CN117165452B

CN117165452B - 一种土壤调理剂及其应用

Info

Publication number: CN117165452B
Application number: CN202311185569.5A
Authority: CN
Inventors: 程辉彩; 习彦花; 何强; 辛春艳
Original assignee: Institute of Biology of Hebei Academy of Sciences
Current assignee: Institute of Biology of Hebei Academy of Sciences
Priority date: 2023-09-14
Filing date: 2023-09-14
Publication date: 2024-04-16
Anticipated expiration: 2043-09-14
Also published as: CN117165452A

Abstract

本发明涉及一种土壤调理剂，其包括复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂包括黑曲霉CA‑5、篮状菌CFT‑1、类芽孢杆菌CBP‑2和谷氨酰胺杆菌G‑2。其还包括生物炭、松针土和源于农业有机废弃物厌氧发酵腐熟沼渣。本发明还公开了该土壤调理剂在尾矿区土壤生态修复中的应用，通过施加土壤调理剂，可以有效改善尾矿区土壤肥力，促进植物生长。

Description

一种土壤调理剂及其应用

技术领域

本发明涉及环境微生物领域，具体涉及一种土壤调理剂及其应用。

背景技术

我国是矿产资源大国，随着矿产资源的不断开采，原有的植被层被破坏，矿区表土被挖走，矿区经水蚀和风蚀，水土流失和土地沙荒化加剧。据统计，我国目前尾矿直接或间接土壤污染面积已达到7000 km²，而受损土地的植被修复率仅为13.3%。与之形成鲜明对比的，是我国耕地面积正急速锐减，人均耕地面积低于世界平均水平。大量产生的尾矿砂由于其自身的颗粒凝聚力弱，保水功能差，土壤有机质含量低，生态环境破坏严重。

对于尾矿区土壤改良，最常见的方式是施加有机肥和功能微生物，并结合植物种植。而植物在尾矿区恶劣土壤环境生长相对困难，需要大量补充有益功能微生物和有机肥。如何筛选挖掘新型功能微生物，释放尾矿砂及土壤中难溶性中微量元素，同时补充有机质，开发基于微生物的新型土壤调理剂，应用于尾矿区土壤生态修复，促进植物生长和抗病性，进而提升土壤质量，对发展绿色生态农业具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以有效改善尾矿区土壤环境，提高作物产量的土壤调理剂及其应用。

本发明采用如下技术方案：

一种土壤调理剂，其包括复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂包括黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2。

其中，黑曲霉（Aspergillus niger）CA-5的保藏编号为CGMCC No.40271，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2022年8月12日。

其中，篮状菌（Talaromyces sp.）CFT-1的保藏编号为CGMCC No.40342保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2022年10月21日。

其中，类芽孢杆菌（Paenibacillus xylanilyticus）CBP-2的保藏编号为CGMCCNo.26727，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2023年3月3日。

其中，谷氨酰胺杆菌（Glutamicibacter halophytocola）G-2的保藏编号为CGMCCNo.20968，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2020年10月29日。

复合微生物菌剂中，黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2的孢子或菌数之比为20~40∶15~30∶20~40∶15~30。总孢子（菌体）数不低于1×10¹⁰CFU/mL。

土壤调理剂中，其还包括生物炭、松针土以及腐熟沼渣。

进一步的，所述生物炭、松针土以及腐熟沼渣的质量比为2~4∶3~10∶2~8。

作为优选的，所述生物炭、松针土以及腐熟沼渣的质量比为2~4∶3~5∶2~5。

进一步的，所述土壤调理剂中的总孢子或菌数不小于5×10⁸CFU/g。

进一步的，所述腐熟沼渣为农作物秸秆或畜禽粪便经厌氧发酵腐熟后，固液分离产生的沼渣。

上述土壤调理剂的制备方法为：（1）将黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1在PDA固体平板培养基生长至产孢；类芽孢杆菌CBP-2在PB液体培养基生长至产芽孢；谷氨酰胺杆菌G-2在PB液体培养基培养；用无菌水从平板上将孢子洗下，统计孢子悬液中的孢子（或菌体）含量，按比例进行混合，获得的复合菌孢子（菌体）悬液；（2）生物炭、松针土以及腐熟沼渣按比例进行混合、烘干，得到烘干有机质；（3）将烘干有机质吸附复合菌孢子（菌体）悬液。

一种上述土壤调理剂在尾矿区土壤生态修复中的应用。

应用中，所述尾矿区土壤为铁尾矿区土壤、磷尾矿区土壤或钾尾矿区土壤。

本发明的有益效果在于：土壤调理剂中的复合微生物由4种益生菌组成，均具有较强的酸碱、盐耐受特性，而且定植能力强，菌种相互配合、协同增效，使土壤内有益菌群大量增加，同时具有释硅、溶磷、解钾、固氮、产嗜铁素和IAA能力。利用该复合微生物结合生物炭、松针土和源于农业废弃物的沼渣制备的土壤调理剂，不仅可有效改善土壤养分，而且显著促进植物生长，在尾矿区土壤生态修复中具有切实的经济效益和广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1土壤调理剂的制备

（1）黑曲霉CA-5孢子液的制备

黑曲霉（Aspergillus niger）CA-5的保藏编号为CGMCC No.40271，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2022年8月12日。

用接种环挑取部分黑曲霉CA-5孢子均匀接种于PDA固体平板培养基上，35℃，培养3~5 d，长满黑色孢子后，刮取PDA固体培养基表面孢子置于20 mL含有玻璃珠的无菌水中，35℃、200 rpm摇床振荡20~30 min制成孢子悬液，血球计数板计数，黑曲霉CA-5孢子液浓度≥1×10¹⁰CFU·mL^-1。

PDA培养基：马铃薯200 g、葡萄糖20 g、蒸馏水1 L，固体培养基需加琼脂15~20 g，pH 自然。

（2）篮状菌CFT-1孢子液的制备

篮状菌（Talaromyces sp.）CFT-1的保藏编号为CGMCC No.40342，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2022年10月21日。

用接种环取篮状菌CFT-1孢子均匀接种于 PDA固体平板培养基上，28℃，培养3~5d，长满青绿色孢子后，刮取PDA固体培养基表面孢子置于20 mL含有玻璃珠的无菌水中，35℃、200 rpm摇床振荡20~30 min制成孢子悬液，血球计数板计数，篮状菌CFT-1孢子液浓度≥1×10¹⁰CFU·mL^-1。

PDA培养基：马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、蒸馏水1 L，固体培养基需加琼脂15~20g，pH自然。

（3）类芽孢杆菌CBP-2孢子液制备

解木聚糖类芽孢杆菌（Paenibacillus xylanilyticus）CBP-2的保藏编号为CGMCCNo.26727，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2023年3月3日。

用接种环挑取部分类芽孢杆菌CBP-2接种于PB液培养基中，28℃，培养2~3 d，涂片显微镜观察，当80%以上的为芽孢时，停止培养，平板计数，使类芽孢杆菌CBP-2孢子液浓度≥1×10¹⁰CFU·mL^-1。

PB液体培养基：蛋白胨10 g、牛肉膏5 g、NaCl 5 g、蒸馏水1 L，pH 7.0~7.2。

（4）谷氨酰胺杆菌G-2菌液制备

谷氨酰胺杆菌（Glutamicibacter halophytocola）G-2的保藏编号为CGMCCNo.20968，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2020年10月29日。

用接种环挑取部分谷氨酰胺杆菌G-2接种于PB液培养基中，30℃，培养3d，涂片显微镜观察，并定期用血球计数板计数，当菌体生长至稳定期，进入衰亡期前停止培养，平板计数，使谷氨酰胺杆菌G-2菌体浓度≥1×10¹⁰CFU·mL^-1。

（5）复合微生物制备

将黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2按照孢子数（或菌数）配比为30∶20∶30∶20混合均匀，总孢子（菌体）数不低于1×10¹⁰CFU/mL。

（6）土壤调理剂制备：将80℃烘干2 h的生物炭、松针土和源于牛粪厌氧发酵腐熟沼渣，经粉碎后，按3∶3∶4的质量比进行混合，再吸附复合微生物孢子（菌体）液，形成的土壤调理剂中复合微生物孢子（或菌体）数为4.5×10⁸CFU/g。

实施例2

同实施例1，区别在于，步骤（5）将黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2按照孢子数（或菌数）配比为20∶25∶40∶15混合均匀，总孢子（菌体）数不低于1×10¹⁰CFU/mL。步骤（6）将80℃烘干2 h的生物炭、松针土和源于猪粪厌氧发酵腐熟沼渣，粉碎后按4∶4∶2的质量比进行混合，再吸附复合微生物孢子（菌体）液，形成的土壤调理剂中复合微生物孢子（或菌体）数为3.6×10⁸CFU/g。

实施例3

同实施例1，区别在于，步骤（5）将黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2按照孢子数（或菌数）配比为40∶15∶20∶25混合均匀，总孢子（菌体）数不低于1×10¹⁰CFU/mL。步骤（6）将80℃烘干2 h的生物炭、松针土和源于玉米秸秆厌氧发酵腐熟沼渣，粉碎后按2∶3∶5的质量比进行混合，再吸附复合微生物孢子（菌体）液，形成的土壤调理剂中复合微生物孢子（或菌体）数为5.2×10⁸CFU/g。

实施例4

同实施例1，区别在于，步骤（5）将黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G-2按照孢子数（或菌数）配比为20∶30∶20∶30混合均匀，总孢子（菌体）数不低于1×10¹⁰CFU/mL。步骤（6）将80℃烘干2 h的生物炭、松针土和源于鸡粪厌氧发酵腐熟沼渣，粉碎后按2∶5∶3的质量比进行混合，再吸附复合微生物孢子（菌体）液，形成的土壤调理剂中复合微生物孢子（或菌体）数为3.8×10⁸CFU/g。

实施例5盆栽应用试验

土壤调理剂采用实施例1~4的配方，分别对应为配方1、配方2、配方3和配方4。盆栽基质是由50%园林土、30%铁尾矿砂和20%蛭石复合而成，其中铁尾矿砂来源于唐山滦县，具体成分见表1。

表1 铁尾矿砂样品的化学成分

。

实验设置5个处理，空白对照CK不加土壤调理剂，另外4个处理将配方1~4土壤调理剂拌入土壤中，每1 kg土壤中拌入土壤调理剂10 g，25℃温室中，在种子萌发后保留每盆中生长最为良好的三株幼苗，每组设10个重复，定期补水。另外，定期观察记录植株的形态特征。50 d后对土壤和植株的地上指标及根系生长状况进行测定。

表2 土壤调理剂对玉米植株生长的影响

。

结果显示（具体见表2），添加土壤调理剂的处理组，玉米在植株长势及根系方面都要显著优于对照组，特别是在株高、根长、茎粗、叶长、叶宽和叶绿素含量方面均显著高于对照组，说明土壤添加剂的施用可以有效促进植株生长。

表3 施用土壤调理剂对土壤性质的影响（单位：%）

。

土壤养分含量是玉米生长发育的关键，是产量形成的前提。由表3可知，与对照相比，施加土壤调理剂，可以显著提高土壤中的有机质、全氮、有效硅、速效磷和速效钾含量。进一步说明，施用土壤调理剂，可以有效改善尾矿区土壤肥力和质量，显著促进植物生长发育。

根据上述的实施例对本发明作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明发明而已。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本发明的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种土壤调理剂，其特征在于，其包括复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂包括黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G2；

所述黑曲霉CA-5的保藏编号为CGMCC No.40271、所述篮状菌CFT-1的保藏编号为CGMCCNo. 40342、所述类芽孢杆菌CBP-2的保藏编号为CGMCC No.26727、所述谷氨酰胺杆菌G2的保藏编号为CGMCC No.20968；

所述复合微生物菌剂中，黑曲霉CA-5、篮状菌CFT-1、类芽孢杆菌CBP-2和谷氨酰胺杆菌G2的孢子或菌数之比为20~40∶15~30∶20~40∶15~30；

其还包括生物炭、松针土以及腐熟沼渣；所述生物炭、松针土以及腐熟沼渣的质量比为2~4∶3~10∶2~8。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂中的总孢子或菌数不小于5×10⁸ CFU/g。

3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，所述腐熟沼渣为农作物秸秆或畜禽粪便经厌氧发酵腐熟后，固液分离产生的沼渣。

4.一种如权利要求1~3任一项所述的土壤调理剂在尾矿区土壤生态修复中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述尾矿区土壤为铁尾矿区土壤、磷尾矿区土壤或钾尾矿区土壤。