CN113637483A - 一种微生物盐碱土壤改良剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物盐碱土壤改良剂及其制备方法与应用。属于土壤改良技术领域。该改良剂包括载体及复合微生物；所述载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉10～15％、腐殖酸8～12％、余量为有机肥；所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：将本发明改良剂施用到待改良的盐碱土壤中，施用量为150kg/亩，施用一个作物的生长周期，可有效的降低土壤pH0.1～0.5个单位，降低土壤容重10％。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，更具体的说是涉及一种微生物盐碱土壤改良剂及其制备方法与应用。
背景技术
盐碱地包括：原生盐化型、次生盐化型和各种碱化型土壤。盐碱地是没有被化肥、农药污染过的“净土”，且重金属含量较低，因此把盐碱地定义为后备耕地资源，即耕地战略储备资源，对保障国家粮食安全、生态安全意义重大。在后备耕地资源匮乏的现实条件下，开展盐碱地(后备耕地)向耕地定向培育、养护与抚育过程实践显得非常重要。
关于盐碱土的改良，整体都理经历了排水改良技术阶段和采用生物措施进行改良的技术应用阶段，生物技术与工程技术相结合的改良阶段，综合改良技术阶段这四个阶段。国内外很多研究者对盐碱地的形成、分布及盐碱化发生的特性等各方面进行了研究，经过不断的进步和发展，进行到对盐碱地进行综合治理的阶段研究，就此盐碱地的改良治理登上了新的台阶。利用微生物改良剂改良盐碱土壤虽然仍处于试验阶段，大部分改良剂改良效果欠佳，施用周期较长，一般需要2～3年，但对农民来说，此种方式的实用性更高，还需要深入研究。
综上，如何提供一种微生物盐碱土壤改良剂是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微生物盐碱土壤改良剂及其制备方法与应用。本发明利用生物有机肥改良盐碱地，探索实用，廉价，适宜有效的盐碱土改良方法和材料，本着废弃物资源高效利用，降低环境污染的原则，实现盐碱土的改良治理和有效利用，使其成为农业可利用资源，促进社会、农业和经济的可持续发展，这对于资源的有利用具有重要的推动意义。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种微生物盐碱土壤改良剂，包括载体及复合微生物；
所述载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉10～15％、腐殖酸8～12％、余量为有机肥；
所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
所取得的有益效果：选择凹凸棒粉和腐殖酸，安全性高并且可有效的释放多种矿物质，可有效改善土壤碱性，提高盐碱土壤的理化性质，减少土壤水分的损失，保障盐碱土壤的可持续性发展。
添加枯草芽孢杆菌和放线菌可以影响盐碱土壤中微生物群落结构、细菌数量和多样性，同时添加胶冻样类芽孢杆菌，可有效提高土壤有机质、速效P、速效K和碱解N的含量，降低土壤pH，将盐碱土壤中游离态的Na+带走，从根本上对盐碱土壤进行改良。
进一步的，一种微生物盐碱土壤改良剂，包括载体及复合微生物；
所述载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉11.8％、腐殖酸10％、余量为有机肥；
所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
进一步的，所述微生物盐碱土壤改良剂的有效活菌数≧3.0亿/g，有机质≧50％，pH为7.5～9.0，水分含量≦30％。
进一步的，所述枯草芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/ml，所述放线菌含菌量≧1×109亿/ml，所述胶冻样类芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/g；
其中，各个菌剂在所述土壤改良剂中的添加量分别为每1000g添加10～20ml、50～100ml、5～10g。
进一步的，所述有机肥主要成分为羊粪和作物秸秆，指标符合《NY/T525-2021》的规定。
一种微生物盐碱土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)载体的制备：按质量百分比称取凹凸棒粉、腐殖酸和有机肥，混合均匀备用；
(2)复合微生物的制备：
(21)将枯草芽孢杆菌、放线菌分别接种至对应培养基中进行搅拌发酵，得发酵液，发酵温度32～35℃，发酵时间48±12h，搅拌速度200r/min；
在发酵过程中，不需要一直进行搅拌，每搅拌4～6h可停歇0.5～1h。在发酵的过程中，间断性的搅拌过程相对持续搅拌过程，含菌量可以有效的提升1％～1.5％。
(22)将所述发酵液离心后取上清，浓缩至所需浓度得浓缩液；
(3)将浓缩液、胶冻样类芽孢杆菌与载体混合均匀即可。
进一步的，所述步骤(21)中枯草芽孢杆菌培养基包括如下质量份数的组分：葡萄糖20～30份、玉米粉豆粕15～25份、MgSO40.05～0.08份、(NH4)2SO40.3～0.5份、K2HPO40.5～1.0份和水800～1200份；枯草芽孢杆菌种子液占枯草芽孢杆菌培养基的体积比为1～1.5％；
放线菌培养基包括如下质量份数的组分：硝酸钾1.0～1.2份、磷酸氢二钾0.4～0.8份、硫酸镁0.5～0.9份、氯化钠0.5～1.0份、可溶性淀粉15～20份和水800～1200份；放线菌种子液占放线菌培养基的体积比为2～3％。
进一步的，所述步骤(22)中离心条件为4000r/min离心5min。
进一步的，所述步骤(22)中将枯草芽孢杆菌发酵液浓缩至含菌量≧1×1010亿/ml，将放线菌发酵液浓缩至含菌量≧1×109亿/ml。
进一步的，所述的微生物盐碱土壤改良剂在土壤改良中的应用，其特征在于，施用量为150kg/亩。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：(1)腐殖酸和凹凸棒粉可有效的改善土壤碱性，改善土壤的理化性质，减少土壤水分的损失；枯草芽孢杆菌和放线菌能够促进土壤的盐碱改良，同时促进相关抗生素物质的分解，对其它菌无抑制作用；胶冻样类芽孢杆菌的添加可有效的增加盐碱土壤的保水性，较少水分的流失。(2)制备的改良剂复合《NY884-2012》的规定，且保质期≧6个月。(3)将本发明改良剂施用到待改良的盐碱土壤中，施用一个作物的生长周期(1年左右)，可有效的降低土壤pH 0.1～0.5个单位，降低土壤容重10％，提高土壤中微生物多样性，丰富土壤中微生物菌群数量。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所需药剂为常规实验药剂，采购自市售渠道，例如：
胶冻样类芽孢杆菌购自邢台思倍特厂家；
实施例中未提及的实验方法为常规实验方法，在此不再一一赘述。
实施例1
一种微生物盐碱土壤改良剂，包括载体及复合微生物；
载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉10％、腐殖酸8％和有机肥82％；
复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
微生物盐碱土壤改良剂的有效活菌数≧3.0亿/g，有机质≧50％，pH为7.5，水分含量≦30％。
枯草芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/ml，放线菌含菌量≧1×109亿/ml，胶冻样类芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/g。
有机肥指标符合《NY/T525-2021》的规定。
制备方法，包括如下步骤：
(1)载体的制备：按质量百分比称取凹凸棒粉、腐殖酸和有机肥，混合均匀备用；
(2)复合微生物的制备：
(21)将枯草芽孢杆菌、放线菌分别接种至对应培养基中进行搅拌发酵，得发酵液，发酵温度32℃，发酵时间36h，搅拌速度200r/min；
枯草芽孢杆菌培养基：葡萄糖20kg、玉米粉豆粕15kg、MgSO40.05kg、(NH4)2SO40.3kg、K2HPO40.5kg和水800kg；枯草芽孢杆菌种子液占枯草芽孢杆菌培养基的体积比为1％；
放线菌培养基：硝酸钾1.0kg、磷酸氢二钾0.4kg、硫酸镁0.5kg、氯化钠0.5kg、可溶性淀粉15kg和水800kg；放线菌种子液占放线菌培养基的体积比为2％。
(22)将所述发酵液离心后取上清，浓缩至所需浓度得浓缩液；
离心条件为4000r/min离心5min；
将枯草芽孢杆菌发酵液浓缩至含菌量≧1×1010亿/ml，将放线菌发酵液浓缩至含菌量≧1×109亿/ml。
(3)将浓缩液、胶冻样类芽孢杆菌与载体混合均匀即可(其中浓缩液的添加方式为在无菌条件下，风干48h后按照比例添加，胶冻样类芽孢杆菌为市售菌剂直接添加)。
实施例2
一种微生物盐碱土壤改良剂，包括载体及复合微生物；
载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉15％、腐殖酸12％和有机肥73％；
复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
微生物盐碱土壤改良剂的有效活菌数≧3.0亿/g，有机质≧50％，pH为9.0，水分含量≦30％。
枯草芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/ml，放线菌含菌量≧1×109亿/ml，胶冻样类芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿g。
有机肥指标符合《NY/T525-2021》的规定。
制备方法，包括如下步骤：
(1)载体的制备：按质量百分比称取凹凸棒粉、腐殖酸和有机肥，混合均匀备用；
(2)复合微生物的制备：
(21)将枯草芽孢杆菌、放线菌分别接种至对应培养基中进行搅拌发酵，得发酵液，发酵温度35℃，发酵时间60h，搅拌速度200r/min；
枯草芽孢杆菌培养基：葡萄糖30kg、玉米粉豆粕25kg、MgSO40.08kg、(NH4)2SO40.5kg、K2HPO41.0kg和水1200kg；枯草芽孢杆菌种子液占枯草芽孢杆菌培养基的体积比为1.5％；
放线菌培养基：硝酸钾1.2kg、磷酸氢二钾0.8kg、硫酸镁0.9kg、氯化钠1.0kg、可溶性淀粉20kg和水1200kg；放线菌种子液占放线菌培养基的体积比为3％。
(22)将所述发酵液离心后取上清，浓缩至所需浓度得浓缩液；
离心条件为4000r/min离心5min；
将枯草芽孢杆菌发酵液浓缩至含菌量≧1×1010亿/ml，将放线菌发酵液浓缩至含菌量≧1×109亿/ml。
(3)将浓缩液、胶冻样类芽孢杆菌与载体混合均匀即可(其中浓缩液的添加方式为在无菌条件下，风干48h后按照比例添加，胶冻样类芽孢杆菌为市售菌剂直接添加)。
实施例3
一种微生物盐碱土壤改良剂，包括载体及复合微生物；
载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉11.8％、腐殖酸10％和有机肥78.2％；
复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
微生物盐碱土壤改良剂的有效活菌数≧3.0亿/g，有机质≧50％，pH为8.0，水分含量≦30％。
枯草芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/ml，放线菌含菌量≧1×109亿/ml，胶冻样类芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/g。
有机肥指标符合《NY/T525-2021》的规定。
制备方法，包括如下步骤：
(1)载体的制备：按质量百分比称取凹凸棒粉、腐殖酸和有机肥，混合均匀备用；
(2)复合微生物的制备：
(21)将枯草芽孢杆菌、放线菌分别接种至对应培养基中进行搅拌发酵，得发酵液，发酵温度33℃，发酵时间48h，搅拌速度200r/min；
枯草芽孢杆菌培养基：葡萄糖25kg、玉米粉豆粕20kg、MgSO40.06kg、(NH4)2SO40.4kg、K2HPO40.7kg和水1000kg；枯草芽孢杆菌种子液占枯草芽孢杆菌培养基的体积比为1.2％；
放线菌培养基：硝酸钾1.1kg、磷酸氢二钾0.6kg、硫酸镁0.7kg、氯化钠0.7kg、可溶性淀粉17kg和水1000kg；放线菌种子液占放线菌培养基的体积比为2.5％。
(22)将所述发酵液离心后取上清，浓缩至所需浓度得浓缩液；
离心条件为4000r/min离心5min；
将枯草芽孢杆菌发酵液浓缩至含菌量≧1×1010亿/ml，将放线菌发酵液浓缩至含菌量≧1×109亿/ml。
(3)将浓缩液、胶冻样类芽孢杆菌与载体混合均匀即可(其中浓缩液的添加方式为在无菌条件下，风干48h后按照比例添加，胶冻样类芽孢杆菌为市售菌剂直接添加)。
施用案例：
试验地点位于山东东营市广北农场，该地区的土壤类型为潮土。试验设计为玉米-小麦轮作的定位试验，试验年度为2015年和2016年。试验地土壤质地为砂壤土。供试作物为玉米(郑丹958)、冬小麦(青麦6号)，采用完全随机区组设计，每个处理3次重复，每个小区面积为50m2(5m×l0m)，总共占地1.5亩。
试验田设4个处理，三次重复，小区面积50m2，随机排列，小区设立保护行2米。具体处理如下：
(1)处理1(K0)为农民习惯施肥，玉米季施肥一般为亩施(折纯)氮肥16公斤、磷肥8公斤、钾肥7公斤，肥料撒施翻耕。小麦季一般为亩施(折纯)氮肥18公斤、磷肥10公斤、钾肥5公斤，肥料撒施翻耕。
(2)处理2(K1)为优化施肥处理，玉米季亩施(折纯)氮肥12公斤、磷肥、钾肥各4公斤，肥料撒施翻耕。小麦季施(折纯)氮肥16公斤、磷肥8公斤、钾肥各4公斤，肥料撒施翻耕。
(3)处理3(K2)分别在两季作物优化施肥基础上，施用与处理4等量的经过高温高压灭活的微生物土壤改良剂，同肥料一起撒施翻耕。
(4)处理4(K3)分别在两季作物优化施肥的基础上，基施微生物土壤改良剂(实施例3制备)150公斤/亩，同肥料一起撒施翻耕。
土壤样品测定在每季作物收获后，每小区采用梅花形5点取样，从地表0～20cm用环刀取土。测定施用前后土壤pH值和土壤容重。
土壤pH值结果如表1所示。
表1施用前后土壤pH
两季的定位试验结果表明：同基础土样的pH 8.4相比，处理1的土壤pH值变化不大，处理2、3、4的土壤pH值有降低的趋势，玉米收获后，各处理之间的土壤pH值变化达到了差异显著性水平；小麦收获后，处理3和处理4之间达到了5％的显著性水平。总体而言，使用土壤改良剂，可以降低土壤的pH值，随着使用年限的增加土壤pH值得到持续改善。
增施土壤改良剂的处理3和处理4，土壤pH值降低趋势明显，其中处理4土壤pH值降低最为明显，比常规施肥(处理1)降低了0.27；与处理3相比，两季试验都达到了5％的显著性水平，说明该土壤改良剂中的微生物菌株具有改良土壤pH值的效果；处理2与处理3相比，第一季试验达到了5％的显著性水平，第二季土壤pH值也有降低的趋势，说明该土壤改良剂中的载体也具有改良土壤pH值的效果。
土壤容重结果如表2所示。
表2 施用前后土壤容重
土壤容重随着土壤改良剂的增施降低，不同处理间土壤容重差异达到了5％的显著性水平。常规施肥(处理1)和优化施肥(处理2)条件下土壤容重变化不大，总体具有增加的趋势；增施土壤改良剂的处理3和处理4，土壤容重降低趋势明显，其中处理4土壤容重降低最为明显，比常规施肥(处理1)降低了，14.73％；与处理3相比，两季试验都达到了5％的显著性水平，说明该土壤改良剂中的微生物菌株具有改良土壤容重的效果；处理2与处理3相比，两季试验也达到了5％的显著性水平，说明该土壤改良剂中的载体也具有改良土壤容重的效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种微生物盐碱土壤改良剂，其特征在于，包括载体及复合微生物；
所述载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉10～15％、腐殖酸8～12％、余量为有机肥；
所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
2.如权利要求1所述的一种微生物盐碱土壤改良剂，其特征在于，包括载体及复合微生物；
所述载体包括如下质量百分比的组分：凹凸棒粉11.8％、腐殖酸10％、余量为有机肥；
所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、放线菌和胶冻样类芽孢杆菌。
3.如权利要求1或2任一所述的一种微生物盐碱土壤改良剂，其特征在于，所述微生物盐碱土壤改良剂的有效活菌数≧3.0亿/g，有机质≧50％，pH为7.5～9.0，水分含量≦30％。
4.如权利要求1或2任一所述的一种微生物盐碱土壤改良剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/ml，所述放线菌含菌量≧1×109亿/ml，所述胶冻样类芽孢杆菌含菌量≧1×1010亿/g；
其中，各个菌剂在所述土壤改良剂中的添加量分别为每1000g添加10～20ml、50～100ml、5～10g。
5.如权利要求1或2任一所述的一种微生物盐碱土壤改良剂，其特征在于，所述有机肥指标符合《NY/T525-2021》的规定。
6.如权利要求1或2任一所述的一种微生物盐碱土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)载体的制备：按质量百分比称取凹凸棒粉、腐殖酸和有机肥，混合均匀备用；
(2)复合微生物的制备：
(21)将枯草芽孢杆菌、放线菌分别接种至对应培养基中进行搅拌发酵，得发酵液，发酵温度32～35℃，发酵时间48±12h，搅拌速度200r/min；
(22)将所述发酵液离心后取上清，浓缩至所需浓度得浓缩液；
(3)将浓缩液、胶冻样类芽孢杆菌与载体混合均匀即可。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(21)中枯草芽孢杆菌培养基包括如下质量份数的组分：葡萄糖20～30份、玉米粉豆粕15～25份、MgSO40.05～0.08份、(NH4)2SO40.3～0.5份、K2HPO40.5～1.0份和水800～1200份；枯草芽孢杆菌种子液占枯草芽孢杆菌培养基的体积比为1～1.5％；
放线菌培养基包括如下质量份数的组分：硝酸钾1.0～1.2份、磷酸氢二钾0.4～0.8份、硫酸镁0.5～0.9份、氯化钠0.5～1.0份、可溶性淀粉15～20份和水800～1200份；放线菌种子液占放线菌培养基的体积比为2～3％。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(22)中离心条件为4000r/min离心5min。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(22)中将枯草芽孢杆菌发酵液浓缩至含菌量≧1×1010亿/ml，将放线菌发酵液浓缩至含菌量≧1×109亿/ml。
10.如权利要求1或2任一所述的微生物盐碱土壤改良剂在土壤改良中的应用，其特征在于，施用量为150kg/亩。
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