CN113667617A - 一种天然高寒草原专用微生物菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然高寒草原专用微生物菌剂及其制备方法和应用，属于农业微生物菌剂领域。该微生物菌剂的原料组分主要由促生菌发酵液、家畜粪便分解菌发酵液、牧草枯落物分解菌发酵液、根瘤菌发酵液和助剂组成。本发明的微生物菌剂具有提高土壤氮素以及有效磷的含量，抵抗病原真菌，降低病害发生率的作用，从而可以促进牧草生长，提高牧草产量；具有促进草地枯落物、家畜粪便的分解，促进养分循环，提高草地养分的作用；其活性菌株分离自高寒环境，能对高寒草原低温、强紫外线的环境有很好的耐受能力，因而更容易在高寒草原牧草根际定殖和存活，效果稳定可靠；其活性菌株即分离自高寒草原乡土草根际，不会造成环境生物安全风险。

Description

一种天然高寒草原专用微生物菌剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于农业微生物菌剂领域，具体涉及一种天然高寒草原专用微生物菌 剂及其制备方法和应用。

背景技术

高寒草原是一种重要的草地类型，也是我国青藏高原地区最主要的草地类型 之一，青藏高原高寒草原区是包括长江、黄河、澜沧江在内的多条重要河流的发 源地，是我国水资源和生态安全的关键地区。极端的环境条件使高寒草原分布区 成为我国陆地生态系统的脆弱区。近几十年来，高寒草原的植被在气候变化和人 类活动双重影响下，发生了一系列明显的变化，草地生产力严重下降，生态系统 功能退化明显。最近十年来，随着青藏高原生态安全屏障保护与建设工程的实施， 生态系统退化的态势得到了一定遏制，但大部分草地仍然存在不同程度的退化， 局部地区甚至严重退化。

土壤质量和土壤肥力下降是高寒草原退化的重要特征，因此改善草地土壤质 量，提高土壤肥力是草地治理和退化草地修复的重要内容。然而，由于高寒草原 气候环境的特殊性和生态系统的脆弱性，常规的土壤改良技术和肥力调控技术如 化肥、耕作、秸秆还田等在该地区并不适用；而基于功能微生物资源的微生物肥 料技术具有安全环保、使用简单、成本低廉，持续性好的优点，是高寒草原土壤 治理和肥力调控的首选方案。

微生物资源对于任何国家而言都是属于重要的战略资源，为此2016年美国政 府启动了继早期“人体微生物组计划”和“地球微生物组计划”之后的“国家微 生物组计划”，同时加拿大、日本和欧洲一些国家也相应的启动了微生物组计划 或项目以聚焦微生物资源调查及应用研究。我国科学家2016年底香山科学会议 提出启动中国微生物组计划研究的设想，建议包括农业微生物组研究在内的六个 方向进行深入研究，2017年底中国科学院率先启动了“中科院微生物组计划-人 体与环境健康的微生物组共性技术研究”计划。

基于优良微生物资源研制的微生物肥料对于高寒草原退化草地的治理具有重 要的意义，首先其可以促进牧草的生长，增加植被的高度和盖度，提高草产量， 生态价值和经济价值巨大；其次微生物肥料还可以改善草地土壤质量，降解有害 物质，活化土壤养分，提高土壤中有效养分的含量，对于草地的可持续发展意义 重大；第三，微生物肥料的主要活性成分功能微生物菌株源自高寒草原原生环境， 可谓“源于自然，用于自然”，不仅使其能很好的适应高寒草原区恶劣的自然环 境，还使其具有了对原有生态系统扰动小，更加安全环保的优点。除此而外微生 物肥料的主要成分是活的微生物，其一旦在植物根际定殖成功，则具有自我繁衍 增殖的能力，因而其效果持续性好，治理成本低。

目前国内外对于微生物肥料的研究和应用主要集中在农田生态系统，主要是 农作物根际优良菌株资源的挖掘、菌株特性研究、作用机理研究以及产品开发和 效果验证等方面。对于天然草地尤其是高寒草原而言，这一方面的研究极少见诸 文献报道。

综上，高寒草原专用的微生物菌剂是对国民经济有重要价值的一类农业科技 新产品，但是目前我国尚缺乏此类产品，这不利于草地治理和退化草地修复。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种天然高寒草原专用微生物菌剂及其制备方法 和应用，该微生物菌剂能够改善和提高草地土壤活性、提高土壤质量、促进优质 牧草生长的目的。

本发明以筛选自天然草地优质牧草根际的优良促生菌株、筛选自天然草地家 畜粪便和牧草枯落物的高效分解菌株、筛选自豆科牧草的根瘤菌株作为活性菌株， 运用液体发酵法扩繁菌株，经过科学合理的复配，再向其中添加具有稳定菌剂状 态、提高菌株存活率、延长菌剂保质期的助剂，研制出了高寒草原专用的微生物 菌剂。

为了实现上述目的，本发明提供了一种天然高寒草原专用微生物菌剂，以重 量份数计，原料组分主要由促生菌发酵液30-40份、家畜粪便分解菌发酵液20-30 份、牧草枯落物分解菌发酵液10-20份、根瘤菌发酵液10-20份和助剂5份组成。

进一步地，所述促生菌发酵液由具有溶磷、固氮、解钾、分泌植物激素、拮 抗病原菌功效的解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、枯草芽孢杆菌 Bacillussubtilis、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium、地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis、短小芽孢杆菌Bacillus pumilus、假单胞菌Pseudomonas sp.、 固氮菌Azotobacter sp.中的一种或多种菌株发酵而成。

进一步地，所述家畜粪便分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牛粪和/或 羊粪分离提纯的单一菌株或混合菌系。

进一步地，所述牧草枯落物分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牧草的枯 落物分离提纯的单一菌株或混合菌系。

进一步地，所述根瘤菌发酵液中的根瘤菌是自草原优质豆科牧草的根瘤分离 提纯的单一菌株或混合菌系。

作为优选，所述草原优质豆科牧草为米口袋、扁蓿豆中的一种或多种。

进一步地，所述助剂包括紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂。

作为优选，所述紫外保护剂为山梨醇、荧光素钠和黄原胶中的一种，纯度为 工业纯及以上，添加量为所述微生物菌剂总质量的1％。

作为优选，所述表面活性剂为吐温-80，纯度为工业纯及以上，添加量为微 生物菌剂总质量的1％。

作为优选，所述防腐剂为尼泊金甲酯，纯度为工业纯及以上，添加量为微生 物菌剂总质量的0.5％。

作为优选，所述稳定剂为羧甲基纤维素钠，纯度为工业纯及以上，添加量为 微生物菌剂总质量的0.2％。

本发明还提供了高寒草原专用微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)发酵液的制备

①配制发酵用营养液，121℃、0.1MPa灭菌40分钟备用；

②分别往步骤①的营养液中接种促生菌株、家畜粪便分解菌株、牧草枯落物 分解菌株、根瘤菌株，接种量为5％；

③将接种后的营养液置于28℃、180转/分钟、饱和溶氧条件下培养48小时， 结束发酵；

④将各菌株发酵液按体积比混匀，得到混合菌株发酵液，备用；

(2)微生物菌剂的制备

①准备紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂，在无菌条件下溶解后得到助剂溶 液，备用；

②将准备好的混合菌株发酵液和助剂溶液在无菌条件下按比例混合均匀，并 保持无菌状态，即得高寒草原专用的微生物菌剂。

本发明还提供了所述的高寒草原专用微生物菌剂在退化草地生态修复方面 的应用。

本发明还提供了所述的高寒草原专用微生物菌剂的使用方法，在草地开始返 青时进行，具体包括：

①准备好高寒草原专用微生物菌剂，置于干净的容器中，菌剂使用量5-8L/ 亩；

②添加适量的无菌水或凉开水，高寒草原专用微生物菌剂:水的体积比为 1:3～1:5，充分混匀；

③采用人工喷施或地面机械喷施或无人机喷施；

④用喷施法应在喷施前注意天气情况，避免喷施后长时间暴晒，选择临近 下雨前喷施效果最佳，喷施法与划破草皮、围栏封育在内的一种或多种措施配合 使用。

本发明还提供了所述的高寒草原专用微生物菌剂的使用方法，适于草地补播 时拌种使用，具体包括：

①准备好牧草种子，置于干净的拌种器中，添加高寒草原专用微生物菌剂， 添加量为1-2L/亩；

②添加适量的无菌水或凉开水，控制添加量，少量多次添加，边加水边搅 拌，确保充分拌匀，直至高寒草原专用微生物菌剂全部粘附在种子上为止；

③将拌好的种子在阴凉避光条件下晾至松散；

④按常规方法播种，补播时拌种法与划破草皮、围栏封育在内的一种或多 种措施配合使用。

本发明上述技术方案中所采用的微生物菌株说明如下：

所述促生菌发酵液由具有溶磷、固氮、解钾、分泌植物激素、拮抗病原菌功 效的解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium、地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis、短小芽孢杆菌Bacillus pumilus、假单胞菌Pseudomonas sp.、 固氮菌Azotobacter sp.中的一种或多种菌株发酵而成。促生菌发酵液具有提高 草地土壤有效养分含量、提高牧草耐受不良环境能力、提高牧草抗病性、促进牧 草生长的功效。

所述家畜粪便分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牛粪和/或羊粪分离提 纯的单一菌株或混合菌系；所述牧草枯落物分解菌发酵液中的分解菌是自天然草 原牧草的枯落物分离提纯的单一菌株或混合菌系；分解菌可以促进草原家畜粪便 分解、提高养分循环效率、增加草原有效养分的功效。

所述的根瘤菌发酵液中的根瘤菌分离自草原优质豆科牧草的根瘤，包括米口 袋、扁蓿豆。根瘤菌可以促进米口袋、扁蓿豆在内的豆科牧草的生长。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明所述高寒草原专用微生物菌剂具有提高土壤氮素以及有效磷的 含量，抵抗病原真菌，降低病害发生率的作用，从而可以促进牧草生长，提高牧 草产量；

(2)本发明所述高寒草原专用微生物菌剂具有促进草地枯落物、家畜粪便 的分解，促进养分循环，提高草地养分的作用；

(3)本发明所述高寒草原专用微生物菌剂，其活性菌株分离自高寒环境， 能对高寒草原低温、强紫外线的环境有很好的耐受能力，因而更容易在高寒草原 牧草根际定殖和存活，效果稳定可靠；

(4)本发明所述的高寒草原专用微生物菌剂，其活性菌株即分离自高寒草 原乡土草根际，因此，具有“源于自然、用于自然”的优点，不会造成环境生物 安全风险，不会影响生态环境，更加安全、环保；

(5)本发明所述的高寒草原专用微生物菌剂，具有改良土壤质地、增加土 壤养分、分解有害物质、防止土壤板结的作用；

(6)本发明所述的高寒草原专用微生物菌剂，具有成本低廉、效益突出的 优点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

实施例

一种天然高寒草原专用微生物菌剂，以重量份数计，原料组分主要由促生菌 发酵液30份、家畜粪便分解菌发酵液25份、牧草枯落物分解菌发酵液22份、 根瘤菌发酵液20份，助剂3份组成。

所述促生菌发酵液由具有溶磷、固氮、解钾、分泌植物激素、拮抗病原菌功 效的解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、假单胞菌Pseudomonas sp.、固氮菌Azotobacter sp.4种菌株发酵而 成；所述家畜粪便分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牛粪和/或羊粪分离提 纯的单一菌株或混合菌系；所述牧草枯落物分解菌发酵液中的分解菌是自天然草 原牧草的枯落物分离提纯的单一菌株或混合菌系所述分解菌剂中的分解菌分离 自天然草原牛粪、羊粪等家畜粪便以及牧草的枯落物；所述的根瘤菌发酵液中的 根瘤菌分离自草原优质豆科牧草的根瘤，豆科牧草为米口袋和/或扁蓿豆。

所述助剂包括紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂，所述紫外保护剂为山梨醇， 纯度为工业纯及以上，添加量为菌剂总质量的1％；所述表面活性剂为吐温-80， 纯度为工业纯及以上，添加量为菌剂总质量的1％；所述防腐剂为尼泊金甲酯，纯 度为工业纯及以上，添加量为菌剂总质量的0.5％；所述稳定剂为羧甲基纤维素钠， 纯度为工业纯及以上，添加量为菌剂总质量的0.2％。

所述天然高寒草原专用微生物菌剂的制备方法如下：

①配制发酵用营养液，121℃、0.1MPa灭菌40分钟备用；

②分别往步骤①的营养液中接种促生菌株、家畜粪便分解菌株、牧草枯落物 分解菌株、根瘤菌株，接种量为5％；

③将接种后的营养液置于28℃、180转/分钟、饱和溶氧条件下培养48小时， 结束发酵；

④将各菌株发酵液按体积比混匀，得到混合菌株发酵液，备用；

(2)微生物菌剂的制备

①准备紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂，在无菌条件下溶解后得到助剂溶 液，备用；

②将准备好的混合菌株发酵液和助剂溶液在无菌条件下按比例混合均匀，并 保持无菌状态，即得高寒草原专用微生物菌剂。

田间实验

(1)实验材料：实验用菌剂为实施例制备的高寒草原专用微生物菌剂，对 照为不做任何处理；

(2)实验地点：实验地点位于甘肃省甘南藏族自治州碌曲贡巴乡；

(3)实验时间：选择草地返青期，根据天气预报，选择下雨前进行本试验；

(4)实验方法：

①准备好高寒草原专用微生物菌剂，置于干净的容器中，菌剂使用量2-5L/ 亩；

②添加适量的无菌水或凉开水，菌剂:水为1:3～1:5较为适宜，充分混匀；

③按常规方法喷施。

(5)指标测定

牧草生长最旺盛时期(7月中下旬)统计根部病害发病率、株高；籽粒成熟 后统计青稞的产量、千粒重等指标。

表1：高寒草原专用微生物菌剂的使用效果

由表1可以看出，施用上述的高寒草原专用微生物菌剂，可以明显促进牧草 的生长，改善高寒草原生态环境，使得高寒草地牧草平均高度、盖度、鲜草产量 提高，植物株数增加，草地鲜草产量提高19.13％，经济价值和生态效益明显。

本发明的高寒草原专用微生物菌剂储存于室温下，6个月后检测其活菌数， 达6.45×109cfu/g，符合《中华人民共和国农业行业标准(NY/T 1113-2006)》 之规定。

Claims (10)

1.一种天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：以重量份数计，原料组分主要由促生菌发酵液30-40份、家畜粪便分解菌发酵液20-30份、牧草枯落物分解菌发酵液10-20份、根瘤菌发酵液10-20份和助剂5份组成。

2.根据权利要求1所述的天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：所述促生菌发酵液由解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium、地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis、短小芽孢杆菌Bacillus pumilus、假单胞菌Pseudomonas sp.、固氮菌Azotobacter sp.中的一种或多种菌株发酵而成。

3.根据权利要求1所述的天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：所述家畜粪便分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牛粪和/或羊粪分离提纯的单一菌株或混合菌系；所述牧草枯落物分解菌发酵液中的分解菌是自天然草原牧草的枯落物分离提纯的单一菌株或混合菌系。

4.根据权利要求1所述的天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：所述根瘤菌发酵液中的根瘤菌是自草原优质豆科牧草的根瘤分离提纯的单一菌株或混合菌系。

5.根据权利要求4所述的天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：所述草原优质豆科牧草为米口袋、扁蓿豆中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的天然高寒草原专用微生物菌剂，其特征在于：所述助剂包括紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂；所述紫外保护剂为山梨醇、荧光素钠和黄原胶中的一种，纯度为工业纯及以上，添加量为所述微生物菌剂总质量的1％；所述表面活性剂为吐温-80，纯度为工业纯及以上，添加量为微生物菌剂总质量的1％；所述防腐剂为尼泊金甲酯，纯度为工业纯及以上，添加量为微生物菌剂总质量的0.5％；所述稳定剂为羧甲基纤维素钠，纯度为工业纯及以上，添加量为微生物菌剂总质量的0.2％。

7.一种如权利要求1-6任一项所述高寒草原专用微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发酵液的制备

①配制发酵用营养液，121℃、0.1MPa灭菌40分钟备用；

②分别往步骤①的营养液中接种促生菌株、家畜粪便分解菌株、牧草枯落物分解菌株、根瘤菌株，接种量为5％；

③将接种后的营养液置于28℃、180转/分钟、饱和溶氧条件下培养48小时，结束发酵；

④将各菌株发酵液按体积比混匀，得到混合菌株发酵液，备用；

(2)微生物菌剂的制备

①准备紫外保护剂、表面活性剂、稳定剂，在无菌条件下溶解后得到助剂溶液，备用；

②将准备好的混合菌株发酵液和助剂溶液在无菌条件下按比例混合均匀，并保持无菌状态，即得高寒草原专用的微生物菌剂。

8.一种如权利要求1-6任一项所述的高寒草原专用微生物菌剂在退化草地生态修复方面的应用。

9.一种如权利要求1-6任一项所述高寒草原专用微生物菌剂的使用方法，其特征在于，在草地开始返青时采用喷施法进行施用，具体包括：

①准备好高寒草原专用微生物菌剂，置于干净的容器中，菌剂使用量5-8L/亩；

②添加适量的无菌水或凉开水，高寒草原专用微生物菌剂:水的体积比为1:3～1:5，充分混匀；

③采用人工喷施或地面机械喷施或无人机喷施；

④喷施前注意天气情况，避免喷施后长时间暴晒，选择临近下雨前喷施，喷施法与划破草皮、围栏封育在内的一种或多种措施配合。

10.一种如权利要求1-6任一项所述高寒草原专用微生物菌剂的使用方法，其特征在于，在草地补播时采用拌种法进行施用，具体包括：

①准备好牧草种子，置于干净的拌种器中，添加高寒草原专用微生物菌剂，添加量为1-2L/亩；

②添加适量的无菌水或凉开水，控制添加量，少量多次添加，边加水边搅拌，确保充分拌匀，直至高寒草原专用微生物菌剂全部粘附在种子上为止；

③将拌好的种子在阴凉避光条件下晾至松散；

④按常规方法播种，补播时拌种法与划破草皮、围栏封育在内的一种或多种措施配合。