CN111040967B - 一种含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂，由联合菌剂、铁尾矿和有机肥按照：1.0～1.4mL∶4～5g∶1.5～1.8g的比例组成；所述的联合菌剂是由巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌组成。本发明采用联合菌剂与铁尾矿和有机肥一起改良苏打盐碱土，提高植物的生物量，作用效果持续时间长，而且本发明所采用的联合菌剂生产简单，施用方便，能提高植物生物量与生存性，并改善土壤理化性质。修复后的土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》GB156181995的要求。

Description

一种含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂及其应用

技术领域

本发明属于盐碱土改良领域，具体涉及一种含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂及其应用。

背景技术

苏打盐碱地作为一种重要的土地资源，在我国分布广泛，其脆弱的生态环境特征严重制约着生态、农业和地区经济社会发展。苏打盐碱地的土壤具有质地黏重、易板结、碱性强、透水性差、治理利用难度大等特殊性，土壤养分匮乏，并且盐分离子与养分间存在竞争作用，严重抑制了植物对养分的吸收。目前，苏打盐碱地治理和改良技术的开发也越来越受到人们的重视。

改良盐碱土的技术主要包括物理、化学、生物技术，相比于物理和化学技术，生物改良技术具有成本更低、操作简便并且不易产生二次污染等特点。目前添加菌剂是盐碱土生物改良的关键技术。如申请号CN201910675673.X的中国专利利用巨大芽孢杆菌、荧光假单胞菌、褐球固氮菌、巴西固氮螺菌中的至少两种菌组成，制备了一种适合于南方贫瘠黄棕壤的解磷固氮复合菌肥的制作方法和配方，该方法绿色且经济环保，有助于土壤可持续性改良。申请号CN201910541455.7的中国专利公开了一种次生盐渍化土壤修复菌剂及其应用，所述菌剂包括地衣芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌，利用该发明的菌剂修复次生盐渍化土壤，修复效果显著，不仅能够降低土壤硝态氮含量、提高土壤肥力，同时也能够提高作物产量和食用安全性。但是，以上现有的盐碱土改良技术生物菌剂配方复杂、成本高，针对性相对较弱进而影响盐碱土改良效果的稳定性。

巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌、肇东假单胞菌都多分布于土壤和各种植物体内，在植物的表面易于存活与繁殖，均能促进植物的生长。但利用巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌、肇东假单胞菌三种做联合菌剂的方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对于现有生物技术改良苏打盐碱土存在的问题，提供了一种含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂及其应用。

为实现上述目的本发明采用技术方案如下：

按照本发明所述的含联合菌剂的苏打盐碱土改良剂，由联合菌剂、铁尾矿和有机肥按照：1.0～1.4mL∶4～5g∶1.5～1.8g的比例组成；

所述的联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为1×10⁶～9×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌以2.0～2.5∶1.7～2.0∶1的体积比混合组成。

上述的苏打盐碱土改良剂，巴西固氮螺菌为巴西固氮螺菌CGMCC5806，地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌CGMCC1.807，肇东假单胞菌为肇东假单胞菌CGMCC1.12667。

上述的盐碱土改良剂，所述铁尾矿的粒度为20～50μm。

上述的盐碱土改良剂，所述有机肥为市售有机肥。

上述的盐碱土改良剂，联合菌剂、铁尾矿和有机肥的比例为：1.4mL∶5g∶1.8g。

上述的盐碱土改良剂，所述的联合菌剂是由每种菌的有效活菌浓度均为3.6×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌，按照2.5∶2∶1体积比混合组成。

一种盐碱土改良方法，采用上述的含联合菌剂的盐碱土改良剂，具体步骤如下：

1)按照每平方米盐碱土中添加4000～5000g铁尾矿、1500～1800g有机肥，与表层10～20cm深的盐碱地混合均匀，然后对盐碱地进行漫灌，平衡土壤5～10天；

2)种植植物，待植物发芽后，向每平方米盐碱土喷洒1000～1400mL的联合菌剂，联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为1×10⁶～9×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌以2.0～2.5∶1.7～2.0∶1的体积比混合组成，植物按常规田间管理方法养护。

上述盐碱土改良方法，步骤2)中，播种前将种子浸水3～4h。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌、肇东假单胞菌都多分布于土壤和各种植物体内，在植物的表面易于存活与繁殖，均能促进植物的生长并改善盐碱土的理化性状。因此本发明的方法利用巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌、肇东假单胞菌做为联合菌剂与铁尾矿和有机肥一起改良苏打盐碱土，提高植物的生物量，作用效果持续时间长，而且本发明所采用的复合微生物菌剂生产简单，施用方便，能提高植物生物量与生存性，并改善土壤理化性质。修复后的土壤环境质量满足中国《土壤环境质量标准》GB15618 1995的要求。

(2)本发明利用铁尾矿废弃物料作为改良剂，材料来源广、成本低、制作工艺简单，实现了废弃资源的重复利用。针对目前铁尾矿产量大、利用率低等特点，本发明能够将大量的铁尾矿应用到修复盐碱地中，使铁尾矿变废为宝。

(3)铁尾矿胶体与土壤胶体间的双电层重叠作用，有助于土壤脱盐。铁尾矿胶体表面带净正电荷，当土壤胶体和铁尾矿悬浮液混合分散在水中形成胶体悬浮液时，由于静电作用，带负电荷的土壤胶体与带正电荷的铁尾矿胶体会相互靠近，土壤胶体和铁尾矿表面双电层的扩散层会相互重叠，扩散层的重叠会使得胶体颗粒表面部分电荷相互抵消，土壤胶体表面的有效负电荷密度和铁尾矿表面的有效正电荷密度降低，从而降低土壤对钠离子等盐分离子的吸附，实现脱盐。

(4)应用本发明的方法针对苏打盐碱地土壤颗粒细密，土粒之间缺少大孔隙，通气、透水差等特点的进行改良，使用过程工艺简单，成本较低，绿色环保，可大范围推广使用。

具体实施方式

以下各实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不构成对权利要求范围的限定，本领域技术人员根据说明书内容可以想到的其它替代手段，均应在本发明权利要求的保护范围之内。

以下实施例中，联合菌剂的制备方法为：

巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌、肇东假单胞菌菌种的活化与扩繁：

首先，将巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌及肇东假单胞菌分别在普通肉汤斜面上在28～30℃条件下培养48～50h，进行活化；再将活化后的供试菌株接种到装有牛肉膏蛋白胨培养基的锥形瓶中，然后，将菌株分别在28～30℃、200～220r·min^-1的摇床上振荡24h，进行扩繁；用无菌水将菌液稀释至1～90×10⁶CFU/mL(血球计数板计数)。

所述的普通肉汤培养基组分与制备步骤为：蛋白胨20.0g、氯化钠5.0g、牛肉粉5.0g、调pH至7.5，蒸馏水定容至1000mL，于121℃条件下灭菌30min制得；

所述的牛肉膏蛋白胨培养基组分与制备步骤为：牛肉膏5.0g，蛋白胨10.0g，氯化钠5.0g，调pH至7.4，蒸馏水定容至1000mL，于121℃条件下灭菌30min制得；

实施例中铁尾矿的粒度为20～50μm的鞍山大孤山铁尾矿库中的铁尾矿；有机肥为市售鸡粪肥；苏打盐碱地来源于吉林省白城市镇赉县。

实施例1

一种含有联合菌剂的盐碱土改良剂，由联合菌剂、铁尾矿和有机肥组成，其中，联合菌剂、铁尾矿和有机肥的比例为1.4mL∶5g∶1.8g；所述的联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为3.6×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌及肇东假单胞菌按照2.5∶2∶1的体积比混合组成。

改良苏打盐碱土的方法为如下步骤：

1)按照每平米土添加5000g铁尾矿和1800g有机肥的比例将铁尾矿和有机肥添加到吉林省白城市镇赉县的盐碱地中，与表层20cm深的盐碱地混合均匀，翻耕后对盐碱地进行漫灌，平衡土壤一周。

2)植物种植

选取颗粒饱满、胚芽完整的紫花苜蓿种子，将种子浸水4h，然后播种到土壤中，定期进行浇水。

3)联合菌剂的施加

待紫花苜蓿种子发芽后，按照每平方米1400mL的规格喷洒联合菌剂，对植株定期浇水。

4)对紫花苜蓿进行常规管理，使紫花苜蓿正常生长2个月后收获。

对比例1.1

利用巴西固氮螺菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例1，区别在于，不含地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌，巴西固氮螺菌的浓度同实施例1混合后联合菌剂的总浓度。

对比例1.2

利用地衣芽孢杆菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例1，区别在于，不含巴西固氮螺菌和肇东假单胞菌，地衣芽孢杆菌的浓度同实施例1混合后联合菌剂的总浓度。

对比例1.3

利用肇东假单胞菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例1，区别在于，不含巴西固氮螺菌和地衣芽孢杆菌，肇东假单胞菌的浓度同实施例1混合后联合菌剂的总浓度。

植物收获后，对土壤理化性质和植物生理生化性质进行测定，并以不添加任何改良剂的盐碱土作为空白对照组，实验测定结果如表1和表2：

表1：植物指标

表2：土壤指标

在植物指标中，和对照组相比，实施例1的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了2.05、4.58、1.51、1.34倍；在土壤指标中，和对照组相比，实施例1的pH值、电导率、含盐量分别降低了14.06％、47.91％、46.43％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例1.1的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.89、3.83、1.27、1.21倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例1.1的pH值、电导率、含盐量分别降低了6.87％、19.90％、31.75％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例1.2的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.74、3.69、1.11、1.14倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例1，2的pH值、电导率、含盐量分别降低了4.61％、8.25％、28.97％。

在植物指标中，和对照组相比，对比，1.3的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.90、3.79、1.20、1.18倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例1.3的pH值、电导率、含盐量分别降低了6.44％、17.15％、32.54％。

综上，实施例1中紫花苜蓿的生长状况最好，抗逆性最强。实施例1的方法在两个月能够使土壤含盐量降低46.43％，能够有效缩短治理周期。

实施例2

一种含有联合菌剂的盐碱土改良剂，由联合菌剂、铁尾矿和有机肥组成，其中，联合菌剂、铁尾矿和有机肥的比例为1.2mL∶4.5g∶1.5g；所述的联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为8.6×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌及肇东假单胞菌按照2.5∶2∶1的体积比混合组成。

改良苏打盐碱土的方法为如下步骤：

1)按照每平米土添加4500g铁尾矿和1500g有机肥的比例将铁尾矿和有机肥添加到吉林省白城市镇赉县的盐碱地中，与表层20cm深的盐碱地混合均匀，翻耕后对盐碱地进行漫灌，平衡土壤一周。

2)植物种植

选取颗粒饱满、胚芽完整的紫花苜蓿种子，将种子浸水4h，然后播种到土壤中，定期进行浇水。

3)联合菌剂的施加

待紫花苜蓿种子发芽后，按照每平方米1200mL的规格喷洒联合菌剂，对植株定期浇水。

4)对紫花苜蓿进行常规管理，使紫花苜蓿正常生长2个月后收获。

对比例2.1

利用巴西固氮螺菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例2，区别在于，不含地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌，巴西固氮螺菌的浓度同实施例2混合后联合菌剂的总浓度。

对比例2.2

利用地衣芽孢杆菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例2，区别在于，不含巴西固氮螺菌和肇东假单胞菌，地衣芽孢杆菌的浓度同实施例2混合后联合菌剂的总浓度。

对比例2.3

利用肇东假单胞菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例2，区别在于，不含巴西固氮螺菌和地衣芽孢杆菌，肇东假单胞菌的浓度同实施例2混合后联合菌剂的总浓度。

植物收获后，对土壤理化性质和植物生理生化性质进行测定，并以不添加任何改良剂的盐碱土作为空白对照组，实验测定结果如表3和表4：

表3：植物指标

表4：土壤指标

在植物指标中，和对照组相比，实施例2的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了2.07、4.57、1.67、1.38倍；在土壤指标中，和对照组相比，实施例2的pH值、电导率、含盐量分别降低了14.27％、50.00％、51.19％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例2.1的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.81、3.98、1.33、1.19倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例2.1的pH值、电导率、含盐量分别降低了7.40％、21.73％、32.54％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例2.2的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.77、3.70、1.16、1.16倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例2.2的pH值、电导率、含盐量分别降低了5.79％、15.58％、32.14％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例2.3的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.84、3.73、1.23、1.16倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例2.3的pH值、电导率、含盐量分别降低了6.76％、19.11％、30.95％。

综上，实施例2中紫花苜蓿的生长状况最好，抗逆性最强。实施例2的方法在两个月能够使土壤含盐量降低51.19％，能够有效缩短治理周期。

实施例3

一种含有联合菌剂的盐碱土改良剂，由联合菌剂、铁尾矿和有机肥组成，其中，联合菌剂、铁尾矿和有机肥的比例为1.0mL∶4.0g∶1.7g；所述的联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为1.6×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌及肇东假单胞菌按照2.5∶2∶1的体积比混合组成。

改良苏打盐碱土的方法为如下步骤：

1)按照每平米土添加4000g铁尾矿和1700g有机肥的比例将铁尾矿和有机肥添加到吉林省白城市镇赉县的盐碱地中，与表层20cm深的盐碱地混合均匀，翻耕后对盐碱地进行漫灌，平衡土壤一周。

2)植物种植

选取颗粒饱满、胚芽完整的紫花苜蓿种子，将种子浸水4h，然后播种到土壤中，定期进行浇水。

3)联合菌剂的施加

待紫花苜蓿种子发芽后，按照每平方米1000mL的规格喷洒联合菌剂，对植株定期浇水。

4)对紫花苜蓿进行常规管理，使紫花苜蓿正常生长2个月后收获。

对比例3.1

利用巴西固氮螺菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例3，区别在于，不含地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌，巴西固氮螺菌的浓度同实施例3混合后联合菌剂的总浓度。

对比例3.2

利用地衣芽孢杆菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例3，区别在于，不含巴西固氮螺菌和肇东假单胞菌，地衣芽孢杆菌的浓度同实施例3混合后联合菌剂的总浓度。

对比例3.3

利用肇东假单胞菌替代联合菌剂改良苏打盐碱土的方法：

方法同实施例3，区别在于，不含巴西固氮螺菌和地衣芽孢杆菌，肇东假单胞菌的浓度同实施例3混合后联合菌剂的总浓度。

植物收获后，对土壤理化性质和植物生理生化性质进行测定，并以不添加任何改良剂的盐碱土作为空白对照组，实验测定结果如表5和表6：

表5：植物指标

表6：土壤指标

在植物指标中，和对照组相比，实施例3的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.95、4.11、1.37、1.25倍；在土壤指标中，和对照组相比，实施例3的pH值、电导率、含盐量分别降低了10.84％、37.57％、40.08％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例3.1的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.74、3.17、1.18、1.18倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例3.1的pH值、电导率、含盐量分别降低了5.69％、12.1％、28.97％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例3.2的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.78、3.21、1.21、1.19倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例3.2的pH值、电导率、含盐量分别降低了4.94％、9.82％、28.57％。

在植物指标中，和对照组相比，对比例3.3的株高、植株干重、叶片SPAD值、叶绿素a含量分别增长了1.82、3.21、1.22、1.19倍；在土壤指标中，和对照组相比，对比例3.3的pH值、电导率、含盐量分别降低了4.40％、7.98％、28.17％。综上，实施例3中紫花苜蓿的生长状况最好，抗逆性最强。实施例3的方法在两个月能够使土壤含盐量降低40.08％，能够有效缩短治理周期。

Claims (5)

1.一种含联合菌剂的苏打盐碱土的改良方法，具体步骤如下：

1）按照每平方米盐碱土中添加4000～5000g铁尾矿、1500～1800g有机肥，与表层10~20cm深的盐碱地混合均匀，然后对盐碱地进行漫灌，平衡土壤5~10天；

2）种植植物，待植物发芽后，向每平方米盐碱土喷洒1000～1400mL的联合菌剂，所述的联合菌剂是由每种菌的有效浓度均为1×10⁶～9×10⁷CFU/mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌以2.0~2.5:1.7~2.0:1的体积比混合组成，植物按常规田间管理方法养护。

2.根据权利要求1所述的一种含联合菌剂的苏打盐碱土的改良方法，所述铁尾矿的粒度为20～50μm。

3.根据权利要求1所述的一种含联合菌剂的苏打盐碱土的改良方法，联合菌剂、铁尾矿和有机肥的比例为：1.4mL:5g :1.8g。

4.根据权利要求1所述的一种含联合菌剂的苏打盐碱土的改良方法，所述的联合菌剂是由每种菌的有效活菌浓度均为3.6×10⁷ CFU /mL的巴西固氮螺菌、地衣芽孢杆菌和肇东假单胞菌，按照2.5:2:1体积比混合组成。

5.根据权利要求1所述的含联合菌剂的苏打盐碱土的改良方法，其特征在于：步骤2）中的植物播种前将种子浸水3~4 h。