复合微生物菌剂、其制备方法及土壤生物多样性的改善方法与流程

[0001]
本发明涉及农业技术领域，且特别涉及复合微生物菌剂、其制备方法及土壤生物多样性的改善方法。


背景技术：

[0002]
目前，草甘膦、草胺膦等除草剂广泛应用于农田中，此类除草剂可以用于茶树、玉米、甘蔗、柑橘、梨、棉花等作物的除草，并且其需求量还有逐年增加的趋势。由于长期施用此类除草剂，农田生态系统中的微生物的丰度较低，且微生物的种类较少。
[0003]
鉴于此，特提出本申请。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种复合微生物菌剂及其制备方法，旨在参与特定的除草剂种类的降解过程，改善土壤的微生物多样性。
[0005]
本发明的另一目的在于提供一种土壤生物多样性的改善方法，旨在显著增加土壤中微生物的丰度，增加土壤中的酶活性。
[0006]
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]
本发明提出了一种用于改善土壤生物多样性的复合微生物菌剂，包括复合菌体，复合菌体包括蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌，且在复合微生物菌剂中，蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌的活菌含量依次为0.64
×
108～5
×
109cfu/g、0.14
×
107～4
×
107cfu/g和0.3
×
106～2.5
×
107cfu/g。
[0008]
本发明提出了一种复合微生物菌剂的制备方法，按照上述复合微生物菌剂的组成和浓度配置。
[0009]
本发明提出了一种土壤生物多样性的改善方法，其采用上述复合微生物菌剂施加在待改善土壤上，其中，待改善土壤为施用过草甘膦和草胺膦中的至少一种的农田土壤。
[0010]
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例中提供的复合微生物菌剂及其制备方法，发明人创造性地采用蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌三种菌剂，能够参与草甘膦等除草剂的降解途径，加快除草剂的降解，施用之后显著增加了土壤中微生物的丰度，并增加了土壤中酶的活性。
[0011]
本发明实施例还提供的一种土壤生物多样性的改善方法，其采用上述复合微生物菌剂施加在待改善土壤上，对于施用过草甘膦、草胺膦等除草剂的农田土壤来说，能够显著改善土壤微生物的多样性，适合于推广应用。
附图说明
[0012]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
[0013]
图1为改善方法施用前后土壤微生物细菌种类(门)的分析结果；
[0014]
图2为改善方法施用前后土壤微生物真菌种类(门)的分析结果；
[0015]
图3为改善方法施用前后土壤微生物细菌种类(属)的分析结果；
[0016]
图4为改善方法施用前后土壤微生物真菌种类(属)的分析结果。
具体实施方式
[0017]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0018]
下面对本发明实施例提供的复合微生物菌剂、其制备方法及土壤生物多样性的改善方法进行具体说明。
[0019]
本发明实施例提供了一种土壤生物多样性的改善方法，包括：
[0020]
s1、复合微生物菌剂的配置
[0021]
复合微生物菌剂中包括复合菌体和为复合菌体提供营养的培养基，复合菌体包括蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌。发明人创造性采用蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌，并发现这三种菌的配合能够加快草甘膦等除草剂的降解，施用之后显著增加了土壤中微生物的丰度，并增加了土壤中酶的活性。
[0022]
需要说明的是，在自然状态下，草甘膦在未被完全降解之前以四种形式存在，分别为草甘膦、氨甲基膦酸、肌氨酸和乙酰草甘膦能够以四种形式长期使用除草剂(草甘膦)的农田，其中氨甲基膦酸降解途径和肌氨酸降解途径是生物体中主要的降解方式。菌肥中蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌为细菌，假单胞菌为真菌，蜡样芽孢杆菌同时参与氨甲基膦酸降解途径和肌氨酸降解途径，黑兰节杆菌和假单胞菌分别参加了肌氨酸降解途径和氨甲基膦酸降解途径。
[0023]
需要指出的是，蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌均为市购材料，蜡样芽孢杆菌的菌种可以为atcc bio72770。
[0024]
在复合微生物菌剂中，蜡样芽孢杆菌的活菌含量为0.64
×
108～5
×
109cfu/g，优选为2
×
109～3
×
109cfu/g；黑兰节杆菌的活菌含量为0.14
×
107～4
×
107cfu/g，优选为2
×
107～3
×
107cfu/g；假单胞菌的活菌含量为0.3
×
106～2.5
×
107cfu/g，优选为1
×
107～2
×
107cfu/g。在复合微生物菌剂中，三种菌的含量控制在上述范围内为宜，在此范围内能够进一步加快除草剂的降解过程，进一步提升生物多样性。
[0025]
在本发明其他实施例中，三种菌剂的活菌含量也可以不限定为上述范围，但是可能会导致降解时间的延长，不利于提升土壤的生物多样性。
[0026]
具体地，复合菌体是由蜡样芽孢杆菌发酵液、黑兰节杆菌发酵液和假单胞菌发酵液混合而得；蜡样芽孢杆菌发酵液中，蜡样芽孢杆菌的活菌含量为9
×
108～5
×
10
10
cfu/g；黑兰节杆菌发酵液中，黑兰节杆菌的活菌含量为2
×
107～4
×
108cfu/g；假单胞菌发酵液中，假单胞菌的活菌含量为1
×
106～7
×
107cfu/g。先将三种菌剂培养成满足上述活菌含量的发酵液，然后再加入培养基中形成复合微生物菌剂。
[0027]
在优选地的实施例中，蜡样芽孢杆菌发酵液、黑兰节杆菌发酵液和假单胞菌发酵液的质量比为1:0.5-1.5:3-5。通过控制发酵液的浓度和质量比，进而控制最终复合微生物菌剂中三种菌剂的配比。
[0028]
进一步地，复合微生物菌剂中的培养基是由功能组分和水混合而得，功能组分包括蛋白质源、碳源、氮源和钙源。培养基的组成不可以不限，可以采用现有的培养基，能够满足微生物菌剂的生长需求即可。
[0029]
在本发明优选的实施例中，复合微生物菌剂中的培养基包括豆粕、葡萄糖、大豆秸秆的草木灰和碳酸，且豆粕、葡萄糖、大豆秸秆的草木灰和碳酸钙的质量比为1:0.5-1.5:0.3-0.8:0.05-0.15，功能组分和水的质量比为1:2-4。通过进一步优化培养基的组成和用量，能够为三种菌剂提供充足的营养，满足菌剂的生长需求。
[0030]
s2、施加复合微生物菌剂
[0031]
在温度为15-25℃的条件下，采用浅耕的方式在待改善土壤上施用复合微生物菌剂，待改善土壤为施用过草甘膦和草胺膦中的至少一种的农田土壤。发明人发现，由于草甘膦更易结合并积累于土壤的上层，所以在菌肥的使用过程中，不能深翻，而以浅耕为主。
[0032]
具体地，施用复合微生物菌剂的过程中所采用的浅耕方式为半翻垡耕翻，垡块翻转角度为130-140度，耕深为10-20cm。在施加过程中，可以分多排进行喷洒，并在相邻的两排喷洒路线之间进行耕翻，使土壤覆盖两侧的喷洒路线上。
[0033]
值得注意的是，施用复合微生物菌剂的施用时间也要进行把控，温度过高过低均会一定程度上降低效果，影响菌种的存活。优选地，在阳历的3-5月每月喷洒一次复合微生物菌剂为宜，在北方的话也可以根据实际情况调整施加的时间，通过多次施加更能够加快除草剂的降解。
[0034]
进一步地，复合微生物菌剂的施加量为180-220kg/亩，优选为190-210kg/亩。复合微生物菌剂的施加量过大过小也均不利于改善微生物的多样性，控制在上述范围内为宜。
[0035]
s3、干草还田
[0036]
在10～11月份施加粉碎后的干草混合物，并进行翻耕；干草混合物中的干草为豆科植物。通过施加豆科类的干草提升土壤中氮含量，增加有机质含量，提高前期微生物菌剂的施用效果，增加土壤缓冲性能。
[0037]
进一步地，干草混合物是将粉碎后的干草和碱性粉料混合而得，干草降解后一般会呈酸性，加入碱性粉料可以调节土壤的ph。
[0038]
在一些实施例中，干草混合物中的干草选自红三叶、野豌豆、百脉根、紫云英和沙打旺中的至少一种。优选地，干草混合物中的干草包括三叶、野豌豆、百脉根和沙打旺，且三叶、野豌豆、百脉根和沙打旺的质量比为1:1.5-2.5:0.5-1.5:0.5-1.5。通过进一步优化干草的选择，更适合于为三种菌剂的生长，有利于进一步快速降解除草剂，提升土壤中的微生物丰度。
[0039]
具体地，粉碎后的干草和碱性粉料的质量比为2-4:1；碱性粉料选自石灰粉、碳酸氢钠和碳酸钙中的至少一种。干草混合物的施加量为100-150kg/亩，然后进行深翻25-30cm，再灌水，以促进营养成分进入土壤，增加土壤的有机质含量，改善土壤的透气性能。
[0040]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0041]
实施例1
[0042]
本实施例提供了一种土壤生物多样性的改善方法，包括如下步骤：
[0043]
(1)复合微生物菌剂制备：将活菌含量为9
×
108cfu/g的蜡样芽孢杆菌发酵液、活菌含量为2
×
107cfu/g的黑兰节杆菌发酵液和活菌含量为1
×
106cfu/g的假单胞菌发酵液按照1:0.5:3的质量比混合得到复合菌体。将功能组分豆粕、葡萄糖、大豆秸秆的草木灰和碳酸钙按照质量比为1:0.5:0.3:0.05在水中混合(功能组分和水的质量比为2:1)，超声分散均匀得到培养基。将复合菌体加入培养基中得到复合微生物菌剂，混合菌剂和培养基的质量比为1:1。
[0044]
(2)施加复合微生物菌剂：春季3月中旬，在施用过草甘膦的待改善土壤上，采用半翻垡耕翻的方式施用菌液，使垡块翻转角度为130度，耕深为10cm左右，同时喷洒复合微生物菌剂，喷洒量为180kg/亩。
[0045]
(3)干草还田：秋季10月中旬，将红三叶、野豌豆、百脉根和沙打旺四种干草(带根)分别粉碎，按照1:1.5:0.5:0.5的比例的混匀，混匀后的干草与石灰粉按照2:1的比例进行二次混匀，每亩施用100kg，深翻25cm左右，灌水。
[0046]
实施例2
[0047]
本实施例提供了一种土壤生物多样性的改善方法，包括如下步骤：
[0048]
(1)复合微生物菌剂制备：将活菌含量为5
×
10
10
cfu/g的蜡样芽孢杆菌发酵液、活菌含量为4
×
108cfu/g的黑兰节杆菌发酵液和活菌含量为7
×
107cfu/g的假单胞菌发酵液按照1:1.5:5的质量比混合得到复合菌体。将功能组分豆粕、葡萄糖、大豆秸秆的草木灰和碳酸钙按照质量比为1:1.5:0.8:0.15在水中混合(功能组分和水的质量比为4:1)，超声分散均匀得到培养基。将复合菌体加入培养基中得到复合微生物菌剂，混合菌剂和培养基的质量比为1:1。
[0049]
(2)施加复合微生物菌剂：春季3月中旬，在施用过草甘膦的待改善土壤上，采用半翻垡耕翻的方式施用菌液，使垡块翻转角度为140度，耕深为20cm左右，同时喷洒复合微生物菌剂，喷洒量为220kg/亩。
[0050]
(3)干草还田：秋季10月中旬，将红三叶、野豌豆、百脉根和沙打旺四种干草(带根)分别粉碎，按照1:2.5:1.5:1.5的比例的混匀，混匀后的干草与石灰粉按照4:1的比例进行二次混匀，每亩施用150kg，深翻30cm左右，灌水。
[0051]
实施例3
[0052]
本实施例提供了一种土壤生物多样性的改善方法，包括如下步骤：
[0053]
(1)复合微生物菌剂制备：将活菌含量为2
×
10
10
cfu/g的蜡样芽孢杆菌发酵液、活菌含量为2
×
108cfu/g的黑兰节杆菌发酵液和活菌含量为3
×
107cfu/g的假单胞菌发酵液按照1:1:4的质量比混合得到复合菌体。将功能组分豆粕、葡萄糖、大豆秸秆的草木灰和碳酸钙按照质量比为1:1:0.5:0.1在水中混合(功能组分和水的质量比为3:1)，超声分散均匀得到培养基。将复合菌体加入培养基中得到复合微生物菌剂，混合菌剂和培养基的质量比为1:1。
[0054]
(2)施加复合微生物菌剂：春季3月中旬，在施用过草甘膦的待改善土壤上，采用半翻垡耕翻的方式施用菌液，使垡块翻转角度为135度，耕深为15cm左右，同时喷洒复合微生物菌剂，喷洒量为200kg/亩。
[0055]
(3)干草还田：秋季10月中旬，将红三叶、野豌豆、百脉根和沙打旺四种干草(带根)
分别粉碎，按照1:2:1:1的比例的混匀，混匀后的干草与石灰粉按照3:1的比例进行二次混匀，每亩施用130kg，深翻30cm左右，灌水。
[0056]
本申请仅列出上述三个实施例，其他实施例不进行一一列举，可以根据本申请中限定的三种菌种的活菌含量的范围配置复合微生物菌剂，不限于上述实施例。
[0057]
对比例1
[0058]
本对比例提供了一种土壤生物多样性的改善方法，与实施例3不同之处仅在于，将蜡样芽孢杆菌发酵液替换为相同活菌含量的拟杆菌属发酵液。
[0059]
改善后：土壤微生物的种类和丰度没有增加。
[0060]
试验例1
[0061]
测试实施例3中的土壤生物多样性的改善方法，在改善前和改善后土壤微生物细菌种类(门)，结果见图1；在改善前和改善后土壤微生物真菌种类(门)，结果见图2；在改善前和改善后土壤微生物细菌种类(属)，结果见图3；在改善前和改善后土壤微生物真菌种类(属)，结果见图4。
[0062]
由图1-4的测试结果可知，本发明实施例中提供的改善方法在施用后相对于施用之前，土壤中细菌和真菌的分布更加均匀，从属的角度来讲使用后，土壤中细菌增加了红长命菌属(methylibium)，梭菌(clostridium)，真菌中增加了小菇属(mycena)，乳牛肝菌属(suillus)粒毛盘菌属(cadophora)，显著增加了土壤中微生物的丰度。
[0063]
试验例2
[0064]
测试实施例3中的土壤生物多样性的改善方法，在改善前和改善后土壤中微生物的指数和理化指标，结果见表1。
[0065]
表1方法使用前后土壤中微生物的指数和理化指标
[0066][0067]
从表1的测试结果可知，改善后土壤脲酶、蛋白酶和纤维素酶的活性增加，而蔗糖酶的变化不显著。
[0068]
综上，本发明提供的复合微生物菌剂及其制备方法，发明人创造性地采用蜡样芽孢杆菌、黑兰节杆菌和假单胞菌三种菌剂，能够参与草甘膦等除草剂的降解途径，加快除草剂的降解，施用之后显著增加了土壤中微生物的丰度，并增加了土壤中酶的活性。
[0069]
本发明实施例还提供的一种土壤生物多样性的改善方法，其采用上述复合微生物菌剂施加在待改善土壤上，对于施用过草甘膦、草胺膦等除草剂的农田土壤来说，能够显著
改善土壤微生物的多样性，适合于推广应用。
[0070]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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