一種利用解磷菌進行土壤改良的方法

2023-04-26 00:41:11 1

一種利用解磷菌進行土壤改良的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用解磷菌進行土壤改良的方法。該方法包括如下步驟：向待改良土壤中加入解磷菌，加入量為每千克乾重的所述貧瘠土壤中加入如下劑量的解磷菌：CFU數與100ml的10％解磷菌中的CFU數相等；所述10％解磷菌為：將處於對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍後得到的菌液。實驗證明，採用本發明方法利用解磷菌對貧瘠土壤進行改良，對玉米植株的發芽率、株高、第一片展開葉寬、第一片展開葉長及根長、根尖數等具有明顯的促進作用。本發明對於提高土地復墾效率具有積極的生態意義，也為礦區土地復墾和生態重建提供一種微生物技術支撐。
【專利說明】 一種利用解磷菌進行土壤改良的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用解磷菌進行土壤改良的方法。
【背景技術】
[0002]磷是植物生長的三大必需元素之一，是植物生長的重要物質基礎,植物吸收磷元素的量與其生物量和產量呈顯著正相關。土壤中存在著大量的磷元素，但是這些磷元素大多是不能被植物直接吸收利用的有機和無機磷。解磷菌是土壤中能將難溶性磷轉化為植物能夠吸收利用的可溶性磷的一類特殊的微生物功能類群。對於北方石灰性土壤，解磷菌的解磷作用較為明顯。解磷菌能夠通過分泌多種有機酸性物質或者伴隨著呼吸或同化NH4+時H+的釋放將難溶性磷釋放出來，增加基質磷的生物有效性，有利於植被的生長和恢復。這為利用解磷菌來挖掘土壤中磷的有效性提供了技術可能，解磷菌能改變土壤中磷元素存在形態，提高植物對磷的吸收，促進了植物生長。
[0003]煤炭開採擾動引起表層土壤肥力降低、土壤結構破壞，生物群落急劇減少，加之中國煤炭主要分布在西部乾旱半乾旱地區，該區乾旱缺水，土壤沙化嚴重，且土壤中有效養分本底值較低，缺磷現象嚴重，嚴重製約著該區地表植被生長與生態重建。利用解磷菌來溶解釋放土壤中的磷，促進植物生長，對於提高土地復墾效率具有積極的生態意義，也為礦區土地復墾和生態重建提供一種微生物技術支撐，解磷菌的最佳施入量或濃度對於改良土壤，促進植物生長，提高土地復墾效率具有重要的生態意義。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種利用解磷菌進行土壤改良的方法。
[0005]本發明所提供的利用解磷菌進行土壤改良的方法，具體可包括如下步驟:向待改良土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克乾重的所述貧瘠土壤中加入A劑量的解磷菌；所述A劑量的解磷菌滿足如下條件:CFU數與IOOml的10%解磷菌中的CFU數相等；所述10%解磷菌為:將處於對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍後得到的菌液。
[0006]在本發明中，所述處於對數生長期的所述解磷菌的菌液的0D440值具體為0.84。
[0007]對於所述方法，根據實際需要，還可在向所述待改良土壤中加入所述解磷菌前，將所述待改良土壤滅菌、晾乾，向每千克晾乾後的所述待改良土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素；所述氮元素、磷元素和鉀元素均為可被植株直接吸收利用的元素。
[0008]在本發明中，利用解磷菌進行土壤改良的方法具體包括如下步驟:
[0009](I)將所述待改良土壤滅菌、晾乾，向每千克晾乾後的所述待改良土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素；所述氮元素、磷元素和鉀元素均為可被植株直接吸收利用的元素；
[0010](2)向步驟(I)中加入了氮磷鉀的所述待改良土壤中加入所述解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克乾重的所述待改良土壤中加入100mll0%解磷菌(10%解磷菌:取處於對數生長期所述解磷菌菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為
0.84)。
[0011]在本發明中，所述滅菌具體為高溫高壓蒸汽滅菌(121°C，Ih);所述晾乾具體為風乾。另外，在加入所述氮磷鉀前還包括過Imm篩的步驟。
[0012]在本發明中，所述向每千克晾乾後的所述待改良土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素，具體為如下:向每千克所述晾乾後的所述待改良土壤中加入IL氮磷鉀營養液，所述氮磷鉀營養液中含有濃度為100mg/L的氮元素、濃度為15mg/L的磷元素和濃度為150mg/L的鉀元素(所述氮元素、磷元素和鉀元素均為可被植株直接吸收利用的元素)。更加具體的，所述氮磷鉀營養液的溶劑為水，溶質及濃度如下:NH4N03151.2mg/L,ΚΗ2Ρ0465.8mg/L, KN0S339.6mg/L, pH 為 7。
[0013]在上述方法中，所述待改良土壤具體可為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低於10mg/kg乾重土壤。
[0014]進一步，所述待改良土壤的有效磷含量為7.2mg/kg乾重土壤,速效鉀含量為50mg/kg乾重土壤，pH值7.60，電導率為60 μ s/cm,最大持水量為25%。
[0015]所述有效磷為能夠被植物直接吸收利用的磷；所述速效鉀為土壤中可被當季作物吸收的鉀，包括水溶性鉀和交換性鉀。
[0016]在本發明的一個實施例中，所述待改良土壤為採煤沉陷區的土壤，具體為陝西省神木縣大柳塔鎮高家畔活雞兔礦區塌陷地的土壤，土壤的各項指標符合上述條件。
[0017]在本發明中，利用所述解磷菌對土壤進行改良，所得改良后土壤與未經所述解磷菌改良的土壤相比，更加適合植物(如玉米)生長；所述更加適合植物(如玉米)生長體現在:對植株的株高、和/或第一片展開葉寬、和/或第一片展開葉長、和/或總根長、和/或根尖數具有促進作用。
[0018]在本發明中，上述方法中的所述解磷菌具體為斯式泛菌CA。
[0019]本發明的另一個目的是提供一種利用解磷菌在貧瘠土壤上促進植物生長的方法。
[0020]本發明所提供的利用解磷菌在貧瘠土壤上促進植物生長的方法，具體可包括如下步驟:
[0021](a)按照以上方法對貧瘠土壤進行改良；
[0022]( b )向步驟(a)中改良後的土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%，種植植物。
[0023]在步驟(b)中，所述最大持水量為土壤全部孔隙被水所充滿時的含水量。
[0024]在所述方法中，所述貧瘠土壤具體可為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低於10mg/kg乾重土壤。
[0025]進一步,所述貧瘠土壤的有效磷含量為7.2mg/kg乾重土壤,速效鉀含量為50mg/kg乾重土壤，pH值7.60，電導率為60 μ s/cm,最大持水量為25%。
[0026]所述有效磷為能夠被植物直接吸收利用的磷；所述速效鉀為土壤中可被當季作物吸收的鉀，包括水溶性鉀和交換性鉀。
[0027]在本發明中，所述貧瘠土壤為採煤沉陷區的土壤，具體為陝西省神木縣大柳塔鎮高家畔活雞兔礦區塌陷地的土壤，土壤的各項指標符合上述條件。
[0028]在本發明中，上述方法中的所述植物為玉米，具體為玉米品種為中糯一號(認證號:0103006-2000,北京中農作科技發展有限公司)。
[0029]在步驟(b)中，所述種植植物最好在將所述解磷菌加入到土壤後的24h內完成。
[0030]本發明的還一個目的是提供一種提高種子發芽率的方法。
[0031]本發明所提供的提高種子發芽率的方法，具體可包括將種子浸泡在初始濃度為10%的解磷菌的菌液中的步驟；
[0032]所述10%的解磷菌的菌液為將處於對數生長期所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍後得到的菌液。
[0033]在本發明中，所述處於對數生長期的所述解磷菌的菌液的0D440值具體為0.84。
[0034]在本發明中，上述方法中的所述解磷菌具體為斯式泛菌CA。
[0035]以上所有的所述斯式泛菌CA記載於「畢銀麗，郭婧婷，劉榕榕.解磷微生物對煤系廢棄物粉煤灰的改良效應.環境工程學報，2008 (9):1235-1238」 一文中的「斯式泛菌CA」。
[0036]進一步，所述方法中，將所述種子浸泡在所述初始濃度為10%的解磷菌的菌液中的時間具體為3-5天。
[0037]在本發明的一個實施例中，所述種子為玉米種子，具體為玉米品種玉米品種為中糯一號(認證號:0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司)的種子。
[0038]本發明利用解磷菌對貧瘠土壤進行改良，進而在改良後的土壤上種植玉米，結果顯示土壤中添加解磷菌的量為每千克乾重土壤中加入10%解磷菌培養液中(10%解磷菌:取處於對數生長期所述解磷菌菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)，其對玉米植株的發芽率、株高、第一片展開葉寬、第一片展開葉長及根長、根尖數等促進作用明顯好於5%解磷菌培養液(5%解磷菌:取處於對數生長期所述解磷菌菌液5ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)和15%解磷菌培養液(15%解磷菌:取處於對數生長期所述解磷菌菌液15ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)的植株生長。本發明對於提高土地復墾效率具有積極的生態意義，也為礦區土地復墾和生態重建提供技術一種微生物技術支撐。
【具體實施方式】
[0039]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0040]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0041]斯式泛菌CA:記載於「畢銀麗，郭婧婷，劉榕榕.解磷微生物對煤系廢棄物粉煤灰的改良效應.環境工程學報，2008 (9):1235-1238」一文中，公眾可從中國礦業大學(北京)獲得。
[0042]玉米品種中糯一號:認證號為0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司)。
[0043]實施例1、不同使用量的解磷菌對植物種子發芽率的影響分析
[0044]本實施例中所採用的解磷菌為斯式泛菌CA，供試植物種子為玉米品種中糯一號(認證號:0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司)的種子。
[0045]一、斯式泛菌CA的培養
[0046]蒙金娜培養基:(NH3)2S040.5g, NaCl0.3g, KC10.3g, MgSO40.3g, MnSO40.03g,FeSO40.03g, Ca (PO4) 25g，葡萄糖 10g，蒸餾水 1000ml, pH7.0-7.5。[0047]將斯式泛菌CA接種到蒙金娜培養基中，於30°C震蕩培養，搖床轉速為160r/min，培養7天後，使斯式泛菌CA處於對數生長期，備用。經測定，處於對數生長期的培養液中斯式泛菌CA的0D440為0.84。
[0048]二、不同濃度的斯式泛菌CA培養液對玉米種子發芽率的影響
[0049]用蒸餾水對步驟一所得的斯式泛菌CA培養液進行梯度稀釋，得到三個濃度的培養液，即濃度分別為5%斯式泛菌CA培養液(5%斯式泛菌CA培養液:取處於對數生長期所述斯式泛菌CA培養液5ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)、10%斯式泛菌CA培養液(10%斯式泛菌CA培養液:取處於對數生長期所述斯式泛菌CA培養液IOml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌CA培養液0D440值為0.84)和15 %斯式泛菌CA培養液(15%解磷菌:取處於對數生長期所述斯式泛菌CA培養液15ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)，待用。
[0050]取培養皿，每個培養皿中放入50粒玉米種子，分為四組，每組5皿。將以上獲得的三個濃度的斯式泛菌CA培養液分別加入一組培養皿中，保證培養液沒過玉米種子，另一組採用蒙金娜培養基作為對照。每天定時觀察統計四組被浸泡的玉米種子的發芽率。
[0051]實驗重複三次，結果取平均值。
[0052]結果如表1所示，可見，在浸泡種子的第二天，斯式泛菌CA培養液已經表現出比作為對照的蒙金娜培養基組更好的催芽效果，初始濃度15%斯式泛菌CA培養液對玉米種子的催芽效果略高於初始濃度10%斯式泛菌CA培養液的效果，但是從浸泡種子的第三天開始，初始濃度10%斯式泛菌CA培養液對玉米種子的催芽效果好於其他溶液的效果，浸泡種子的第五天初始濃度10 %斯式泛菌CA培養液的斯式泛菌CA培養液仍保持較高的催芽效果(ρ〈0.05)。
[0053]表1不同濃度的斯式泛菌CA培養液對玉米種子發芽率的影響
[0054]
【權利要求】
1.一種利用解磷菌進行土壤改良的方法，包括如下步驟:向待改良土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克乾重的所述貧瘠土壤中加入A劑量的解磷菌；所述A劑量的解磷菌滿足如下條件=CFU數與IOOml的10%解磷菌中的CFU數相等；所述10%解磷菌為:將處於對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍後得到的菌液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:在向所述待改良土壤中加入所述解磷菌前，還包括如下步驟:將所述待改良土壤滅菌、晾乾，向每千克晾乾後的所述待改良土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於:所述待改良土壤為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低於10mg/kg乾重土壤。
4.一種利用解磷菌在貧瘠土壤上促進植物生長的方法，包括如下步驟: Ca)按照權利要求1-3中任一所述的方法對貧瘠土壤進行改良； (b)向步驟(a)中改良後的土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%，種植植物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於:所述貧瘠土壤為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低於10mg/kg乾重土壤。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特徵在於:所述植物為玉米。
7.一種提高種子發芽率的方法，包括將種子浸泡在初始濃度為10%的解磷菌的菌液中的步驟； 所述10%的解磷菌的菌液為將處於對數生長期所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍後得到的菌液。
8.根據權利要求1-7中任一所述的方法，其特徵在於:所述解磷菌為斯式泛菌CA。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於:所述方法中，將所述種子浸泡在所述初始濃度為10%的解磷菌的菌液中的時間為3-5天。
10.根據權利要求7-9中任一所述的方法，其特徵在於:所述種子為玉米種子。
【文檔編號】A01C1/00GK103752603SQ201310740904
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】畢銀麗, 李少朋, 全文智, 高斐 申請人:中國礦業大學(北京)