CN104629768A

CN104629768A - 一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品

Info

Publication number: CN104629768A
Application number: CN201510032828.XA
Authority: CN
Inventors: 陈立华; 邵孝侯; 郝树荣; 温扶辉; 金秋; 沈珊珊
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-01-22
Also published as: CN104629768B

Abstract

本发明公开了一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，属于土壤改良技术。本发明利用能够合成谷氨酸的微生物发酵固体废弃物形成一种土壤改良制品，制品中功能微生物菌株在土壤中增生的过程，能够合成谷氨酸，同时降低土壤的pH值，起到降碱改良盐碱地的功效。本发明利用黄色短杆菌固体发酵农业废弃物生产，该产品中黄色短杆菌数量≥0.5×10⁸ cfu g^-1，pH值5.5，含水量≤30%，有机质含量≥45%。试验表明，滩涂盐碱土壤施用该生物有机肥，在土壤长期洗盐过程中，土壤pH值持续下降，该产品能够有效的降低滩涂盐碱土壤的碱性。

Description

一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品

技术领域

本发明涉及一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，属于微生物技术领域。

背景技术

我国有1.8万公里的大陆岸线，由于泥沙淤积形成大量滩涂土地，滩涂土壤高质量的开发，能够提供大量的农业用地，为社会带来巨大的经济效益和生态环境效益。

滩涂盐碱地改良主要的方法是通过开沟排水，依托降水或者人工引用淡水洗盐。滨海滩涂盐碱地土壤胶体中吸附有大量的交换性钠，在土壤洗盐的过程中，胶体中的钠与胶体中的钙镁离子进行交换，使土壤胶体吸附更多的交换性钠，导致土壤呈强碱性，pH值在8.5-9.5以上，土壤物理性状进一步恶化，土壤高度离散，湿时膨胀，干时板结，通透性更差，严重阻碍土壤的进一步改良。

微生物能够利用有机物合成各种有机酸，如台湾、福建、海南等地的滨海滩涂土壤呈酸性，主要是由于红树林在海水浸渍死亡过程中，由于微生物的腐解作用，产生大量的有机酸和硫酸根离子，使土壤环境呈酸性。土壤农业改良后，主要为了栽种作物，微生物代谢过程能够将有机或者无机态的S转变为SO₄ ^2-，能够将有机或者无机态的N转变为NO₃ ^-或者NO₂ ^-，也能够合成乙酸、苹果酸、水杨酸、柠檬酸等不含氮元素的有机物，同时微生物也能合成含氮有机酸，如谷氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等等，在利用有机酸降低土壤pH值的过程中，将游离态氮元素合成较大分子的有机酸稳定在土壤中供后续种植的植物吸收利用。该方法改良盐碱土壤，无污染，同时能为栽种植物提供大量的营养元素。

随着社会发展，对环境保护的越发重视，对资源的可持续利用的要求增加，利用微生物技术降低滩涂盐碱地土壤碱性，提高土壤的改良利用速率，契合社会需求，因此，开发高效的滩涂盐碱土壤微生物降碱产品十分必要，产品具有非常广阔的应用前景。

迄今为止，没有发现涉及本发明主题的文献报道。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，功能微生物能够在土壤中大量存活和定殖，在生长过程中利用有机质和氮素合成次级代谢产物谷氨酸，有效降低土壤的碱性，最大化地发挥微生物改良滩涂盐碱土壤的功能。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，其特征在于：所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品为通过黄色短杆菌发酵农业固体废弃物制成；所述黄色短杆菌IAE(BrevilbacteriumflavumIAE)，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉市武昌珞珈山，菌种保藏号为CCTCC NO：M2013087。农业固体废弃物可以为醋糟堆肥。

所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品中，黄色短杆菌的量≥0.5×10⁸cfu g^-1，pH值5.5，含水量质量比≤30％，有机质质量比含量≥45％。

所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品发酵基质各组分及其质量份数为：醋糟90-100份、玉米芯粉18-20份、(NH₄)SO₄5-5.5份、K₂HPO₄0.5-1份、MgSO₄0.25份，混合均匀后100-110℃灭菌30min即得发酵基质。

上述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将黄色短杆菌CCTCC NO：M2013087菌接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速150rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1，种子按照5％体积比例接种到发酵罐中液体发酵培养基进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：培养温度28-33℃，溶氧通气量范围为30～100％，150-220rpm，发酵后期发酵液菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，即得黄色短杆菌发酵液；

2)将质量份数为醋糟90-100份、玉米芯粉18-20份、(NH₄)SO₄5-5.5份、K₂HPO₄0.5-1份、MgSO₄0.25份，混合均匀后100-110℃灭菌30min，冷却到室温后按照5％体积比的接种量接种步骤1)制得的黄色短杆菌发酵液，30-35℃培养，每3-5天翻动固体发酵培养基，发酵15-20天形成固形物；

3)将柠檬酸固体纯品按照0.5％质量比添加到步骤2)形成的固形物，彻底的混匀，稳定2-3天；

4)；将步骤3)制得的产物按照体积比30-35％的比例添加到发酵好的醋糟堆肥中，低温烘干至水分≤30％，成品pH值为5.5，即得降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品。

以体积1L计量，液体种子培养基的配制方法为：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min。

以体积1L计量，液体发酵培养基的配制方法为：葡萄糖50g，玉米浆10ml，尿素5g，KH₂PO₄3g，MgSO₄0.8g，蒸馏水1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min。

所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于：步骤4)的醋糟堆肥为发芽指数98％以上，有机质质量比含量≥45％，含水量质量比≤30％。

有益效果：本发明提供的一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，通过微生物菌株前期固体发酵大量产生营养体和有机酸，在发酵后期向产物中添加柠檬酸稳定产品，本发明的微生物制品与目前市场上的产品相比具有如下优点：1)该制品通过微生物在土壤中利用有机物和无机氮素为能源物质，合成有机酸，降低土壤的pH值，降低土壤的碱性，与市场上直接应用硫酸或者盐酸等强酸性物质降低土壤碱性有很大的差别。2)该制品降低滩涂盐碱土壤碱性利用的有效物质谷氨酸，能够作为后续栽种植物的营养物质，有利于能源物质可持续利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

(一)微生物制品的生产

(1)、将黄色短杆菌CCTCC NO：M2013087菌接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速150rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1，种子按照体积比5％比例接种到发酵罐进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：培养温度28-33℃，溶氧通气量范围为30～100％，150-220rpm，发酵后期发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfuml^-1。所用的液体的种子培养基的配方为，按照1L培养基配制：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min；所用的液体发酵培养基配方为，按照1L培养基配制：葡萄糖50g，玉米浆10ml，尿素5g，KH₂PO₄3g，MgSO₄0.8g，蒸馏水1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min；

(2)、将质量比为醋糟90-100份、玉米芯粉18-20份、(NH₄)SO₄5-5.5份、K₂HPO₄0.5-1份、MgSO₄0.25份，100-110℃灭菌30min，冷却到室温后按照体积比5％的接种量接种步骤1)黄色短杆菌发酵液，30-35℃培养，每3-5天翻动固体发酵培养基，发酵15-20天。

(3)、将柠檬酸固体纯品按照质量比0.5％添加到步骤2)形成的固形物，彻底的混匀，稳定2-3天。

(4)、选用发芽指数98％以上、有机质质量比含量≥45％、含水量≤30％的醋糟堆肥，将步骤(3)的产物按照体积比30-35％的比例添加到发酵好醋糟堆肥中，低温烘干至水分≤30％，成品pH值为5.5，获得的产品包装出厂即为一种降低滩涂盐碱土壤碱性的微生物制品。

(二)微生物制品降低滩涂盐碱土壤碱性的试验

选取江苏滨海滩涂盐碱土壤作为试验地，试验点为江苏南通如东，土壤pH值8.35，含盐量12‰，电导率5.01μs cm^-1。试验设置三个处理，分别为：处理1、土壤不施用任何肥料，处理2、土壤施用腐熟醋糟堆肥2000kg/亩，处理3、土壤施用微生物制品2000kg/亩。三个处理均采用50马力旋耕机，将0-15cm土壤彻底地翻动，其中处理1和处理2在土壤翻动之前，将微生物制品和堆肥分别撒施与土壤表层，通过旋耕作用将微生物制品和堆肥分别翻入土壤0-15cm土层。

试验小区四周围堰高度为50cm，地表覆盖水稻秸秆300kg/亩，降雨以及部分灌溉淡水主要通过地表入渗进入地下水，部分通过蒸发作用进入大气。试验时间为3月-11月，该时间段集中了该地区93％的降水，部分淡水为上游农田排放的水，各处理灌溉的水质和水量均一样。

11月30日测定盐碱地0-15cm土壤的pH值、含盐量和电导率显示如表1所示。三个处理的含盐量和电导率均降低，但是处理1土壤pH值不但没有降低，相较于原始土壤反而升高。由于使用的醋糟堆肥pH值酸性，处理2和处理3土壤的pH值均降低，但是处理3降低的幅度更大，处理3土壤pH值已经能够满足部分耐盐碱植物的生长。土壤pH降低有利于土壤结构的改良，因此，相同的灌溉条件下，施用微生物制品处理3的土壤洗盐的速度更快(表1)。

表1 不同处理土壤的pH值、含盐量和电导率

处理	土壤pH	土壤含盐量(‰)	土壤电导率(μs cm^-1)
				处理1	8.71	9.9	4.0
处理2	8.12	8.5	3.37
				处理3	7.61	6.2	3.19

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，其特征在于：所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品为通过黄色短杆菌发酵农业固体废弃物制成；所述黄色短杆菌IAE（BrevilbacteriumflavumIAE），2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉市武昌珞珈山，菌种保藏号为CCTCC NO：M2013087。

2.根据权利要求1所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，其特征在于：所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品中，黄色短杆菌的量≥0.5×10⁸ cfu g^-1，pH值5.5，含水量质量比≤30%，有机质质量比含量≥45%。

3.根据权利要求1所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品，其特征在于：所述降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品发酵基质各组分及其质量份数为：醋糟90-100份、玉米芯粉 18-20份、(NH₄)SO₄5-5.5份、K₂HPO₄ 0.5-1份、MgSO₄ 0.25份，混合均匀后100-110℃灭菌30min即得发酵基质。

4.根据权利要求1至3任一项所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将黄色短杆菌CCTCC NO：M2013087菌接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速150rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1，种子按照5%体积比例接种到发酵罐中液体发酵培养基进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：培养温度28-33℃，溶氧通气量范围为30～100％，150-220rpm，发酵后期发酵液菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，即得黄色短杆菌发酵液；

2）将质量份数为醋糟90-100份、玉米芯粉 18-20份、(NH₄)SO₄5-5.5份、K₂HPO₄ 0.5-1份、MgSO₄ 0.25份，混合均匀后100-110℃灭菌30min，冷却到室温后按照5%体积比的接种量接种步骤1）制得的黄色短杆菌发酵液，30-35℃培养，每3-5天翻动固体发酵培养基，发酵15-20天形成固形物；

3）将柠檬酸固体纯品按照0.5%质量比添加到步骤2）形成的固形物，彻底的混匀，稳定2-3天；

4）；将步骤3）制得的产物按照体积比30-35%的比例添加到发酵好的醋糟堆肥中，低温烘干至水分≤30%，成品pH值为5.5，即得降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品。

5.根据权利要求4所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于：以体积1L计量，液体种子培养基的配制方法为：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min。

6.根据权利要求4所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于：以体积1L计量，液体发酵培养基的配制方法为：葡萄糖50g，玉米浆10ml，尿素5g，KH₂PO₄ 3g，MgSO₄ 0.8g，蒸馏水1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min。

7.根据权利要求4所述的降低滩涂盐碱地土壤碱性的微生物制品的制备方法，其特征在于：步骤4）的醋糟堆肥为发芽指数98%以上，有机质质量比含量≥45%，含水量质量比≤30%。