CN109735340A - 一种促进高原退化草地修复的生态制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于草地生长生态制剂技术领域，一种促进高原退化草地修复的生态制剂及其制备方法，所述促进高原退化草地修复的生态制剂包括制剂(1)和制剂(2)。制剂(1)主要包括淀粉、微生物菌剂、海藻多糖，按重量份数计，淀粉60‑70份、微生物菌剂8‑10份、海藻多糖20‑32份；制剂(2)主要包括：混合均匀的可降解聚氨酯和生物纳米碳，按重量份数计，可降解聚氨酯98‑99份、生物纳米碳2‑1份，使用时按0.5‑3％兑水混合均匀施用。本发明还提供了该促进高原退化草地修复的生态制剂的制备及使用方法。本发明的促进高原退化草地修复的生态制剂可单独或复合农林有机肥等可以在高原退化草地有效改善植物根际生态环境，显著促进高原退化草地修复。

Description

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及其制备方法

技术领域

本发明属于草地生长生态制剂技术领域，具体涉及一种促进高原退化草地修复的生态制剂及其制备方法。

背景技术

自然条件或不合理利用下，草原生态***逆行演替、生产力下降的过程称草地退化，也称草原退化。主要表现是草地植被的高度、盖度、产量和质量下降，土壤生境恶化，生产能力和生态功能衰退。长时间、大范围的草地退化，引起的不仅仅是草地本身生产力的下降，还造成生态环境恶化和对人类生存与发展的威胁。草地退化常常表现出以下特征：①草群种类成分中原来的建群种和优势种逐渐减少或衰变为次要成分，而原来次要的植物逐渐增加，最后由大量非原有的侵入种变成为优势植物；②草群中优良牧草的生长发育减弱，可食产草量下降，而不可食部分比重增加；③草原生境条件恶化，出现沙化、旱化及盐碱化，土壤持水力变差，地面裸露；④出现鼠害、虫害。我国有60亿亩不同类型的草地，其中90％以上处于不同程度退化之中。

以往人们对草地的投入一直有不正确的认识，认为草地可以完全依靠自然的输入达到平衡，没有必要进行“额外”投入。几千年以来，草原地区的游牧民族的“游牧”方式也一直能够维持草原的生产，这一现象表明草原是可以不投入而永续利用。事实上，这种认识不完全正确。首先，我国大面积草原经过了数千年的利用而未进行任何投入，其结果是目前有60％以上的草原已经处于退化状态；其次，在传统草原利用方式下的生产，其生产效率相对较低，而且生产的稳定性很差，尤其在草原饲草供应不足的冬春季节，大部分家畜得不到足量饲草，营养平衡失调，每年有大量家畜死亡，草地的总体生产效率一直处于较低水平。所以退化草地的人工加速恢复是十分必要的。

退化草地恢复是一个庞大复杂的***工程，不仅涉及草地学、农作物牧草栽培学、土壤学、生态学等实用技术，而且要求具有强大的科学理论作指导，如恢复生态学、草地资源学和草业生产***理论，特别是恢复生态学是20世纪80年代兴起的一门新兴科学，它是研究生态***退化的原因，退化生态***恢复与重建的技术与方法，生态学过程与机理的科学。退化草地恢复的首要条件是排除施加给草地的超负荷利用压力，使之降低到草地生态***恢复功能的阈限。这就是说草地退化具有可逆性，一般情况下当消除过度的利用压力后，退化草地都具有恢复的潜在功能，但有些恢复过程是非常漫长的。

封育禁牧是退化草地恢复最经济的技术方法，如果草地退化的程度极其严重，从理论上看，草地封育也能取得一定效果，但是，恢复需要的时间将十分漫长。人工种草是退化草地生态***恢复治理的主要技术手段，在我国这种技术已经得到认可与广泛应用。人工种草的出发点是直接恢复草地植被，即在退化的草地上，通过人工或者人工辅助，选择性地种植一些植物或牧草，使草地的生产性能逐步得到恢复的技术。这些技术常常涉及到保温、保水、防紫外线、施肥等不同障碍。这些方法和技术虽然有一定的效果，但是效果不稳定，并且在实践应用中，大量的人力、物力以及财力的投入无形中极大增加了成本，而且效果还不甚理想。所以人们试图从农业、材料、生物等方面寻求更佳的退化草地修复方法和技术。近年来通过结合可降解生态材料和改良土微生物群落结构和功能来人工加速退化草地修复等生物措施表现出了强大优势。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法，具体技术方案如下：

一种促进高原退化草地修复的生态制剂，包括制剂1和制剂2，制剂1主要包括淀粉、微生物菌剂和海藻多糖，按重量份数计，淀粉60-70份、微生物菌剂8-10份、海藻多糖20-32 份；制剂2主要包括：可降解聚氨酯和生物纳米碳，按重量份数计，可降解聚氨酯98-99份、生物纳米碳2-1份。

所述微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌Brevibacterium sp.TS22，经过低海拔和常温驯化而得，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC16576，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏时间2018.10.12。

所述低海拔和常温驯化条件为：将TS22菌株接种到LB培养基中，于室温条件下反复传代培养，LB培养基配方如下：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L，用NaOH调节pH至7.4，121℃高压蒸汽灭菌20min；

使用时，需经过与即将使用区主要环境条件相对应条件的再驯化，再驯化的条件为：将经过低海拔和常温驯化的TS22菌株接种到LB培养基中，于20-25℃下反复传代培养，LB培养基配方如下：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L，用NaOH调节pH至7.4，121℃高压蒸汽灭菌20min。

所述微生物菌剂还包括解磷微生物，所述的解磷微生物为巨大芽孢杆菌Bacillusmegaterium(CICC20665，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心)、假单胞菌Pseudomonassp.(CGMCC10242，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)、或土壤杆菌Agrobacterium sp.(CICC10214，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心)中的一种或多种。

使用时，需经过与即将使用区主要环境条件相对应条件的驯化，驯化的条件为：将解磷微生物分别接种到无机磷培养基，于20-25℃下进行菌株传代培养，所用无机磷培养基配方为：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄ 0.5g/L，NaCl 3g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，KCl 0.5g/L，FeSO₄·7H₂O 0.03g/L，MnSO₄ 0.03g/L，Ca₃(PO₄)₂ 5g/L，pH 7.2，115℃灭菌20min。

所述的解磷微生物的重量为微生物菌剂的0～20％。

所述可降解聚氨酯分为由分子量为1000-10000的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段多元醇(ABA型)聚氨酯预聚体和由分子量为1000-10000的聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇嵌段多元醇(BAB型)聚氨酯预聚体的单种或等质量混合物；或为分子量为2000-6000的N-异丙基丙烯酰胺、N-异丁基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基-N-乙基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中一种以上单体的聚合物。

本发明所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按比例将制剂1中的淀粉、微生物菌剂和海藻多糖投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为100-300r/min，温度为室温，反应时间为10-30min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂之制剂1；

(2)按比例加入制剂2中的可降解聚氨酯和生物纳米碳至制剂1中，混匀即可。

所述促进高原退化草地修复的生态制剂单独使用或复合农林有机肥使用，使用方法为：先施用制剂1或制剂1与农林有机肥，再施用制剂2；所述制剂2在施用时按质量百分含量0.5-3％兑水混合均匀施用。

所述促进高原退化草地修复的生态制剂复合农林有机肥使用时，促进高原退化草地修复的生态制剂和农林有机肥的质量比为5-10：90-95。

所述Brevibacterium sp.TS22序列信息：

CCCCGCCATCGGCTTCGTTCGAATGCCATGCATAGCGACTCGCACGCCAAGCGTGCGTCCCTGAGCCATG ATCAAACTCTATGAGTAACACGTGGGCAACCTGCCTATAAGACTGGGATAACTTCGGGAAACCGGAGCTA ATACCGGATACGTTCTTTTCTCGCATGAGAGAAGATGGAAAGACGGTTTACGCTGTCACTTATAGATGGG CCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGA GGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTT CCGCAATGGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAACGAAGAAGGCCTTCGGGTCGTAAAGTTC TGTTGTTAGGGAAGAACAAGTACCAGAGTAACTGCTGGTACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACG GCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAA GCGCGCGCAGGTGGTTCCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAA CTGGGGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCAAAGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATTT GGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTTTCTGGTCTGTAACTGACACTGAGGCGCGAAAGCGTGGGG AGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTAGAGGGTTTCC GCCCTTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCT TACCAGGTCTTGACATCCTCTGACAACCCTAGAGATAGGGCTTTCCCCTTCGGGGGACAGAGTGACAGG TGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTG ATCTTAGTTGCCAGCATTCAGTTGGGCACTCTAAGGTGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGG GATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGATGGTACAAAGGGC TGCAAACCTGCGAAGGTAAGCGAATCCCATAAAGCCATTCTCAGTTCGGATTGCAGGCTGCAACTCGCCT GCATGAAGCCGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACA CACCGCC

本发明的有益效果为：

本发明中促进高原退化草地修复的生态制剂的核心成分是源于青藏高原的短杆菌经过低海拔和常温驯化而得菌种，复合经过与即将使用区主要环境条件相对应条件的再驯化而得的解磷菌及相关辅料，再进一步复合具有抗寒、保水、防紫外线、促进生物生长等功能的可降解生态制剂，具有促进高原退化草地修复的多重持久复合功效。

具体实施方式

以下所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

实施例1

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法

准备原料：淀粉70份、微生物菌剂10份、海藻多糖20份。其中微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌经过再驯化而得、解磷微生物为驯化的巨大芽孢杆菌(两者9:1)。

将物料投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为180r/min，温度为室温，反应时间为22min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂(1)。施用时按1:99均匀混合农林有机肥。

制剂(2)为99份分子量为2000-6000的N-异丙基丙烯酰胺、N-异丁基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基-N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺各等量单体的聚合物均匀混合1份纳米碳而成。施用时按2.5％兑水混合均匀施用。

实施例2

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法

准备原料：淀粉60份、微生物菌剂8份、海藻多糖32份。其中微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌经过再驯化而得、解磷微生物为驯化的土壤杆菌(两者8:2)。

将物料投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为200r/min，温度为室温，反应时间为20min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂(1)。施用时按2:98均匀混合农林有机肥。

制剂(2)为99份分子量为1000-10000的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段多元醇(ABA 型)聚氨酯预聚体和分子量为1000-10000的聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇嵌段多元醇(BAB 型)聚氨酯预聚体的等质量混合物均匀混合1份纳米碳而成。施用时按1.5％兑水混合均匀施用。

实施例3

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法

准备原料：淀粉68份、微生物菌剂8份、海藻多糖24份。其中微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌经过再驯化而得、解磷微生物为驯化的巨大芽孢杆菌(两者8:2)。

将物料投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为100r/min，温度为室温，反应时间为30min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂(1)。

制剂(2)为99份分子量为2000-6000的N-异丙基丙烯酰胺的聚合物均匀混合1份纳米碳而成。施用时按3％兑水混合均匀施用。

实施例4

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法

准备原料：淀粉65份、微生物菌剂5份、海藻多糖30份。其中微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌经过再驯化而得、解磷微生物为驯化的假单胞菌(两者9:1)。

将物料投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为250r/min，温度为室温，反应时间为15min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂(1)。

制剂(2)为98份分子量为1000-10000的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段多元醇(ABA 型)聚氨酯均匀混合2份纳米碳而成。施用时按2％兑水混合均匀施用。

实施例5

一种促进高原退化草地修复的生态制剂及制备方法

准备原料：淀粉63份、微生物菌剂9份、海藻多糖28份。其中微生物菌剂为源于青藏高原经过再驯化而得的短杆菌。

将物料投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为280r/min，温度为室温，反应时间为12min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂(1)。

制剂(2)为98份分子量为2000-6000的N，N-二乙基丙烯酰胺单体的聚合物均匀混合2 份纳米碳而成。施用时按3％兑水混合均匀施用。

实施实例效果

田间试验对肥料功能验证：

夏季于在西藏选取条件比较一致的退化草地试验田(相对低温低氧环境)，分割成18个 0.5米×0.5米地块，按上述5个实施实例和空白对照各三个重复设计，实验地块各实施实例分别使用相同份量生态制剂(1)(即100克)均匀混入土中，播种垂穗披碱草、早熟禾和紫花苜蓿种子各200粒，正常浇水灌溉；30天后统计各种植物出苗率；再30天后再统计植被盖度，并随机选择收获各20株称总重；继续观察植物被青绿期持续时间。统计结果如下表1 所述。

表1实施实例效果统计表

从上述表1中可以看出，采用实施例1-5的效果相对于空白对照组的要优异很多。植物的出苗率提高30％以上，植物的生物量提高30％以上，植被青绿期延长30％以上。这说明在本发明的配方下能够显著促进高原退化草地恢复。另外，从表1结果也可以发现适当添加农林有机肥可以明显提高植被恢复效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

序列表

<110> 江苏大学

<120> 一种促进高原退化草地修复的生态制剂及其制备方法

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 2

<211> 1384

<212> DNA

<213> 短杆菌(Brevibacterium sp. )

<400> 2

ccccgccatc ggcttcgttc gaatgccatg catagcgact cgcacgccaa gcgtgcgtcc 60

ctgagccatg atcaaactct atgagtaaca cgtgggcaac ctgcctataa gactgggata 120

acttcgggaa accggagcta ataccggata cgttcttttc tcgcatgaga gaagatggaa 180

agacggttta cgctgtcact tatagatggg cccgcggcgc attagctagt tggtgaggta 240

atggctcacc aaggcgacga tgcgtagccg acctgagagg gtgatcggcc acactgggac 300

tgagacacgg cccagactcc tacgggaggc agcagtaggg aatcttccgc aatggacgaa 360

agtctgacgg agcaacgccg cgtgaacgaa gaaggccttc gggtcgtaaa gttctgttgt 420

tagggaagaa caagtaccag agtaactgct ggtaccttga cggtacctaa ccagaaagcc 480

acggctaact acgtgccagc agccgcggta atacgtaggt ggcaagcgtt gtccggaatt 540

attgggcgta aagcgcgcgc aggtggttcc ttaagtctga tgtgaaagcc cacggctcaa 600

ccgtggaggg tcattggaaa ctggggaact tgagtgcaga agaggaaagt ggaattccaa 660

agtgtagcgg tgaaatgcgt agagatttgg aggaacacca gtggcgaagg cgactttctg 720

gtctgtaact gacactgagg cgcgaaagcg tggggagcaa acaggattag ataccctggt 780

agtccacgcc gtaaacgatg agtgctaagt gttagagggt ttccgccctt tagtgctgca 840

gctaacgcat taagcactcc gcctggggag tacggccgca aggctgaaac tcaaaggaat 900

tgacgggggc ccgcacaagc ggtggagcat gtggtttaat tcgaagcaac gcgaagaacc 960

ttaccaggtc ttgacatcct ctgacaaccc tagagatagg gctttcccct tcgggggaca 1020

gagtgacagg tggtgcatgg ttgtcgtcag ctcgtgtcgt gagatgttgg gttaagtccc 1080

gcaacgagcg caacccttga tcttagttgc cagcattcag ttgggcactc taaggtgact 1140

gccggtgaca aaccggagga aggtggggat gacgtcaaat catcatgccc cttatgacct 1200

gggctacaca cgtgctacaa tggatggtac aaagggctgc aaacctgcga aggtaagcga 1260

atcccataaa gccattctca gttcggattg caggctgcaa ctcgcctgca tgaagccgga 1320

atcgctagta atcgcggatc agcatgccgc ggtgaatacg ttcccgggcc ttgtacacac 1380

cgcc 1384

Claims (9)

1.一种促进高原退化草地修复的生态制剂，其特征在于，包括制剂1和制剂2，制剂1主要包括淀粉、微生物菌剂和海藻多糖，按重量份数计，淀粉60-70份、微生物菌剂8-10份、海藻多糖20-32份；制剂2主要包括：可降解聚氨酯和生物纳米碳，按重量份数计，可降解聚氨酯98-99份、生物纳米碳2-1份；

所述微生物菌剂为源于青藏高原的短杆菌Brevibacterium sp.TS22，经过低海拔和常温驯化而得，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC16576。

2.如权利要求1所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂，其特征在于，所述低海拔和常温驯化条件为：将TS22菌株接种到LB培养基中，于室温条件下反复传代培养，LB培养基配方如下：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L，用NaOH调节pH至7.4，121℃高压蒸汽灭菌20min；

使用时，需经过与即将使用区主要环境条件相对应条件的再驯化，再驯化的条件为：将经过低海拔和常温驯化的TS22菌株接种到LB培养基中，于20-25℃下反复传代培养，LB培养基配方如下：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L，用NaOH调节pH至7.4，121℃高压蒸汽灭菌20min。

3.如权利要求1所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂，其特征在于，所述微生物菌剂还包括解磷微生物，所述的解磷微生物为巨大芽孢杆菌，假单胞菌或土壤杆菌中的一种或多种；

使用时，需经过与即将使用区主要环境条件相对应条件的驯化，驯化的条件为：将解磷微生物分别接种到无机磷培养基，于20-25℃下进行菌株传代培养，所用无机磷培养基配方为：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄ 0.5g/L，NaCl 3g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，KCl 0.5g/L，FeSO₄·7H₂O 0.03g/L，MnSO₄ 0.03g/L，Ca₃(PO₄)₂ 5g/L，pH 7.2，115℃灭菌20min。

4.如权利要求3所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂，其特征在于，所述的解磷微生物的重量为微生物菌剂的0～20％。

5.如权利要求1所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂，其特征在于，所述的可降解聚氨酯分为由分子量为1000-10000的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段多元醇(ABA型)聚氨酯预聚体和由分子量为1000-10000的聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇嵌段多元醇(BAB型)聚氨酯预聚体的单种或等质量混合物；或为分子量为2000-6000的N-异丙基丙烯酰胺、N-异丁基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基-N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中一种以上单体的聚合物。

6.如权利要求1所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按比例将制剂1中的淀粉、微生物菌剂和海藻多糖投入到搅拌机进行混匀，搅拌机的转速设定为100-300r/min，温度为室温，反应时间为10-30min，制得促进高原退化草地修复的生态制剂之制剂1；

(2)按比例加入制剂2中的可降解聚氨酯和生物纳米碳至制剂1中，混匀即可。

7.将权利要求1所述的一种促进高原退化草地修复的生态制剂用于高原退化草地修复的用途，其特征在于，所述促进高原退化草地修复的生态制剂单独使用或复合农林有机肥使用。

8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，使用方法为：先施用制剂1或制剂1与农林有机肥，再施用制剂2；所述制剂2在施用时按质量百分含量0.5-3％兑水混合均匀施用。

9.如权利要求7或8所述的用途，其特征在于，所述促进高原退化草地修复的生态制剂复合农林有机肥使用时，促进高原退化草地修复的生态制剂和农林有机肥的质量比为5-10：90-95。