CN111378590B - 一种复合微生物菌剂及其用于土壤增肥和生态改善的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合微生物菌剂，由下列微生物等比例混合制成：Bacillus megaterium GRINML5，Azotobacter salinestris GRINML6，Pseudomonas sp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonas sp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2。本发明还提供一种使用上述复合微生物菌剂进行土壤增肥和生态改善的方法。本发明通过从环境中分离多株有助于植物生长的微生物，经人工复配形成微生物菌肥。通过向土壤中人为补充微生物菌肥搭建促进植被营养物固化，释放及转化的微生物生态体系来促进植物生长，逐渐形成微生物促进植物生长，植物促进微生物生长，植物和微生物相互促进的良性循环，从根本上改善土壤生态。

Description

一种复合微生物菌剂及其用于土壤增肥和生态改善的方法
技术领域
本发明属于土壤增肥和生态环境修复领域，涉及一种复合微生物菌剂及其用于土壤增肥和生态改善的方法。
背景技术
土壤贫瘠化又称土壤退化，是土壤环境以及土壤物理、化学和生物特性劣化的综合表征，如表现出有机质含量下降，营养元素亏缺，土壤结构破坏，土壤被侵蚀，土层变薄，土壤板结，土壤发生酸化、碱化、沙化等。在这些表征中，有机质含量的下降可以作为土壤退化的一项重要标志，其与土壤的许多属性是相关联。例如，我国东北地区初垦的黑土，有机质含量在7-10％，但开垦不到百年，土壤有机质已下降到3-4％，有的甚至仅在2％左右。黄淮海地区的耕地中尚有大面积的旱涝盐碱地未曾改良，过去为了提高产量，曾开展灌溉而未考虑排水条件，结果引起严重的次生盐渍化。南方地区森林被砍伐后，土壤有机质含量由5-8％下降到1-2％，土壤肥力明显减退。因此，如何恢复土壤肥力，改善生态环境是环境保护工作所面临的重大问题之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合微生物菌剂，该菌剂为固氮菌、解磷菌、固碳菌、固钾促钾菌、腐殖质降解菌等多种微生物菌种的有机组合，可为土壤搭建初级的环境微生物生态。建立的微生物生态环境再为植被的恢复和生长创造条件，促进植被的恢复。
本发明的另一目的在于提供一种土壤增肥和生态改善的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种复合微生物菌剂，由下列微生物等比例混合制成：
Bacillus megaterium GRINML5，Azotobacter salinestris GRINML6，Pseudomonas sp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonassp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2；
其中，Bacillus megaterium GRINML5分类命名为：巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)GRINML5，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018672；
Azotobacter salinestris GRINML6分类命名为：Azotobacter salinestrisGRINML6，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018673；
Pseudomonas sp.GRINML7分类命名为：Pseudomonas sp.GRINML7，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018674；
Bacillus licheniformis GRINML8分类命名为：地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)GRINML8，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018675；
Stenotrophomonas sp.GRINML9分类命名为：Stenotrophomonas sp.GRINML9，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M 2018676；
Brevibacterium sp.GRINM L2分类命名为：短杆菌(Brevibacterium sp.)GRINML2，保藏单位为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期：2016年9月29日，保藏编号：CGMCCNo.13064。
本发明还提供一种土壤增肥和生态改善的方法，包括如下步骤：
1)将Bacillus megaterium GRINML5，Azotobacter salinestris GRINML6，Pseudomonas sp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonassp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2按照等比例进行混合；
2)配制培养基
培养基配方为：葡萄糖0-3g/L，K2HPO4 0-3g/L，KH2PO4 0-3g/L，蛋白胨0-5g/L，(NH4)2CO3 0-3g/L，CaCl2 0-0.5g/L，MgSO4 0-1g/L，酵母浸提物0-5g/L，乳酸钠0-5g/L，按上述用量加入到1L蒸馏水中，121℃灭菌20min，冷却至室温，其中，各成分不同时为零；
3)将步骤1)复配的菌液加入到步骤2)的培养基中，添加菌液体积为培养基体积的1-10％，20-38℃培养温度下放置培养1-15天至对数生长期，制成微生物菌液；
4a)将作物秸秆或落叶进行粉粹至1-20mm，将步骤3)制成的微生物菌液按照固液体积比3:1的比例喷淋到粉碎后的作物秸秆或落叶中，在20-38℃下放置培养5-30天制成固体培养物，然后将固体培养物按照2-50kg/m2的量添加到土壤中；
或4b)直接将步骤3)制成的微生物菌液直接按照总量为5-100L/m2的比例分1-20批次喷洒到土壤中。
由于待增肥土壤所处地理环境不同，有平面或坡面等不同情况，由于不同土壤的水土保持能力不同，因此在一些情况(比如坡面土壤)下一次性添加的固体培养物或液体菌剂或产生流失，而造成浪费，因此，在计算总用量的情况下，将其平均分批次投入目标土壤中，如果土壤情况好，也可以一次投入。
优选地，步骤3)所述培养温度为25-38℃。
本发明是通过人为补充环境有益微生物(固氮菌、解磷菌、腐殖质降解菌、固碳菌等多种微生物菌种的有机组合)和营养源，通过一段时间的人为干预首先在场地搭建初级的环境微生物生态。
其中，Bacillus megaterium GRINML5具有解磷、固钾、促钾的作用，Azotobactersalinestris GRINML6具有固氮作用，Pseudomonas sp.GRINML7有极强分解有机物的能力，有助于土壤有机物的分解，Bacillus licheniformis GRINML8具有促进有机质分解和固碳作用，能够抑制土壤中病原菌的繁殖和对植物根部的侵袭，减少植物土传病害，促进作物生长，提高种子的出芽率和保苗率的作用，Stenotrophomonas sp.GRINML9具有解磷、固氮的作用，Brevibacterium sp.GRINM L2具有腐殖质降解作用和对植物病虫害的拮抗作用。
建立的微生物生态环境再为植被的恢复和生长创造条件，促进植被的恢复，例如依靠固氮微生物固化空气中的氮气成为植物可利用的氮源，依靠解磷微生物溶解土壤中的磷元素为植物提供磷元素，依靠解钾微生物为植物提供钾元素，这些微生物的存在对植物的生长是有利的。通过本发明构建的微生物生态***为植物的生长创造了条件，本土植物可高效迅速的在土壤较少的裸岩裂缝和沙质土表面迅速繁殖，促进裸岩和沙质土的自然复绿。植被恢复后，植物的落叶等可以再被腐殖质降解微生物分解为植物和微生物生长所需的营养，从而促进植物和微生物的生长。同时，山体植被的恢复能够为岩石遮挡阳光，减少岩石水分的蒸发，有助于微生物和植物的生长。
本发明通过从环境中分离多株有助于植物生长的微生物，经人工复配形成微生物菌肥。通过向土壤中人为补充微生物菌肥搭建促进植被营养物固化，释放及转化的微生物生态体系，促进植物生长，逐渐形成微生物促进植物生长，植物促进微生物生长，植物和微生物相互促进的良性循环，从根本上改善土壤生态。
本发明的有益效果在于：
1.本微生物为从自然界分离的天然微生物经过复配和特定的条件制成的复合制剂，不存在生态风险。
2.土壤的微生物增肥技术是通过多种微生物的组合从根本上改善土壤结构和生态，通过微生物的作用不断实现营养素的富集和转化，源源不断的提高土壤肥力，一次使用长期有效，不同于化肥等见效时间短。
3.微生物和植物之间存在相互促进的作用，微生物生态***的恢复会对植物的生长起到促进作用。
附图说明
图1A为本发明实施例1中山体植物养护区养护5个月前植被生长情况照片图。
图1B为本发明实施例1中山体植物养护区养护5个月后植被生长情况照片图。
图2为本发明实施例1中山体植物区域养护区和对照区植被生长情况图对比照片图。
图3为本发明实施例1中山体沙质土养护2个月后的养护区与对照区生长情况图对比照片图。
图4为本发明实施例1中山体沙质土养护5个月后的养护区与对照区生长情况图对比照片图。
图5A为本发明实施例1中山体沙质土养护5个月前的养护区植被生长情况照片图。
图5B为本发明实施例1中山体沙质土养护5个月后的养护区植被生长情况照片图。
图6A为本发明实施例2中小区绿化草皮养护一个区域的6个月前的养护区植被生长情况照片图。
图6B为本发明实施例2中小区绿化草皮养护一个区域的6个月后的养护区植被生长情况照片图。
图7A为本发明实施例2中小区绿化草皮养护另一个区域的6个月前的养护区植被生长情况照片图。
图7B为本发明实施例2中小区绿化草皮养护另一个区域的6个月后的养护区植被生长情况照片图。
具体实施方式
本发明所用复合微生物菌剂，由下列微生物等比例混合制成：
Bacillus megaterium GRINML5，Azotobacter salinestris GRINML6，Pseudomonas sp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonassp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2；
其中，Bacillus megaterium GRINML5分类命名为：巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)GRINML5，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018672；
Azotobacter salinestris GRINML6分类命名为：Azotobacter salinestrisGRINML6，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018673；
Pseudomonas sp.GRINML7分类命名为：Pseudomonas sp.GRINML7，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018674；
Bacillus licheniformis GRINML8分类命名为：地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)GRINML8，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018675；
Stenotrophomonas sp.GRINML9分类命名为：Stenotrophomonas sp.GRINML9，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M 2018676；
Brevibacterium sp.GRINM L2分类命名为：短杆菌(Brevibacterium sp.)GRINML2，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期：2016年9月29日，保藏编号：CGMCCNo.13064。
实施例1三亚市抱坡岭III山体及其底部微生物养护技术示范
三亚市抱坡岭III山体为裸露的石头山，已经做完V型槽施工和植被栽培，山体V型槽内土壤沙子多，黏土少，营养贫瘠，植物难以生长。山体底部多为建筑垃圾和沙子，营养不足，植物生长困难。
对上述区域具体土壤增肥和生态改善的方法包括如下步骤：
1.将上述微生物按照等比例进行复配，形成复合微生物菌肥。
2.配制培养基：培养基配方为：葡萄糖1.2g/L，K2HPO4 0.6g/L，蛋白胨0.5g/L，(NH4)2CO3 0.5g/L，CaCl2 0.1g/L，MgSO4 0.1g/L，酵母浸提物0.25g/L，乳酸钠0.5g/L，按上述用量加入到1L蒸馏水中，121℃灭菌20min，冷却至室温；
3.将复配的复合菌剂加入到培养基中，添加量占培养基体积的10％，25℃下静置培养15天至对数生长期，制成微生物菌液；
4.直接将微生物菌液按照总量80L/m2的用量，分成10批次喷洒到土壤中。
由于山体带有坡度，不易于保持水土，因此采用少量多次的方式。
实施效果
1.3000平米已复绿侧壁微生物养护技术示范
选取3000平米作为养护区，同样面积作为对照区，如图1A和图1B所示为山体植物养护区养护5个月前后对比照片，从图1A(养护前)和图1B(养护后)的对比可以看出，采用本发明所提供的土壤增肥和生态改善的方法养护的区域，植被生长茂盛。如图2所示为养护区与对照区的对比照片图，对照区不进行养护，5个月后对照区植被稀少，植物生长困难，而养护区植被生长茂盛。
2.4500平米沙质土微生物快速复绿技术示范
选取4500平米沙质土作为养护区，选取同样面积作为对照区。如图3所示为沙质土养护2个月后的养护区与对照区的对比图，从图3中可以看出，2个月养护区和对照区的变化就已经很明显。图4为养护5个月后的养护区与对照区的对比图，从中可以看出养护区植被茂盛，而对照区仍然植被稀疏，养护区与对照区的植被生长差异显著。
图5A和图5B为养护区一个小区域5个月前后的对比，可以看出，养护后植被生长茂盛，将裸露土壤全覆盖。
实施例2草皮绿化区微生物养护示范
本区域为新建小区绿化草皮，因场地内建筑垃圾多，沙子多，植被生长不均，部分区域存在干枯现象。
对上述区域具体土壤增肥和生态改善的方法包括如下步骤：
1.将上述微生物按照等比例进行复配，形成复合微生物菌肥。
2.配制培养基：培养基配方为：葡萄糖0.8g/L，K2HPO4 0.5g/L，蛋白胨0.5g/L，(NH4)2CO3 0.5g/L，CaCl2 0.1g/L，乳酸钠0.2g/L，按上述用量加入到1L蒸馏水中，121℃灭菌20min，冷却至室温；
3.将复配的复合菌剂加入到培养基中，添加量占培养基体积的5％，30℃下摇床200rpm培养5天至对数生长期，制成微生物菌液；
4.将落叶进行粉粹至10mm，将微生物菌液按照固液体积比3:1的比例喷淋到粉碎后的作物秸秆或落叶中，在30℃下放置培养10天制成固体培养物，然后将固体培养物按照15kg/m2的量添加到土壤中，添加时分3次添加。
实施效果
如图6A和图6B所示为小区绿化草皮一个区域的养护6个月前后的效果对比图，如图7A和图7B所示为小区绿化草皮另一个区域的养护6个月前后的效果对比图，从图6A和图7A可以看出，养护前小区草皮斑驳，一些区域草皮接近干枯，而养护6个月后，如图6B和图7B所示，裸露部分已经被植被覆盖。
从上述实施例可以看出，通过一段时间的人为干预后，逐渐形成微生物促进植物生长，植物促进微生物生长，植物和微生物相互促进的良性循环。随着这一良性循环的进行，植物形成的腐殖质越来越多，土壤肥力大大增加。同时，由于植被的根系和腐殖质的存在，环境蓄水能力也逐渐增强，逐渐形成可在光照、降雨等条件下自我维持、自我平衡的生态环境。
本发明提供的一种复合微生物菌剂及使用其进行土壤增肥和生态改善的方法，主要面向营养贫瘠土壤，工程施工现场破坏土壤和破坏生态的恢复，通过使用多种微生物的组合搭建植物生长的微生态环境，改善土壤肥力，从根本上改善土壤质量，促进已破坏生态的植被和微生物生态恢复。
微生物生态修复技术所用的微生物是环境友好微生物，因此，本发明是一种环境友好的修复技术。本发明从修复场地微生物和植物的生态恢复出发进行修复，能够从根本上改善场地环境生态。

Claims (3)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于，由下列微生物等比例混合制成：
Bacillus megaterium GRINML5，Azotobacter salinestris GRINML6，Pseudomonassp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonas sp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2；
其中，Bacillus megaterium GRINML5分类命名为：巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)GRINML5，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018672；
Azotobacter salinestris GRINML6分类命名为：Azotobacter salinestrisGRINML6，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018673；
Pseudomonas sp.GRINML7分类命名为：Pseudomonas sp.GRINML7，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M2018674；
Bacillus licheniformis GRINML8分类命名为：分类命名为：地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)GRINML8，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉武汉大学，保藏日：2018年10月15日，保藏登记号：CCTCC NO：M2018675；
Stenotrophomonas sp.GRINML9分类命名为：Stenotrophomonas sp.GRINML9，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2018年10月15日，保藏编号为：CCTCC NO：M 2018676；
Brevibacterium sp.GRINM L2分类命名为：短杆菌(Brevibacterium sp.)GRINM L2，保藏单位为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期：2016年9月29日，保藏编号：CGMCCNo.13064。
2.一种土壤增肥和生态改善的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将如权利要求1所述的微生物：Bacillus megaterium GRINML5，Azotobactersalinestris GRINML6，Pseudomonas sp.GRINML7，Bacillus licheniformis GRINML8，Stenotrophomonas sp.GRINML9和Brevibacterium sp.GRINM L2按照等比例进行混合；
2)配制培养基：培养基配方为：葡萄糖0.8-1.2g/L，K2HPO4 0.5-0.6g/L，KH2PO4 0-3g/L，蛋白胨0.5g/L，(NH4)2CO3 0.5g/L，CaCl2 0-0.1g/L，MgSO40-0.1g/L，酵母浸提物0-0.25g/L，乳酸钠0.2-0.5g/L，按上述用量加入到1L蒸馏水中，121℃灭菌20min，冷却至室温，其中，各成分不同时为零；
3)将步骤1)复配的菌液加入到步骤2)的培养基中，添加菌液体积为培养基体积的1-10％，20-38℃培养温度下放置培养1-15天至对数生长期，制成微生物菌液；
4a)将作物秸秆或落叶进行粉粹至1-20mm，将步骤3)制成的微生物菌液按照固液体积比3:1的比例喷淋到粉碎后的作物秸秆或落叶中，在20-38℃下放置培养5-30天制成固体培养物，然后将固体培养物按照2-50kg/m2的量添加到土壤中；
或4b)直接将步骤3)制成的微生物菌液直接按照总量为5-100L/m2的比例分1-20批次喷洒到土壤中。
3.如权利要求2所述的土壤增肥和生态改善的方法，其特征在于，步骤3)所述培养温度为25-38℃。
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