CN113755394B - 一种含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料及其应用。所述生物炭基微生物肥料包括松木生物炭以及负载于生物炭上的保藏号为CGMCCNO.5808的解淀粉芽孢杆菌SQR9。通过将解淀粉芽孢杆菌SQR9接种于培养基中获得发酵液,将发酵液负载于松木生物炭,二者混合均匀得到含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料。本发明炭基微生物肥料制备方法简单,可为功能菌提供良好的栖息环境,延长所制备炭基微生物肥料中功能菌的保存时间,且对盆栽黄瓜植株的生长有优异促进作用。
Description
技术领域
本发明属于微生物肥料领域,具体涉及一种含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料及其应用。
背景技术
化肥在我国农业生产中发挥着重要作用,施用化肥可有效提高作物产量,但长期过量和不合理施用造成了一系列生态环境问题,如土壤酸化、板结、盐渍化、有机质下降及水体富营养化等。实现农业绿色可持续发展,研制环境友好型肥料已逐渐成为当前研究热点。生物炭具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构和强大的吸附性能,能够吸附和固持水分和养分,近年来被广泛应用于环境保护和农业生产。相关研究表明,利用生物炭的吸附能力将其作为载体材料制备的炭基肥料,可以有效提高肥料的利用率、增加作物产量和提高作物品质,同时长期使用可有效改良土壤理化性质。有益微生物在农业生产中有着不可忽视的作用,利用有益微生物研制的微生物菌肥发展迅速且已取得良好的推广效果,但仍存在运输和保存问题。将生物炭作为载体材料吸附有益微生物制备炭基微生物肥料,预计可为有益微生物提供良好栖息环境,使肥料的功能进一步拓展,获得更大的应用范围和功效。
发明内容
本发明目的在于针对目前固体微生物菌肥载体吸附能力差、难于运输且功能菌保活能力弱等问题,开发一种生物炭基微生物肥料,延长功能菌保存时间,并评估产品的实际应用效果。
本发明的另一目的是提供生物炭基微生物肥料的制备方法。
本发明的又一目的是该生物炭基微生物肥料的应用。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现:
一种含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料包括生物炭以及负载于生物炭上的植物根际促生菌——解淀粉芽孢杆菌。
作为本发明的一种优选,所述的解淀粉芽孢杆菌为保藏号为CGMCC NO.5808的解淀粉芽孢杆菌SQR9。
作为本发明的一种优选,所述的生物炭为松木炭、稻壳气化炭或麻秆炭,进一步优选松木炭。
所述生物炭基微生物肥料的制备方法,称取生物炭研磨过筛,按一定比例与解淀粉芽孢杆菌发酵液混合均匀,获得生物炭基微生物肥料,将所获炭基微生物肥料密封保存于阴凉干燥处;所述的解淀粉芽孢杆菌发酵液中菌种浓度在5~6×108cfu/g。
作为本发明的一种优选,生物炭研磨过0.8-1mm筛。
作为本发明的一种优选,所述解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液通过以下方法制备:将解淀粉芽孢杆菌SQR9接种于液体LB培养基中,在37℃、170rpm下培养24h。
作为本发明的一种优选,所述生物炭基微生物肥料制备方法中生物炭与菌种发酵液的质量体积比为1:1-1.5,进一步优选1:1。
本发明所述的生物炭基微生物肥料在促进黄瓜生长中的应用。
有益效果
本发明提供一种生物炭基微生物肥料及其应用。使用松木生物炭作为功能菌的载体,可为功能菌提供良好的栖息环境,延长所制备炭基微生物肥料保存时间。与砻糠等载体研制的微生物肥料相比,本专利产品中功能菌数量显著高于砻糠等载体研制的微生物肥料;与其他生物碳和菌种制备的生物炭基微生物肥料相比,本专利产品中的功能菌存活量更高。将本专利产品施用于黄瓜植株,与空白对照相比,本专利产品具有更加优异的促生效果。因此,本专利产品具有优异的促生效果,对延长肥料中功能菌存活时间有积极作用。
附图说明
图1不同种类载体研制的芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料保存7天后活菌数量
图2温室黄瓜盆栽试验不同处理植株株高
图3温室黄瓜盆栽试验不同处理植株茎粗
图4温室黄瓜盆栽试验不同处理植株叶面积
图5温室黄瓜盆栽试验不同处理植株叶绿素含量
图6货架期产品功能菌数量的变化
表1不同菌种研制的松木生物炭基微生物肥料保存7天活菌数量
具体实施方式:
实施例1含芽孢杆菌SQR9生物炭基微生物肥料产品的制备
将保存在-80℃冰箱甘油管中的解淀粉芽孢杆菌SQR9菌种取出,在LB固体培养基上划线活化,置于37℃培养箱中培养过夜,将菌株SQR9接种于LB液体培养基中,37℃、170rpm下培养24h,得到液体解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液(5.33×108cfu/g)。所用LB培养液配制方法为,以配制1L为例:酵母粉5g、氯化钠5g、蛋白胨10g,定容至1L,pH自然,115℃灭菌30min。
生物炭研磨过0.9mm筛后,将解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液分别加入不同载体中,生物炭与解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液的质量体积比为1:1(5g:5mL),混合均匀完成生物炭基微生物肥料的制备:①称取5g松木生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料制备(松木炭+SQR9);②称取5g麻秆生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料制备(麻秆炭+SQR9);③称取5g稻壳生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9的微生物肥料制备(稻壳炭+SQR9);④称取5g玉米秆炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9的微生物肥料制备(玉米秆炭+SQR9);⑤称取5g稻壳(气化)炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料制备(稻壳(气化)炭+SQR9);⑥称取5g玉米秸秆生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料制备(玉米秸秆炭+SQR9);⑦称取5g沙柳生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料制备(沙柳炭+SQR9);⑧称取5g砻糠与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌SQR9的微生物肥料制备(砻糠+SQR9)。
如图1所示,不同种类载体研制的芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料保存7天后肥料中有效活菌数较初始均有不同程度下降。其中以稻壳炭、玉米秸秆炭、沙柳炭为载体制备的炭基微生物肥料中有效活菌数下降幅度最大,较肥料初始功能菌数量5.33×108cfu/g分别减少到1.00×107cfu/g、1.33×107cfu/g和2.00×107cfu/g。松木炭、稻壳(气化)炭和麻秆炭制备的炭基微生物肥料保存7天后,肥料中有效活菌数分别为3.67×108cfu/g、2.33×108cfu/g和1.67×108cfu/g,较肥料初始功能菌数量均有所下降但下降幅度相对较小,分别减少了1.66×108cfu/g、3.00×108cfu/g和3.66×108cfu/g。表明松木生物炭最适合作为生物炭基微生物肥料的载体。
实施例2含不同菌种的生物炭基微生物肥料产品制备
将保存在-80℃冰箱甘油管中的菌种(解淀粉芽孢杆菌SQR9、芽孢杆菌F-1、芽孢杆菌D-3、假单胞菌、纤维单胞菌)取出,固体培养基上划线活化(假单胞菌用TSB培养基,其余菌种用LB培养基),置于30℃培养箱中培养过夜,将菌株接种于液体培养基中培养24h,得到各菌种发酵液。
生物炭研磨过0.9mm筛,将不同菌种发酵液分别加入松木炭中混合均匀完成生物炭基微生物肥料的制备:①称取5g松木生物炭与5ml芽孢杆菌F-1发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌F-1的炭基微生物肥料制备;②称取5g松木生物炭与5ml芽孢杆菌D-3发酵液混合均匀,完成含芽孢杆菌D-3的炭基微生物肥料制备;③称取5g松木生物炭与5ml假单胞菌发酵液混合均匀,完成含假单胞菌的微生物肥料制备;④称取5g松木生物炭与5ml纤维单胞菌发酵液混合均匀,完成含纤维单胞菌的微生物肥料制备;⑤称取5g松木生物炭与5ml解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液混合均匀,完成含解淀粉芽孢杆菌SQR9的微生物肥料制备。
如表1所示,含解淀粉芽孢杆菌SQR9的生物炭基微生物肥料中功能菌存活率最高为68.86%。与芽孢杆菌F-1、芽孢杆菌D-3、假单胞菌、纤维单胞菌相比,分别增加60.59%、32.93%、58.80%、52.76%。表明,以松木生物炭作为载体研制的生物炭基微生物肥料中,解淀粉芽孢杆菌SQR9作为功能菌制备肥料更有利于肥料中功能菌的存活。
表1不同菌种松木生物炭基微生物肥料保存7天活菌数量(×108cfu/g)
实施例3生物炭基微生物肥料促生效果试验
为验证肥料的促生效果,本盆栽试验于2020年12月至2021年1月在江苏省南京市南京农业大学温室进行,试验设置6个处理:①空白对照(CK);②单独施加松木生物炭;③单独施加解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液;④施加含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料。每个处理9个重复,每盆加入健康土800g,分别施加1.5%的不同肥料产品,种植作物为黄瓜。温室培养20d后进行采收,同时对黄瓜的株高、茎粗、叶绿素、叶面积相应基础数据进行测量统计。
如图2所示,施加不同肥料种植20d后,各处理间黄瓜植株株高具有显著性差异,相对其他处理,松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的黄瓜植株株高最高。且松+9处理的植株株高相对于空白、生物炭、SQR9处理分别增加1.58cm、1.46cm、1.24cm。表明施用生物炭基微生物肥料可有效促进黄瓜植株生长。
如图3所示,施加不同肥料种植20d后,各处理间黄瓜植株茎粗具有显著性差异,相对其他处理,松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的黄瓜植株茎粗最高。且松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的植株茎粗相对于空白、生物炭、SQR9处理分别增加0.24mm、0.21mm、0.1mm,表明施用生物炭基微生物肥料可有效增加黄瓜植株的茎粗。
如图4所示,施加不同肥料种植20d后,各处理间黄瓜植株叶面积具有显著性差异,相对其他处理,松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的黄瓜植株叶面积最高。且松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的植株叶面积相对于空白、生物炭、SQR9处理分别增加26.73cm2、12.77cm2、8.35cm2,表明施用生物炭基微生物肥料可有效增加黄瓜植株叶面积。
如图5所示,施加不同肥料种植20d后,各处理间黄瓜植株叶绿素具有显著性差异,相对其他处理,松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的黄瓜植株叶绿素最高。且松+9(含芽孢杆菌SQR9的炭基微生物肥料)处理的植株叶绿素相对于空白、生物炭、SQR9处理分别增加17.94%、13.31%、10.26%,表明施用生物炭基微生物肥料可有效提高黄瓜植株叶绿素含量。
综合黄瓜在株高、茎粗、叶绿素、叶面积方面的结果可知,施用生物炭基微生物肥料可有效促进黄瓜植株生长。
实施例4生物炭基微生物肥料的货架期实验
货架期实验于2020年10月19日至2021年4月19日在南京农业大学资环学院实验室进行。于2020年10月19日开始对本产品进行储存,并以30d为取样间隔测定产品中芽孢杆菌SQR9的数量。测定方法为:选择性培养基平板稀释涂布计数法:称取本产品5g溶于45mL无菌水中,37℃条件下以170rpm的速度震荡30min,保证本产品与无菌水混合均匀后进行梯度稀释。将含芽孢杆菌SQR9的肥料稀释涂布与含抗生素的LB培养基平板上,37℃条件下培养24h后计算芽孢杆菌SQR9的数量,结果以cfu/g表示。
如图6可知,芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料中有效活菌数随保存时间的增加均呈下降趋势。除松木炭、麻秆炭、稻壳(气化)炭和玉米秆炭外,其余载体制备的炭基微生物肥料在保存60d时,肥料中有效活菌数已低于为107cfu/g。以松木炭、麻秆炭、稻壳(气化)炭为载体制备的芽孢杆菌SQR9炭基微生物肥料在保存30d时,肥料中有效活菌数分别为3.33×108cfu/g、1.33×108cfu/g、1.67×108cfu/g,较初始功能菌数量5.33×108cfu/g分别减少了2.00×108cfu/g、4.00×108cfu/g和3.66×108cfu/g。麻秆炭制备的炭基微生物肥料在保存时间为60d时,肥料中有效活菌数减少至107cfu/g,稻壳(气化)炭制备的炭基微生物肥料在保存时间为120d时,肥料中有效活菌数减少至107cfu/g,松木炭制备的炭基微生物肥料保存时间为180d时,肥料中有效活菌数仍有2.7×107cfu/g。
Claims (6)
1.一种含解淀粉芽孢杆菌的生物炭基微生物肥料,其特征在于所述微生物肥料由生物炭以及负载于生物炭上的解淀粉芽孢杆菌发酵液组成; 所述生物炭为松木炭, 所述芽孢杆菌为保藏号为CGMCC NO.5808的解淀粉芽孢杆菌SQR9, 生物炭与菌种发酵液的质量体积比为1:1-1.5。
2.权利要求1所述的生物炭基微生物肥料的制备方法,其特征在于称取生物炭研磨过筛,按一定比例与解淀粉芽孢杆菌发酵液混合均匀,获得生物炭基微生物肥料,所述的解淀粉芽孢杆菌发酵液中菌种浓度在5~6×108cfu/g。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液通过以下方法制备:将解淀粉芽孢杆菌接种于液体LB培养基中,在37℃、170rpm下培养24 h。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于生物炭与菌种发酵液的质量体积比为1:1-1.5。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于生物炭与菌种发酵液的质量体积比为1:1。
6.权利要求1中所述的生物炭基微生物肥料在促进黄瓜生长中的应用。
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