CN113897200A - 一种微生物土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业土壤改良技术领域，具体提供了一种微生物土壤修复剂，其包括阿氏芽孢杆菌MB35‑5(Bacillus aryabhattai)、豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质，通过混合制备得到，本发明制备得到的微生物土壤修复剂能够有效提高酸性土壤的pH，利于作物生长，提高产量。
Description
技术领域
本发明涉及农业土壤改良技术领域，具体涉及的是一种微生物土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
在自然条件下，土壤的酸化速度非常缓慢。但近年来，由于高强度人为活动、农业种植活动、农田栽培管理不当等因素的影响，大大加速了土壤酸化的进程。据21世纪初调查，我国亚热带地区301个农田采样点土壤的平均pH值已由20世纪80年代的5.37下降至5.14(粮食作物种植土壤)和5.07(经济作物种植土壤)，并且酸性土壤面积也在不断扩大，强酸性土壤(pH值<5.5)的面积已由20世纪80年代的1.69亿亩增加至21世纪初的2.26亿亩。
土壤酸化加剧土壤矿物质营养元素的淋溶和固定，导致土壤肥力下降；加重铝、锰、铬、镉有毒金属离子的溶出，从而污染土壤和水环境；加重土壤板结，使根系生长困难，影响作物对水分和养分的吸收，进而影响作物的产量和品质。土壤酸化已经成为一个迫切需要解决的重大科学问题。
目前，针对酸化土壤的改良措施主要有：(1)合理选择氮肥品种，增施有机肥；(2)合理的水肥管理；(3)施用改良剂；(4)其他措施，如覆盖栽培，减轻淋溶，秸秆还田，测土配方施肥，科学施肥。以上措施虽能够在一定程度上改善酸化土壤，但是长期应用会改变土壤的结构，例如化学改良剂石灰等碱性物质的碱性消耗后土壤再次发生酸化，且酸化程度比施用石灰前有所加剧，导致土壤板结、营养元素失衡。
阿氏芽孢杆菌MB35-5，是河北萌帮水溶肥料股份有限公司开发的一株具有解硅功能的微生物菌株，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No：17204。专利CN109706102A公开了阿氏芽孢杆菌具有解硅功能，还可在土壤中繁殖生长，并产生有机酸、多糖等代谢产物，降解矿物质钾。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种含阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉的酸性土壤修复剂，其不仅能够更有效的改善土壤的酸性环境，还能够改善土壤的结构状况，提高作物产量。
本发明的技术方案如下：
本发明涉及的阿氏芽孢杆菌MB35-5菌株，由河北萌帮水溶肥料股份有限公司提供，已在专利公报中公开，公开的专利申请文件申请号201910161378.2，申请日2019.03.04，发明名称为具有解硅功能的阿氏芽孢杆菌及其应用。本发明涉及的阿氏芽孢杆菌菌株(MB35-5)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No:17204；保藏时间为：2019年01月16日。可以认定为公众可以得到，而不要求进行保藏的情形。
本发明提供一种微生物土壤修复剂，包括以下重量份的组分：阿氏芽孢杆菌MB35-5(Bacillus aryabhattai)2-30份、豆粕5-15份、腐植酸盐5-20份、低阶煤0-30份、含硅矿物质10-60份。
进一步地，所述微生物土壤修复剂还包括以下重量份的组分：海藻提取物精粉3-10份、复合氨基酸1-3份、聚丙烯酰胺1-2份。
进一步地，所述阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)为MB35-5，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No：17204。
更进一步地，所述阿氏芽孢杆菌MB35-5(Bacillus aryabhattai)为菌粉，有效活菌数为300-900亿/g。
进一步地，所述腐植酸盐包括但不限于腐植酸钾、腐植酸钠、腐植酸铵中的一种或多种。
进一步地，所述低阶煤包括但不限于风化煤、褐煤、发酵风化煤、发酵褐煤中的一种或多种。
进一步地，所述含硅矿物质包括但不限于钾长石、滑石、硅藻土、膨润土、蛭石、珍珠岩中的一种或多种。
本发明还提供一种微生物土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质分别粉碎过筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)菌粉与粉碎过筛后的豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质依次混合、搅拌，即得。
进一步的，所述微生物土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质分别粉碎过筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)菌粉与粉碎过筛后的豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质依次混合、搅拌，得混合物1；
(3)将混合物1与海藻提取物精粉、复合氨基酸混合后，再加入聚丙烯酰胺混合均匀，即得。
进一步地，所述步骤(1)中过40-80目筛。
进一步地，所述步骤(2)中搅拌混合时间为3-10min。
更进一步地，所述微生物土壤修复剂制备方法还包括以下步骤：将终混合物进行干态造粒，筛分，得2-4mm颗粒产品。
本发明进一步提供一种微生物土壤修复剂在修复酸性土壤中的应用方法。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中以阿氏芽孢杆菌MB35-5进行酸性土壤的修复，阿氏芽孢杆菌MB35-5具备解硅功能，能够活化土壤中矿物质硅，提高土壤有效硅含量，增加土壤pH。
2、阿氏芽孢杆菌MB35-5能够分泌胞外多糖，胞外多糖本身带有大量的负电荷，可以与阳离子相互作用，不但可以吸附土壤中的铬、铅等重金属离子，也可以与引起土壤酸化的氢离子相互作用，中和土壤的酸性，并且胞外多糖可以促进土壤团聚体(＞0.25mm)的形成，随着土壤粒径的增加，pH逐渐上升，从而起到改良酸性土壤的作用。
3、铝毒是影响酸性土壤中植物生长的主要因素，阿氏芽孢杆菌MB35-5能够通过以下三种方式解除铝毒对植物生长的抑制作用：阿氏芽孢杆菌的解硅功能使土壤中形成Si-Al复合物降低了土壤溶液中可溶性Al和交换性Al的浓度；阿氏芽孢杆菌MB35-5能够降解矿物中的钾，增加了土壤盐基饱和度，减少土壤溶液中Al3+离子的活度；阿氏芽孢杆菌还能分泌有机酸与Al形成有机铝络合物(Al-OM)。
4、本发明中腐植酸盐可以形成一个缓冲***，与阿氏芽孢杆菌MB35-5协同改善土壤酸度；低阶煤具有胶结性，可以促进土壤团粒结构的形成，海藻提取物精粉不仅富含各种的植物生长所需的营养素，还富含丰富的纤维素，与低阶煤共同改善土壤结构性能，与含硅矿物质、阿氏芽孢杆菌共同调节土壤的氮磷钾硅钙等元素的利用率，改善作物生长环境，提高作物产量。复合氨基酸不仅能够促进植物生长，而且能够通过植物生长代谢的产物反作用于阿氏芽孢杆菌，促进阿氏芽孢杆菌的生长，进一步改善土壤pH。聚丙烯酰胺作为一种高分子化合物能够增加土壤的保水力和保肥力，其与低阶煤、海藻提取物精粉等共同调节土壤结构，使土壤疏松保水的同时，还满足了阿氏芽孢杆菌对水分、氧气的需求，进一步提高本发明调节剂对土壤pH的调节作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉8份、豆粕15份、腐植酸钾10份、褐煤20份、钾长石40份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸钾、褐煤、钾长石分别用万能磨粉碎，过40目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸钾、褐煤、钾长石依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合6分钟，出料，检测，包装，即得微生物土壤修复剂粉剂。
实施例2
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉2份、豆粕8份、腐植酸钠20份、硅藻土50份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸钠、硅藻土分别用万能磨粉碎，过40目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸钠、硅藻土依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合3分钟，然后边搅拌边慢慢出料，通过传送带送入对辊造粒机组进行造粒，筛分，收集直径2-4mm颗粒，检测、包装，即得微生物土壤修复剂颗粒产品，小于2mm的物料直接返回造粒机组，大于4mm的颗粒经粉碎后返回造粒机组继续造粒。
实施例3
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉30份、豆粕10份、腐植酸铵10份、发酵风化煤30份、珍珠岩10份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、珍珠岩分别用万能磨粉碎，过80目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、珍珠岩依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合4分钟，出料，检测，包装，即得微生物土壤修复剂粉剂。
实施例4
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉8份、豆粕10份、腐植酸铵10份、发酵风化煤20份、钾长石40份、海藻提取物精粉5份、复合氨基酸1份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、钾长石分别用雷蒙磨粉碎，过50目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、钾长石依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合10分钟，得混合物1；
(3)将混合物1中加入海藻提取物精粉搅拌混合后，再加入复合氨基酸混合均匀，出料，检测，包装，即得微生物土壤修复剂粉剂。
实施例5
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉15份、豆粕15份、腐植酸钾5份、发酵风化煤20份、膨润土20份、海藻提取物精粉3份、复合氨基酸2份；聚丙烯酰胺1份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸钾、发酵风化煤、膨润土分别用雷蒙磨粉碎，过50目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸钾、发酵风化煤、膨润土依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合6分钟，得混合物1；
(3)将混合物1中加入海藻提取物精粉、复合氨基酸、聚丙烯酰胺搅拌混合均匀，然后边搅拌边慢慢出料，通过传送带送入对辊造粒机组进行造粒，筛分，收集直径2-4mm颗粒，检测、包装，即得微生物土壤修复剂颗粒产品，小于2mm的物料直接返回造粒机组，大于4mm的颗粒经粉碎后返回造粒机组继续造粒。
实施例6
本实施例土壤修复剂按照重量份数包括：阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉10份、豆粕10份、腐植酸铵15份、发酵风化煤10份、蛭石30份、海藻提取物精粉5份、聚丙烯酰胺1份；
制备方法包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、蛭石分别用雷蒙磨粉碎，过50目筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌MB35-5菌粉，粉碎过筛后的豆粕、腐植酸铵、发酵风化煤、蛭石依次加入双螺旋混合机中，搅拌混合10分钟，得混合物1。
(3)将混合物1中加入海藻提取物精粉、聚丙烯酰胺混合均匀，出料，检测，包装，即得微生物土壤修复剂粉剂。
实验例1不同微生物土壤修复剂粉剂对酸性土壤的改善效果
(1)取海南省乐东县尖峰镇的火龙果农田土壤，测定pH，装盆；
(2)将实施例1-6的微生物土壤修复剂分别按照5kg/亩施用于土壤中，1个月后测定土壤pH。具体pH测定方法按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1377-2007中土壤pH的测定的方法进行测定，结果如下表1
表1不同微生物土壤修复剂粉剂对土壤pH的影响
由表1数据可以看出，本发明微生物土壤修复剂使用一个月后，土壤pH提高1.27-1.47，具有明显效果。
实验例2不同微生物土壤修复剂田间增产效果研究
分别在藁城、栾城县黄瓜田、西红柿田进行田间应用试验，按照5kg/亩用量将实施例1-6的修复剂用于土壤中，相比于不施用修复剂的情况，增产结果如下表2。
表2不同微生物土壤修复剂对田间黄瓜、西红柿增产的影响
| 组别 | 黄瓜增产(％) | 西红柿增产(％) |
| 实施例1 | 21.2 | 20.6 |
| 实施例2 | 19.7 | 17.5 |
| 实施例3 | 29.5 | 27.8 |
| 实施例4 | 22.8 | 21.9 |
| 实施例5 | 25.5 | 24.2 |
| 实施例6 | 21.1 | 23.6 |
表2数据表明，与不使用土壤修复剂相比，使用本发明的各组分土壤修复剂，对黄瓜和西红柿均有明显的增产效果，产量均能提高15％以上，尤以本发明实施例3的效果最佳，对黄瓜、西红柿的增产效果分别为29.5％、27.8％。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种微生物土壤修复剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)2-30份、豆粕5-15份、腐植酸盐5-20份、低阶煤0-30份、含硅矿物质10-60份。
2.根据权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，所述阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)为MB35-5，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No：17204。
3.根据权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，所述阿氏芽孢杆菌MB35-5(Bacillus aryabhattai)为菌粉，有效活菌数为300-900亿/g。
4.根据权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，所述腐植酸盐包括但不限于腐植酸钾、腐植酸钠、腐植酸铵中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，所述低阶煤包括但不限于风化煤、褐煤、发酵风化煤、发酵褐煤中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，所述含硅矿物质包括但不限于钾长石、滑石、硅藻土、膨润土、蛭石、珍珠岩中的一种或多种。
7.权利要求1-6任一项所述微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质分别粉碎过筛，备用；
(2)将阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)菌粉与粉碎过筛后的豆粕、腐植酸盐、低阶煤、含硅矿物质依次混合、搅拌，即得。
8.根据权利要求7所述的微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中过40-80目筛。
9.根据权利要求7所述的微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌混合时间为3-10min。
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