專利名稱：Pgpr生長促進劑和使用它來培養農作物的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過混合從土壤中分離的PGPR菌株中的篩選菌株而制備的生長促進劑，更具體地說涉及一種使用土壤微生物的生長促進劑，所述微生物能根據相應農作物的特性，對培養的農作物例如卷心菜、黃瓜、紅辣椒和番茄帶來最有效的生長促進，以及一種使用該生長促進劑培養農作物的方法。
背景技術：
一般地，在大多數農場中，大量的化學肥料和農用化學品被用于實現持續的農作物培養和農場農作物產量增加，其中農場農作物采用溫室和用于培養高收益作物的塑料薄膜溫室來培養。其結果是，土壤遭受了物理化學特性的極度惡化，例如，各種鹽類的累積，農用化學品的滯留，土壤酸化，土壤聚集體的破壞，等等，使得其幾乎不可能培養高品質農作物。由于這些原因，化學肥料和農用化學品的使用被從政府層次進行調控。
此外，近來，有機生長的農作物，例如，不使用農用化學品培養的農作物，在消費者中吸引了大量的注意，隨后促進了采用天敵或有機耕種培養的活動。因此，可以預見在不久的將來，對化學肥料和農用化學品使用的調控將更嚴格。
但是，僅使用不含農用化學品的天敵或有機耕種存在許多缺點，例如難于保持農作物的適銷性，較高的生產成本，和批量生產的不可行性，因此需要更廣泛的研究。作為一種選擇，為了解決這些問題，近來提出了使用從土壤中分離的微生物來進行耕種。
通常，每克肥沃的土壤中棲息著成千上萬的微生物。在這些微生物中，具有農業應用功能的有效微生物，尤其是具有較好特性的菌株被命名為植物生長促進根圈細菌(PGPR)，這些細菌經分離提取和培養，并隨后用作農作物生長促進劑或作為肥料。
如上文所述，作為PGPR菌株，由能促進農作物生長的物質如植物激素或赤霉素產生的微生物，和具有抑制導致各種農作物疾病的病原微生物生長或能分泌殺死病原細菌的抗體物質的功能的拮抗微生物被主要地篩選和使用。
此外，通常采用能分泌各種酶以快速降解頑固的非生物降解的有機物如纖維蛋白或木質素的微生物，或采用能溶解不可溶磷酸鹽以提高磷酸鹽肥料的施肥效果的微生物，或采用能固定空氣中的氮同時能在大豆、花生、苜蓿等的根部保持共生的微生物，或采用能捕食有害生物體如線蟲的微生物。
這些有效的微生物典型地能分泌各類酶、生理活性物質、氨基酸、植物生長必須的核苷酸、及其類似物。依次地，這些物質直接或間接的被植物根部所吸收，已知這些物質有助于擴大豐收，同時還有助于質量的提高如味道、香味、顏色，并且收獲的產物和營養成分的存儲性增強。
同時，作為采用土壤微生物培養農作物的方法，如上文所述，可提及名稱為“固氮細菌肥料的生產”的韓國專利No.2548和名稱為“新的芽孢桿菌菌株和采用其的生長促進劑”的韓國專利申請No.1997-25148。日本公開特許公報平4-108706，5-194951，6-16519和6-80490中提到了采用包括藍-綠藻在內的微生物作為肥料或土壤改良劑的例子。另外，韓國專利申請No.1996-033250也公開了一種土壤改良劑，其中放線菌屬、根瘤菌屬和光合細菌被吸附于多孔物質上，并公開了其生產方法。
然而，上述提到的傳統技術只帶來了零星的效果，因為其僅簡單地采用土壤微生物作為傳統肥料添加劑或土壤改良劑組分。此外，直到現在，采用微生物對農作物的生長促進和產量增加仍然只有很少的效果。
現在，本發明人利用土壤微生物開發出了一種生長促進劑，其可根據相應農作物的特性提供最有效的生長促進，同時通過篩選從土壤中分離的PGPR菌株額外提供互補效應，并開發了一種采用該生長促進劑培養農作物的方法。
發明內容
因此，本發明是在考慮到上述問題的基礎上提出的，本發明的一個目的是提供一種根據相應農作物的特性使用提取自土壤的PGPR菌株從而為農作物提供最有效的生長促進的生長促進劑。
本發明的另一目的是提供一種能提高農作物如卷心菜、黃瓜、大豆、紅辣椒和番茄的生產效率的培養農作物的方法。
具體實施例方式
根據本發明，上述和其他目的可通過提供一種生長促進劑來實現，所述生長促進劑含有一種包括提取自土壤的菌株的微生物制劑并含有或不含肥料組分，其中所述的微生物制劑必定含有短桿芽孢桿菌菌株AP162(Brevibacillus laterosporus strain AP162)，并且其中混合有選自枯草芽孢桿菌菌株GB03(Bacillus subtilis strain GB03)、短小芽孢桿菌菌株AP62(Bacilluspumilus strain AP62)、蠟狀芽孢桿菌菌株AP73(Bacillus cereus strain AP73)、解淀粉芽孢桿菌菌株IN937a(Bacillus amyloliquefaciens strain IN937a)、枯草芽孢桿菌菌株AP40(Bacillus subtilis strain AP40)、和短小芽孢桿菌菌株AP70(Bacillus pumilus strain AP70)中的至少一種。上述菌株都可以從美國典型培養物保藏中心(ATICC，P.O.Box 1549，Manassas，VA 20108，USA)獲得。
下面將詳細描述根據本發明的生長促進劑。
從前文中可以看出，在土壤微生物中，存在各種具有能產生可促進植物生長的物質如植物激素或赤霉素，或抑制導致各種農作物疾病的病原微生物的生長和能分泌殺死病原細菌的抗生素物質的功能的有效微生物。
根據本發明，在從上文提到的有效微生物中分離的植物生長促進根圈細菌(PGPR)中，篩選出對農作物生長促進具有最大效果的短桿芽孢桿菌菌株AP162(Brevibacillus laterosporus strain AP162)(以下稱為‘AP162’)。同樣的，還篩選出枯草芽孢桿菌菌株GB03(Bacillus subtilis strain GB03)(以下稱為‘GB03’)、短小芽孢桿菌菌株AP62(Bacillus pumilus strain AP62)(以下稱為‘AP62’)、蠟狀芽孢桿菌菌株AP73(Bacillus cereus strain AP73)(以下稱為‘AP73’)、解淀粉芽孢桿菌菌株IN937a(Bacillus amyloliquefaciensstrain IN937a)(以下稱為‘IN937a’)、枯草芽孢桿菌菌株AP40(Bacillus subtilisstrain AP40)(以下稱為‘AP40’)、和短小芽孢桿菌菌株AP70(Bacillus pumilusstrain AP70)(以下稱為‘AP70’)，并且對每一篩選出的菌株進行培養。含有包括AP162的至少兩種或多種菌株的混合物的微生物制劑被用于農作物的培養，并對農作物的生長促進顯示出良好的效果。
也就是，實驗發現一種必定含有AP162且含有選自GB03，AP62，AP73，IN937a，AP40和AP70中的至少一種菌株的混合物，與上述提到的每一菌株單獨使用或除了AP162外的兩種或多種菌株混合使用的情況相比，極大地提高了生長促進的效果。可以相信，當AP162與其他菌株混合時，所得混合物可產生互補效應，進一步誘導了農作物的生長促進。
這些AP162，GB03，AP62，AP73，IN937a，AP40，AP70菌株通常提取分離自土壤，并隨后進行培養。作為培養方法，優選的是將細菌菌株培養于胰蛋白酶大豆培養基(Tryptic Soy Broth medium)在28±1℃的溫度下培養2-3天，隨后儲存在存儲培養物中直至使用。
另一種方法包括將由含有水并具有5-10重量％的糖和微量的元素如Zn，Al，Fe，Mn等的10重量％的廢蜜糖組成的培養基進行滅菌，隨后冷卻，并在該培養基中于28℃的溫度下將提取的細菌菌株培養3至4天。該培養方法的優點在于可以相對較低的成本實施。
然后，從如上培養的細菌菌株培養物中篩選出包括AP162的兩種或多種菌株，并根據期望的用途，將其混合制成微生物制劑。將制備出的微生物制劑與各種肥料組分混合，從而制成液體或固體的生長促進劑。
首先，本發明提供一種通過將硝酸鹽和腐植酸鹽(一種有機物質)以及堆肥提取物混合而制備的液體生長促進劑。
更具體地說，本發明提供一種通過，基于生長促進劑的總重量，將10-15重量％的微生物制劑，3-5重量％的硝酸鹽，1-3重量％的腐植酸鹽和80-90重量％的堆肥提取物混合而制備的液體生長促進劑。
此時，當混合兩種或多種細菌菌株培養物時，將該微生物制劑用水稀釋至總細菌濃度為2.5×107cfu/ml。每種菌株之間的混合比例保持在1∶1。此外，為了植物生長的促進，最優選的是包括兩種或多種細菌菌株混合物的微生物制劑的含量為基于生長促進劑總量的10-15重量％。
所述硝酸鹽為選自尿素、硝酸銨和硝酸鈣中的一種或多種物質。該硝酸鹽用于使微生物懸浮從而提高可存儲性。該硝酸鹽優選的是以基于生長促進劑總量的3-5重量％的量來使用。低于上述范圍時，可存儲性不足。高于上述范圍時，高的硝酸鹽濃度會對有關系的微生物產生有害影響。
所述腐植酸鹽用作微生物的營養源。其使用量優選為基于生長促進劑總量的1-3重量％。低于該范圍時，由于營養供應不足，微生物活性降低。高于該范圍時，微生物的活性沒有明顯的變化。因此，從經濟的角度而言，優選以在上述范圍之內的量加入腐植酸鹽。
所述堆肥提取物是從通過堆積稻草、牧草、落葉及其類似物并將其堆肥而獲得的分解肥料中得到的提取物。其含有氮、磷酸和鉀，以及多種有機物質，并對農作物具有良好的、長時間的作用，并用于增加土壤的持水能力、吸收養分的能力、和物理特性，并防止土壤酸化。堆肥提取物的用量優選為占生長促進劑總量的80-90重量％。這是因為，在該范圍以下，不能體現出上述提到的效果，而在該范圍以上，微生物制劑的含量降低，導致農作物生長促進效果不良的問題。
在混合步驟中為了獲得額外的效果，可以加入選自殼聚糖、園圃土和雞糞肥中的一種或多種物質。每一種這類添加劑額外地以2-5重量％的量添加，用于進一步活化農作物生長。
此外，從上文中可見，本發明提供一種粉狀或顆粒狀的生長促進劑，其通過在礦物質、泥煤和有機物如米糠上吸附含有選自GB03、AP62、AP73、IN937a、AP40和AP70中的至少一種，且必定含有AP162的一種混合物的微生物制劑來制備。
因此，本發明提供一種固體生長促進劑，其通過向含有2-3重量％殼聚糖的園圃土中添加所述微生物制劑從而使含水量為10±1％的方法來制備。
類似地，在這種情況下，當混合兩種或多種細菌菌株培養物時，總細菌濃度保持為2.5×107cfu/ml。它們之間的混合比例保持為1∶1的比例。
因此，本發明提供含有一種微生物制劑的液體或固體生長促進劑，所述微生物制劑含有選自土壤微生物的至少兩種或多種PGPR菌株的混合物，其中之一必定為AP162，以帶來最有效的生長促進可能。因此，其可以克服傳統的隨機使用PGPR菌株的方法帶來的缺點，如高生產成本負擔和低生長促進作用。
此外，本發明提供一種培養方法，其包括如下步驟將用水浸泡的農作物種子或幼苗的根組織浸入到通過上述方法制備的生長促進劑中，將其取出并栽培或播種于田間或溫室中，并施用60毫升的剩下的生長促進劑至近根部的土壤，間隔14天施用等量的生長促進劑3次。
更具體地說，如上文所述采用一種通過篩選和混合GB03、AP62、AP73、IN937a、AP40和AP70中的至少一種菌株，并必定含有AP162而制備的微生物制劑來制備生長促進劑。將制備出的生長促進劑與水以1∶1的比例混合，以稀釋50％，從而使生長促進劑達到合適的微生物濃度。
感興趣的種子或幼苗的根組織被浸入稀釋的生長促進劑中，并隨后播種于田間或苗圃。大約60毫升的在播種種子或幼苗后剩下的生長促進劑被施用于根部周圍的土壤中。播種后，用60毫升的生長促進劑每間隔14天重復上述過程3次，從而完成總共4次的施用。
此時，第一次和第二次的施用采用100％的生長促進劑，第三次采用75％，第四次采用50％，可以達到較佳效果。
因此，當使用土壤微生物的生長促進劑被施用于農作物如卷心菜、黃瓜、大豆、紅辣椒和番茄時，可以在較短時期內培養出良好品種的農作物，從而提高了適銷性和產量，同時減少了肥料的使用量，使能夠不破壞土壤聚集體而連續耕種。
現在，將參考下面的實施例對本發明進行詳細的描述。這些實施例用于描述本發明，其不能被解釋為對本發明范圍和精神的限定。
實施例制備實施例從提取自土壤微生物的PGPR菌株中篩選出短桿芽孢桿菌菌株AP162(Brevibacillus laterosporus strain AP 162)，枯草芽孢桿菌菌株GB03(Bacillussubtilis strain GB03)，短小芽孢桿菌菌株AP62(Bacillus pumilus strain AP62)，蠟狀芽孢桿菌菌株AP73(Bacillus cereus strain AP73)，解淀粉芽孢桿菌菌株IN937a(Bacillus amyloliquefaciens strain IN937a)，枯草芽孢桿菌菌株AP40(Bacillus subtilis strain AP40)，和短小芽孢桿菌菌株AP70(Bacillus pumilusstrain AP70)，并在胰蛋白酶大豆培養基(Tryptic Soy Broth)(DIFCO公司)上于28℃的溫度下培養3天。從中，選擇性地挑選一種或兩種或多種菌株并混合，然后用水稀釋至菌株總濃度為2.5×107cfu/ml從而制備各種微生物制劑。在此，混合的菌株之間的混合比例保持在1∶1的比例。
將14克配制完成的微生物制劑與4克硝酸鹽(尿素∶硝酸銨∶硝酸鈣＝2∶1∶1)、2克腐植酸鹽、和80克堆肥提取物混合以制備液體生長促進劑。如果需要，將每種2.5克的殼聚糖、苗圃土或雞糞肥選擇性地添加至上述制備的生長促進劑中。
實施例1卷心菜的培養作為實驗組，將已浸入如制備實施例1中制備得到的生長促進劑中1小時的卷心菜種子播種于保持在室溫的塑料薄膜溫室中。將60毫升(cc)播種后剩余的生長促進劑施用于根部周圍的土壤。14天后，在額外施用另一份60毫升生長促進劑后將卷心菜再培養15天。
此外，作為對照組，將卷心菜在相同條件下培養15天，所不同的是不使用生長促進劑，而且種子不采用生長促進劑進行處理，或僅采用殼聚糖、園圃土和雞糞肥施肥。
表1顯示了分別收獲使用生長促進劑培養卷心菜的實驗組和不使用生長促進劑培養卷心菜的對照組后測量得到的卷心菜葉子和根的重量，以及農作物的總重量。
表1
實施例2黃瓜的培養作為實驗組，將已浸入如制備實施例1中制備得到的生長促進劑中1小時的黃瓜種子播種于保持在室溫的塑料薄膜溫室中，并按與實施例1相同的方式培養15天。
此外，作為對照組，將黃瓜在相同條件下培養15天，所不同的是不使用生長促進劑，并且種子不使用生長促進劑進行處理，或僅采用殼聚糖、園圃土和雞糞肥施肥。
表2顯示了分別收獲使用生長促進劑培養黃瓜的實驗組和不使用生長促進劑培養黃瓜的對照組后測量得到的黃瓜葉子和根的重量，以及農作物的總重量。
表2
實施例3大豆的培養作為實驗組，將已浸入如制備實施例1中制備得到的生長促進劑中1小時的大豆種子播種于保持在室溫的塑料薄膜溫室中，并按與實施例1相同的方式培養15天。
此外，作為對照組，將大豆在相同條件下培養15天，所不同的是不使用生長促進劑，而且種子不采用生長促進劑進行處理，或僅采用殼聚糖、園圃土和雞糞肥施肥。
表3顯示了分別收獲使用生長促進劑培養大豆的實驗組和不使用生長促進劑培養大豆的對照組后測量得到的大豆葉子和根的重量，以及農作物的總重量。
實施例4番茄的培養作為實驗組，將已浸入如制備實施例1中制備得到的生長促進劑中1小時的番茄種子播種于保持在室溫的塑料薄膜溫室中，并按與實施例1相同的方式培養15天。
此外，作為對照組，將番茄在相同條件下培養15天，所不同的是不使用生長促進劑，而且種子不采用生長促進劑進行處理，或僅采用殼聚糖、園圃土和雞糞肥施肥。
表4顯示了分別收獲使用生長促進劑培養番茄的實驗組和不使用生長促進劑培養番茄的對照組后測量得到的番茄葉子和根的重量，以及農作物的總重量。
表3
表4
實施例5紅辣椒的培養作為實驗組，將已浸入如制備實施例1中制備得到的生長促進劑中1小時的紅辣椒種子播種于保持在室溫的塑料薄膜溫室中，并按與實施例1相同的方式培養15天。
此外，作為對照組，將紅辣椒在相同條件下培養15天，所不同的是不使用生長促進劑，而且種子不采用生長促進劑進行處理，或僅采用殼聚糖、園圃土和雞糞肥施肥。
表5顯示了分別收獲使用生長促進劑培養紅辣椒的實驗組和不使用生長促進劑培養紅辣椒的對照組后測量得到的紅辣椒葉子和根的重量，以及農作物的總重量。
表5
如表1至5所見，雖然結果的數值存在輕微的差異，當與采用單一PGPR菌株或兩種或多種除了AP162以外的菌株用于農作物培養，和無PGPR菌株用于農作物培養的對照組相比時，采用兩種或多種PGPR菌株，且其中之一必為AP162的混合物培養時，每一種農作物均顯示出生長速率顯著提高。
然而，研究發現，根據其種類的不同，每一種農作物具有不同的菌株組合配對來實現其生長速率提高的最大化。即，對每一農作物顯示出最優化生長速率的各自的混合如下用于卷心菜的AP162和AP70混合物，用于黃瓜的AP162和AP62混合物，用于大豆的AP162、AP40和IN937a混合物，用于番茄的AP162和AP40混合物，用于紅辣椒的AP162、AP40和AP70混合物。
如上文所述，為了誘導復合生長促進并因此帶來最有效的生長促進可能性，本發明提供一種含有微生物制劑的生長促進劑，所述微生物制劑包括至少兩種或多種選自土壤微生物的PGPR菌株，且其中之一必定為AP162的一種混合物。因此，其可以克服傳統的隨機使用PGPR菌株的方法帶來的缺點，如高生產成本負擔和低生長促進作用。
此外，采用本發明所述的生長促進劑用于培養農作物如卷心菜、黃瓜、大豆、紅辣椒和番茄，可以在較短的時期內培養出優良品種的農作物，從而提高了適銷性和產量，同時減少了肥料的使用量，使能夠不破壞土壤聚集體而連續耕種。
雖然為了詳細說明的目的公開了本發明的優選實施例，但本領域的熟練技術人員應當理解其各種改進、添加和替換都是可能的，其并不背離如附屬的權利要求書所公開的本發明的范圍和主旨。
權利要求
1.一種生長促進劑，其含有一種包括提取自土壤的菌株的微生物制劑并含有或不含肥料組分，其中所述的微生物制劑必定含有短桿芽孢桿菌菌株AP162(Brevibacillus laterosporus strain AP162)，并且其中混合有選自枯草芽孢桿菌菌株GB03(Bacillus subtilis strain GB03)、短小芽孢桿菌菌株AP62(Bacillus pumilus strain AP62)、蠟狀芽孢桿菌菌株AP73(Bacillus cereusstrain AP73)、解淀粉芽孢桿菌菌株IN937a(Bacillus amyloliquefaciens strainIN937a)、枯草芽孢桿菌菌株AP40(Bacillus subtilis strain AP40)、和短小芽孢桿菌菌株AP70(Bacillus pumilus strain AP70)中的至少一種。
2.如權利要求1所述的生長促進劑，其中每一菌株以1∶1的比例混合于微生物制劑中，且混合的菌株的總濃度稀釋至2.5×107cfu/ml。
3.如權利要求2所述的生長促進劑，其中硝酸鹽、腐植酸鹽和堆肥提取物作為肥料組分被一起混合在微生物制劑中。
4.如權利要求3所述的生長促進劑，其中與肥料組分混合時，混合有10-15重量％的微生物制劑、3-5重量％的硝酸鹽、1-3重量％的腐植酸鹽、和80-90重量％的堆肥提取物。
5.如權利要求4所述的生長促進劑，其中硝酸鹽選自尿素，硝酸銨和硝酸鈣，且單獨使用或以其任何組合的方式使用。
6.如權利要求5所述的生長促進劑，其中在混合步驟中，額外和可選擇地添加2-5重量％的殼聚糖、2-5重量％的園圃土或2-5重量％的雞糞肥。
7.如權利要求2所述的生長促進劑，其中微生物制劑被加入到含有2-3重量％殼聚糖的園圃土中從而具有10±1％的含水量。
8.如權利要求1至7中任意一項所述的生長促進劑，其中在用于卷心菜的生長促進劑的情況中，所述微生物制劑包括AP162和AP70的菌株混合物。
9.如權利要求1至7中任意一項所述的生長促進劑，其中在用于黃瓜的生長促進劑的情況中，所述微生物制劑包括AP162和AP62的菌株混合物。
10.如權利要求1至7中任意一項所述的生長促進劑，其中在用于大豆的生長促進劑的情況中，所述微生物制劑包括AP162，AP40和IN937a的菌株混合物。
11.如權利要求1至7中任意一項所述的生長促進劑，其中在用于番茄的生長促進劑的情況中，所述微生物制劑包括AP162和AP40的菌株混合物。
12.如權利要求1至7中任意一項所述的生長促進劑，其中在用于紅辣椒的生長促進劑的情況中，所述微生物制劑包括AP162，AP70和AP40的菌株混合物。
13.一種生產生長促進劑的方法，包括如下步驟采用傳統方法，從土壤中分別選擇性地分離和培養AP162，GB03，AP62，AP73，IN937a，AP40和AP70菌株；通過將必定含有的AP162與選自GB03，AP62，AP73，IN937a，AP40和AP70菌株中的至少一種菌株混合，以制備微生物制劑；和將所述微生物制劑與硝酸鹽、腐植酸鹽，一種有機物質，和堆肥提取物混合。
14.一種培養農作物的方法，包括如下步驟將權利要求1中的生長促進劑稀釋至50％的濃度；將一用水浸泡的農作物種子或幼苗的根組織浸入所述稀釋的生長促進劑中1小時，并取出；和在田間或溫室中栽培或播種，并施用60毫升的剩下的生長促進劑至近根部的土壤，間隔14天施用等量的生長促進劑3次。
15.如權利要求14所述的方法，其中對土壤施用生長促進劑是通過第一次和第二次采用100％生長促進劑施用，第三次采用75％施用和第四次采用50％施用來進行的。
全文摘要
為了誘導復合生長促進和因此帶來最有效的生長促進可能性，本發明提供一種含有微生物制劑的生長促進劑，所述微生物制劑包括至少兩種或多種選自土壤微生物的PGPR菌株，且其中之一必定為AP162的一種混合物。因此，有可能克服由傳統的隨機使用PGPR菌株的方法造成的缺點，如高生產成本負擔和低生長促進作用。此外，采用本發明所述的生長促進劑用于培養農作物如卷心菜、黃瓜、大豆、紅辣椒和番茄，可以在較短的時期內培養出優良品種的農作物，從而提高了適銷性和產量，同時減少了肥料的使用量，使能夠不破壞土壤聚集體而連續耕種。
文檔編號C05F11/00GK1699298SQ200410068978
公開日2005年11月23日 申請日期2004年7月15日 優先權日2004年5月21日
發明者鄭昌昊, S·R·穆納加拉 申請人:漢城精細技術有限公司