一種促進貧瘠土壤上植物生長的解磷菌接菌方法
【專利摘要】本發明公開了一種在貧瘠土壤上促進植物生長的解磷菌接種方法。該方法包括如下步驟：1）向貧瘠土壤中加入解磷菌，加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入如下劑量的解磷菌：CFU數與100ml的10％解磷菌中的CFU數相等；所述10％解磷菌為：將處于對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍后得到的菌液；2）向土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%，播種；3）在播種后的1個月到2個月的時間內，向土壤中補加一次所述解磷菌，加入量同步驟1）。實驗證明，采用該方法在貧瘠土壤上種植玉米，其植株地上和地下生物量、根系活力、植物根際微生物數量都明顯提高。本發明對于提高土地復墾效率具有積極的生態意義。
【專利說明】一種促進貧瘠土壤上植物生長的解磷菌接菌方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種促進貧瘠土壤上植物生長的解磷菌接菌方法。
【背景技術】
[0002]土壤中存在著大量的磷元素，但是這些磷元素大多是不能被植物直接吸收利用的有機和無機磷。解磷菌是土壤中能將難溶性磷轉化為植物能夠吸收利用的可溶性磷的一類特殊的微生物功能類群。對于北方石灰性土壤，解磷細菌的解磷作用較為明顯。解磷菌能夠通過分泌多種有機酸性物質或者伴隨著呼吸或同化NH4+時H+的釋放將難溶性磷釋放出來，增加基質磷的生物有效性，有利于植被的生長和恢復。磷是植物生長的三大必需元素之一，是植物生長的重要物質基礎，植物吸收磷元素的量與其生物量和產量呈顯著正相關。這為利用解磷菌來挖掘土壤中磷的有效性提供了技術可能，解磷菌能改變土壤中磷元素存在形態，提高植物對磷的吸收，促進植物生長。
[0003]煤炭開采擾動引起表層土壤肥力降低、土壤結構破壞，生物群落急劇減少，且土壤中有效養分本底值較低，缺磷現象嚴重，嚴重制約著該區地表植被生長與生態重建。利用解磷菌來溶解釋放土壤中的磷，促進植物生長，對于提高土地復墾效率具有積極的生態意義，也為礦區土地復墾和生態重建提供一種微生物支撐技術。最佳的解磷菌施用方式對于提高土地復星效率具有積極的生態意義。
【發明內容】
[0004]本發明的一 個目的是提供一種在貧瘠土壤上促進植物生長的解磷菌接種方法。
[0005]本發明所提供的在貧瘠土壤上促進植物生長的解磷菌接種方法，具體可包括如下步驟:
[0006](I)向貧瘠土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入A劑量的解磷菌；所述A劑量的解磷菌滿足如下條件:CFU數與100ml的10%解磷菌中的CFU數相等；所述10%解磷菌為:將處于對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍后得到的菌液；
[0007]在本發明中，所述處于對數生長期的所述解磷菌的菌液的0D440值具體為0.84 ；
[0008](2)向步驟(1)中加入所述解磷菌后的土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%,播種植物種子；
[0009](3)在播種所述植物種子后的I個月到2個月的時間內(如在播種所述植物種子后的第31天)，向土壤中補加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入所述A劑量的解磷菌。
[0010]對于所述方法，根據實際需要，還可在向所述貧瘠土壤中加入所述解磷菌前，將所述貧瘠土壤滅菌、晾干，向每千克晾干后的所述貧瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素；所述氮元素、磷元素和鉀元素均為可被植株直接吸收利用的元素。
[0011]在上述方法的步驟(2)中，所述播種植物種子最好在將所述解磷菌加入到土壤后的24h內完成。
[0012]在上述方法的步驟(2)中，所述最大持水量為土壤全部孔隙被水所充滿時的含水量。
[0013]在本發明中，在貧瘠土壤上促進植物生長的解磷菌接種方法，具體包括如下步驟:
[0014](a)將所述貧瘠土壤滅菌、晾干，向每千克晾干后的所述貧瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素；所述氮元素、磷元素和鉀元素均為可被植株直接吸收利用的元素；
[0015](b)向步驟(a)中加入了氮磷鉀的所述貧瘠土壤中加入所述解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入100mll0%解磷菌(10%解磷菌:取處于對數生長期所述解磷菌的菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為
0.84)；
[0016](c )向步驟(b )中加入所述解磷菌后的土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%，待土壤中水分平衡后，播種植物種子；
[0017]( d)在播種所述植物種子后的I個月到2個月的時間內(如在播種所述植物種子后的第31天)，向土壤中補加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入100ml 10%解磷菌(10%解磷菌:取處于對數生長期所述解磷菌的菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)。
[0018]在本發明中，所述滅菌具體為高溫高壓蒸汽滅菌(121°C，Ih);所述晾干具體為風干。另外，在加入所述氮磷鉀`前還包括過Imm篩的步驟。
[0019]在本發明中，所述向每千克晾干后的所述貧瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素，具體為如下:向每千克所述晾干后的所述貧瘠土壤中加入IL氮磷鉀營養液，所述氮磷鉀營養液中含有濃度為100mg/L的氮元素、濃度為15mg/L的磷元素和濃度為150mg/L的鉀元素(所添加的氮磷鉀為離子狀態，易于被植物根系吸收)。更加具體的，所述氮磷鉀營養液的溶劑為水，溶質及濃度如下:NH4N03151.2mg/L, KH2P0465.8mg/L,ΚΝ03339.6mg/L, pH 為 7。
[0020]在上述方法中，所述貧瘠土壤具體可為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低于10mg/kg干重土壤。
[0021]進一步,所述貧瘠土壤的有效磷含量為7.2mg/kg干重土壤,速效鉀含量為50mg/kg干重土壤，pH值7.60，電導率為60 μ s/cm,最大持水量為25%。
[0022]所述有效磷為能夠被植物直接吸收利用的磷；所述速效鉀為土壤中可被當季作物吸收的鉀，包括水溶性鉀和交換性鉀。
[0023]在本發明的一個實施例中，所述貧瘠土壤為采煤沉陷區的土壤，具體為陜西省神木縣大柳塔鎮高家畔活雞兔礦區塌陷地的土壤，土壤的各項指標符合上述條件。
[0024]在本發明中，上述方法中的所述解磷菌具體為斯式泛菌CA。
[0025]所述斯式泛菌CA記載于“畢銀麗，郭婧婷，劉榕榕.解磷微生物對煤系廢棄物粉煤灰的改良效應.環境工程學報，2008 (9):1235-1238”一文中。
[0026]在上述方法中，所述植物種子為經過催芽的植物種子。
[0027]在本發明的一個實施例中，所述植物為玉米，具體為玉米品種中糯一號(認證號:0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司)。對應的2次施用解磷菌，第一次為播種當天(記為第I天)，第二次為播種后的第31天。
[0028]實驗證明，在貧瘠土壤上種植玉米時，解磷菌的最佳的施用方式為添加2次，每次添加量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入100mll0%解磷菌(10%解磷菌:取處于對數生長期所述解磷菌菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期解磷菌0D440值為0.84)，第一次添加為播種當天(記為第I天)，第二次添加為播種后第31天(玉米的拔節期)。該施用方式對于玉米植株地上和地下生物量、根系活力、植物根際微生物數量都有非常明顯的提聞，提聞了土地復星的效率。本發明對于提聞土地復星效率具有積極的生態意義，也為礦區土地復墾和生態重建提供技術一種微生物技術支撐。
【具體實施方式】
[0029]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0030]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0031]斯式泛菌CA:記載于“畢銀麗，郭婧婷，劉榕榕.解磷微生物對煤系廢棄物粉煤灰的改良效應.環境工程學報，2008 (9):1235-1238”一文中，公眾可從中國礦業大學(北京)獲得。[0032]玉米品種中糯一號:認證號為0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司。
[0033]實施例1、解磷菌不同施用方式對在貧瘠土壤上種植植物效果的分析
[0034]供試土壤:采自陜西省神木縣大柳塔鎮高家畔活雞兔礦區塌陷地。土樣經高溫、高壓蒸汽滅菌(121°C，lh)，風干，過Imm篩后備用。經測定該塌陷區土壤中有效磷(能夠被植物直接吸收利用的磷)含量為7.2mg/kg 土壤，速效鉀(土壤中可被當季作物吸收的鉀，包括水溶性鉀和交換性鉀)含量50mg/kg 土壤(注釋:是指每kg干重土壤中的速效鉀，有效磷表述也是如此)，pH值7.60，電導率為60μ s/cm，最大持水量為25%。其中，有效磷的測定采用現有常規測定土壤中有效磷含量的方法——碳酸氫鈉浸提，鑰銻抗比色法；速效鉀的測定采用醋酸銨浸提，分光光度計法；電導率的測定采用電導率儀測定法；最大持水量的測定采用稱重法。
[0035]解磷菌:斯式泛菌CA。
[0036]宿主植物:玉米品種為中糯一號(認證號:0103006-2000，北京中農作科技發展有限公司)。
[0037]蒙金娜培養基:(NH3)2S040.5g, NaCl0.3g, KC10.3g, MgSO40.3g, MnSO40.03g,FeSO40.03g, Ca (PO4) 25g，葡萄糖 10g，蒸餾水 1000ml, pH7.0-7.5。
[0038]氮磷鉀營養液:溶劑為水，溶質及濃度如下:NH4N03151.2mg/L, KH2P0465.8mg/L,ΚΝ03339.6mg/L, pH 為 7。
[0039]分析解磷菌不同施用方式對玉米種植效果的具體操作如下:
[0040]1、實驗分組及處理
[0041](I)取2.5kg滅菌風干過篩后的供試土壤，加入2.5L氮磷鉀營養液混勻，備用。
[0042](2)用10% (體積分數)的H2O2將玉米種子表面消毒后，放入到培養箱中同步催芽備用。
[0043](3)將斯式泛菌CA接種到蒙金娜培養基中，于30°C震蕩培養，搖床轉速為160r/min,培養7天后，使斯式泛菌CA處于對數生長期，備用。經測定，處于對數生長期的培養液中斯式泛菌CA的0D440為0.84。
[0044](4)將步驟(1)中加入氮磷鉀營養液的供試土壤裝入高11厘米，盆口直徑13厘米，盆底直徑9厘米的塑料盆中，每盆土干重1kg，共16盆，分為四組，每組4盆。將步驟(3)獲得的處于對數期的斯式泛菌CA加入第一、二、三組土壤中混勻，每盆斯式泛菌CA的加入量均為100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84)。第四組為不加入斯式泛菌CA的對照組。
[0045](5)用蒸餾水補充土壤水分含量達到最大持水量的80%，水分靜置平衡后備用； [0046](6)種植步驟(2)獲得的已經催芽的玉米種子，每盆均勻分布播種4粒種子。播種在將斯式泛囷CA加入土壤后的24h內完成，待玉米出苗5天后，間苗，使每盆保持大小一致的玉米I株。
[0047](7)播種當天記為第I天，在播種后第31天，向第二組和第三組的土壤補加入一次步驟(3)獲得的處于對數期的斯式泛菌CA，加入量仍為100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84);第一組和作為對照的第四組不加斯式泛菌CA。
[0048](8)在播種后第71天，向第三組的土壤再補加入一次步驟(3)獲得的處于對數期的斯式泛菌CA，每盆添加100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84);第一組、第二組和作為對照的第四組不加斯式泛菌CA。
[0049]即四組中斯式泛菌CA施用方式如下:
[0050]第一組(CA1):僅在第I天(播種當天)施用一次，每盆添加100ml 10%斯式泛菌CA(10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84);
[0051]第二組(CA2):在第I天(播種當天)和第31天(拔節期)各施用一次，每盆添加100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84)；
[0052]第三組(CA3):在第I天(播種當天)、第31天(拔節期)和第71天(抽穗期)各施用一次，每盆添加100ml 10%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取處于對數生長期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸餾水稀釋至100ml，對數生長期斯式泛菌0D440值為0.84);
[0053]第四組(CK):對照組，不施用斯式泛菌CA。
[0054]2、數據統計分析
[0055]在播種后的第90天，對四組中玉米植株的地上部分干重、地下部分干重和總干重進行測定。在播種后的第90天，對四組中玉米植株的根系活力進行測定。在播種后的第90天，對四組中玉米植株的根際微生物數量進行測定。
[0056]其中，玉米植株的地上部分干重、地下部分干重和總干重的測定采用烘干稱重法。
[0057]玉米植株的根系活力的測定采用a_萘胺氧化法。
[0058]玉米植株的根際微生物數量的測定采用平板計數法。
[0059]實驗重復四次，結果取平均值。[0060]結果如下:
[0061](I)斯式泛菌CA不同施用方式對玉米植株生長量的影響
[0062]如表1所示，可見隨著斯式泛菌CA的累積加入(施用次數的增多)，玉米植株的地上干重和地下干重呈現一致的表現規律，即重量先增加后減少，在添加2次斯式泛菌CA時，生物量最大，最經濟合理。CA2 > CA3 > CAl。
[0063]表1斯式泛菌CA不同施用方式對玉米植株生長量的影響
[0064]
【權利要求】
1.一種在貧瘠土壤上促進植物生長的解磷菌接種方法，包括如下步驟: (O向貧瘠土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重的所述貧瘠土壤中加入A劑量的解磷菌；所述A劑量的解磷菌滿足如下條件:CFU數與100ml的10%解磷菌中的CFU數相等；所述10%解磷菌為:將處于對數生長期的所述解磷菌的培養液用蒸餾水稀釋10倍后得到的菌液； (2)向步驟(1)中加入所述解磷菌后的土壤中加入水，至土壤中水分的含量達到最大持水量的80%，播種植物種子； (3)在播種所述植物種子后的I個月到2個月的時間內，向土壤中補加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量為每千克干重土壤中加入所述A劑量的解磷菌。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:在向所述貧瘠土壤中加入所述解磷菌前，還包括如下步驟:將所述貧瘠土壤滅菌、晾干，向每千克晾干后的所述貧瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150鉀元素。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述貧瘠土壤為滿足如下條件的土壤:有效磷含量低于10mg/kg干重土壤。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于:所述解磷菌為斯式泛菌CA。
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于:所述植物種子為經過催芽的植物種子。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于:所述植物為玉米。
【文檔編號】A01B79/02GK103718690SQ201310740903
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】畢銀麗, 李少朋, 全文智, 高斐 申請人:中國礦業大學(北京)