一种促进贫瘠土壤上植物生长的解磷菌接菌方法
【专利摘要】本发明公开了一种在贫瘠土壤上促进植物生长的解磷菌接种方法。该方法包括如下步骤：1）向贫瘠土壤中加入解磷菌，加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入如下剂量的解磷菌：CFU数与100ml的10％解磷菌中的CFU数相等；所述10％解磷菌为：将处于对数生长期的所述解磷菌的培养液用蒸馏水稀释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达到最大持水量的80%，播种；3）在播种后的1个月到2个月的时间内，向土壤中补加一次所述解磷菌，加入量同步骤1）。实验证明，采用该方法在贫瘠土壤上种植玉米，其植株地上和地下生物量、根系活力、植物根际微生物数量都明显提高。本发明对于提高土地复垦效率具有积极的生态意义。
【专利说明】一种促进贫瘠土壤上植物生长的解磷菌接菌方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种促进贫瘠土壤上植物生长的解磷菌接菌方法。
【背景技术】
[0002]土壤中存在着大量的磷元素，但是这些磷元素大多是不能被植物直接吸收利用的有机和无机磷。解磷菌是土壤中能将难溶性磷转化为植物能够吸收利用的可溶性磷的一类特殊的微生物功能类群。对于北方石灰性土壤，解磷细菌的解磷作用较为明显。解磷菌能够通过分泌多种有机酸性物质或者伴随着呼吸或同化NH4+时H+的释放将难溶性磷释放出来，增加基质磷的生物有效性，有利于植被的生长和恢复。磷是植物生长的三大必需元素之一，是植物生长的重要物质基础，植物吸收磷元素的量与其生物量和产量呈显著正相关。这为利用解磷菌来挖掘土壤中磷的有效性提供了技术可能，解磷菌能改变土壤中磷元素存在形态，提高植物对磷的吸收，促进植物生长。
[0003]煤炭开采扰动引起表层土壤肥力降低、土壤结构破坏，生物群落急剧减少，且土壤中有效养分本底值较低，缺磷现象严重，严重制约着该区地表植被生长与生态重建。利用解磷菌来溶解释放土壤中的磷，促进植物生长，对于提高土地复垦效率具有积极的生态意义，也为矿区土地复垦和生态重建提供一种微生物支撑技术。最佳的解磷菌施用方式对于提高土地复星效率具有积极的生态意义。
【发明内容】
[0004]本发明的一 个目的是提供一种在贫瘠土壤上促进植物生长的解磷菌接种方法。
[0005]本发明所提供的在贫瘠土壤上促进植物生长的解磷菌接种方法，具体可包括如下步骤:
[0006](I)向贫瘠土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入A剂量的解磷菌；所述A剂量的解磷菌满足如下条件:CFU数与100ml的10%解磷菌中的CFU数相等；所述10%解磷菌为:将处于对数生长期的所述解磷菌的培养液用蒸馏水稀释10倍后得到的菌液；
[0007]在本发明中，所述处于对数生长期的所述解磷菌的菌液的0D440值具体为0.84 ；
[0008](2)向步骤(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达到最大持水量的80%,播种植物种子；
[0009](3)在播种所述植物种子后的I个月到2个月的时间内(如在播种所述植物种子后的第31天)，向土壤中补加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入所述A剂量的解磷菌。
[0010]对于所述方法，根据实际需要，还可在向所述贫瘠土壤中加入所述解磷菌前，将所述贫瘠土壤灭菌、晾干，向每千克晾干后的所述贫瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150钾元素；所述氮元素、磷元素和钾元素均为可被植株直接吸收利用的元素。
[0011]在上述方法的步骤(2)中，所述播种植物种子最好在将所述解磷菌加入到土壤后的24h内完成。
[0012]在上述方法的步骤(2)中，所述最大持水量为土壤全部孔隙被水所充满时的含水量。
[0013]在本发明中，在贫瘠土壤上促进植物生长的解磷菌接种方法，具体包括如下步骤:
[0014](a)将所述贫瘠土壤灭菌、晾干，向每千克晾干后的所述贫瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150钾元素；所述氮元素、磷元素和钾元素均为可被植株直接吸收利用的元素；
[0015](b)向步骤(a)中加入了氮磷钾的所述贫瘠土壤中加入所述解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入100mll0%解磷菌(10%解磷菌:取处于对数生长期所述解磷菌的菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期解磷菌0D440值为
0.84)；
[0016](c )向步骤(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达到最大持水量的80%，待土壤中水分平衡后，播种植物种子；
[0017]( d)在播种所述植物种子后的I个月到2个月的时间内(如在播种所述植物种子后的第31天)，向土壤中补加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入100ml 10%解磷菌(10%解磷菌:取处于对数生长期所述解磷菌的菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期解磷菌0D440值为0.84)。
[0018]在本发明中，所述灭菌具体为高温高压蒸汽灭菌(121°C，Ih);所述晾干具体为风干。另外，在加入所述氮磷钾`前还包括过Imm筛的步骤。
[0019]在本发明中，所述向每千克晾干后的所述贫瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150钾元素，具体为如下:向每千克所述晾干后的所述贫瘠土壤中加入IL氮磷钾营养液，所述氮磷钾营养液中含有浓度为100mg/L的氮元素、浓度为15mg/L的磷元素和浓度为150mg/L的钾元素(所添加的氮磷钾为离子状态，易于被植物根系吸收)。更加具体的，所述氮磷钾营养液的溶剂为水，溶质及浓度如下:NH4N03151.2mg/L, KH2P0465.8mg/L,ΚΝ03339.6mg/L, pH 为 7。
[0020]在上述方法中，所述贫瘠土壤具体可为满足如下条件的土壤:有效磷含量低于10mg/kg干重土壤。
[0021]进一步,所述贫瘠土壤的有效磷含量为7.2mg/kg干重土壤,速效钾含量为50mg/kg干重土壤，pH值7.60，电导率为60 μ s/cm,最大持水量为25%。
[0022]所述有效磷为能够被植物直接吸收利用的磷；所述速效钾为土壤中可被当季作物吸收的钾，包括水溶性钾和交换性钾。
[0023]在本发明的一个实施例中，所述贫瘠土壤为采煤沉陷区的土壤，具体为陕西省神木县大柳塔镇高家畔活鸡兔矿区塌陷地的土壤，土壤的各项指标符合上述条件。
[0024]在本发明中，上述方法中的所述解磷菌具体为斯式泛菌CA。
[0025]所述斯式泛菌CA记载于“毕银丽，郭婧婷，刘榕榕.解磷微生物对煤系废弃物粉煤灰的改良效应.环境工程学报，2008 (9):1235-1238”一文中。
[0026]在上述方法中，所述植物种子为经过催芽的植物种子。
[0027]在本发明的一个实施例中，所述植物为玉米，具体为玉米品种中糯一号(认证号:0103006-2000，北京中农作科技发展有限公司)。对应的2次施用解磷菌，第一次为播种当天(记为第I天)，第二次为播种后的第31天。
[0028]实验证明，在贫瘠土壤上种植玉米时，解磷菌的最佳的施用方式为添加2次，每次添加量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入100mll0%解磷菌(10%解磷菌:取处于对数生长期所述解磷菌菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期解磷菌0D440值为0.84)，第一次添加为播种当天(记为第I天)，第二次添加为播种后第31天(玉米的拔节期)。该施用方式对于玉米植株地上和地下生物量、根系活力、植物根际微生物数量都有非常明显的提闻，提闻了土地复星的效率。本发明对于提闻土地复星效率具有积极的生态意义，也为矿区土地复垦和生态重建提供技术一种微生物技术支撑。
【具体实施方式】
[0029]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0030]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0031]斯式泛菌CA:记载于“毕银丽，郭婧婷，刘榕榕.解磷微生物对煤系废弃物粉煤灰的改良效应.环境工程学报，2008 (9):1235-1238”一文中，公众可从中国矿业大学(北京)获得。[0032]玉米品种中糯一号:认证号为0103006-2000，北京中农作科技发展有限公司。
[0033]实施例1、解磷菌不同施用方式对在贫瘠土壤上种植植物效果的分析
[0034]供试土壤:采自陕西省神木县大柳塔镇高家畔活鸡兔矿区塌陷地。土样经高温、高压蒸汽灭菌(121°C，lh)，风干，过Imm筛后备用。经测定该塌陷区土壤中有效磷(能够被植物直接吸收利用的磷)含量为7.2mg/kg 土壤，速效钾(土壤中可被当季作物吸收的钾，包括水溶性钾和交换性钾)含量50mg/kg 土壤(注释:是指每kg干重土壤中的速效钾，有效磷表述也是如此)，pH值7.60，电导率为60μ s/cm，最大持水量为25%。其中，有效磷的测定采用现有常规测定土壤中有效磷含量的方法——碳酸氢钠浸提，钥锑抗比色法；速效钾的测定采用醋酸铵浸提，分光光度计法；电导率的测定采用电导率仪测定法；最大持水量的测定采用称重法。
[0035]解磷菌:斯式泛菌CA。
[0036]宿主植物:玉米品种为中糯一号(认证号:0103006-2000，北京中农作科技发展有限公司)。
[0037]蒙金娜培养基:(NH3)2S040.5g, NaCl0.3g, KC10.3g, MgSO40.3g, MnSO40.03g,FeSO40.03g, Ca (PO4) 25g，葡萄糖 10g，蒸馏水 1000ml, pH7.0-7.5。
[0038]氮磷钾营养液:溶剂为水，溶质及浓度如下:NH4N03151.2mg/L, KH2P0465.8mg/L,ΚΝ03339.6mg/L, pH 为 7。
[0039]分析解磷菌不同施用方式对玉米种植效果的具体操作如下:
[0040]1、实验分组及处理
[0041](I)取2.5kg灭菌风干过筛后的供试土壤，加入2.5L氮磷钾营养液混匀，备用。
[0042](2)用10% (体积分数)的H2O2将玉米种子表面消毒后，放入到培养箱中同步催芽备用。
[0043](3)将斯式泛菌CA接种到蒙金娜培养基中，于30°C震荡培养，摇床转速为160r/min,培养7天后，使斯式泛菌CA处于对数生长期，备用。经测定，处于对数生长期的培养液中斯式泛菌CA的0D440为0.84。
[0044](4)将步骤(1)中加入氮磷钾营养液的供试土壤装入高11厘米，盆口直径13厘米，盆底直径9厘米的塑料盆中，每盆土干重1kg，共16盆，分为四组，每组4盆。将步骤(3)获得的处于对数期的斯式泛菌CA加入第一、二、三组土壤中混匀，每盆斯式泛菌CA的加入量均为100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84)。第四组为不加入斯式泛菌CA的对照组。
[0045](5)用蒸馏水补充土壤水分含量达到最大持水量的80%，水分静置平衡后备用； [0046](6)种植步骤(2)获得的已经催芽的玉米种子，每盆均匀分布播种4粒种子。播种在将斯式泛囷CA加入土壤后的24h内完成，待玉米出苗5天后，间苗，使每盆保持大小一致的玉米I株。
[0047](7)播种当天记为第I天，在播种后第31天，向第二组和第三组的土壤补加入一次步骤(3)获得的处于对数期的斯式泛菌CA，加入量仍为100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84);第一组和作为对照的第四组不加斯式泛菌CA。
[0048](8)在播种后第71天，向第三组的土壤再补加入一次步骤(3)获得的处于对数期的斯式泛菌CA，每盆添加100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84);第一组、第二组和作为对照的第四组不加斯式泛菌CA。
[0049]即四组中斯式泛菌CA施用方式如下:
[0050]第一组(CA1):仅在第I天(播种当天)施用一次，每盆添加100ml 10%斯式泛菌CA(10%斯式泛菌CA:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84);
[0051]第二组(CA2):在第I天(播种当天)和第31天(拔节期)各施用一次，每盆添加100mll0%斯式泛菌CA (10%斯式泛菌CA:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84)；
[0052]第三组(CA3):在第I天(播种当天)、第31天(拔节期)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:取处于对数生长期所述斯式泛菌CA菌液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，对数生长期斯式泛菌0D440值为0.84);
[0053]第四组(CK):对照组，不施用斯式泛菌CA。
[0054]2、数据统计分析
[0055]在播种后的第90天，对四组中玉米植株的地上部分干重、地下部分干重和总干重进行测定。在播种后的第90天，对四组中玉米植株的根系活力进行测定。在播种后的第90天，对四组中玉米植株的根际微生物数量进行测定。
[0056]其中，玉米植株的地上部分干重、地下部分干重和总干重的测定采用烘干称重法。
[0057]玉米植株的根系活力的测定采用a_萘胺氧化法。
[0058]玉米植株的根际微生物数量的测定采用平板计数法。
[0059]实验重复四次，结果取平均值。[0060]结果如下:
[0061](I)斯式泛菌CA不同施用方式对玉米植株生长量的影响
[0062]如表1所示，可见随着斯式泛菌CA的累积加入(施用次数的增多)，玉米植株的地上干重和地下干重呈现一致的表现规律，即重量先增加后减少，在添加2次斯式泛菌CA时，生物量最大，最经济合理。CA2 > CA3 > CAl。
[0063]表1斯式泛菌CA不同施用方式对玉米植株生长量的影响
[0064]
【权利要求】
1.一种在贫瘠土壤上促进植物生长的解磷菌接种方法，包括如下步骤: (O向贫瘠土壤中加入解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重的所述贫瘠土壤中加入A剂量的解磷菌；所述A剂量的解磷菌满足如下条件:CFU数与100ml的10%解磷菌中的CFU数相等；所述10%解磷菌为:将处于对数生长期的所述解磷菌的培养液用蒸馏水稀释10倍后得到的菌液； (2)向步骤(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达到最大持水量的80%，播种植物种子； (3)在播种所述植物种子后的I个月到2个月的时间内，向土壤中补加一次所述解磷菌，所述解磷菌的加入量为每千克干重土壤中加入所述A剂量的解磷菌。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:在向所述贫瘠土壤中加入所述解磷菌前，还包括如下步骤:将所述贫瘠土壤灭菌、晾干，向每千克晾干后的所述贫瘠土壤中加入IOOmg氮元素、15mg磷元素和150钾元素。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述贫瘠土壤为满足如下条件的土壤:有效磷含量低于10mg/kg干重土壤。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于:所述解磷菌为斯式泛菌CA。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于:所述植物种子为经过催芽的植物种子。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于:所述植物为玉米。
【文档编号】A01B79/02GK103718690SQ201310740903
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】毕银丽, 李少朋, 全文智, 高斐 申请人:中国矿业大学(北京)