本发明属于土壤治理及修复技术领域，具体涉及一种用于防止土壤板结的海藻寡糖复合微生物材料的制备方法和应用。
背景技术：
我国是一个农业大国，农业生产活动已经有几千年的历史。随着农耕的不断进行，我国各处耕地都存在不同程度的土壤板结现象，干燥的华北地区情况尤为严重，土壤板结会造成它的保水、保肥及通透性降低，不能进行正常的耕作活动，已逐渐成为制约农村生产力持续发展的重要因素。土壤板结有两个主要原因，其一为土壤是团粒结构，降水时土壤的水分会从孔中流出导致脱水；其二为我国长期使用磷肥，但磷肥利用率低，多余的磷元素会以磷酸根离子形式与土壤中的金属离子反应生成难溶性磷酸盐(如mg3(po4)2)，影响了土壤的结构，增大了土壤板结的风险。
目前治理土壤板结的常用方法包括喷灌、秸秆还田等。但这些方法仅考虑了土壤的物理结构和化学成分，对微生物在治理土壤板结所起的作用研究不是很多。例如，中国专利201711372272.4公开了一种使用深耕、旋耕和有机肥料控制土壤板结的方法。这种方法虽然在一定程度上解决了土壤板结问题，但修复不彻底，容易复发。其他公开的方法，如专利201810226918.6、201810081136.8、201610754615.2等，也很简单的将几种微生物混合形成一种混合微生物制剂，然后与一些农业废弃物一起使用，没有给出稳定有效的处理方案。
解磷菌是一类特殊的微生物功能类群，它能将土壤中的难融性磷转化为能被植物所吸收的可溶性磷，它通过分泌各种酶类和有机酸来活化土壤中的难溶态磷，从而提高土壤有效磷含量，促进植物的生长发育。微生物的稳定性易受土壤或天气环境影响，如果直接简单地将几种解磷菌投入土壤中，难以有效发挥其作用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于防止土壤板结的海藻寡糖复合微生物材料及其制备方法和应用，利用解磷菌的代谢过程促进土壤中磷素循环，并通过海藻寡糖溶液提高土壤的保水性。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于防止土壤板结的海藻寡糖复合微生物材料；所述解磷菌菌液的有效活菌浓度为107～1010cfu/ml。
优选的，所述海藻寡糖溶液的质量浓度为0.5％～2.0％，更优选为1.2％；所述盐酸溶液的浓度为1～3mol/l，更优选为2mol/l。
优选的，所述解磷菌菌液包括巴氏葡萄球菌、假单胞菌和紫色色杆菌，所述巴氏葡萄球菌与所述假单胞菌与所述紫色色杆菌的有效活菌浓度比为2.5～3.5:2～3:1，更优选为3:2.5:1。
本发明提供了上述海藻寡糖复合微生物材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将松树皮剪切成一定大小后，进行微波处理；
(2)将微波处理后的松树皮加入到盐酸溶液中，加热到50～80℃，反应1～3h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥，得到干净树皮；
(3)配制所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24～30h后捞出，用去离子水轻微洗涤2～4次，自然风干；
(4)将浸泡后的松树皮在所述解磷菌菌液中浸泡24～30h。
本发明还提供了上述海藻寡糖复合微生物材料在防止土壤板结中的应用。
所述应用优选的步骤为：将所述海藻寡糖复合微生物材料均匀投至板结土壤中，所述材料的投掷量为每亩0.2～0.4kg，更优选为0.3kg。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种用于防止土壤板结的海藻寡糖复合微生物材料，提供的复合微生物材料性质稳定，所用材料松树皮为废弃物，成本低廉。将所述复合微生物材料施用于板结土壤，能起到良好的促进磷素循环，稳定土壤团粒结构，提高有效磷含量和土壤的保水性修复并防止土壤板结的作用。
具体实施方式
本发明提供了一种用于防止土壤板结的海藻寡糖复合微生物材料。
在本发明中，所述复合微生物材料的特征是用盐酸溶液进行预处理后的松树皮孔径中附着了海藻寡糖溶液，形成的复合材料浸在解磷菌菌液中，形成海藻寡糖复合微生物材料。所述海藻寡糖溶液的质量浓度优选为0.5％～2.0％，更优选为1.2％；所述盐酸溶液的浓度优选为2mol/l。本发明对所述海藻寡糖溶液和盐酸溶液的来源不作特别限定，本领域常规市售产品均可。
在本发明中，所述解磷菌菌液的有效活菌浓度为107～1010cfu/ml，优选为109cfu/ml；在本发明中，所述解磷菌菌液优选包括巴氏葡萄球菌(staphylococcuspasteuri)、假单胞菌(pseudomonasfluorescensmigula)和紫色色杆菌(chromobacteriumviolaceum)。所述巴氏葡萄球菌与所述假单胞菌与所述紫色色杆菌的有效活菌浓度比优选为2.5～3.5:2～3:1，更优选为3:2.5:1。本发明对所述解磷菌的来源不作特别限定，本领域常规具有解磷功能的菌种均可。在本发明的实施例中，所述巴氏葡萄球菌的atcc号为51129，所述假单胞菌的atcc号为13525，所述紫色色杆菌的atcc号为31532，均可以从菌种保藏中心购买。
本发明提供了上述微生物材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将松树皮剪切成一定大小后，进行微波处理；
(2)将微波处理后的松树皮加入到盐酸溶液中，加热到50～80℃，反应1～3h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥，得到干净树皮；
(3)配制所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24～30h后捞出，用去离子水轻微洗涤3次，自然风干；
(4)将浸泡后的松树皮在所述解磷菌菌液中浸泡。
本发明将松树皮切成相同大小，后进行微波。所述松树皮的长度为9mm～10mm，宽度为9mm～10mm，厚度为2mm～3mm；所述微波功率优选为500～900w，更优选为700w；所述时间优选为2～5min。
微波后，本发明将所述松树皮加入到1～3mol/l浓度的盐酸溶液中，加热至50～80℃，反应1～3h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，于25℃鼓风干燥箱内干燥，得到干净松树皮。所述盐酸溶液的浓度优选1～3mol/l，更优选为2mol/l；反应时间优选为1～3h，更优选为2h；蒸馏水清洗次数优选为2～4次，更优选为3次。
本发明配制所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24～30h后捞出，用去离子水轻微洗涤2～4次，自然风干。本发明所述海藻寡糖质量浓度优选为0.5％～2％，更优选为1.2％；用洗涤次数优选为2～4次，更优选为3次。
用去离子水洗涤完毕后，本发明将浸泡后的松树皮在解磷菌菌液中浸泡。所述解磷菌菌液优选包括巴氏葡萄球菌(staphylococcuspasteuri)、假单胞菌(pseudomonasfluorescensmigula)和紫色色杆菌(chromobacteriumviolaceum)。所述巴氏葡萄球菌与所述假单胞菌与所述紫色色杆菌的有效活菌浓度比优选为2.5～3.5:2～3:1，更优选为3:2.5:1；浸泡时间优选为24～30h。
本发明还提供了上述复合微生物材料在防止土壤板结中的应用。在本发明中，所述应用步骤为：将所述复合微生物材料均匀投至板结土壤中，所述材料的投掷量为每亩0.2～0.4kg，更优选为0.3kg。
经本发明所述方法处理后的板结土壤有效磷含量增多，土壤容重降低，土壤孔隙度增大，板结现象得到控制。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的一种用于防止土壤板结的微生物材料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)制备staphylococcuspasteuri菌(菌a)和pseudomonasfluorescensmigula菌(菌b)和chromobacteriumviolaceum菌(菌c)的菌悬液，测定有效活菌浓度分别为菌a，5～8×109cfu/ml；菌b，3～5×109cfu/ml；菌c，2～4×109cfu/ml。然后将菌a悬浮液、菌b悬浮液和菌c悬浮液按3:2.5:1的体积混合，得复合菌液(有效活菌的总浓度约为3～7×109cfu/ml)。
(2)将松树皮剪切成一定大小后，在700w的功率下进行微波处理2min(所述松树皮的长度为9mm～10mm，宽度为9mm～10mm，厚度为2mm～3mm)。将微波处理后的松树皮加入到2mol/l盐酸溶液中，加热到50℃，反应2h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥60h，得到干净树皮。
(3)配制1.2％所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24h后捞出，用去离子水轻微洗涤3次，自然风干2h，得到复合材料。
(4)将复合材料浸泡在复合菌液中24h，得到复合微生物材料。然后将0.3kg材料均匀投至每亩未种植农作物的土壤中，利用解磷菌促进磷素循环，稳定土壤的团粒结构，提高有效磷含量，两周后土壤有效磷含量增多，土壤容重由2.0g/cm3降低到1.0g/cm3，土壤孔隙度由35％增至56％，土壤板结现象得到控制。
实施例2
(1)制备staphylococcuspasteuri菌(菌a)和pseudomonasfluorescensmigula菌(菌b)和chromobacteriumviolaceum菌(菌c)的菌悬液，测定有效活菌浓度分别为菌a，5～8×109cfu/ml；菌b，2～4×109cfu/ml；菌c，1～2×109cfu/ml。然后将菌a悬浮液、菌b悬浮液和菌c悬浮液按2.5:2:1的体积混合，得复合菌液(有效活菌的总浓度约为3～6×109cfu/ml)。
(2)将松树皮剪切成一定大小后，在700w的功率下进行微波处理2min(所述松树皮的长度为9mm～10mm，宽度为9mm～10mm，厚度为2mm～3mm)。将微波处理后的松树皮加入到2mol/l盐酸溶液中，加热到50℃，反应2h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥60h，得到干净树皮。
(3)配制1.2％所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24h后捞出，用去离子水轻微洗涤3次，自然风干2h，得到复合材料。
(4)将复合材料浸泡在复合菌液中24h，得到复合微生物材料。然后将0.3kg材料均匀投至每亩未种植农作物的土壤中，利用解磷菌促进磷素循环，稳定土壤的团粒结构，提高有效磷含量，两周后土壤有效磷含量增多，土壤容重由2.0g/cm3降低到1.2g/cm3，土壤孔隙度由35％增至50％，土壤板结现象得到控制。
实施例3
(1)制备staphylococcuspasteuri菌(菌a)和pseudomonasfluorescensmigula菌(菌b)和chromobacteriumviolaceum菌(菌c)的菌悬液，测定有效活菌浓度分别为菌a，3～5×109cfu/ml；菌b，3～5×109cfu/ml；菌c，3～5×109cfu/ml。然后将菌a悬浮液、菌b悬浮液和菌c悬浮液按2.5:3:1的体积混合，得复合菌液(有效活菌的总浓度约为3～5×109cfu/ml)。
(2)将松树皮剪切成一定大小后，在700w的功率下进行微波处理2min(所述松树皮的长度为9mm～10mm，宽度为9mm～10mm，厚度为2mm～3mm)。将微波处理后的松树皮加入到2mol/l盐酸溶液中，加热到50℃，反应2h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥60h，得到干净树皮。
(3)配制1.2％所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24h后捞出，用去离子水轻微洗涤3次，自然风干2h，得到复合材料。
(4)将复合材料浸泡在复合菌液中24h，得到复合微生物材料。然后将0.3kg材料均匀投至每亩未种植农作物的土壤中，利用解磷菌促进磷素循环，稳定土壤的团粒结构，提高有效磷含量，两周后土壤有效磷含量增多，土壤容重由2.0g/cm3降低到1.3g/cm3，土壤孔隙度由35％增至48％，土壤板结现象得到控制。
实施例4
(1)制备staphylococcuspasteuri菌(菌a)和pseudomonasfluorescensmigula菌(菌b)和chromobacteriumviolaceum菌(菌c)的菌悬液，测定有效活菌浓度分别为菌a，2～3×109cfu/ml；菌b，3～5×109cfu/ml；菌c，1～5×109cfu/ml。然后将菌a悬浮液、菌b悬浮液和菌c悬浮液按3.5:2:1的体积混合，得复合菌液(有效活菌的总浓度约为2～4×108cfu/ml)。
(2)将松树皮剪切成一定大小后，在700w的功率下进行微波处理2min(所述松树皮的长度为9mm～10mm，宽度为9mm～10mm，厚度为2mm～3mm)。将微波处理后的松树皮加入到2mol/l盐酸溶液中，加热到50～80℃，反应2h，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，随后将松树皮于25℃鼓风干燥箱内干燥60h，得到干净树皮。
(3)配制1.2％所述海藻寡糖溶液，将干净树皮于室温下在所述寡糖溶液中浸泡，24h后捞出，用去离子水轻微洗涤3次，自然风干2h，得到复合材料。
(4)将复合材料浸泡在复合菌液中24h，得到复合微生物材料。然后将0.3kg材料均匀投至每亩未种植农作物的土壤中，利用解磷菌促进磷素循环，稳定土壤的团粒结构，提高有效磷含量，两周后土壤有效磷含量增多，土壤容重由2.0g/cm3降低到1.5g/cm3，土壤孔隙度由35％增至45％，土壤板结现象得到控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。