一种改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂及其应用的制作方法

本发明涉及土壤调理剂领域，特别是一种改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂。

背景技术：

中国设施栽培面积已达370万公顷，产值已超过9800亿元。设施栽培具有复种指数高和种植密度大的特点，因此长期大量施用化肥和高养分有机物料。设施高温、高湿、半封闭的环境导致土壤未被作物吸收利用的养分和其它盐分大量残留于耕层土壤，使得土壤次生盐渍化现象严重。土壤微生物生存环境受到破坏，有益微生物生长受到抑制，有害微生物易得到繁殖，引起微生物菌群失调，土壤生物活性严重下降。而土壤生物学性状对土壤肥力质量影响重大。因此，缓解设施土壤盐渍化及提高其土壤生物活性，对于设施农业的可持续发展意义重大。

土壤调理剂用于改善土壤物理、化学和生物学性状，已有多种用于改善土壤盐渍化的调理剂。cn106748540a公布了一种用于高养分盐渍化土壤的调理剂及其制备方法与应用，该专利申请以生物炭、非离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、褐煤和硅藻土制备调理剂，可以降低土壤盐含量；cn105950159a公布了一种功能化土壤调理剂及其制备方法，该专利申请以土壤颗粒界面处理剂、功能化添加剂等制备调理剂，可以缓解土壤盐碱化；cn106588445a公布了一种盐碱地专用海藻微生物土壤调理剂及其制备方法，该专利申请以酸性原料、植物源有机质、动物源有机质、复合益生菌剂、海藻提取物、中微量元素制备调理剂，可以缓解土壤盐碱化。这些应用于改善土壤盐渍化的土壤调理剂多为非生物调理剂，主要以天然矿物、人工合成聚合物和人工提取物为主，不能有效改善土壤生物学性状，具有局限性。张芙蓉和杨倩研究表明生物炭可降低土壤盐分含量和改善土壤微生物，但单一施用生物炭时效性短，在某些情况对产量和某些土壤性状有一定的副作用。cn107382453a公布了一种土壤灭菌再生抗连作障碍组合物，该专利调理剂以酵母菌、芽孢杆菌、木霉菌、粘帚霉菌、有机催化物、矿化物、表面活性剂、有机生物质为原料制备，该调理剂可以缓解土壤盐渍化和改变土壤微生物，但因为含有天然矿物和表面活性剂，可能会在后期加剧土壤的盐渍化。其次，有一定的环境风险，天然矿物重金属含量较高且释放的阳离子可能对土壤有长期毒害作用，表面活性剂降解物质可能对土壤、植物、地下水等有危害作用。另一方面，该调理剂可减少土传病病原菌数量，但不能提高土壤微生物活性和多样性。

cn106365892a公布了一种改良与修复土壤的土壤调理剂及其应用，该专利申请以腐熟有机物料、磷石膏、解淀粉芽孢杆菌制备调理剂，可以提高土壤生物活性；张殊慧研究表明炭化稻壳复合土壤调理剂改善土壤微生态环境；刘杰试验数据显示生物稻糠和石膏组成调理剂可提升土壤微生物活性；靳辉勇研究表明以有机质和无机质为主要原料添加白云石、长石等矿物质的土壤调理剂可提高土壤微生物群落功能多样性。但目前用于改善土壤生物性状的土壤调理剂，不能改善土壤盐渍化。因此，需要研发针对设施土壤盐渍化和生物学性状差的绿色生物活性调理剂,已经成为本领域研究的重点。

技术实现要素：

针对目前设施土壤盐渍化和生物学性状退化，本发明提供了一种改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂，该调理剂低盐优质有机肥、生物炭、高生物活性木霉菌剂及芽孢杆菌菌剂为原料制作调理剂、具有原料充足、成本低、易实施、绿色环保等优点，可显著降低设施土壤盐含量，改善土壤微生物活性和微生物区系，增加作物产量。

为实现上述发明目的，本发明首先提供了一种改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂，该土壤调理剂原料为：按质量百分比计，生物炭占10-20％，绿色木霉tv41菌剂(含菌量大于2×10⁹cfu/g)占0.5-1％、解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂(含菌量大于4×10⁹cfu/g)占0.5-1％，余量为低盐有机肥；所述低盐有机肥技术指标如下：有机质含量(以干基计)≥45％；氮+五氧化二磷+氧化钾含量(以干基计)≥5％；含水量≤30％；ph6.5-8.5；

本发明中，低盐有机肥可以使用中药渣有机肥、秸秆有机肥、菇渣有机肥等市售产品，也可以中药渣、菇渣和秸秆为原料经过高温发酵和后熟发酵腐熟(腐熟方法参见山东省地方标准db37t2248-2012)获得的有机肥料，只要确保该低盐有机肥符合上述技术指标，均可实现发明之目的。

进一步，本发明公开的改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂中，所述生物炭为市售生物炭，或者将农业生产有机废弃物经300-600℃炭化后的固体产物，粉碎后过40目筛后获得；所述农业生产有机废弃物包括玉米秸秆、玉米芯、麦秸、稻秸、稻壳、大豆秸秆中至少一种。

进一步，本发明公开的改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂中，所述绿色木霉tv41菌剂是通过如下方法获得的：

a)将绿色木霉tv41菌接种到马铃薯葡萄糖琼脂培养基中，28℃培养3天；再将绿色木霉菌株转接到马铃薯葡萄糖液体培养基中，装液量为80m1/250m1，然后于28℃下摇床培养3-4天，摇床的转速160rpm；

b)培养结束后以10％(体积质量比，ml/kg)的接种量接入灭菌后含水量为60％的麸皮稻草中，于28±2℃培养5-7天，直至产孢；

c)将绿色木霉菌连同麸皮稻草自然风干或30℃烘干，粉碎过10目筛，即获得绿色木霉tv41菌剂，其含菌量大于为2×10⁹cfu/g。

进一步，本发明公开的改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂中，所述解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂是这样获得的：

a)将解淀粉芽孢杆菌bs211接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，32℃培养3天；再将解淀粉芽孢杆菌菌株转接到牛肉膏蛋白胨液体培养基中，装液量为80m1/250m1，然后于32℃下摇床培养3-5天，摇床的转速160rpm；

b)培养结束后以10％(体积质量比，ml/kg)的接种量接入灭菌后含水量为60％的麸皮稻草中，于32±2℃培养3-5天，直至产孢；

c)将解淀粉芽孢杆菌连同麸皮稻草自然风干或40℃烘干，粉碎过10目筛，即获得解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂，其含菌量大于4×10⁹cfu/g。

其次，本发明还提供了上述土壤调理剂在改良盐渍化设施土壤中的应用，其应用方法如下：将土壤调理剂均匀撒于设施土壤中，用量为300-500kg/亩，充分翻耕后浇水至田间最大持水量，土壤保湿10-15天后再种植蔬菜，即完成对盐渍化设施土壤的改良。

进一步，上述设施土壤优选含盐量为2.0-6.0g/kg的日光温室或大棚土壤。

申请人经过多次配方改善、盆栽试验和田间试验，获得本发明绿色改良设施土壤盐渍化的生物活性调理剂，可改善微生物区系和生物活性，平衡土壤养分，降低土壤全盐含量，减轻连作障碍，提高作物产量和品质，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)同时具备降低设施土壤盐渍化和提高土壤生物活性的功能。

(2)本发明原料复配合理，每种原料均有特定功能：低盐腐熟有机肥不易增加土壤盐分含量，且有效增加土壤有机质含量和活性物质，是有效菌的良好生存有机载体；生物炭能提高土壤有机碳含量，改善土壤保水保肥性能，提高土壤对高盐和酸化的缓冲能力，且其比表面积大，可为有益微生物提供生存空间；tv41菌剂和bs211菌剂中有效菌活性高，可有效改善土壤微生物区系，提高土壤生物活性，抑制病原微生物，另外，菌剂中的大量代谢产物具有促进作物生长和抑制病原微生物作用。

(3)作为基肥施入土壤中，有效减少有机物料和化肥的施用量。

(4)本发明主要原料充足且价格低廉，且田间应用方法简单，是一种环境友好型防控设施蔬菜连作障碍的调理剂。

附图说明

图1为tv41木霉菌在不同ph培养基上生长3天后情况照片。

图2为tv41木霉菌在不同盐浓度培养基上生长2天后情况照片。

图3为tv41木霉菌在不同ph培养基上生长3天后产孢量示意图。

图4为tv41木霉菌在不同盐浓度培养基上生长2天后产孢量示意图。

图5为bs211芽孢杆菌在不同ph液体培养基培养3天后活菌数示意图。

图6为bs211芽孢杆菌在不同盐浓度液体培养基培养3天后活菌数示意图。

图7为tv41木霉菌菌剂在不同盐浓度土壤中对植株的促生长作用盆栽实景照片。

图8为tv41木霉菌菌剂在不同盐浓度土壤中对植株地上鲜重的影响示意图。

图9为tv41木霉菌菌剂在不同盐浓度土壤中对植株地下鲜重的影响示意图。

图10为tv41菌剂和bs211菌剂复配在盐渍化土壤中对植株的促生长作用盆栽实景照片。

图11为tv41菌剂和bs211菌剂复配在盐渍化土壤中对植株地上地下鲜重的影响示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明涉及的技术做进一步说明。

实施例涉及的培养基及菌种：

马铃薯葡萄糖琼脂培养基：200g土豆去皮后切块煮熟30min，四层纱布过滤取滤液，加20g葡萄糖后定容至1l，再加20g琼脂，121℃灭菌30min。

马铃薯葡萄糖液体培养基：200g土豆去皮后切块煮熟30min，四层纱布过滤取滤液，加20g葡萄糖后定容至1l，121℃灭菌30min。

牛肉膏蛋白胨琼脂培养基：牛肉膏5g，蛋白胨10g，nacl5g，琼脂20g，水1l，ph7.2-7.4。121℃灭菌30min。

牛肉膏蛋白胨液体培养基：牛肉膏5g，蛋白胨10g，nacl5g，水1l，ph7.2-7.4。121℃灭菌30min。

麸皮稻草固体培养基的配制方法为:将麸皮与稻秸(长度＜4mm)的按照质量比9:1的均匀混合，再加入水使混合物中的水分含量为60％，然后126℃灭菌60min冷却,备用。

实施例中所使用的绿色木霉菌(trichodermaharzianum)为保藏号为cgmccno.9293的绿色木霉tv41菌，参见文献104982198a公开内容，由江苏省农业科学院提供。

实施例中所使用的解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)bs211菌株(参见文献“西瓜内生枯草芽孢杆菌bs211的拮抗活性及盆栽防效”，马艳等，江苏农业学报，2006)由江苏省农业科学院提供。

实施例涉及的原料：

低盐有机肥购自江苏省好徕斯肥业有限公司的中药渣有机肥；有机质含量(以干基计)≥45％；氮+五氧化二磷+氧化钾含量(以干基计)≥5％；含水量≤30％；ph6.5-8.5。

生物炭：购自溧阳市德胜活性炭厂，为稻秸稻壳生物炭。

实施例1绿色木霉tv41菌耐酸耐盐能力测定

将绿色木霉tv41菌接种到ph依次为3、4、5、6、7、8、9、10、11的马铃薯葡萄糖琼脂培养基中，28℃培养3天，其培养皿照片如图1所示；检测培养基上孢子总数，如图3所示，可见，tv41木霉菌在ph4-5酸性条件下产孢量仍较大，可达2.9×10⁹cfu以上。

另将绿色木霉tv41菌接种到盐浓度(盐度以nacl试剂调节)依次为0％、0.6％、1.2％、1.8％、2.4％、3％、3.6％、4.2％、4.8％的马铃薯葡萄糖琼脂培养基中，28℃培养2天，培养皿照片如图2所示；检测培养基上孢子总数，孢子量结果如图4所示，可见，tv41木霉菌在1.2％盐浓度下产孢量较大，与0％盐浓度下产孢量基本一致。

实施例2解淀粉芽孢杆菌bs211菌耐酸耐盐能力测定

将解淀粉芽孢杆菌bs211菌接种到不同ph牛肉膏蛋白胨培养基中30℃培养3天后检测活菌数，数量结果如图5所示，bs211芽孢杆菌在ph4-5酸性条件下培养活菌数仍较大可达5.1×10⁸cfu以上。

另将bs211菌接种到不同盐浓度(以nacl试剂调节盐浓度)的牛肉膏蛋白胨培养基中30℃培养3天后检测活菌数，检测结果如图6所示，可见，bs211芽孢杆菌在3％盐浓度下培养活菌数仍高，与0％盐浓度下活菌数基本一致。

实施例3制备绿色木霉tv41菌剂

a)将斜面保存的绿色木霉tv41菌接种到马铃薯葡萄糖琼脂培养基中，28℃培养3天后产生绿色分生孢子；再将带分生孢子的绿色木霉菌丝块接入马铃薯葡萄糖液体培养基中，液体培养基装液量为80m1/250m1，每瓶接种直径8mm菌丝块3块。然后于28℃下摇床160rpm转速下培养3-4天，获得菌丝液。

b)将培养好的80ml木霉菌丝液接入1.5kg灭菌后的麸皮稻草固体培养基，在无菌条件下充分拌匀后，将固体培养物平铺在浅盘中(浅盘经福尔马林溶液浸泡过夜晾干)，厚度为3-5cm，浅盘下面铺经高压灭菌处理的滤布，上面盖双层经高压灭菌处理的纱布，在28±2℃环境中培养5-7天，培养至产孢完全。

c)将绿色木霉菌连同麸皮稻草自然风干或30℃烘干至水分含量小于10％，粉碎过10目筛，即获得绿色木霉tv41菌剂，其含菌量大于2×10⁹cfu/g。

实施例4制备解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂

a)将斜面保存的解淀粉芽孢杆菌bs211菌划线接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，32℃培养2天后；再将带bs211菌落的菌块接入牛肉膏蛋白胨液体培养基中，液体培养基装液量为80m1/250m1，每瓶接种菌块3块。然后于32℃下摇床180rpm转速下培养3-5天，获得菌液。

b)将培养好的80ml芽孢杆菌菌液接入1.5kg灭菌后的麸皮稻草固体培养基，在无菌条件下充分拌匀后，将固体培养物平铺在浅盘中(浅盘经福尔马林溶液浸泡过夜晾干)，厚度为3-5cm，浅盘下面铺经高压灭菌处理的滤布，上面盖双层经高压灭菌处理的纱布，在32±2℃环境中培养4-6天，培养至产孢完全。

c)将芽孢杆菌连同麸皮稻草自然风干或40℃烘干至水分含量小于10％，粉碎过10目筛，即获得解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂，其含菌量大于4×10⁹cfu/g。

实施例5绿色木霉tv41菌剂在盐渍化土壤中对番茄的促生作用

取耕层土壤添加nacl至土壤中nacl浓度为0％(ck)、0.2％、0.4％、0.6％和0.8％，将各盐浓度土壤分为两组，分别添加质量百分比分别为0％(对照组)和1％实施例3制备的绿色木霉tv41菌剂(实验组)，种植番茄30天后盆栽实景如图7所示。

番茄地上鲜重和地下鲜重结果如图8和图9所示，木霉菌剂可在0-0.8％nacl浓度土壤中对番茄植株地上和地下部分有显著促进作用，且nacl浓度越高，促进作用越显著。

实施例6绿色木霉tv41菌剂和解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂复配在盐渍化土壤中对辣椒的促生作用

取耕层土壤添加nacl至土壤中nacl浓度为0.8％，再分为四个处理：无菌剂添加处理(ck)、添加实施例4制备质量百分数为1％的解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂(对照组1)、添加实施例3制备质量百分数为1％绿色木霉tv41菌剂(对照组2)、同时添加质量百分数1％bs211菌剂和质量百分数1％tv41菌剂处理(实验组)，种植辣椒30天后盆栽实景如图10所示。

辣椒地上鲜重和地下鲜重结果如图11所示，无菌剂施用处理辣椒植株生长极差，死亡率高。单独施用bs211菌剂和tv41菌剂均对辣椒植株有较好的促生长作用，将bs211菌剂和tv41菌剂两者复配施用则效果最好，对辣椒植株有极显著的促生长作用，且死亡率低。

实施例7在大棚苋菜土壤中的应用

将中药渣有机肥90kg、生物炭10kg、绿色木霉tv41菌剂0.5kg及解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂0.5kg混合均匀，制成土壤调理剂。

选择无锡市惠山区天蓝地绿蔬菜生产基地使用年限为8年以上的设施叶菜大棚。试验设置2个处理：常规处理和土壤调理剂处理。每个处理3个重复小区，小区面积为6m²，随机排列。常规处理15-15-15复合肥30kg/亩，土壤调理剂处理调理剂300kg/亩。均匀撒在土壤表面后充分翻耕，浇水至田间最大持水量，保湿10天后种植苋菜。结果见表1和表2。

表1为所述土壤调理剂对苋菜产量及土壤含盐量

表1结果表明，与常规对照相比，施用土壤调理剂可显著降低17.1％土壤可溶性盐含量，苋菜产量增加17.5％。

表2土壤调理剂对设施苋菜土壤细菌数量、真菌数量、有益菌数量、微生物活性和微生物多样性的影响

表2结果表明，土壤调理剂处理细菌数量增加18.9％，真菌数量减少15.6％，说明土壤调理剂抑制土壤真菌化并增加细菌占比。此外，调理剂处理木霉菌数量增加了4.75×10²cfu/g，芽孢杆菌数量增加了0.77×10⁶cfu/g，这说明施用调理剂有利于增加土壤有益微生物数量。biolog碳源利用检测awcd值可灵敏指示微生物活性。因此，调理剂对土壤微生物活性和微生物多样性也具有显著促进作用。土壤有益微生物增加，微生物活性和多样性增加有利于促进植物吸收养分，这利于降低土壤盐分含量，同时也有利于形成健康的抑病性土壤。

实施例8在大棚鸡毛菜土壤中的应用

将秸秆有机肥90kg、生物炭10kg、绿色木霉tv41菌剂0.5kg及解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂0.5kg混合均匀，制成土壤调理剂。

选择无锡市惠山区万寿河蔬菜生产基地使用年限为10年以上的设施叶菜大棚。试验设置2个处理：常规处理和土壤调理剂处理。每个处理3个重复小区，小区面积为6m²，随机排列。常规处理15-15-15复合肥30kg/亩，土壤调理剂处理调理剂300kg/亩。均匀撒在土壤表面后充分翻耕，浇水至田间最大持水量，保湿10天后种植鸡毛菜。结果见表3和表4。

表3土壤调理剂对鸡毛菜产量及土壤含盐量

表3结果表明，与常规对照相比，施用土壤调理剂可显著降低13.3％土壤可溶性盐含量，鸡毛菜产量增加24.5％。

表4土壤调理剂对设施鸡毛菜土壤细菌数量、真菌数量、有益菌数量、微生物活性和微生物多样性的影响

表4结果表明，施用土壤调理剂可显著改善土壤生物学性状。与常规对照相比，土壤调理剂处理可显著增加细菌数量、木霉菌数量和芽孢杆菌数量，并抑制土壤真菌化。此外，土壤调理剂处理微生物活性和微生物多样性也高于常规对照。

实施例9在日光温室番茄土壤中的应用

将中药渣有机肥80kg、生物炭20kg、绿色木霉tv41菌剂1kg及解淀粉芽孢杆菌bs211菌剂1kg混合均匀，制成土壤调理剂。

选择徐州市睢宁县双沟镇陈王村蔬菜生产基地使用年限为8年以上的设施番茄大棚。试验设置2个处理：常规处理和土壤调理剂处理。每个处理3个重复小区，小区面积为0.25亩，随机排列。常规处理垄上撒施15-15-15复合肥，用量为50kg/亩。土壤调理剂处理垄上撒施调理剂，用量为500kg/亩。均匀撒在垄上表面后充分翻耕，浇水至田间最大持水量，保湿10天后种植番茄。结果见表5和表6。

表5土壤调理剂对番茄产量、番茄病害及土壤含盐量

表5结果表明，与常规对照相比，施用土壤调理剂可显著降低28.1％土壤可溶性盐含量，降低75.1％叶霉病发病率，番茄产量增加51.3％。

表6土壤调理剂对设施番茄土壤细菌数量、真菌数量、有益菌数量、微生物活性和微生物多样性的影响

表6结果表明，与常规对照相比，土壤调理剂处理细菌数量和木霉数量分别增加38.5％和80.4％，而真菌减少22.9％。另外，调理剂处理也可增加土壤微生物活性(fdah酶)和微生物多样性。

在具体实施中，低盐有机肥可以使用中药渣有机肥(江苏省好徕斯肥业有限公司)、菇渣有机肥(南京宁粮生物肥料公司)、秸秆有机肥(南京明珠肥料有限责任公司)的市售产品，也可以中药渣、菇渣和秸秆为原料经过高温发酵和后熟发酵腐熟充分的有机肥，只要确保该低盐有机肥符合以下技术指标：有机质含量(以干基计)≥45％；氮+五氧化二磷+氧化钾含量(以干基计)≥5％；含水量≤30％；ph6.5-8.5，均可实现发明之目的。

生物炭可以选择市售产品，也可以农业生产有机废弃物(如玉米秸秆、玉米芯、麦秸、稻秸、稻壳、大豆秸秆中的至少一种)经300-600℃炭化后的固体产物，粉碎后过40目筛，制备获得。