一种用于改良滩涂盐碱土壤结构的微生物添加物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于微生物技术领域，具体地涉及一种用于改良滩涂盐碱土壤结构的微生物添加物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]我国有1.8万公里的大陆岸线，由于泥沙淤积形成大量滩涂土地，滩涂土壤高质量的综合开发，能够为社会带来巨大的经济效益和生态环境效益，其中滩涂土壤农地开发，能够为社会提供大量的耕地资源。
[0003]滩涂土壤多为潮盐砂土，土壤盐分以氯化物钠盐为主，含盐量和碱化度较高，土壤中基本不含大于0.25mm的粗砂，粉砂含量一般> 50%，基本无结构。土壤粉砂颗粒遇水板结，孔隙率低，通透性差，土壤渗透系数低，导致降雨径流系数和蒸发损失高，淋洗脱盐效率低。
[0004]滩涂盐碱地的改良措施主要是在开沟排水的基础上种植耐盐作物减少地表蒸发、加速降水入渗和培肥土壤。为了加速土壤的结构形成，通常采用具有粘结作用、化学合成的高分子聚合物改良盐碱土壤，增加土壤中大颗粒的团聚体形成，增加土壤孔隙率，增加土壤导水系数，同时减小土壤容重，增加土壤含蓄水分的能力。化学合成大分子物质，有的物质本身难降解或者降解产物有毒，有的大分子物质容易引起土壤板结。
[0005]微生物改良土壤的主要功能之一就是通过次级代谢产物粘结土壤粉粒形成较大团聚体，增加土壤的孔隙度和导水能力，增加土壤的透气、透水能力，因此微生物及其次级代谢产物，作为改良滩涂盐碱土壤的材料，是化学合成高分子聚合物的一个很好补充。微生物改良土壤不会造成土壤板结，而且微生物改良过程可以直接或者间接的增加土壤的有机质含量，提升土壤地力和质量。充足的土壤热、气、营养物质对参与土壤改良的微生物的生命活力的提升，具有很大的促进作用，但是滩涂盐碱土壤尤其是新形成的滩涂盐碱土壤非常缺乏此类条件，因此，微生物的载体对于实现微生物在滩涂盐碱土壤中的活力十分重要。
[0006]由此可见，发明一种适用于原始滩涂盐碱地改良的微生物基质十分必要。
【发明内容】
[0007]发明目的:为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于改良滩涂盐碱土壤结构的微生物添加物，该微生物添加物有利于功能微生物菌株在原始滩涂盐碱土壤中存活和定殖，最大化发挥微生物改良滩涂盐碱土壤的功能。本发明还要解决的技术问题在于提供上述微生物添加物的制备方法和应用。
[0008]技术方案:为实现上述技术目的，本发明提供一种用于改良滩涂盐碱土壤结构的微生物添加物，所述微生物添加物由具有分泌胞外多肽γ-多聚谷氨酸功能的解淀粉芽孢杆菌IAE (Bacillus amyloliquefaciens IAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO:M 2013086)和具有合成氨基酸功能的黄色短杆菌IAE(Brevilbacterium flavum IAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO:M 2013087)联合发酵制备而得，其中，发酵所用的发酵底物包括如下重量份数的组分:醋糟900?930份、(NH4)2SO4 50 ?60 份、K2HPO4 5 ?8 份，MnSO4 5 ?8 份和 MgSO4 5 ?8 份。
[0009]上述微生物添加物的制备方法包括如下步骤:
[0010](I)将黄色短杆菌IAE接种到第一液体种子培养基培养，培养条件为:培养温度370C，摇床转速150rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于I X 19Cfu πιΓ1，按照第一液体发酵培养基体积的5%的比例将种子接种到第一液体发酵培养基中进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为:培养温度28?33°C，溶氧通气量范围为30?100%，150?220rpm，发酵后期发酵液该菌株的菌落形成单位多IXlO9Cfu πιΓ1，得到黄色短杆菌IAE的发酵液；
[0011](2)将解淀粉芽孢杆菌IAE接种到第二液体种子培养基培养，培养条件为:培养温度37°C，摇床转速130?160rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于I X 109cfu ml—1，按照第二液体发酵培养基体积的5%比例将种子接种到第二液体发酵培养基中进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为:培养温度28?35°C，溶氧通气量范围为30?100%，120?160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，发酵液该菌株的菌落形成单位多I X 19Cfu πιΓ1，发酵液浓度变稠，得到解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液；
[0012](3)配制发酵底物，所述发酵底物包括如下重量份数的组分:醋糟900?930份、(NH4)2SO4 30?35份、K2HPO4 5?8份、MnSO4 5?8份和MgSO4 5?8份，将上述组分混合，按照发酵底物体积的6 %比例接种解淀粉芽孢杆菌IAE发酵液，将发酵基质堆成2米宽、I米高的条垛，条垛中心温度65?70°C时候开始翻堆，根据外界温度发酵5?7天，然后按照条垛型发酵物体积的10%比例接种黄色短杆菌IAE到发酵条垛，按照每100g发酵基质添加(NH4)2SO4 20?25g，再次混匀，条垛中心发酵温度40°C翻堆，发酵15?20天，得到微生物添加物。
[0013]步骤(I)中，所用的第一液体种子培养基的配方为，按照IL培养基配制:牛肉膏3g，蛋白胨 10g, NaCl 3g，自来水 1000ml，pH 范围 7.0-7.5，121°C灭菌 20min 后备用。
[0014]步骤(I)中，所用的第一液体发酵培养基配方为，按照IL培养基配制:葡萄糖50g，玉米粉 20g，豆粉 5g，尿素 5g，KH2PO4 3g，MgSO4 0.8g，蒸馏水 1000ml，pH 值自然，115°C灭囷30mi后备用。
[0015]步骤(2)中，所用的第二液体种子培养基的配方为，按照IL培养基配制:牛肉膏3g，蛋白胨 10g, NaCl 3g，自来水 1000ml，pH 范围 7.0-7.5，121°C灭菌 20min 后备用。
[0016]步骤(2)中，所用的第二液体发酵培养基配方为，按照IL培养基配制:葡萄糖80g，豆粉 30g，谷氨酸钠 2g，(NH4)2SO4 6g，K2HPO4 2g，MgSO4 0.25g，MnSO4 0.2g，蒸馏水1000ml，pH值自然，115°C灭菌30min后备用。
[0017]本发明进一步提出了上述述的微生物添加物在微生物添加物在制备用于改良滩涂盐碱地的基质中的应用。
[0018]具体地，本发明提出了一种改良滩涂盐碱地土壤结构的微生物基质，所述的微生物基质由上述的微生物添加物和腐熟的牛粪堆肥或者腐熟的猪粪堆肥按照体积比1:1?3混合，堆置2?5天，堆温高于40°C时候翻堆，低温烘干至基质含水量< 30wt %制备而得。
[0019]其中，所述的微生物基质含有0.5X108cfu g—1以上解淀粉芽孢杆菌IAE和0.5X 18Cfu g-1以上黄色短杆菌ΙΑΕ、γ-多聚谷氨酸含量彡20g kg—1干重、含水量彡30%、有机质含量多45%。
[0020]具体地，所述的腐熟的猪粪或腐熟的牛粪堆肥为发芽指数98%以上，有机质含量^ 45wt%，含水量< 30wt%。
[0021]本发明利用具有增加土壤团聚体功能的微生物结合适用于滩涂盐碱地的微生物的载体，通过特定的生产工艺和后期处理工艺生产改良滩涂盐碱土壤的微生物基质。
[0022]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0023](I)本发明的滩涂盐碱地改良产品微生物基质采用复合微生物菌群发酵农业固体废弃物，是利用微生物合成的γ -多聚谷氨酸作为有效物质实现对土壤粉粒、粘粒的粘结，形成大的团聚体，属于微生物技术，高效环保；
[0024](2)产品以醋糟为主要的发酵底物，醋糟中稻壳比例很高，稻壳含有大量的木质素、硅和钙类化合物，硬度高难降解，常规农田土壤