一种用于西北干旱区的微生物土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤调理剂领域，尤其涉及一种针对西北干旱地区的土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

荒漠化正困扰着人类的生存与可持续发展，是当今世界面临的最大环境与社会经济问题之一。干旱区植被生长条件中土壤水分、养分、微生物活性是最重要的限制因素，而目前研究的土壤调理剂功能单一，效果不稳定，针对西北干旱荒漠化地区的较少，对后续土壤水分、养分、微生物活性能否满足植被生长要求没有进一步研究。现有土壤调理剂技术中多数针对农田区域，对土壤进行物理调理，需水量大，投资强度大，养护周期较长，缺乏对干旱区荒漠化区域使灌草植物快速成活的技术。目前已有专利大多是针对农田区域，抗旱性有明显的局限性，在西北干旱区土壤难以推广，因此，适用条件好、成本低、操作简单、效率高、可持续强，能够进行大面积适用的干旱区土壤调理剂急需开发。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于西北干旱区的微生物土壤调理剂，增加土壤中有机质含量，补充土壤有效养分，适用西北干旱区域。

一种用于西北干旱区的微生物土壤调理剂，包括保水剂、石膏粉、复合肥、有机肥和复合微生物菌剂。

本发明进一步改进：土壤调理剂按质量比例计，保水剂:石膏粉:复合肥:有机肥:复合微生物菌剂为2-5:2-3:2-3:10-20:1-3。

本发明进一步优选：确定比例：灌木土壤改良剂配比为保水剂:石膏粉:复合肥:有机肥:复合微生物菌剂=2.5:2:2:14:1.5；草本土壤改良剂配比为保水剂:石膏粉:复合肥:有机肥:复合微生物菌剂=4:3:3:20:2。

本发明进一步改进：复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和泾阳链霉菌。

将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶东样芽孢杆菌和泾阳链霉菌与其他材料混合制作出复合微生物土壤调理剂，经过室内盆栽实验论证，此土壤调理剂具有促进植物生长，提升植物抗逆性，增加土壤肥力，改善土壤性质等特点。

本发明进一步改进：复合微生物菌剂按质量比为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌为2-5：1-3：1-3：2-4。

本发明进一步优选：复合微生物菌剂按质量比为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌为4：1：1：2

一种用于西北干旱区的微生物土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：微生物载体制备：将载体原料；保水剂、石膏粉、有机肥、复合肥粉碎，过60目筛，并根据上述比例充分混合均匀，送入造粒机造粒，并利用常规方法将造粒产物的粒径控制在1-4mm，得到载体丸状颗粒；

步骤2：微生物菌比例：微生物菌中各菌种的质量比为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌＝2-5：1-3：1-3：2-4；

步骤3；将载体颗粒分别加入各微生物菌单独培养的菌液中充分吸收微生物菌，然后过滤、低温干燥得到含有枯草芽孢杆菌的载体颗粒、含有地衣芽孢杆菌的载体颗粒、含有胶冻样芽孢杆菌的载体颗粒、含有泾阳链霉菌的载体颗粒；

步骤4：将含有枯草芽孢杆菌的载体颗粒、含有地衣芽孢杆菌的载体颗粒、含有胶冻样芽孢杆菌的载体颗粒、含有泾阳链霉菌的载体颗粒充分混合均匀，包装，即制得具有保水抗旱增肥活菌等功能的微生物土壤调理剂。

优选的，所述步骤3中：将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌分别利用常规的方法单独培养成有效活菌数为1×10

优选的，所述步骤4：将载体颗粒分别加入各微生物菌单独培养的菌液中充分吸收微生物菌，时间5-10天，然后过滤、低温干燥，筛分得到粒径为1-5mm含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌的微生物菌剂载体颗粒。

本发明所具有的优点：

1、本发明微生物土壤调理剂，成本低，改善效率高，能够有效调整土壤结构，保水透气增肥增产，提高植被成活率，有助于植被生长，降低养护成本；

2、增加土壤中有机质含量，增强土壤中有益微生物活性，补充土壤有效养分，适用西北干旱荒漠化区域；

3、泾阳链霉菌在增强土壤肥力，刺激植物生长的同时，也能释放抗菌物质，其发酵液具有抑菌性能，本发明通过一种固态菌种载体颗粒的加工方式，将载体颗粒加入到各菌液中充分吸收，形成四种不同的菌种载体颗粒，按照一定比例混合形成最终土壤调理剂，该土壤调理剂可以最大程度的发挥泾阳链霉菌对有害菌种的抑制作用，而且固态菌种载体颗粒避免四种菌种相互制约，达到互利共生的效果；

4. 本发明通过制作出复合微生物土壤调理剂，经过室内盆栽实验论证，此土壤复合微生物调理剂具有促进植物生长，提升植物抗逆性，增加土壤肥力，改善土壤性质等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明实施例的具体实验步骤如下：

步骤1、西北干旱区多点位典型土壤采集混合处理

在西北干旱区内选择内蒙古鄂尔多斯市，毛乌素沙漠地区，干旱少雨，土壤有机质含量低，肥力较低，适宜实验土壤样本材料。选取乌审旗、鄂托克旗、鄂托克前旗三个旗6处点位的典型沙土（ph8.5-9.5），采集表层0-50cm的土壤，共采集5吨土壤，充分混合均匀，并对其进行理化性质的分析检测。

表1 供试典型土壤的基本理化性质

步骤2、实验室温湿度实景模拟

对比分析鄂尔多斯地区与北京近20年月均气象变化，根据植被生长期其3-7月平均气象条件，在北京实验室内（3-6月，6°-29°）模拟鄂尔多斯地区植被生长季（4-7月，6°-29°）温湿度变化，可以获得相对准确的实验结果。实验过程中通过通风控制、光照控制、湿度控制，模拟相应的生长条件。

步骤3、实验材料预处理

（1）当地优势灌草选择

在鄂尔多斯当地选择大型的灌木及草本育种基地，选择沙柳和柠条两种在当地种植较多、生长较好的灌木，选择沙打旺、沙嵩、胡枝子、沙米等多种草本植物，灌草均是具有明显的景观、防护和固沙作用的当地优势物种。

（2）草本发芽率实验

对草本种子进行发芽率实验。任意选取100粒小粒种子为一组。重复四次，分别均匀播入保持湿度的纱布上，并将其放置在培养皿上，保持适宜的生长温度，进行发芽率测定，最终本批草本种子的发芽率为92.6%，发芽率较高，可以充当本此实验的种子材料。

（3）草本种质预处理

对草本种子进行种子的预处理操作，将其通过发芽率检测的草本种子浸泡在3%H2O2溶液中，约10~30分钟，将其转移至温水中浸泡，可以清除种子病菌。也可以增加种子的发芽率，还可以避免植物感染病虫害。

（4）灌木预处理

对灌木树种进行预处理，在灌木育种基地进行大量的养殖生长，选择2-3年生柠条、沙柳，连根系土运输至实验室备用。保持根系土水分和营养，减少灌木苗栽植后的缓苗期，增加灌木树苗成活率。

（5）微生物土壤调理剂

有机肥：有机肥以羊粪、豆渣、玉米渣、活性蛋白酶、多肽酶组成，所含的有机质又能为微生物生命活动提供能量；

复合肥：主要成分是硫酸钾，N:P2O5:K2O=15:15:15，可提高土壤肥效和养分利用率，同时能够促进土壤团粒结构生成，调节土壤三相比例，改善土壤理化性质，降低土壤盐碱性；

保水剂：保水剂拥有较强的吸水和持水能力，能够在干旱环境下持续性放水，为根系和种子发育营造抗旱缓冲空间，同时为微生物活动提供水分环境，保证微生物活性；

石膏粉:石膏粉与土壤中Na+发生置换反应，降低土壤碱化度，增强土壤离子吸附能力，增加土壤孔隙度，提高土壤持水能力；

复合微生物菌剂：复合微生物菌剂是由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌混合固体发酵而成。复合微生物菌剂均为土壤中筛选驯化的有益菌种，枯草芽孢杆菌具有固氮作用，并可增强植物抗逆性；地衣芽孢杆菌能杀死有害菌，提高植物抗病害能力；胶冻样芽孢杆菌可释钾固氮，使植物发育更多须根，促进根系生长；泾阳链霉菌能产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。同时施用以上微生物菌剂，将为植物根系环境树立明显的保护屏障，可更高效的发挥各组分保水、降碱、增肥、生根的积极作用。

本发明提供一种微生物菌剂，包括微生物菌和载体，选择的菌种组合互不拮抗，施入土壤后具有良好的定殖竞争力，能够有效增加土壤持水性，而本发明的载体能够给菌种提供良好的生存环境，有利于保证微生物菌的存活和稳定性。

步骤4、微生物土壤调理剂成分及比例

将5吨土壤样本和不同比例的土壤调理剂材料利用电动搅拌器混合均匀，将灌木树苗栽种至大花盆中，盆中装6L约8kg的土；将种混合草籽播撒至小花盆中并盖上薄土，盆中装500mL约600g的土壤。按不同比例进行添加材料。

微生物土壤调理剂配比设置为保水剂：石膏粉：复合肥：有机肥：复合微生物菌剂=2-5:2-3:2-3:10-20:1-3。

最终种植灌木时土壤调理剂配比为保水剂:石膏粉:复合肥:有机肥:复合微生物菌剂=2.5:2:2:14:1.5。

种植草本时土壤调理剂配比为保水剂:石膏粉:复合肥:有机肥:复合微生物菌剂=4:3:3:20:2。

实验地点：选在北京实验室内，实验土壤从西北地区鄂尔多斯不同位置采集回的典型土壤均匀混合而成，室内模拟鄂尔多斯地区温湿度，种植草本和灌木共400盆。

实现对象：实验分为4组进行，其中2组为空白对照组，不添加任何土壤调理剂，设置草本对照组、草本实验组、灌木对照组、灌木实验组，每组100盆。

实验方法：3个月内，在同一无干扰条件下进行实验，如实验用土壤相同，温湿度相同，种植植被相同，调理剂添加不同，管护浇水量相同，其它实验管理方法相同。

表2不同实验处理对土壤理化性质、植被养护节水及成活率的影响

由表2可知，实验组比对照组降低了pH，降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度，土壤结构改善明显；土壤中速效钾、全氮、有效磷含量有效改善，土壤中有机质显著提高，土壤含水率提高30%以上，植被成活率提高60%以上，植被成活率显著提高；

综上所述，本发明用于西北干旱区微生物土壤调理剂施入土壤后改善其理化性质，提高了土壤肥力和保水性，创造了植被生长的土壤环境，提高了植被成活率。

步骤5、微生物土壤调理剂的制备方法

1、载体的准备：将载体原料（保水剂、石膏粉、有机肥、复合肥）粉碎，过60目筛，并根据上述比例充分混合均匀，送入造粒机造粒，并利用常规方法将造粒产物的粒径控制在1-4mm，得到载体颗粒；

2、微生物菌准备：将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌分别利用常规的方法单独培养成有效活菌数为1×10

所述微生物菌中各菌种的质量比为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌＝2-5：1-3：1-3：2-4；

3、将载体颗粒分别加入各微生物菌单独培养的菌液中充分吸收微生物菌，时间5-10天，然后过滤、低温干燥，筛分得到粒径为1-5mm含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌的微生物菌剂载体颗粒；

4、将含含有枯草芽孢杆菌的载体颗粒、含有地衣芽孢杆菌的载体颗粒、含有胶冻样芽孢杆菌的载体颗粒、含有泾阳链霉菌的载体颗粒充分混合均匀，包装，即制得具有保水抗旱等功能的微生物菌剂。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。