一种用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构的方法

技术领域

本申请涉及废水土壤改良领域，具体为一种用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构的方法。

背景技术

土壤微生物生物量(SMB)和土壤微生物群落(SMCs)是影响土壤健康和农业可持续性发展的关键因子。特别地，土壤真菌:细菌比率可可靠指示土壤系统的可持续性，一般该比值越高，土壤的可持续性越强。因此，前人在提高土壤微生物活性方面进行了广泛研究，运用多种方法提高SMB，其中，运用有机改良剂(OAs)是目前最有效的方法。用于农业的OAs包括有机污泥、动物粪便、城市固体废物、庭院废物堆肥、作物秸秆、海藻、血液和骨粉，以及腐殖质物质和生物炭等。然而，大量研究表明，这些OAs对刺激土壤微生物生长的效应是非常有限的，即使在大剂量和长时间施用的情况下也是如此。在全球范围内，施用OAs比只施用矿质肥料使土壤MBC平均增加了51％；在营养物丰富的黑土，将豆科作物和肥料引入种植系统中，可使土壤MBC提高近200％；持续12年施用堆肥(用量相当于175kgNha

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构的方法，以解决上述技术问题。

根据本申请实施例，提供一种用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构的方法，包括如下步骤：

步骤一：依照高能有机改良剂，所述高能有机改良剂由植物油脂、KH

步骤二：将所述高能有机改良剂施用于土壤，并充分混匀；

步骤三：施用后保持土壤温度和湿度在预定范围。

优选地，还包括：

步骤四：施用后定期取样分析土壤细菌生物量、真菌生物量、真菌/细菌比值、细菌群落组成、真菌群落组成，依据分析结果，追施高能有机改良剂。

优选地，所述植物油脂、KH

优选地，所述植物油脂的主要脂肪酸组成为：4:0(95-98.5％)、18:2EE(0.5-1.0％)、18:2ZZ(0.5-1.0％)。

优选地，所述高能有机改良剂施用于土壤的剂量为：2.0-6.5g/kg土壤。

优选地，所述土壤温度范围为20-33℃，土壤湿度范围为12-20％。

优选地，所述土壤微生物群落结构包括：土壤细菌生物量、真菌生物量、真菌/细菌比值、细菌群落组成及真菌群落组成。

优选地，追施剂量为初次施用剂量的1/4～1/2。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请中的高能有机改良剂能刺激土壤微生物爆发性生长，与单纯施用矿肥相比，高能有机改良剂可使得土壤细菌丰度、真菌丰度和真菌:细菌的比率提高了两个数量级，而且显著改善了土壤微生物群落结构(提高真菌:细菌的比率、富集对植物有益的根际细菌和真菌，减少氮转化细菌等)。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1是实施例中施用高能有机改良剂能刺激土壤真菌爆发性生长图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法、步骤或条件所做的修改或替换，均属于本发明范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟悉的常规手段。

在全球范围内，施用OAs比只施用矿质肥料使土壤MBC平均增加了51％；在营养物丰富的黑土，将豆科作物和肥料引入种植系统中，可使土壤MBC提高近200％；持续12年施用堆肥(用量相当于175kgNha

鉴于此，我们分析，土壤SMB对OAs的弱响应的原因可能是这些OAsd的低有效碳和低能量密度。因此，我们假设，用高能量密度(HED-OAs)可显著刺激微生物的生长并深刻地重塑微生物结构，并提高土壤真菌:细菌比率，因为真菌生长比细菌需要更多的能量。植物油(VO)是一种众所周知的高生物有效性的高能量密度物质，因为它主要由高能储存脂质组成，比如三酰甘油(TAG)。并发明优选植物油脂，并添加微生物生长所需要的化学肥料，配制成高能有机改良剂。

实施例1：

本实施例用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构，具体步骤如下：

(1)配制高能有机改良剂，所选的植物油脂的主要脂肪酸组成为：4:0(98.5％)、18:2EE(1.0％)、18:2ZZ(1.0％)，植物油脂用量为0.2g/kg土壤。另加KH

(2)用组培瓶培养土壤，每瓶加250g土壤，设矿质肥料和六个水平(2.0g/kg、3g/kg、4g/kg、4.5g/kg、5.5g/kg、6.5g/kg)高能有机改良剂处理，每处理四次重复。在25℃、土壤含水量12％条件下培养。

(3)培养期间每两天补充水分一次。

(4)在培养后8天、24天和48天取土壤样，用荧光定量PCR方法测定土壤细菌及真菌丰度，并计算真菌：细菌比值，并进行16SRNA和ITS高通量测序，分析细菌和真菌的群落组成。

实施例2：

本实施例用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构，具体步骤如下：

(1)配制高能有机改良剂，所选的植物油脂的脂肪酸组成为：4:0(95.0％)、18:2EE(0.5％)、18:2ZZ(0.5％)，植物油脂用量为2g/kg土壤。另加KH

(2)用组培瓶培养土壤，每瓶加250g土壤，设矿质肥料和六个水平(2.0g/kg、3g/kg、4g/kg、4.5g/kg、5.5g/kg、6.5g/kg)高能有机改良剂处理，每处理四次重复。在33℃、土壤含水量20％条件下培养。

(3)培养期间每两天补充水分一次。

(4)在培养后8天、24天和48天取土壤样，用荧光定量PCR方法测定土壤细菌及真菌丰度，并计算真菌：细菌比值，并进行16SRNA和ITS高通量测序，分析细菌和真菌的群落组成。在24天后追施2.65g/kg的高能有机改良剂。

实施例3：

本实施例用高能有机改良剂改善土壤微生物群落结构，具体步骤如下：

(1)配制高能有机改良剂，所选的植物油脂的脂肪酸组成为：4:0(98.2％)、18:2EE(0.67％)、18:2ZZ(0.83％),植物油脂用量为3.0g/kg土壤。另加KH

(2)用组培瓶培养土壤，每瓶加250g土壤，设矿质肥料和六个水平(2.0g/kg、3g/kg、4g/kg、4.5g/kg、5.5g/kg、6.5g/kg)高能有机改良剂处理，每处理四次重复。在20℃、土壤含水量16.0％条件下培养。

(3)培养期间每两天补充水分一次。

(4)在培养后8天、24天和48天取土壤样，用荧光定量PCR方法测定土壤细菌及真菌丰度，并计算真菌：细菌比值，并进行16SRNA和ITS高通量测序，分析细菌和真菌的群落组成。在24天后追施1.641g/kg的高能有机改良剂。

本实施例结果表明：施用高能有机改良剂能刺激土壤真菌爆发性生长(图1)；在施用8天、24天和48天后，与只施用矿质肥料相比，施用高能有机改良剂使得土壤细菌生物量分别增加668.4–1415.7％,8.97–1528.2％,及912.9–3185.7％，使得土壤真菌生物量分别提高13361.5–42015.3％,1810.1–61360.6％及23.6–75872.2％，使得土壤真菌：细菌比值分别提高1696.2–2714.8％，-88.2–4727.9％及1718.3–5763.6％。本实例结果表明，施用高能有机改良剂可使得细菌生物量、真菌生物量和真菌：细菌比值均提高两个数量级以上。先前的有关有机改良剂促进微生物生物量的最大增加倍数为2左右。因此，高能有机改良剂可大幅度提高土壤微生物生物量。

图1施用高能有机改良剂4天后土壤真菌菌丝的生长状况。图中培养瓶的高能有机改良剂施用量从左到右、从上而下依次为2.0g/kg、3g/kg、4g/kg、4.5g/kg、5.5g/kg、6.5g/kg。

同时，施用高能有机改良剂深刻改变了土壤微生物群落结构。在只施用矿质肥料处理中，最优势的细菌属(TBG1)是氮转化菌属，包括Flavisolibacter spp.(参与N去除)、Solitaleaspp.(参与氨氧化)、Castellaniellaspp.(参与反硝化)和Herbaspirillumspp.(固氮细菌)，而施用高能有机改良剂处理TPG1包括根际细菌(Acinetobacterspp.、Sphingobacteriumspp.、Simplicispiraspp.、Chitinophagaspp.、Noviherbaspirillumspp.和Sphingopyxisspp.)、脂消化细菌(NK4A214_group和Syntrophomonasspp.)和趋磁细菌(Magnetospirillumspp.)。只施用矿质肥料处理的最优势的真菌属(TBG1)是嗜热的热温菌属(thermoycesspp.)，而施用高能有机改良剂处理的最优势真菌是根际真菌属(Malasseziaspp.、Scutelliniaspp.、Mortierellaspp.及Mortierellalesspp.)，以及功能尚不清楚的真菌(Cheilymenia spp.和Allomycesspp.)。因此，施用高能有机改良剂深度改善了土壤的微生物群落结构，有利于植物生长和降低氮损失，显著提升了土壤系统的可持续性。