專利名稱：木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物菌土壤改良劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法。
背景技術(shù)：
據(jù)報(bào)導(dǎo)我國設(shè)施蔬菜面積已達(dá)5020萬畝；產(chǎn)量1. 68億噸，占全國蔬菜總產(chǎn)量的 25% ；總產(chǎn)值4100多億元，占蔬菜總產(chǎn)值的51%。然而土壤連作障礙長期是影響我國設(shè)施蔬菜的主要問題，目前我國連作障礙比較嚴(yán)重的約占蔬菜種植面積的20 25%，由于連作障礙引發(fā)生的當(dāng)季作物造成的損失在20 80%，嚴(yán)重的幾乎絕產(chǎn)。引起連作障礙的主要原因①蔬菜的化感作用以及根系分泌物的自毒作用。連作蔬菜產(chǎn)生毒素在土壤中積累響根系的呼吸作用。②復(fù)種指數(shù)過高。過度消耗土壤營養(yǎng)、修復(fù)時(shí)間不足。③病原過度積累。連作過度或輪作不足，導(dǎo)致病殘?bào)w分解不充分、病原大量積累，一旦條件適合發(fā)病加重。④肥料質(zhì)量差。未經(jīng)過充分腐熟的牲畜糞便也會(huì)帶來病菌和微生物污染。⑤土壤鹽漬化嚴(yán)重。 上海市濱海初生鹽漬土約占全市土壤資源的15%。初生或次生鹽漬化土壤很難用于蔬菜的可持續(xù)生產(chǎn)。⑥微生態(tài)多樣性下降。設(shè)施栽培條件下土壤的干濕交替不明顯，造成土壤長期處于厭氣環(huán)境，一些好氣性的微生物生長受到抑制。破壞了土壤生物的多樣性，微生物種群結(jié)構(gòu)破環(huán)在眾多連作障礙因素中，鹽漬化是上海蔬菜安全生產(chǎn)中最關(guān)注的問題。上海市設(shè)施蔬菜次生鹽漬化已相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)報(bào)道，上海地區(qū)大棚蔬菜土壤的鹽分高達(dá)0. 49 0. 93%， 更甚者大棚蘆筍的土壤含鹽量則達(dá)2. 21%，蘆筍不長，整株死亡。截止2007年，根據(jù)土壤鹽化程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，奉賢地區(qū)鹽漬化土壤已經(jīng)達(dá)到38. 8%，浦東和金山地區(qū)鹽漬化程度也達(dá)到 14%。松江區(qū)鹽漬化也日益嚴(yán)重，葉榭、泖港等6個(gè)鎮(zhèn)、街道設(shè)施蔬菜總面積564. 6hm2，其中已有土壤次生鹽漬化危害的達(dá)141. 7hm2，占總面積的25. ；3年以上設(shè)施與3年以內(nèi)設(shè)施相比，土壤次生鹽漬化發(fā)生面積大，危害程度高，鹽漬化嚴(yán)重面積達(dá)41. Ihm2,比3年以內(nèi)設(shè)施多28. 6hm2 ；同時(shí)，由真菌等病原體引起的土傳病害面積已達(dá)343. Ihm2,占設(shè)施蔬菜總面積的60. 76%。對(duì)南匯和崇明兩區(qū)設(shè)施栽培大棚的調(diào)查顯示隨著栽培時(shí)間的增加，土壤表層(0 5 cm)有機(jī)質(zhì)變化不明顯；而土壤中硝態(tài)氮和總鹽量增加，連續(xù)栽培15年土壤的硝態(tài)氮(94. 23mg/kg)是露地表層土的14. 8倍，EC值是露地的14. 9倍；從第5年起土壤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，次生鹽漬化越嚴(yán)重，對(duì)土壤脲酶、磷酸酶和呼吸強(qiáng)度的抑制越明顯，連續(xù)栽培15年土壤脲酶活性受抑制率達(dá)到71. 8%。同時(shí)，上海的城市綠化也受到嚴(yán)重影響，上海臨港新城綠化陷鹽堿之困，新城的土壤PH大于8. 5 (適宜植物生長的土壤pH在6. 5在7. 5 之間)，不少草坪已經(jīng)退化、枯死，羅漢松、蜀檜、香樟等苗木長勢(shì)較弱，葉片稀少。針對(duì)初生和次生鹽漬化，國內(nèi)外目前主要采用的治理技術(shù)主要有生物和非生物的土壤改良劑。
土壤改良劑按原料來源可分為非生物改良劑(天然改良劑、人工合成改良劑、天然-合成共聚物改良劑)和生物改良劑等。天然改良劑主要是通過改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤的保水能力、提高土壤保肥能力和增加土壤肥力等作用來改善土壤。盡管效果明顯，但是， 天然礦物在實(shí)際應(yīng)用中存在一些理論和技術(shù)問題，如施用量、施用方式、施用時(shí)間及天然礦物的儲(chǔ)量對(duì)其大面積推廣應(yīng)用的限制等。合成改良劑是模擬天然改良劑人工合成的高分子有機(jī)聚合物。國內(nèi)外研究和應(yīng)用的人工合成土壤改良劑有聚丙烯酰胺(Polyacrylamide， PAM)、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇、聚乙二醇、脲醛樹脂等，其中PAM是研究者最為關(guān)注的人工合成土壤改良劑。但是其不足之處在于成本較高、機(jī)制不清楚。目前研究和應(yīng)用的生物改良劑包括一些生物控制劑、有機(jī)肥、微生物菌肥、綠肥植物、菌根、好氧堆制茶、蚯蚓(例如唐山市豐潤區(qū)天龍蚯蚓開發(fā)有限公司)等，其中研究應(yīng)用較多的有機(jī)肥、微生物菌肥、有叢枝菌根(AM)。但是目前很多生物土壤改良劑是由動(dòng)物糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物等發(fā)酵而來，活性成分種類繁多，其活性受到生產(chǎn)條件影響較大。
國內(nèi)目前對(duì)土壤改良劑的開發(fā)及商品化也取得了一定的成就，主要土壤改良產(chǎn)品有北京飛鷹綠地科技發(fā)展有限公司研發(fā)的禾康，其活性成分為有極大分子；北京卓越東方科技有限公司研發(fā)的Excellence Soil Amendment 50 土壤改良劑，其有效成分是線性功能性高分子聚合物；杭州旺源生物技術(shù)有限公司成產(chǎn)的土壤改良劑1#，是以牛糞、硬木片等為主要原料，在加入美國原種生物菌，經(jīng)60°C以上高溫發(fā)醇，并堆置安定的純有機(jī)產(chǎn)品； 日照益康有機(jī)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司推出的海晟寶，是利用海藻生物菌微生物技術(shù)，也就是人為地向土壤加入有益微生物原液，改變土壤生態(tài)系統(tǒng)的組成，從而改善土壤；保水劑 (文安縣松陽化工有限公司)、“E-2001”土壤改良劑(煙臺(tái)博潔農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司)、筑田菌劑(長春富田生物科技有限公司)、澳甘霖土壤改良精華素(重慶澳甘霖發(fā)展有限公司)、 美亞土壤改良劑、山佰松、施地佳、發(fā)潤土壤改良劑及康地寶土壤改良劑等等。這些商品化改良劑在土壤改良方面起到一定的顯著效果。
在土壤改良劑應(yīng)用過程中，也存在一些問題急待解決①天然改良劑改良效果有限，主要表現(xiàn)在持續(xù)期短或儲(chǔ)量不足等問題。②人工合成的高分子改良劑成本高，有引起對(duì)環(huán)境二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，從而限制了它的廣泛應(yīng)用。③非生物土壤改良劑往往功能單一，修復(fù)效果不全面或有不同程度的負(fù)面影響等問題。
相比之下，由于生物改良劑主要是有益微生物組成，具有環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，修復(fù)功能多樣，修復(fù)效果可持續(xù)性強(qiáng)，開發(fā)和應(yīng)用潛力大。目前國內(nèi)應(yīng)用的微生物土壤改良劑主要是光合菌、共生良好的乳酸菌和酵母菌、枯草芽孢桿菌、解磷菌、解鉀菌、固氮菌、小分子甲殼素及多種分解酵素等組成?？捎行мD(zhuǎn)化底肥，釋出小分子養(yǎng)份與活性因子，改良土壤肥份，調(diào)節(jié)土壤PH值，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，構(gòu)建有益菌群優(yōu)勢(shì)。同時(shí)能有效抑制土壤傳染性病蟲害的發(fā)生，如猝倒病、枯萎病、青枯病、線蟲、根腐病等。還能減少化肥、化學(xué)農(nóng)藥殘留、鹽漬化對(duì)土壤質(zhì)地的影響。但存在的問題所含菌種過多，導(dǎo)致發(fā)酵制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，商業(yè)化推廣難。 木霉菌作為國際公認(rèn)的生防真菌，不僅能對(duì)至少四個(gè)屬18種的病原菌產(chǎn)生拮抗作用，并且已證明還能促進(jìn)作物生長、改良土壤環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。但是目前國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木霉菌土壤改良劑還不多見。目前國內(nèi)較好的木霉改良劑， 如Bio-Green Planet 土壤改良劑，是由木霉菌和桿菌等有益微生物組成，活孢子數(shù)為20 億/g，主要用于土傳病原菌的防控，促進(jìn)作物生長，但并沒有表明具有減少鹽漬化和降解有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的功能，而具其核心技術(shù)是來自美國的技術(shù)，產(chǎn)品價(jià)格較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)國內(nèi)外缺少能高效治理設(shè)施菜田土壤鹽漬化和有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，同時(shí)能兼治防治多種土傳病害的微生物土壤改良劑的不足，提供了一種制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低，僅以一種多功能木霉菌株harzianum，編號(hào)SH2303)為核心的多功能土壤改良劑的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟 步驟一，哈茨木霉菌株 rricAoifeiTsa Aarzia/ 腫 SH2303 CGMCC NO. 4963 在 PDA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)2 3d，用直徑為5mm的打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基5 7d ；步驟二，將步驟一中制得的木霉菌株SH2303種子菌接入產(chǎn)孢培養(yǎng)基中，在300L發(fā)酵罐中優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵5 7d，厚壁孢子達(dá)6 7 X IO8個(gè)/mL ；步驟三，將步驟二中制得的發(fā)酵液與載體按重量比1:1混合，常溫下進(jìn)行二次開放式固體發(fā)酵5 7d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)20 50億/g。
優(yōu)選的，步驟一中所述PDA培養(yǎng)基成份為馬鈴薯200g，葡萄糖20g，瓊脂20g，水 1000mL。
優(yōu)選的，步驟一中所述種子培養(yǎng)基成份為玉米粉4g，水IOOmL ；所述培養(yǎng)基pH值為4。
優(yōu)選的，步驟二中所述產(chǎn)孢培養(yǎng)基成份為玉米粉40g/L，NH4H2PO4 140 g/L,牛肉膏 540 g/L, Na3PO4 340 g/L, CuSO4. 5H20 0.0640 g/L, ZnSO4. 7H20 0.0640 g/L, MnSO4. H2O 0. 0240g/L ；優(yōu)選的，步驟二中所述優(yōu)化培養(yǎng)條件為為轉(zhuǎn)速M(fèi)Or/m，溫度^°C，pH 4，溶氧量 80mg/Lo優(yōu)選的，步驟三中所述載體為稻殼、硅藻土和麩皮按重量比3:9:3混合而成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明制得的土壤改良劑以改良蔬菜種植土壤初生和次生鹽漬化、降解有機(jī)磷農(nóng)藥殘留土壤為主要目標(biāo)，同時(shí)能兼治土傳病害，促進(jìn)作物生長，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；由于僅利用一種木霉菌株，發(fā)酵工藝容易優(yōu)化，菌劑制備成本低，易于商業(yè)化大規(guī)模推廣；尤其適用于初生鹽漬化嚴(yán)重或連作障礙嚴(yán)重的設(shè)施菜田土壤修復(fù)；具有很高的田間普遍使用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
以下實(shí)施例中涉及的木霉菌具體為哈茨木霉菌harzianum菌株 SH2303，是從華東地區(qū)農(nóng)田土壤分離、純化、篩選而來的，其保藏信息為該菌株已于2011 年6月17日遞交CGMCC中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保藏，保藏編號(hào)為N0. 4963 ；保藏地址北京市朝陽區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，中國科學(xué)院微生物研究所 100101。木霉菌土壤改良劑的制備，包括以下步驟步驟一,木霉菌株 Trichoderma harzianum SH2303 CGMCC NO. 4963 在 PDA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)3d，用直徑為5mm的打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基5d ； 步驟二，將步驟一中制得的木霉菌株SH2303種子菌接入產(chǎn)孢培養(yǎng)基中，在300L發(fā)酵罐中優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵7d，厚壁孢子達(dá)6 7 X IO8個(gè)/mL ；步驟三，將步驟二中制得的發(fā)酵液與載體按重量比1:1混合，常溫下進(jìn)行二次開放式固體發(fā)酵7d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)50億/g。
其中，步驟一中所述PDA培養(yǎng)基成份為馬鈴薯200g，葡萄糖20g，瓊脂20g，水 1000mL。所述種子培養(yǎng)基成份為玉米粉4g，水IOOmL ；所述培養(yǎng)基pH值為4。
步驟二中所述產(chǎn)孢培養(yǎng)基成份為玉米粉40g/L，NH4H2PO4 140 g/L，牛肉膏 540 g/L, Na3PO4 340 g/L, CuSO4. 5H20 0. 0640 g/L, ZnSO4. 7H20 0. 0640 g/L, MnSO4. H2O 0.0240g/L。所述優(yōu)化培養(yǎng)條件為為轉(zhuǎn)速M(fèi)0r/m，溫度^°C，pH 4，溶氧量80mg/L。步驟三中所述載體為稻殼、硅藻土和麩皮按重量比3:9:3混合而成。
實(shí)施例2、木霉菌土壤改良劑的制備本實(shí)施例同實(shí)施例1，所不同之處在于步驟一中，在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)2d，用直徑為 5mm的打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基7d ；步驟二中，優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵為5d ；步驟三中，固體發(fā)酵為5d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)20億/g。
實(shí)施例3、木霉菌土壤改良劑的制備本實(shí)施例同實(shí)施例1，所不同之處在于步驟一中，在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)2. 5d，用直徑為 5mm的打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基6d ；步驟二中，優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵為6d ；步驟三中，固體發(fā)酵為6d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)35億/g。
實(shí)施例4、木霉菌土壤改良劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的改善試驗(yàn)步驟一 土壤處理。對(duì)長興島三個(gè)鹽漬化比較嚴(yán)重的蔬菜大棚(共計(jì)1. 5畝)，進(jìn)行以下操作處理設(shè)施菜地深翻后，耙勻；每個(gè)大棚都分處理和對(duì)照兩試驗(yàn)小區(qū)，挖地溝隔開；處理小區(qū)用實(shí)施例1中制得的木霉菌土壤改良劑均勻撒施處理，用量為20kg/畝，試驗(yàn)以常規(guī)商用有機(jī)肥做對(duì)照(100kg/畝)；再次耙勻，灌水濕潤。
步驟二 播種。均勻撒播小白菜(Brassica chinensis)即俗稱的雞毛菜，種子用量為500g/畝，然后耙土覆蓋。
步驟三取樣。15d后，按照5點(diǎn)取樣法用取樣器取5 IOcm 土層深度的土壤。
步驟四檢測(cè)。將采集的處理小區(qū)土壤和對(duì)照小區(qū)土樣分別混合，均勻后送至澳實(shí) (上海)檢測(cè)公司進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。
表1 木霉菌土壤改良劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變
權(quán)利要求
1.一種木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，哈茨木霉菌株 rricAoifeiTffia Aarzia/ 腫 SH2303 CGMCC NO. 4963 在 PDA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)2 3d，用打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基5 7d ；步驟二，將步驟一中制得的木霉菌株SH2303種子菌接入產(chǎn)孢培養(yǎng)基中，在300L發(fā)酵罐中優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵5 7d，厚壁孢子達(dá)6 7 X IO8個(gè)/mL ；步驟三，將步驟二中制得的發(fā)酵液與載體按重量比1:1混合，常溫下進(jìn)行二次開放式固體發(fā)酵5 7d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)20 50億/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，步驟一中所述PDA培養(yǎng)基成份為馬鈴薯200g，葡萄糖20g，瓊脂20g，水1000mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，步驟一中所述種子培養(yǎng)基成份為玉米粉4g，水IOOmL ；所述培養(yǎng)基pH值為4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，步驟二中所述產(chǎn)孢培養(yǎng)基成份為玉米粉40g/L，NH4H2PO4 140 g/L,牛肉膏MO g/L, Na3PO4 340 g/L, CuSO4. 5H20 0. 0640 g/L, ZnSO4. 7H20 0. 0640 g/L, MnSO4. H2O 0. 0240g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，步驟二中所述優(yōu)化培養(yǎng)條件為為轉(zhuǎn)速M(fèi)0r/m，溫度^°C，pH 4，溶氧量80mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，其特征在于，步驟三中所述載體為稻殼、硅藻土和麩皮按重量比3:9:3混合而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木霉菌多功能土壤改良劑的制備方法，步驟為哈茨木霉菌株Trichodermaharzianum SH2303 CGMCCNO.4963在PDA上培養(yǎng)2～3d，用直徑5mm的打孔器打菌餅，以3片/瓶的接菌量，將菌餅接入種子培養(yǎng)基5～7d后接入產(chǎn)孢培養(yǎng)基中，在300L發(fā)酵罐中優(yōu)化培養(yǎng)條件下發(fā)酵5～7d，厚壁孢子達(dá)6～7×108個(gè)/mL；將所得發(fā)酵液與載體按重量比1:1混合，常溫下進(jìn)行二次開放式固體發(fā)酵5～7d，木霉分生孢子和厚垣孢子達(dá)20～50億/g。本發(fā)明制得的土壤改良劑以改良蔬菜種植土壤初生和次生鹽漬化、降解有機(jī)磷農(nóng)藥殘留土壤為主要目標(biāo)，兼治土傳病害，促進(jìn)作物生長，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；由于僅利用一種木霉菌株，發(fā)酵工藝容易優(yōu)化，菌劑制備成本低，易于商業(yè)化大規(guī)模推廣，具有很高的田間普遍使用價(jià)值。
文檔編號(hào)C09K17/00GK102505010SQ20111032295
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者孫興全, 李雅乾, 王秉麗, 陳捷 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)