本發(fā)明涉及生物肥領(lǐng)域，具體涉及一種提高土壤有效磷含量的復(fù)合解磷菌劑及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
磷是植物細(xì)胞核的重要成分，對(duì)細(xì)胞分裂和植物各器官組織的分化發(fā)育，特別是開花結(jié)果有著重要作用，它是植物體內(nèi)生理代謝活動(dòng)不可少的一種元素。磷對(duì)提高植物的抗病性、抗寒性和抗旱能力也有良好作用。在豆科作物中，磷能促進(jìn)根瘤的發(fā)育，提高根瘤的固氮能力，間接的改善植物的營(yíng)養(yǎng)狀況。磷還具有促進(jìn)根系發(fā)育的作用，特別是促進(jìn)側(cè)根、細(xì)根的生長(zhǎng)，增強(qiáng)抗倒伏能力，以及加速花芽分化，提早開花，提早成熟的作用。作物缺磷時(shí)生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，根系不發(fā)達(dá)，葉片出現(xiàn)暗綠色和灰綠色，嚴(yán)重時(shí)顯紫紅色。禾谷類作物缺磷時(shí)分孽遲或不分孽，開花成熟延遲，成穗率低，籽粒不飽滿，玉米果穗禿頂，油菜脫莢，果樹落花、落果，甘薯薯塊小，耐貯藏性差等。
據(jù)第二次全國(guó)土壤普查資料顯示，我國(guó)土壤中磷含量大致為440-850mg/kg，最高可達(dá)1800mg/kg。土壤中的磷主要以兩種形式存在，無機(jī)態(tài)的正磷鹽和以植酸為主的有機(jī)磷。它們易與鐵、鋁、鈣、鎂形成化合物，不能被植物直接吸收利用。K.G.Raghothama(1999)等報(bào)道植物體內(nèi)磷含量為5-20mM，而土壤中有效磷的含量?jī)H為10uM。因此，土壤中的有效磷成為植物生產(chǎn)力的重要限制因子。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)74％的耕地土壤缺磷，而當(dāng)季施用的磷肥利用率不足20％，最終30％-50％的磷肥以無效態(tài)(不溶性)被固定在土壤中。隨著磷肥施用量逐年增加，導(dǎo)致磷在農(nóng)田土壤中積累的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，繼而使土壤板結(jié)退化、種植效益低下，同時(shí)磷的徑流和淋溶作用也已經(jīng)成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源。而且磷礦資源不可再生，因此，如何提高土壤中有效磷的含量以及充分有效的利用磷肥成了國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)領(lǐng)域普遍關(guān)注的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供了一種新型復(fù)合解磷菌劑。所述復(fù)合解磷菌劑是由具有解磷功能的微生物和酶制劑復(fù)配而成，既能有效地解離土壤中被固定的無機(jī)磷，又能高效地轉(zhuǎn)化不易被植物自然吸收的有機(jī)磷，從而可以有效減少化學(xué)磷肥的使用量，甚至完全替代化學(xué)磷肥的使用，有利于提高種植效益，減少環(huán)境污染。
本發(fā)明一方面提供了一種復(fù)合解磷菌劑，包含具有解磷功能的微生物和酶制劑。
所述具有解磷功能的微生物為曲霉屬(Aspergillus sp.)，優(yōu)選黑曲霉(Aspergillus niger)。
進(jìn)一步的，所述具有解磷功能的微生物優(yōu)選黑曲霉FMJ1(Aspergillus niger FMJ1)，已于2015年1月5日保藏于中國(guó)武漢武漢大學(xué)的中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為CCTCC NO：M2015004。
所述酶制劑優(yōu)選肌醇六磷酸酶。
所述復(fù)合解磷菌劑中微生物活菌數(shù)不低于108CFU/g。
所述復(fù)合解磷菌劑中肌醇六磷酸酶的酶活不低于5000U/g。
本發(fā)明還提供了一種復(fù)合生物肥，包含上述復(fù)合解磷菌劑、無機(jī)肥和/或有機(jī)肥。
所述復(fù)合生物肥中解磷菌劑的質(zhì)量百分比不低于10％。
所述復(fù)合生物肥在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應(yīng)用。
有益效果
本發(fā)明所提供的復(fù)合解磷菌劑通過黑曲霉和肌醇六磷酸酶之間的協(xié)同促進(jìn)作用，能有效釋放土壤中原有的有機(jī)磷和無機(jī)磷，提高有效磷的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加所述復(fù)合解磷菌劑的處理組3的土壤中有效磷增加量明顯高于單獨(dú)添加黑曲霉FMJ1的處理組1和單獨(dú)添加肌醇六磷酸酶的處理組2土壤中有效磷增加量之和，取得了意料不到的技術(shù)效果。所述復(fù)合解磷菌劑可以單獨(dú)施用，也可以按10-30％(質(zhì)量比)的比例與無機(jī)肥和/或有機(jī)肥混合施用，可以使土壤中有效磷含量提高2-3倍，作物產(chǎn)量提高30-50％，并能大幅減少化學(xué)磷肥的施用量，降低環(huán)境污染，市場(chǎng)前景廣闊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但本發(fā)明可用下文中的非限定性實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明選用的原料均可購自市場(chǎng)上任意一種。
本發(fā)明實(shí)施例中選用的黑曲霉FMJ1(Aspergillus niger FMJ1)，篩選自濟(jì)南南部山區(qū)的石灰性土壤，已于2015年1月5日保藏于中國(guó)武漢武漢大學(xué)的中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為CCTCC NO：M2015004。
黑曲霉FMJ1能將難溶性無機(jī)磷液體培養(yǎng)基中的難溶磷(Ca3(PO4)2)分解成可溶性的有效磷，使培養(yǎng)基中有效磷含量高達(dá)0.680mg/mL，解磷效果顯著。在油菜大田栽培實(shí)驗(yàn)中，黑曲霉FMJ1能有效提高土壤中有效磷的含量，進(jìn)而大幅度提高種植作物的產(chǎn)量，處理組油菜的平均鮮重和干重比空白對(duì)照組分別提高了274.7％和206.1％，比培養(yǎng)基處理組分別提高268.9％和199.6％，有效磷含量比空白處理組提高了65.8％，比培養(yǎng)基處理組提高了61.7％。
本發(fā)明實(shí)施例中選用的肌醇六磷酸酶，購自濰坊康地恩生物科技有限公司，酶活20000U/g。
實(shí)施例1復(fù)合解磷菌劑對(duì)土壤解磷效果的測(cè)定
1、黑曲霉FMJ1菌粉的制備：
將黑曲霉FMJ1麩曲種子按1％量接入已滅菌的固體發(fā)酵培養(yǎng)基中，在30℃下培養(yǎng)72h，40℃烘箱內(nèi)烘干，粉碎。經(jīng)檢測(cè)制得的菌粉中黑曲霉有效活菌數(shù)為3×109CFU/g。
2、肌醇六磷酸酶：
pH值范圍2-8，最適pH5.5，酶活20000U/g。
3、無菌土壤的制備：
將pH值為8.2的土壤過孔徑為8mm的網(wǎng)篩，裝于白色棉布袋中，鋪成約3-4cm的薄層于121℃滅菌2h。
4、分別稱取4份滅菌后的土壤，各100g，放入三角瓶中，做如下處理：
(1)處理組1：接入黑曲霉FMJ1菌粉10g和滅活后的肌醇六磷酸酶4g；
(2)處理組2：接入滅活后的黑曲霉FMJ1菌粉10g和肌醇六磷酸酶4g；
(3)處理組3：接入黑曲霉FMJ1菌粉10g和肌醇六磷酸酶4g；
(4)空白對(duì)照組：接入滅活后的黑曲霉FMJ1菌粉10g和滅活后的肌醇六磷酸酶4g；
向上述4組土壤中再分別補(bǔ)加無菌水使土壤最終含水量為30％。
每個(gè)處理做3個(gè)平行，置于30℃培養(yǎng)箱中，分別于第1天、第5天、第10天和第15天取樣，檢測(cè)土壤中的有效磷含量(采用NY/T 1121.7-2014標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定土壤有效磷)。同時(shí)，計(jì)算每個(gè)處理組土壤中有效磷的增加量。具體結(jié)果詳見表1。
表1黑曲霉FMJ1菌粉和肌醇六磷酸酶對(duì)土壤中有效磷含量的影響
從表1的數(shù)據(jù)可以看出，在第1天時(shí)，對(duì)照組和3個(gè)處理組土壤的有效磷濃度基本相同，而到第5、10和15天時(shí)，3個(gè)處理組的土壤有效磷濃度均明顯高于對(duì)照組，從而說明本發(fā)明提供的黑曲霉FMJ1和/或肌醇六磷酸酶能有效釋放土壤中被固定的有機(jī)磷和無機(jī)磷，增加植物可吸收的有效磷的含量。
其中，到第5天時(shí)，處理組1土壤中的有效磷含量增加了47％，處理組2增加了82％，而處理組3增加了162％，明顯高于處理組1和2有效磷增加量之和。到第10天和第15天時(shí)，處理組1土壤有效磷增加量均顯著高于處理組2，但處理組3增加量最高，分別達(dá)378％和644％，明顯高于處理組1和2有效磷增加量之和。從而說明黑曲霉FMJ1和肌醇六磷酸酶同時(shí)施用到土壤中能夠產(chǎn)生協(xié)同促進(jìn)作用，其解磷效果要明顯高于單獨(dú)添加黑曲霉FMJ1的處理組1和單獨(dú)添加肌醇六磷酸酶的處理組2的解磷效果之和，取得了意料不到的技術(shù)效果。
實(shí)施例2復(fù)合解磷菌劑在油菜大田栽培實(shí)驗(yàn)中的解磷效果
1、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：青島市城陽區(qū)惜福鎮(zhèn)油菜種植大棚，土壤整體狀況較為均勻。
2、復(fù)合解磷菌劑樣品：其中黑曲霉的孢子數(shù)109CFU/g，肌醇六磷酸酶酶活為7000U/g。。
3、實(shí)驗(yàn)過程：
選取2m×2m的方形區(qū)域作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，共設(shè)置40個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，且每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)之間保持1米的間隔。
實(shí)驗(yàn)共設(shè)4個(gè)組：
(1)空白對(duì)照組：不添加任何物質(zhì)；
(2)處理組1：在每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)中10g/m2的比例均勻施用黑曲霉FMJ1菌粉(孢子數(shù)109CFU/g)，然后將表層5-10cm厚的土壤進(jìn)行有效混勻；
(3)處理組2：在每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)中按10g/m2的比例均勻施用肌醇六磷酸酶(酶活為7000U/g)，然后將表層5-10cm厚的土壤進(jìn)行有效混勻；
(4)處理組3：在每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)中按10g/m2的比例均勻施用上述復(fù)合解磷菌劑樣品(其中黑曲霉的孢子數(shù)109CFU/g，肌醇六磷酸酶酶活為7000U/g)，然后將表層5-10cm厚的土壤進(jìn)行有效混勻。每個(gè)組隨機(jī)選擇10個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)。
用5％的次氯酸鈉表面滅菌油菜種子10min，用蒸餾水清洗3-4次除去次氯酸鈉后在常溫下放置30min自然干燥。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)均勻播種30g油菜種子，定時(shí)澆水和管理，不施加肥料。播種45天后，收獲全部油菜，并分別檢測(cè)每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)油菜的鮮重和干重，計(jì)算每個(gè)處理組油菜的平均鮮重和平均干重，進(jìn)行比較。收獲油菜的同時(shí)，分別采集每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的土樣，采用Olsen法檢測(cè)土樣中有效磷的含量，并進(jìn)行比較。具體數(shù)據(jù)見表2。
表2不同處理組中土壤有效磷含量和油菜鮮重比較
從表2的數(shù)據(jù)可以明顯看出，與空白對(duì)照組相比，添加本發(fā)明提供的復(fù)合解磷菌劑的處理組3中，土壤有效磷含量提高了130.22％，明顯高于處理組1和處理組2之和(103.64％)；油菜鮮重提高了385.67％，明顯高于處理組1和處理組2之和(350.70％)。從而說明，本發(fā)明通過將黑曲霉FMJ1和肌醇六磷酸酶復(fù)配得到的復(fù)合解磷菌劑能有效提高土壤中有效磷的含量，進(jìn)而提高種植作物的產(chǎn)量，而且復(fù)合解磷菌劑的施用效果明顯高于單獨(dú)施用黑曲霉FMJ1和單獨(dú)施用肌醇六磷酸酶的效果之和，進(jìn)一步證明，黑曲霉FMJ1和肌醇六磷酸酶能產(chǎn)生協(xié)同促進(jìn)作用，同時(shí)施用能明顯提高其作用效果，取得了意料不到技術(shù)效果，
實(shí)施例3復(fù)合解磷菌劑在無機(jī)肥中的應(yīng)用
1、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：青島市平度南村，土壤整體狀況較為均勻。
2、實(shí)驗(yàn)樣品：
1)復(fù)合解磷菌劑樣品：其中黑曲霉的孢子數(shù)3×109CFU/g，肌醇六磷酸酶酶活為10000U/g。
2)傳統(tǒng)復(fù)合肥樣品：為史丹利復(fù)合肥，其中N-P2O5-K2O，15-15-15，總養(yǎng)分≥45％。
3、實(shí)驗(yàn)過程：
1)供試土壤為棕壤，pH值7.0，土壤有效磷含量為15.7mg/kg。
2)玉米品種：永玉995。
3)實(shí)驗(yàn)小區(qū)面積40m2，共5個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)平行，各實(shí)驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列。
對(duì)照組：只施用傳統(tǒng)復(fù)合肥，施用量為50kg/畝；
處理組1：將本發(fā)明提供的復(fù)合解磷菌劑按10％(質(zhì)量比)的添加比例對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合肥進(jìn)行包衣，施用量為50kg/畝；
處理組2：將本發(fā)明提供的復(fù)合解磷菌劑按10％(質(zhì)量比)的添加比例對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合肥進(jìn)行包衣，施用量為40kg/畝。
處理組3：將本發(fā)明提供的復(fù)合解磷菌劑按10％(質(zhì)量比)的添加比例對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合肥進(jìn)行包衣，施用量為25kg/畝。
處理組4：將本發(fā)明提供的復(fù)合解磷菌劑按15％(質(zhì)量比)的添加比例對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合肥進(jìn)行包衣，施用量為25kg/畝。
玉米于2015年6月14日種肥同時(shí)播種，行距55cm，株距27.8cm。其它田間日常管理各實(shí)驗(yàn)小區(qū)保持一致。2015年9月20日對(duì)各實(shí)驗(yàn)小區(qū)玉米分別收獲，測(cè)定產(chǎn)量，并計(jì)算各處理組玉米的增產(chǎn)情況，具體結(jié)果見表3。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表3不同處理試驗(yàn)區(qū)的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果
由表3的數(shù)據(jù)可以看出，與對(duì)照組相比，在相同施肥量的情況下，添加本發(fā)明所述復(fù)合解磷菌劑的處理組1玉米產(chǎn)量提高了23.67％；當(dāng)施肥量減少20％時(shí)，添加解磷菌劑的處理組2仍能實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)19.08％；當(dāng)施肥量減少50％時(shí)，添加解磷菌劑的處理組3玉米產(chǎn)量仍能與對(duì)照組相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)了減肥不減產(chǎn)，取得了意料不到的效果。而且，隨著復(fù)合肥中解磷菌劑添加比例的增加，處理組4的玉米產(chǎn)量與處理組3相比得到顯著提高。
上述結(jié)果表明，本發(fā)明所提供的復(fù)合解磷菌劑通過黑曲霉和肌醇六磷酸酶之間的協(xié)同促進(jìn)作用，能有效釋放土壤中原有的有機(jī)磷和無機(jī)磷，提高有效磷的含量，從而大幅減少化學(xué)磷肥的施用量，提高作物產(chǎn)量，降低環(huán)境污染。所述復(fù)合解磷菌劑可以單獨(dú)施用，也可以按10-30％(質(zhì)量比)的比例與無機(jī)肥和/或有機(jī)肥混合施用，可以使土壤中有效磷含量提高2-3倍，作物產(chǎn)量提高30-50％，市場(chǎng)前景廣闊。