基于復合生物優化劑的土壤改良技術

陳亞萍 李英芹 馬文婷

(蘭州資源環境職業技術大學,甘肅 蘭州 730022)

1 概述

土壤改良是采用合理的技術手段,改善土壤的性狀、提升土壤中各類有機物、營養的含量,保證農作物的生長[1],常見土壤改良技術包括：水利、工程、生物、耕作和化學共五個類別的改良技術。土壤的改良需結合實際的自然條件、土壤情況以及經濟情況,采取可行、合理的改良方案。土壤的改良是階段性,其可分為兩個階段,分別為保土和改土。復合生物優化劑則是生物改良中的一種方式,其也稱為微生物復合劑,其在堿性土壤中的作用機理包含多個方面[2],例如微生物復合劑能夠促使土壤中有機質的含量上升、加快以及提升農作物的生長、提升土壤中的pH 值、降低環境污染、提升農作物的存活率和產量、平衡土壤微生態。為了分析復合微生物優化劑對于土壤改良的效果,以鹽堿地為例,采用復合生物優化劑對其實行改良,分析該優化劑的改良效果。

2 材料與方法

2.1 試驗地區概況

本文以某省的鹽堿化土壤為研究區域,該區域的土壤中鹽分含量大部分超過1.2%,土壤中的有機質含量極低,且土壤的黏度較高。耕作層土壤中鹽分的含量超過0.55%,最高含鹽量接近1.6%,嚴重影響農作物的生長。

隨機獲取該區域內的試驗土壤樣本,經實測為pH值為9.04,有機質含量10.89g/kg,其他成分含量詳情用表1 描述。

表1 土壤中成分含量情況

2.2 復合生物優化劑和儀器

2.2.1 試驗儀器

高壓滅菌鍋、恒溫振蕩儀、生化培養箱、電爐、電子天平、超凈工作臺、生物顯微鏡、低速離心機、酸度計、米尺。

2.2.2 復合生物優化劑

采集某食鹽生產工廠附近土壤,并采用分離技術獲取土壤中復合生物菌種。培養基制備：制備所需材料和含量詳情用表2 描述。

表2 培養基制備所需材料和含量

2.3 復合生物優化劑制備方法

2.3.1 微生物菌株分離

準備無菌水,為100mL,向其中放入土壤樣品,其質量為10g；將兩者均勻混合；放入振蕩機上,在轉速為120r/min 的情況下振蕩處理,持續時間為0.5h,獲取濃度為的0.1 土樣稀釋液；對其進行逐漸稀釋處理后[3],階梯式獲取0.001、0.0001、0.00001 土樣稀釋液,并吸取0.1mL均勻的在富集平板上涂抹；將其置于溫度為30℃的環境中導致培養,持續時間為24h。

2.3.2 耐鹽菌初篩

獲取2.3.1 小節中培養的生長速度最快、菌落最大的菌株,將其接種在初篩平板上后,置于溫度為30℃的環境中導致培養,持續時間為一周。上述各個操作步驟重復三次,將獲取的菌株置于斜面保存。

2.3.3 誘變育種

（1）菌懸液制備

將無菌水放入含有玻璃珠且經過滅菌處理的三角瓶中,對2.3.2 小節保存的斜面單菌實行沖洗后,將其置于往復式搖床上,在轉速為120r/min 的情況下振蕩處理,持續時間為0.5h,保證菌株充分分散,并將菌懸液稀釋至106個/mL。

（2）激光誘變

采用經過滅菌處理的移液管吸取2mL 步驟（1）獲取的液體,將其置入經過滅菌處理的試管中,采用He-Ne激光器在距離試管25cm 處,對其實行照射,照射持續時間為10min、20min、30min,且功率為12mW；每個處理步驟均重復3 次,并將原始的菌懸液作為空白對照。

2.3.4 突變菌培養

通過滅菌的方式,對移液管實行處理后,用其吸取2mL 激光誘變后的三種時間下的菌液樣本；采用滅抗菌的方式對試管實行處理后,將吸取的菌液置于其中,將兩者充分混合均勻并稀釋[4],將稀釋后的菌液均勻分布在初篩平板上,觀察菌落的形態、生長情況,每個處理步驟均重復3 次,并將原始的菌懸液作為空白對照。記錄菌落的形成數量,計算致死率結果。依據誘變后的菌落的形態和大小,對菌株實行判斷,形態較大為正突變株,反之為負。

2.3.5 菌株復篩

將2.3.4 小節獲取的突變菌實行培養,培養位置在不同煙含量的復篩培養基上,分別為30g/L、60g/L、90g/L、120g/L,觀察所有對菌落的生長情況[5],并對其生長結果實行記錄,確定其中耐鹽堿效果最佳的菌株,完成篩選。

2.3.6 復合生物有機肥

將2.3.5 小節獲取的最佳菌株實行拮抗性試驗和菌株復配,制成復合生物有機肥,即復合生物優化劑,按照0.35%的比例接種在糞肥中,經過發酵后形成復合生物優化劑。

2.3.7 土壤試驗

在土壤中進行優化劑的使用試驗,分為3 種情況,情況1 是：不使用復合生物優化劑；情況2：使用6t/hm2；情況3：使用12t/hm2。每種情況的使用土壤面積為25m2。在使用復合生物優化劑后的兩周后,同時在對應的土壤中[6],按照相同的種植密度種植西紅柿。種植期間,采用完全相同的管理措施實行管理。

2.4 檢測方法

2.4.1 菌株形態和生理生化檢測

采用顯微鏡觀察菌體的形態和大小,并以相關的《細菌鑒定手冊》為判斷依據,完成其生理生化判斷。

2.4.2 計算公式

2.4.3 以《生物有機肥》作為檢測標準。

2.4.4 土壤改良檢測：測量土壤中的pH 值、有機質含量、農作物生長情況,計算產量。

3 結果分析

為分析本文研究的復合生物優化劑,對于鹽堿土壤的改良效果,對土壤的pH 值、含鹽量、有機質含量、土壤堿化度、農作物的生長情況6 個方面進行實驗結果分析。注：所有試驗數據后不同小寫字母均表示在0.05 水平上的差異顯著。

3.1 土壤的pH 值、含鹽量、有機質含量分析結果

使用復合生物優化劑后的兩周后,以兩周為一個測量周期,對土壤中的pH 值、含鹽量、有機質含量進行測量,獲取3 個測量周期的測試結果,如表3 所示。

依據表3 的試驗結果得出：使用復合生物優化劑后的兩周后開始,土壤開始逐漸發生變化。在3 種情況下,土壤的pH 值、含鹽量、有機質含量均發生差異性的變化,沒有使用復合生物優化劑的土壤中pH 值、含鹽量、有機質含量變化極小；其余兩種使用情況下,土壤中的pH 值和含鹽量發生不同程度的下降,pH 值最小達到7.26、含鹽量為4.33g/kg。除此之外,有機質含量也顯著增加,最高達到22.11g/kg。表示復合生物優化劑對于鹽堿土壤的改良效果良好,改善土壤中的酸化程度和含鹽量,并且針對土壤中的有機質的含量起到提升效果。

3.2 土壤堿化度分析結果

使用復合生物優化劑后的兩周后,以兩種為測量單位,對土壤中的堿化度實行分析,獲取3 個測量周期的測試結果,如表4 所示。

表4 土壤堿化度下降結果分析

依據表4 試驗結果得出：依據表3 的試驗結果得出：使用復合生物優化劑后的兩周后開始,土壤開始逐漸發生變化。在3 種情況下,土壤的堿化度發生不同變化,其中,情況2 和情況3 的條件下,土壤堿化下降趨勢較為明顯,其中最大下降結果達到62.5%,因此,復合生物優化劑對于鹽堿性土壤的改良效果較好,降低土壤的堿化程度,提升土壤的肥力。

3.3 農作物的生長情況分析結果

農作物的生長情況和產量是直接體現土壤狀態的標準,獲取復合生物優化劑使用兩周后,種植的西紅柿生長情況和產量結果,如表5 所示。

表5 農作物的生長情況分析結果

依據表5 試驗結果得出：在3 種情況下,完成西紅柿的種植,采用復合生物優化劑對土壤改良后,西紅柿的出苗率顯著提升,明顯優于沒有使用復合生物優化劑土壤中西紅柿的出苗率,其中,最高出苗率達到88.6%；同時,西紅柿的株高也發生明顯變化,最高株高達到72.6cm,相比較沒有使用改良技術土壤生長的株高結果高出18.1cm；并且,西紅柿的產量增加顯著,土壤改良后西紅柿的產量是沒有改良土壤中西紅柿產量的1.5 倍。因此,本文研究的復合生物優化劑土壤改良技術,能夠滿足鹽堿地土壤的改良需求,解決土壤中的酸堿程度,促進西紅柿對于養分的吸收,提升西紅柿存活率和生產量。

4 結論

土壤受到不良的生產活動、施肥過量等人為因素以及高溫、高濕等自然因素的影響,導致土壤中養分大量流失,發生鹽漬化、酸化等土壤問題,對于農作物的生長和產量以及土壤微生態的平衡均造成顯著影響。因此,土壤改良技術已經成為改善土壤情況的主要手段。

本文針對土壤改良問題展開相關研究后,以鹽堿地為例,研究基于復合生物優化劑的土壤改良技術,并對該技術實行應用分析。結果顯示：基于復合生物優化劑的土壤改良技術,能夠有效降低土壤中的酸堿程度,改善土壤中有機質,并且調整土壤中的微生物,保證土壤微生態系統的平衡,提升土壤中農作物的存活率以及產量,滿足土壤改良需求。