采用氮循环调控菌剂恢复退化草地群落至近顶级群落的方法

本发明涉及环境微生物生态修复，具体涉及一种采用氮循环调控菌剂恢复退化草地群落至近顶级群落的方法。

背景技术：

1、草原生态系统覆盖了地球陆地面积的约40％，为人类福祉和环境可持续性提供了广泛的基本生态系统服务。然而，尽管是世界上最大和物种最多的生态系统之一，草原的生态系统功能和生物多样性往往会出现退化的情况。在欧亚草原中，呼伦贝尔草原占据着重要的地位，该区域物种丰富，植被类型复杂。羊草草原群系广泛分布在呼伦贝尔草原，是主要的草原类型之一。羊草是一种根茎型多年生优质牧草，不仅为牲畜提供食物，而且还是重要的生态草，被认为是治理盐碱化草地和建植人工草地的理想草种之一，被认为是该区域自然分布区最有希望恢复草地的物种之一。

2、土壤中氮和磷的有效性通常会限制退化草地的养分供应和生态系统生产力。目前，施肥是解决土壤有效养分含量较少和快速提高地上植物生物量的有效方法，但合成肥料的高成本以及nh3和n2o的挥发污染迫使急需寻求新的解决方案。根际微生物群落在驱动养分循环方面发挥着关键作用，为植物提供必要的生长和发育资源。植物根际促生菌(pgpr)虽然在根际微生物群落中所占比例较小，但可以直接或间接影响植物的生长和健康。研究发现pgpr可以通过直接促进植物生长和发育，增加矿质养分的可利用性，刺激根系养分吸收，并提高叶片养分含量来改变生态系统内的养分循环。此外，pgpr也可以通过改变微生物群落结构和相互作用，间接影响大量营养素的溶解度，从而改变整个营养循环。发明人的前期研究已证明，施用芽孢杆菌能够促进植物生长，并减少农田土壤中氮素以逃逸气体(nh3和n2o)的形式流失。然而，解淀粉芽孢杆菌在天然退化草地恢复中的潜在适用性尚需进一步研究，其长期效果仍有待深入研究。

3、采用长期围封样地的方法可以形成顶极草原群落，但会限制草原牧区畜牧业的发展，在实践生产中难以实现。目前根据中度干扰理论和放牧优化理论提出的草原恢复目标以“近顶极群落”状态比较适宜，即恢复草地至物种组成等群落结构特征上与“气候顶极群落”相近，生物多样性得以保持，生态系统结构完好，生态功能与生产功能完善、草-畜关系协调的草原群落。

技术实现思路

1、本发明的所要解决的技术问题包括：如何快速提高由于草原退化而降低的优质牧草的生物量，并同时降低传统施肥的氮流失，从而完成退化草地的快速恢复及构建近顶极群落来实现生态可持续和促进畜牧业的发展。本发明以解淀粉芽孢杆菌作为实用范例，将微生物菌剂成功应用于呼伦贝尔退化草甸草原恢复中，并追踪了施用菌剂后两年的恢复效果，验证了微生物菌剂的遗留效应，实现对退化草地的恢复，证明了该方法的可行性。

2、本发明首先提供了一种恢复退化草地群落的方法，包括将解淀粉芽孢杆菌施用到退化草地上的步骤。

3、上述方法中，所述解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciens)(1000亿cfu/g，水溶)可为购买于山东益昊生物科技有限公司产品解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)(1000亿cfu/g，水溶)。

4、上述方法中，所述施用的时间为草地植物生长初期(内蒙古为4-5月)，优选在雨天进行。

5、上述方法中，所述方法还包括在草地植物生长初期施用氮肥的步骤，所述氮肥可为尿素，施用量可为5-10倍氮沉降量。

6、上述方法中，所述方法还包括将退化草地围封的步骤，以避免动物啃食。

7、本发明还提供解淀粉芽孢杆菌在下述a1-a6中的任一种应用：

8、a1在提高草地地上净初级生产力中的应用；

9、a2在提高优质牧草产量中的应用；

10、a3在降低氮流失中的应用；

11、a4在增加土壤氮养分含量中的应用；

12、a5在恢复退化草地中的应用；

13、a6在构建近顶级草地生态系统中的应用。

14、上述应用中，所述降低氮流失可表现为硝化相关基因(例如aob-amoa基因)丰度的增加降低了氨挥发，反硝化相关基因(例如nirk基因和nirs基因)丰度降低减少了n2o、n2或no排放。

15、上述应用中，所述土壤氮养分含量在土壤溶解总氮(dissolved total nitrogen，dtn)含量、土壤nh4+-n含量和土壤no3--n含量等中体现。

16、本发明旨在提供一种利用解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciens)促进呼伦贝尔退化草地恢复的方法。该菌剂的能够有效增加天然退化草地地上净初级生产力和优质牧草(羊草)生物量，从而有利于缓解生态可持续和畜牧业发展之间的矛盾。

技术特征：

1.一种恢复退化草地群落的方法，其特征在于：包括将解淀粉芽孢杆菌施用到退化草地上的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施用的时间为草地植物生长初期。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述施用的时间选在雨天。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述方法还包括在草地植物生长初期施用氮肥的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法还包括将退化草地围封的步骤。

6.解淀粉芽孢杆菌的应用，其特征在于：所述应用为下述a1-a6中的任一种应用：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述优质牧草为羊草。

技术总结本发明涉及环境微生物生态修复技术领域，具体提供了一种采用氮循环调控菌剂恢复退化草地群落至近顶级群落的方法。本发明的一个技术方案提供一种恢复退化草地群落的方法，包括将解淀粉芽孢杆菌施用到退化草地上的步骤。本发明解决的技术问题是如何快速提高由于草原退化而降低的优质牧草的生物量，并同时降低传统施肥的氮流失，从而完成退化草地的快速恢复及构建近顶极群落来实现生态可持续和促进畜牧业的发展。技术研发人员：吴尚华,高金龙,王洪烁,李茹菲,刘璇,庄绪亮受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心技术研发日：技术公布日：2024/6/13