缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物及其制备方法与应用

本发明属于小麦栽培，具体涉及缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、由于淡水资源短缺，提高作物水分利用效率成为当前农业生产中亟待解决的问题，水资源短缺随之而来的问题便是，土地次生盐碱化严重。盐渍化土地是我国农业发展的主要限制因素之一，其主要分布在华北、东北、西北以及滨海地区。盐碱化土地对植物的影响可归纳为以下几点：(1)植株生长变缓，水分和营养元素的吸收降低；(2)光合作用降低；(3)活性氧增加，导致质膜、蛋白质、核酸等损伤，生理代谢停滞。

2、目前，我国盐渍化程度日益明显，如何提高植物耐盐能力，高效修复盐渍化土壤成为我国农业发展亟待解决的问题。丛枝菌根(arbuscularmycorrhizal，am)真菌能够与80％以上的陆地植物形成共生关系，在土壤中形成庞大的根外菌丝网络。在盐渍土壤中，从枝菌根真菌通过侵染植物根系形成丛枝菌根来影响植物生理、生化过程，从而缓解盐胁迫对宿主造成的不利影响，提高植物耐盐能力，减轻盐害对植物生物量造成的损失。

3、前人研究了保水剂(sap)对小麦具有改善作物根系活力及其生理特性，提高土壤持水特性和供水能力，调节土壤孔隙度及团粒的形成，从而促进作物生长发、光合性能的提高，从而实现产量及水分利用效率的共同提高。目前，缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物在改良旱和盐复合胁迫卓有成效，它有助于促进植物对营养元素和水分的吸收利用，提高植物的抗旱性、抗病性等胁迫的能力，例如，微生物菌肥与土壤调理剂、解钾菌与生物炭，但也有一定的局限性，主要表现制备和处理过程相对复杂，需要特殊的技术和设备支持。因此，亟需一种制备简单方便且不需要特殊的技术和设备支持的新型缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中制备和处理过程相对复杂，需要特殊的技术和设备支持的问题，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、本发明提供了一种缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物，其按重量份数计由以下原料制成：丛枝菌根真菌菌剂1-3份、保水剂0.5-1份；

3、所述丛枝菌根真菌菌剂的制备方法，包括如下步骤：

4、将玉米播种于丛枝菌根真菌菌种与灭菌沙壤土混合后的土壤中其繁殖条件为温度25±2℃，湿度70％，土壤含水量70％-75％，繁殖3～4个月后，去除玉米的地上部分，将玉米根破碎，制成丛枝菌根真菌接种物，又称作丛枝菌根真菌菌剂。所述丛枝菌根真菌接种物含有菌丝体、真菌抱子、侵染根段。需要说明的是，也可将玉米根破碎干燥后制成干燥的丛枝菌根真菌菌剂

5、其中，玉米播种的土壤为沙土和丛枝菌根真菌菌种按照8～12：1的体积比混合后得到的混匀土壤，所述沙土为干燥后的ph为7.3～7.5的沙壤土地上15～25cm的表层土壤。

6、由于在繁殖过程中，玉米根成为一种适合丛枝菌根真菌生长和繁殖的基质，同时保存了菌根真菌的菌丝体和孢子。因此，将玉米根破碎后得到含有菌丝体、真菌孢子、侵染根段的丛枝菌根真菌接种物。其表象特征为，菌丝体：细长而丝状，在土壤中形成密集的网络，与植物根部相互交织，增加表面积。真菌孢子：孢子多以群聚的形式存在，其颜色棕色或黑色。侵染根段：菌丝体通过与植物根的细胞壁相互渗透，形成与植物根段的亲密接触，表现为在植物根表面附近形成一层或多层的丛枝状结构，被称为丛枝菌根。

7、丛枝菌根真菌能够与80％以上的陆地植物形成共生关系，在土壤中形成庞大的根外菌丝网络。干旱条件下，丛枝菌根真菌能够在较低的土壤含水条件下帮助宿主植物吸收和传导水分，改变根系形态，调节植物体内渗透物质和内源激素水平减轻非生物胁迫对植物产生的消极影响。保水剂能够提高土壤持水特性和供水能力，调节土壤孔隙度及团粒的形成，从而促进作物生长发育、光合性能的提高，从而实现产量及水分利用效率的共同提高。因此，本发明通过玉米在土壤中繁殖，制备得到丛枝菌根真菌菌剂。再利用制备得到的丛枝菌根真菌菌剂和保水剂复配得到一种缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物。

8、本发明制备的该缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物的制备和处理过程简单，不需要特殊的技术和设备支持，可以降低生产成本，且缓解作物干旱和盐胁迫复合威胁的效果明显。本发明提供的缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物能够有效改善增加冬小麦干物质的积累，提高了叶片中的叶绿素含量和丙二醛含量，增强了小麦植株的抗氧化酶的活性和光合性能，从而提高耐干旱和盐复合胁迫的抵御能力。

9、其中，上述丛枝菌根真菌菌剂的制备方法中干燥的条件为：在自然条件下风干。这是由丛枝菌根真菌的活性和生物功能受热和紫外线的影响。风干是相对温和的方法，有助于保留丛枝菌根的生物活性和效用，以确保最佳的品质和效果。

10、玉米种子播种后，每5天浇水一次，每次浇2000ml蒸馏水，通过称质量法控制土壤水分，使土壤含水量控制在70％-75％，以满足玉米生长阶段对水分的需求。

11、本发明在制备丛枝菌根真菌菌剂时使用的丛枝菌根真菌为根内根孢囊霉、摩西球囊霉菌中的任意一种。根内根孢囊霉和摩西球囊霉菌都是土壤中的一类真菌，对作物生长有一定的积极作用，能够与植物的根系形成共生关系，可以增加植物对土壤养分的吸收效率，特别是磷和氮；同时可以提高植物对不利环境条件的适应能力，如干旱、盐碱地等。

12、本发明在缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物时用到的保水剂的选择是经过盆栽实验进行了反复的效果验证。其中，保水剂的选择包括如下：

13、本发明使用的保水剂总的分类可以分为为人工合成聚合物、天然聚合物和有机-无机复合聚合物三类。人工合成聚合物是通过化学合成制备的聚合物，这类聚合物具有高度吸水能力，能够迅速吸收和储存大量水分，然后缓慢释放给植物根系，有助于维持土壤湿度，提高水分利用效率。天然聚合物如天然植物黏多糖、淀粉接枝丙烯酰胺等也被用作保水剂，这类保水剂具有天然来源的优势，能够改善土壤结构、提高保水性，并在一定程度上促进土壤微生物的活动。有机-无机复合聚合物这类保水剂结合了有机和无机成分的特性，创造了更为综合的效果。例如，有机物可以提供较好的附着性，而无机物质则增强了保水剂的吸附和释放水分的性能，旨在改善土壤质地和增强保水能力。

14、其中，人工合成聚合物类的保水剂包括聚丙烯酰胺、聚天冬氨酸保水剂、丙烯酰胺-丙烯酸钾共聚交联物。聚丙烯酰胺是一种人工合成的超吸水性聚合物，具有出色的吸水能力，可以在吸收水分后形成凝胶状物质，有助于提高土壤保水性，维持土壤湿度，减缓水分蒸发，提高水分利用效率。聚天冬氨酸是一种高分子聚合物，具有良好的水溶性和生物相容性，能够在土壤中形成凝胶状态，有助于改善土壤结构，减缓水分流失，促进作物根系的生长。丙烯酰胺-丙烯酸钾共聚交联物这种保水剂结合了丙烯酰胺和丙烯酸钾的特性，形成了交联结构，具有良好的吸水性和保水性能，能够在土壤中形成稳定的水分储备，这种复合保水剂有助于提高土壤的保水能力，减轻土壤干旱对作物产生的不利影响。

15、天然聚合物类的保水剂包括天然植物黏多糖、淀粉接枝丙烯晴、丙烯酸盐。天然植物黏多糖是一种从植物中提取的天然高分子物质，具有较好的吸水性和保水性，它有助于改善土壤结构，提高土壤持水能力，同时，天然植物黏多糖也能与土壤中的微生物互动，促进土壤生态系统的平衡。淀粉接枝丙烯酰胺，这种保水剂结合了淀粉和丙烯酰胺，形成一种可降解的聚合物，能够在土壤中形成水凝胶，增加土壤的保水性。丙烯酸盐是一种高分子聚合物，能够吸附并保持大量水分，形成凝胶状态，从而提高土壤的保水能力，减轻土壤的干旱压力，改善土壤的水分状况，对作物的生长和产量有积极影响。有机-无机复合聚合物类的保水剂包括凹凸棒石、沃特多功能保水剂、蒙脱石。凹凸棒石是一种矿石材料，通常用于土壤改良，凹凸棒石具有吸附水分的特性，有助于提高土壤的保水能力，增加土壤孔隙度，促进根系生长，并在一定程度上提高土壤的保水保肥能力。沃特多功能保水剂是一种复合保水剂，通常由多种成分组成，能够吸附和保持大量水分，可以改善土壤水分状况，减缓水分蒸发速度，对于提高作物的抗旱性和促进生长发育具有积极影响。蒙脱石是一种属于硅酸盐矿物的粘土矿物，具有很好的吸湿性和离子交换能力，能够在土壤中吸附水分，并释放给植物根系，对于作物的生长发育有促进作用。

16、本发明在盆栽条件下，经过实验得出最好的制备缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物的原料组成即：选用聚丙烯酰胺型保水剂(sap)和丛枝菌根(am)真菌为试验材料。同时，本发明通过分析小麦在盐碱胁迫条件下的生长特性、光合特性的响应情况，初步探讨保水剂(sap)和丛枝菌根(am)真菌对植物生长和抗盐碱性的最佳组合，在此基础上评价了作物对生长特性、光合特性及生理特性的响应情况，以期缓解盐碱对小麦生长的损害，旨在为提高作物的耐多重复合胁迫提供科学依据。

17、本发明还提供了所述缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物的制备方法，包括如下步骤：

18、按照质量份数分别称取丛枝菌根真菌菌剂和保水剂；

19、将丛枝菌根真菌菌剂和保水剂混合均匀，即得所述缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物。

20、本发明提供的上述制备方法制备的缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物呈棕褐色的颗粒状，该缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物具有提高土壤保水能力、改善土壤结构和降低盐分含量的特性，可以用于提升作物的抗旱性和耐盐性，促进植物生长，增强作物的抗氧化酶的活性和光合性能，从而提高耐干旱和盐复合胁迫的抵御能力。

21、本发明还提供了所述缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物在缓解作物干旱和盐胁迫复合威胁中的应用。

22、优选地，所述缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物用于增强作物抗旱能力和缓解盐胁迫对作物的危害。

23、优选地，所述缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物用于提高干旱和盐复合胁迫下的株高、抗氧化物酶活性、光合性能和植株生物量。

24、本发明通过研究发现，本发明提供的缓解干旱和盐复合胁迫的土壤改良组合物通过提高土壤的保水能力，有效地增强了作物的抗旱能力，有助于作物在干旱条件下维持良好的生长状态，同时减缓了土壤中盐分的传播和积累，维持土壤中适宜的盐分水平，缓解了盐胁迫对作物的危害，从而促进了作物的株高和生物量的提高。在干旱和盐胁迫下，作物通常会受到氧化应激，导致氧化物质的积累，该组合物通过激活植物内部的抗氧化物酶系统，帮助植物应对氧化应激，减轻对植物的损害，达到调控植物生理过程的作用，改善作物的光合性能，有助于提高光合产物的合成。