一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法与流程

本发明涉及微生物发酵，尤其涉及一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法。

背景技术：

1、土壤酸化是指土壤ph下降，酸度增加的现象。自然过程和人为影响均有可能引起土壤酸化，例如，植物根系分泌有机酸，植物残体或凋落物分解过程中产生酸性物质，生理酸性肥料施用后残留的阴离子与土壤中的氢离子结合后形成强酸等。土壤酸化是土壤退化的主要表现形式之一，会引起土壤养分的有效性和土壤肥力下降，重金属的活性提高，此外还会影响土壤微生物结构和酶活性，进而阻碍植物的生长发育。

2、酸化土壤改良剂能够用于修复酸化土壤，提升土壤ph。常用的酸化土壤改良剂包括化学改良剂和微生物改良剂两大类，其中：化学改良剂(如矿物质石灰)对底土酸性的改善速度较慢，而其过量使用又会造成土壤中微量营养素的生物利用度下降；相对比而言，微生物改良剂利用微生物的代谢活动来修复酸化土壤，对环境的不利影响较小，因而近年来受到了较大的关注。目前，微生物改良剂受限于微生物在土壤中的繁殖速度等因素，提高土壤ph的速度较慢，且难以快速提高酸化土壤中的有效磷含量。

技术实现思路

1、为了解决微生物改良剂难以快速提高土壤的ph和有效磷含量的技术问题，本发明提供了一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法。通过本发明的方法制得的酸化土壤改良剂，能够较快地提高酸化土壤的ph，同时还能提高土壤中的可溶性磷含量，具有较好的酸化土壤修复效果。

2、本发明的具体技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法，包括以下步骤：

4、(1)将具有解磷作用的酸化土壤改良菌接种到发酵培养液中，进行第一次发酵，获得一次发酵液；

5、(2)将贻贝壳粉加入到一次发酵液中，进行第二次发酵，获得二次发酵液；

6、(3)对二次发酵液进行分离产物，获得酸化土壤改良剂。

7、本发明中，采用具有解磷作用的酸化土壤改良菌进行第一次发酵，能够使菌株快速扩增，并分泌可提高土壤ph的物质。而后加入贻贝壳粉进行第二次发酵，利用酸化土壤改良菌的解磷作用，能够将贻贝壳粉中的难溶磷转变成可溶磷，从而使本发明的酸化土壤改良剂能够在更大程度上提高酸化土壤中的可溶磷含量；此外，贻贝壳粉中含有碳酸钙和氧化钙，能够中和土壤酸性，从而提高酸化土壤改良效果。当将本发明制得的酸化土壤改良剂施用到酸化土壤中时，能够利用其中的酸化土壤改良菌及其在第一次发酵时产生的可提高土壤ph的物质，以及贻贝壳粉，较快地提高土壤ph，同时，还能利用酸化土壤改良菌将土壤中的难溶磷转变成可溶磷，并利用第二次发酵过程中从贻贝壳粉中释放的可溶磷，较快地提高土壤中的有效磷含量。

8、作为优选，步骤(1)中，所述酸化土壤改良菌的菌株名称为xhzg06-95a3，分类命名为candida palmioleophila，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2023年12月4日，保藏编号为cgmcc no.29215

9、candida palmioleophila是假丝酵母菌属(candida)内的一个种，目前尚无统一的中文译名，该种内尚未报道过有能够改良酸化土壤的菌株。本发明所使用的菌株xhzg06-95a3具有较高的耐酸性，且在施用到酸化土壤中后，能够有效提升土壤ph，其机制可能是通过利用土壤中的酸性物质来降低土壤酸度，以及产生胺类物质来中和土壤中的氢离子。并且，在酸性土壤中，磷易被固定，生物有效性低，难以被植物吸收利用，缺磷会对植物生长造成较大的抑制，而本发明的菌株xhzg06-95a3具有解磷作用，能够将被固定的难溶磷转化成可溶磷(有效磷)，使其能够被植物吸收利用。此外，在ph 3～8和15～35℃下，菌株xhzg06-95a3均能较好地生长，并降低环境酸性，因而对环境具有较好的适应能力。

10、作为优选，步骤(1)中，所述发酵培养液包括以下浓度的组分：酵母膏5～10g/l，葡萄糖10～20g/l，蛋白胨10～20g/l，k2hpo4 0.5～1g/l，(nh4)2hpo4 3～6g/l，mg2so4·7h2o0.5～1g/l，kcl 0～0.3g/l，溶剂为水，ph＝6～7。

11、作为优选，步骤(1)中，所述一次发酵液的od600为0.7～1.2。

12、作为优选，步骤(2)中，所述贻贝壳粉与第一发酵液之间的质量体积比为2～8g:100ml。

13、作为优选，步骤(2)中，在进行第二次发酵之前，向一次发酵液中补加碳源；所述碳源为葡萄糖、半乳糖、蔗糖和淀粉中的一种或多种。

14、通过补加碳源，能够促进菌株xhzg06-95a3在第二次发酵时发挥解磷作用，将贻贝壳粉中的难溶磷转变成可被植物吸收利用的可溶磷。并且，对于本发明所使用的菌株xhzg06-95a3而言，当采用葡萄糖、半乳糖、蔗糖和淀粉中的一种或多种作为碳源时，促进其解磷作用的效果更佳。

15、进一步地，所述碳源与一次发酵液之间的质量体积比为0.5～2.0g:100ml。

16、作为优选，步骤(2)中，在将贻贝壳粉加入到一次发酵液中之前，先将贻贝壳粉在550～650℃下煅烧3～4h。

17、通过对贻贝壳粉进行煅烧，使其中的有机质分解，同时生成的气体逸出，能够增加贻贝壳粉的孔隙率，使孔道扩容，从而有利于其对土壤中酸性物质的吸附和反应，提高酸化土壤改良效果。

18、作为优选，步骤(1)中，所述第一次发酵的温度为20～30℃。

19、作为优选，步骤(2)中，所述第二次发酵的温度为20～30℃，时间为1～5d。

20、作为优选，步骤(1)中，在将酸化土壤改良菌接种到发酵培养液中的具体过程包括以下步骤：将酸化土壤改良菌接种到活化培养基上，进行活化，而后从活化培养基上挑取单菌落，接种到发酵培养液中。

21、进一步地，所述活化培养基为lb固体培养基。

22、作为优选，步骤(2)中，所述贻贝壳粉的粒径小于等于10μm。

23、第二方面，本发明提供了一种采用据所述方法制得的酸化土壤改良剂。

24、第三方面，本发明提供了所述酸化土壤改良剂在改良酸化土壤中的应用。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

26、(1)本发明采用具有解磷作用的酸化土壤改良菌，配合第一次发酵和加入贻贝壳粉后的第二次发酵过程，制得的酸化土壤改良剂能够较快地提高酸化土壤的ph，并提高土壤中的可溶磷含量。

27、(2)本发明中所采用的酸化土壤改良菌(菌株xhzg06-95a3)能够提高酸化土壤的ph，同时还能发挥解磷作用，将土壤和贻贝壳粉中的难溶磷转化成可溶磷，而目前，在其同种(candida palmioleophila)内尚未报道过能够用于酸化土壤改良的菌株。

技术特征：

1.一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸化土壤改良菌的菌株名称为xhzg06-95a3，分类命名为candida palmioleophila，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmcc no.29215。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述发酵培养液包括以下浓度的组分：酵母膏5~10 g/l，葡萄糖10~20 g/l，蛋白胨10~20 g/l，k2hpo4 0.5~1 g/l，(nh4)2hpo4 3~6 g/l，mg2so4·7h2o 0.5~1 g/l，kcl 0~0.3 g/l，溶剂为水，ph=6~7。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一次发酵液的od600为0.7~1.2。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述贻贝壳粉与第一发酵液之间的质量体积比为2~8 g : 100 ml。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，在进行第二次发酵之前，向一次发酵液中补加碳源；所述碳源为葡萄糖、半乳糖、蔗糖和淀粉中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，在将贻贝壳粉加入到一次发酵液中之前，先将贻贝壳粉在550~650℃下煅烧3~4 h。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述贻贝壳粉的粒径小于等于10 μm。

9.一种采用权利要求1~8之一所述方法制得的酸化土壤改良剂。

10.根据权利9所述酸化土壤改良剂在改良酸化土壤中的应用。

技术总结本发明涉及微生物发酵技术领域，公开了一种基于微生物发酵制备酸化土壤改良剂的方法，包括以下步骤：将具有解磷作用的酸化土壤改良菌接种到发酵培养液中，进行第一次发酵，获得一次发酵液；将贻贝壳粉加入到一次发酵液中，进行第二次发酵，获得二次发酵液；对二次发酵液进行分离产物，获得酸化土壤改良剂。通过本发明的方法制得的酸化土壤改良剂，能够较快地提高酸化土壤的pH，同时还能提高土壤中的可溶性磷含量，具有较好的酸化土壤修复效果。技术研发人员：郑刚,刘妍,李艳杰,贾保磊,姚燕来受保护的技术使用者：湘湖实验室（农业浙江省实验室）技术研发日：技术公布日：2024/6/26