一种促进棉田钾素转化的微生物菌剂及其制备方法

本发明属于微生物材料，具体涉及一种促进棉田钾素转化的微生物菌剂及其制备方法。

背景技术：

1、钾素是影响棉花生长发育和优质高产的关键因子之一。提升土壤钾素水平可有效提高棉花叶片光合特性，促进棉花增产。而目前钾素资源面临亏缺，在国内进行资源性调控难度较大，棉花为喜钾作物，缺钾会显著影响棉花功能叶的光合速率和根系基因表达，造成减产。

2、自20世纪80年代以来，钾肥得到了广泛使用，而长期持续施用钾肥，导致钾肥过剩及利用效率降低，陆续出现土壤缺钾减产的现象。当前棉花生产中，一方面土壤速效钾含量呈逐年下降的趋势，另一方面土壤中有丰富的钾储备，大约90％-98％的土壤钾存在于硅酸盐矿物中，因此，在农业可持续发展的大趋势下，将固定缓释钾转化为可被植物吸收的速效钾可能更经济可行。

3、现有技术中，为了改善土壤钾素水平，基本上是使用一些土壤调理剂或者活化剂，以促进钾素的转化。例如，申请号为cn200510016620.5的专利申请，其公开土壤生物活化剂，属于农业技术领域。由尿囊素(allantoin)0.1-0.3重量份和生化黄腐酸(hunic acid)0.7-0.9重量份混合组成。与菌肥配合施用时，可增强菌肥对土壤中难溶性磷钾的活化能力和固氮能力，提高土壤肥力，改善植株的营养条件，进而提高作物产量，改进品质。

4、申请号为cn202111384548.7的中国专利申请，公开了一种土壤调理剂及其制备方法，土壤调理剂包括以下重量份：钙镁磷肥67-78份，黄腐酸钾20-30份，微量元素2-3份，微量元素为锌和硼。其通过活化后的腐殖酸钾或黄腐酸钾的使用，增加土壤中钾阳离子交换量，并调节土壤酸碱度，促进土壤团粒结构形成，防治农作物缺素症，增强农作抗病性，提高农作产量，改善农作物品质。

5、然而目前的这些现有技术，成分复杂，功能单一，且针对性差，在施加化学肥料的同时，还需要大量施用此类土壤调理剂，反而加大的土壤的负担，虽然作物当季可以提升产量和品质，但是很难得到持续稳定的作用效果，因此并没有任何实际应用的价值。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的问题，筛选功能微生物菌株，制备得到一种复合微生物菌剂组合，一方面通过促进矿物钾的释放和非交换性钾向交换性钾转化，促进土壤钾素的释放，提高土壤钾素的有效性，另一方面，可以促进作物生长，提升作物产量和品质。

2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种促进棉田钾素转化的微生物菌剂，包含环状芽孢杆菌(bacilluscirculans)、奇异酵母菌(saccharomyces paradoxus)、昆明假单胞菌(pseudomonaskunmingensis)、微生物活化剂以及辅料。

4、所述环状芽孢杆菌的的保藏编号为cgmcc no.1.8826，原始保藏日期为2008年10月21日；所述奇异酵母菌的的保藏编号为cgmcc no.2.5692，原始保藏日期为2016年12月5日；所述昆明假单胞菌的保藏编号为cgmcc no.1.16086，原始保藏日期为2017年1月15日；三种菌株均购自中国普通微生物保藏管理中心，可以通过公开目录查询购买，无需进行重复生物保藏。

5、进一步的，所述微生物活化剂包含葡萄糖、褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒、海藻酸钠，三者质量比为10:1:0.5。

6、更进一步的，所述褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒的制备方法为：将50g玉米醇溶蛋白与10g褐藻寡糖共溶于500ml体积分数70％乙醇溶液，再加入5g槐糖脂，搅拌1h得到混合液；再在磁力搅拌下，将混合液缓慢注入等体积的去离子水中，以1000r/min的转速进行磁力搅拌30min，用旋转蒸发仪去除溶液中的乙醇，5000r/min离心10min，冷冻干燥后得到褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒。

7、进一步的，所述辅料为硅藻土、生物炭、腐殖酸、菌菇渣、磷酸二氢钾、碳酸钙，质量比为10:10:10:5:0.5:0.1。

8、一种促进棉田钾素转化的微生物菌剂的制备方法，包括以下制备步骤：

9、(1)制备微生物发酵液：将冷冻保存的发酵菌株环状芽孢杆菌、奇异酵母菌、昆明假单胞菌取出分别接种到lb培养基上，在温度28-30℃条件下进行菌株活化培养；待到24h后，将活化菌株接种至lb培养基中继续培养，在温度28-33℃，180rpm条件下培养24-36h，再以2％的接种量接种于发酵培养基中，培养至有效活菌数达到1.0×108cfu/ml，得到三种菌株的一级种子液；再分别将一级种子液接种于发酵培养基中，接种量5％，搅拌速度180-220rpm，温度28-30℃培养至有效活菌数达到5.0×1010cfu/ml，得到三种发酵菌液，再将三种发酵菌液按照体积比1:1:1混合后，得到微生物发酵液；

10、(2)制备微生物活化剂：将50g玉米醇溶蛋白与10g褐藻寡糖共溶于500ml体积分数70％乙醇溶液，再加入5g槐糖脂，搅拌1h得到混合液；再在磁力搅拌下，将混合液缓慢注入等体积的去离子水中，以1000r/min的转速进行磁力搅拌30min，用旋转蒸发仪去除溶液中的乙醇，5000r/min离心10min，冷冻干燥后得到褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒；将得到的褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒与葡萄糖、海藻酸钠按比例混合均匀得到微生物活化剂；

11、(3)将硅藻土、生物炭、腐殖酸、菌菇渣、磷酸二氢钾、碳酸钙混合均匀后灭菌处理，加入微生物活化剂再次搅拌均匀得到混合料；

12、(4)将步骤(1)得到的微生物发酵液和步骤(3)得到的混合料按照50ml：30g的固液比进行混合吸附，后干燥至含水量≤5％，得到终产品。

13、更进一步的，步骤(1)发酵培养基的组成为：甘油1.0％-2％、蛋白胨1.0％-1.5％、酵母浸粉1％-1.1％、碳酸钙0.3％-0.5％，磷酸二氢钾0.1％-0.3％，其余为水，按质量百分比计，总量为100％，ph自然。

14、本发明各原料均市售科可得。每亩棉田沟施2公斤，可起到提高土壤中速效钾的含量，促进棉花植株的生长发育。

15、有益效果：

16、1)本发明筛选三株高效解钾促生型微生物菌株，其中环状芽孢杆菌可以高效产生酒石酸、柠檬酸等有机酸类物质，可以通过降低土壤环境ph值，促进棉田中含钾矿物风化，使矿物钾释放钾离子被植物利用；而筛选的奇异酵母菌，其释放的有机酸容易与矿物表面的金属原子发生反应形成可溶性的络合物，破坏矿物的结构，促进钾的释放；筛选的昆明假单胞菌与矿物质接触的过程中会产生大量的胞外多糖，这些胞外多糖的部分官能团具有络合作用，能够与矿物质能形成细菌－矿物复合体，通过对矿物质表面颗粒si4+、al3+和k+产生溶蚀作用，从而促进含钾矿物的分解；同时三种菌株还具有优良的促生特性，具备产iaa能力、产铁载体能力，三者混合后，具备显著的协同作用，有效优化棉田钾素比例，促进棉株对钾素的吸收；

17、2)本发明使用葡萄糖、褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒、海藻酸钠组成微生物活化剂，一方面在为微生物菌株提供能量的同时，制备添加槐糖脂的褐藻寡糖-纳米蛋白复合颗粒，还可以提升功能菌株的活性，刺激其更高效的发挥解钾促生的作用，提升作物对于钾元素的利用效率；

18、3)使用硅藻土、生物炭、腐殖酸、菌菇渣、磷酸二氢钾、碳酸钙等作为辅助营养物质，一方面硅藻土生物炭等物质可以吸附微生物，其到微生物载体的作用，另一方面，生物炭、腐殖酸、菌菇渣等成分可以为土壤补充有机营养物质，特别是硅藻土、生物炭等成分，施入土壤后可以维持土壤结构，改善水肥气热状况，保持和提升土壤肥力。同时两者的多孔结构以及种类繁多的官能团能够吸引土壤中的钾离子，并且生物炭可以减小水分渗漏，降低速效钾的流失量；

19、4)综上，本发明所得菌剂，可以调节土壤钾素结构，减少钾肥使用，提升棉花产量的品质，在棉花种植区域，将有潜在的应用前景，值得推广和应用。