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一種低養護的植物微生物聯合修復裸露坡面的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510154437.5

申請日:

20150402

公開號:

CN106134677A

公開日:

20161123

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G1/00,A01G7/00 主分類號: A01G1/00,A01G7/00
申請人: 深圳市鐵漢生態環境股份有限公司
發明人: 宋鳳鳴,劉建華,吳彩瓊,徐義炎,史正軍,吳夢洋,周熠
地址: 518040 廣東省深圳市福田區紅荔西路8133號農科商務辦公樓7樓
優先權: CN201510154437A
專利代理機構: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 代理人: 唐致明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510154437.5

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,包括:1.清理、休整坡面,在坡面上設置種植槽及灌溉配套設施;2.第一次噴播:分別接種并活化培養多種土壤PGPR菌株,將多種土壤PGPR菌株培養所得菌液混合得到復合PGPR液體菌劑,稀釋,混合土壤改良劑,均勻噴播至坡面;3.第二次噴播:對豆科植物種子拌種接種多宿主根瘤菌,再將豆科和其他科屬植物種子噴播至坡面。功能微生物可增加土壤中有機物質和難溶性磷鉀等礦物質的分解,促進根系發展和植物生長,植物從土壤中吸收營養,生長加快,產生的凋落物也增多,進一步加強了土壤微生物的活動,從而促使有機物、礦物質的分解轉化,使得植物群落能夠更加持久地生存并護坡。

權利要求書

1.一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)清理、修整坡面,在坡面上設置種植槽及灌溉配套設施;(2)第一次噴播:分別接種并活化培養多種土壤PGPR菌株,將多種土壤PGPR菌株培養所得菌液混合得到復合PGPR液體菌劑,稀釋,混合土壤改良劑,噴播至坡面;(3)第二次噴播:對豆科植物種子拌種接種多宿主根瘤菌,再將豆科植物種子和其他科屬植物種子噴播至坡面,噴播結束后用無紡布覆蓋并固定;(4)向種植槽土壤中加入根瘤菌和多種PGPR菌,種植喬灌苗木。2.根據權利要求1所述的一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,所述的多種土壤PGPR菌株包括膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和熒光假單胞菌。3.根據權利要求1或2所述的一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,所述的土壤改良劑包括有機肥。4.根據權利要求1或2所述的一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,所述的豆科植物種子是臺灣相思、傘房決明、山毛豆、木豆和多花木藍中的一種或多種。5.根據權利要求1或2所述的一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,所述的其他科屬植物種子是禾本科植物百喜草、糖蜜草和狗牙根中的一種或多種。6.根據權利要求1或2所述的一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,所述的喬灌苗木是木麻黃、野牡丹、夾竹桃、桃金娘、陰香中的一種或多種。

說明書

技術領域

本發明涉及一種邊坡修復方法,尤其涉及一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法。

背景技術

近幾十年來,化肥的過度使用帶來的土壤板結、地力衰退、環境污染等問題已日益嚴重,對應到邊坡綠化行業中,噴播速生種、使用大量化肥的結果是容易獲得較好的短期綠化效果,但卻忽視了對土壤的改良和營養補償。由于綠化行業普遍重建設輕養護,隨著時間推移,土壤變得越加貧瘠,植物群落易退化,直接導致邊坡修復往往是一年綠,兩年黃,三年枯,四年全死光。

專利CN 102677683 A公布了一種環境友好型微生物一植物聯合護坡方法,首先在需要加固的邊坡土壤內通過注入或噴淋方式加入微生物加固液,同時在該邊坡區域內種植易活植物,所述的微生物加固液包括細菌濃縮液和營養液,所述細菌采用芽孢桿菌,所述營養液包括尿素、鈣離子溶液、養料和溶解氧氣,所述的養料為淀粉或葡萄糖。該方法主要是利用微生物加固液中的芽孢桿菌水解營養液中尿素,從而產生碳酸根離子,并與鈣離子形成碳酸鈣沉淀從而對邊坡加固,該過程中會產生銨離子等副產物會對生態環境產生一定的負面影響,然后通過在加入了微生物加固液的土壤區域種植植物,利用植物吸收銨離子,從而降低銨離子的環境污染。除了銨離子對環境有一定的負面影響以外,土壤板結對于植物生長也是不利的,且一旦尿素濃度過高便容易燒苗,影響植物正常生長。專利CN 103966126 A公布了一種枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)及微生物菌劑和它們在生態修復中的用途,該枯草芽孢桿菌及由其制得的微生物菌劑能夠顯著地促進綠化植物的根系生長并達到更高的發達程度,從而進一步增加了邊坡的穩定性,但應用方式為在袋裝土壤中加入菌劑,將植物幼苗種在袋裝土壤中,所需人工較多,不適合大面積推廣應用。上述兩個專利均未能利用植物與微生物互惠互利作用進行邊坡防護,實現植物-微生物-土壤這一系統內營養物質的的良性循環。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,實現植物-微生物-土壤這一系統內營養物質的的良性循環,實現植物群落持久護坡。

本發明所采取的技術方案是:

一種低養護的植物-微生物聯合修復裸露坡面的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)清理、修整坡面,在坡面上設置種植槽及灌溉配套設施;

(2)第一次噴播:分別接種并活化培養多種土壤PGPR菌株,將多種土壤PGPR菌株培養所得菌液混合得到復合PGPR液體菌劑,稀釋,混合土壤改良劑,噴播至坡面;

(3)第二次噴播:對豆科植物種子拌種接種多宿主根瘤菌,再將豆科植物種子和其他科屬植物種子噴播至坡面,噴播結束后用無紡布覆蓋并固定;

(4)向種植槽土壤中加入根瘤菌和多種PGPR菌,種植喬灌苗木。

作為發明的進一步改進,所述的多種土壤PGPR菌株包括膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熒光假單胞菌。

作為發明的進一步改進,所述的土壤改良劑包括有機肥。

作為發明的進一步改進,所述的豆科植物種子是臺灣相思、傘房決明、山毛豆、木豆和多花木藍中的一種或多種。

作為發明的進一步改進,所述的其他科屬植物種子是禾本科植物百喜草、糖蜜草和狗牙根中的一種或多種。

作為發明的進一步改進,所述的喬灌苗木是木麻黃、野牡丹、夾竹桃、桃金娘、陰香中的一種或多種。

作為發明的進一步改進,所述的灌溉配套設施包括跌水槽和排水溝。

本發明的有益效果是:本發明通過在第一次噴播中,將分別接種并活化培養的多種土壤PGPR菌株,包括具解鉀活性的膠質芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)、具解磷活性的巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)和地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)等多種功能微生物混合土壤改良劑噴播至坡面,這些功能微生物在生長繁殖過程中產生大量的胞外多糖等次生代謝產物,這些產物可增加土壤中有機物質和難溶性磷鉀等礦物質的分解,并促進土壤團粒結構的形成,繼而促進根系發展和植物生長;植物從土壤中吸收營養,生長加快,通過光合作用固定的能量和物質增多,產生的凋落物也隨之增多,進一步加強了土壤微生物的活動,從而最大限度促使有機物、礦物質的分解轉化,補償了土壤營養,形成了良性的物質循環,使得植物群落能夠更加持久地生存并護坡;枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)可在植物根系周圍形成優勢種群,抑制或拮抗有害病原菌的生長繁殖,降低了植物發生病害的風險,進而起到促進植物生長的作用。

附圖說明

圖1為實驗區禾本科植物生長情況。

圖2為對照區禾本科植物生長情況。

圖3為實驗區豆科和禾本科混種生長情況。

圖4為對照區豆科和禾本科混種生長情況。

具體實施方式

(1)長石發酵實驗

在50mL YEB培養基中加入1g過40目篩、粒徑<0.45mm的長石顆粒,分別接種地衣芽孢桿菌、熒光假單胞菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌菌種的單菌落,對照樣不接種,27℃下100r/min震蕩培養7d,用火焰光度計測菌液中K+濃度和Ca2+濃度,實驗結果如表1。

注:同列數值后不同小寫英文字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表1中實驗結果可以看出,各菌種發酵液中K+濃度和Ca2+濃度均有一定程度升高,其中膠質芽孢桿菌解鉀效果最好,K+濃度和Ca2+濃度均較對照樣顯著提高,表明該菌種具備較好的解鉀效果,對長石有一定溶蝕作用。應用于石質邊坡可在一定程度上促進表層鈣質巖石風化,增溶土壤中的鉀肥。

(2)細菌解鉀實驗

取蔗糖10. 0 g,MgSO4?7H2O 0.5 g,(NH4) 2SO4 0.2 g,NaCl 0.1 g,CaCO3 0.1 g,鉀長石粉5.0 g,蒸餾水1 L,配制pH為7.2的硅酸鹽細菌發酵培養基,分別接種地衣芽孢桿菌、熒光假單胞菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌菌種的單菌落,培養7d,分析溶液中K+濃度變化。培養7d后,觀察結果發現除膠質芽孢桿菌之外其他菌種均無法在低鉀濃度的硅酸鹽發酵培養基上生長,而膠質芽孢桿菌培養的發酵液中的K+含量由15μg/mL增加至22μg/mL,鉀含量增加46.7%,說明膠質芽胞桿菌在硅酸鹽環境下具有很好的解鉀效果。

(3)盆栽實驗

首先使用濃度為1%的高錳酸鉀溶液對熱帶苜蓿種子進行消毒,再使用蒸餾水沖洗干凈。分成4組進行對比實驗,對照組不接種,實驗組通過拌種的方式接種,第2組僅接種復合PGPR菌,第3組僅僅接種多宿主根瘤菌(Rhizobium multihospitium),第4組同時接種復合PGPR菌和多宿主根瘤菌。所接種的復合PGPR菌通過將膠質芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)、巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)分別接種入LB營養液(10g/L胰蛋白胨+5g/L酵母提取物+10g/L NaCl)中,置于37 ℃的恒溫培養箱內活化培養48h,活化培養后菌液OD600值范圍約為1~1.5,活性孢子濃度大于1億CFU/mL。將幾種菌液以1:1:1:1:1的體積比混合成復合PGPR液體菌劑,稀釋20倍。所接種的根瘤菌是通過YMB培養基(1g/L酵母提取物+10g/L甘露醇+0.5g/L K2HPO4 +0.2g/LMgSO4`7H2O+0.1g/LNaCl)活化培養得到。將園土混合少量有機肥倒入花盆,將處理好的熱帶苜蓿種子播種于花盆基質中,每盆播種10粒,待幼苗長齊后,定苗至5株。種植3個月后測定株高,采樣后將地上部和根系分開烘干后稱量干重。

注:同列數值后不同小寫英文字母表示差異顯著(P<0.05)

由表2可以看出,接種根瘤菌對株高、地上部分干重、根系干重都產生顯著影響,而接種復合PGPR菌則只對根系干重有顯著影響,對株高、地上部分生長影響不顯著。接種根瘤菌后不僅可提高植物生長速度,株高和地上部分干重顯著提高,而且可促進根系生長,提高植物抗逆性。

(4)噴播實驗

在坡度接近的坡面,劃分對照區和實驗區進行噴播實驗。對照區采用普通噴播方式進行噴播,實驗區采用如下方法進行噴播:(1)清理、平整坡面,掛鐵絲網并在石質坡面鉆孔打入錨桿固定,在坡面上設置種植槽、跌水槽和排水溝等灌溉配套設施建設;(2)第一次噴播:分別膠質芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)、巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)等多種土壤PGPR菌株,以單菌落接種入LB營養液擴大培養,即10g/L胰蛋白胨+5g/L酵母提取物+10g/L NaCl,37 ℃的恒溫培養箱內活化培養48h,活化培養后菌液OD600值范圍約為1~1.5,活性孢子濃度大于1億CFU/mL。將幾種菌液以1:1:1:1:1的體積比混合成復合PGPR液體菌劑,稀釋20倍,混入有機肥等土壤改良劑的泥漿,均勻噴播至坡面;(3)第二次噴播:對如臺灣相思、傘房決明、山毛豆、木豆、多花木藍等豆科植物種子拌種接種多宿主根瘤菌(Rhizobium multihospitium),菌種通過YMB培養基,即1g/L酵母提取物+10g/L甘露醇+0.5g/L K2HPO4 +0.2g/LMgSO4`7H2O+0.1g/LNaCl,活化培養得到,拌種后將豆科種子、禾本科植物如百喜草、糖蜜草、狗牙根等和其他科屬植物種子,以及噴播基質均勻噴播到坡面,噴播完用無紡布覆蓋并固定;(4)種植槽拌菌種植,向種植槽土壤中加入上述相同的根瘤菌和復合PGPR菌,種植如木麻黃、野牡丹、夾竹桃、桃金娘、陰香等喬灌苗木;(5)常規灌溉養護,養護至草木生長到一定高度后減少澆水,并逐漸過渡到無養護狀態。

對照區和實驗區選用相同的植物、相同的濕噴機以同樣的播種量進行噴播,五個月以后,實驗區植物生長速度、覆蓋度較對照區有顯著差異,實驗區的豆科植物株高顯著高于對照區同種植物,實驗區的植物覆蓋度也顯著高于對照區,具體細節如圖1、圖2、圖3和圖4。

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一種 養護 植物 微生物 聯合 修復 裸露 方法
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