陳亞萍 李英芹 馬文婷

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué),甘肅 蘭州 730022)

1 概述

土壤改良是采用合理的技術(shù)手段,改善土壤的性狀、提升土壤中各類有機(jī)物、營養(yǎng)的含量,保證農(nóng)作物的生長[1],常見土壤改良技術(shù)包括：水利、工程、生物、耕作和化學(xué)共五個類別的改良技術(shù)。土壤的改良需結(jié)合實(shí)際的自然條件、土壤情況以及經(jīng)濟(jì)情況,采取可行、合理的改良方案。土壤的改良是階段性,其可分為兩個階段,分別為保土和改土。復(fù)合生物優(yōu)化劑則是生物改良中的一種方式,其也稱為微生物復(fù)合劑,其在堿性土壤中的作用機(jī)理包含多個方面[2],例如微生物復(fù)合劑能夠促使土壤中有機(jī)質(zhì)的含量上升、加快以及提升農(nóng)作物的生長、提升土壤中的pH 值、降低環(huán)境污染、提升農(nóng)作物的存活率和產(chǎn)量、平衡土壤微生態(tài)。為了分析復(fù)合微生物優(yōu)化劑對于土壤改良的效果,以鹽堿地為例,采用復(fù)合生物優(yōu)化劑對其實(shí)行改良,分析該優(yōu)化劑的改良效果。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地區(qū)概況

本文以某省的鹽堿化土壤為研究區(qū)域,該區(qū)域的土壤中鹽分含量大部分超過1.2%,土壤中的有機(jī)質(zhì)含量極低,且土壤的黏度較高。耕作層土壤中鹽分的含量超過0.55%,最高含鹽量接近1.6%,嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長。

隨機(jī)獲取該區(qū)域內(nèi)的試驗(yàn)土壤樣本,經(jīng)實(shí)測為pH值為9.04,有機(jī)質(zhì)含量10.89g/kg,其他成分含量詳情用表1 描述。

表1 土壤中成分含量情況

2.2 復(fù)合生物優(yōu)化劑和儀器

2.2.1 試驗(yàn)儀器

高壓滅菌鍋、恒溫振蕩儀、生化培養(yǎng)箱、電爐、電子天平、超凈工作臺、生物顯微鏡、低速離心機(jī)、酸度計、米尺。

2.2.2 復(fù)合生物優(yōu)化劑

采集某食鹽生產(chǎn)工廠附近土壤,并采用分離技術(shù)獲取土壤中復(fù)合生物菌種。培養(yǎng)基制備：制備所需材料和含量詳情用表2 描述。

表2 培養(yǎng)基制備所需材料和含量

2.3 復(fù)合生物優(yōu)化劑制備方法

2.3.1 微生物菌株分離

準(zhǔn)備無菌水,為100mL,向其中放入土壤樣品,其質(zhì)量為10g；將兩者均勻混合；放入振蕩機(jī)上,在轉(zhuǎn)速為120r/min 的情況下振蕩處理,持續(xù)時間為0.5h,獲取濃度為的0.1 土樣稀釋液；對其進(jìn)行逐漸稀釋處理后[3],階梯式獲取0.001、0.0001、0.00001 土樣稀釋液,并吸取0.1mL均勻的在富集平板上涂抹；將其置于溫度為30℃的環(huán)境中導(dǎo)致培養(yǎng),持續(xù)時間為24h。

2.3.2 耐鹽菌初篩

獲取2.3.1 小節(jié)中培養(yǎng)的生長速度最快、菌落最大的菌株,將其接種在初篩平板上后,置于溫度為30℃的環(huán)境中導(dǎo)致培養(yǎng),持續(xù)時間為一周。上述各個操作步驟重復(fù)三次,將獲取的菌株置于斜面保存。

2.3.3 誘變育種

（1）菌懸液制備

將無菌水放入含有玻璃珠且經(jīng)過滅菌處理的三角瓶中,對2.3.2 小節(jié)保存的斜面單菌實(shí)行沖洗后,將其置于往復(fù)式搖床上,在轉(zhuǎn)速為120r/min 的情況下振蕩處理,持續(xù)時間為0.5h,保證菌株充分分散,并將菌懸液稀釋至106個/mL。

（2）激光誘變

采用經(jīng)過滅菌處理的移液管吸取2mL 步驟（1）獲取的液體,將其置入經(jīng)過滅菌處理的試管中,采用He-Ne激光器在距離試管25cm 處,對其實(shí)行照射,照射持續(xù)時間為10min、20min、30min,且功率為12mW；每個處理步驟均重復(fù)3 次,并將原始的菌懸液作為空白對照。

2.3.4 突變菌培養(yǎng)

通過滅菌的方式,對移液管實(shí)行處理后,用其吸取2mL 激光誘變后的三種時間下的菌液樣本；采用滅抗菌的方式對試管實(shí)行處理后,將吸取的菌液置于其中,將兩者充分混合均勻并稀釋[4],將稀釋后的菌液均勻分布在初篩平板上,觀察菌落的形態(tài)、生長情況,每個處理步驟均重復(fù)3 次,并將原始的菌懸液作為空白對照。記錄菌落的形成數(shù)量,計算致死率結(jié)果。依據(jù)誘變后的菌落的形態(tài)和大小,對菌株實(shí)行判斷,形態(tài)較大為正突變株,反之為負(fù)。

2.3.5 菌株復(fù)篩

將2.3.4 小節(jié)獲取的突變菌實(shí)行培養(yǎng),培養(yǎng)位置在不同煙含量的復(fù)篩培養(yǎng)基上,分別為30g/L、60g/L、90g/L、120g/L,觀察所有對菌落的生長情況[5],并對其生長結(jié)果實(shí)行記錄,確定其中耐鹽堿效果最佳的菌株,完成篩選。

2.3.6 復(fù)合生物有機(jī)肥

將2.3.5 小節(jié)獲取的最佳菌株實(shí)行拮抗性試驗(yàn)和菌株復(fù)配,制成復(fù)合生物有機(jī)肥,即復(fù)合生物優(yōu)化劑,按照0.35%的比例接種在糞肥中,經(jīng)過發(fā)酵后形成復(fù)合生物優(yōu)化劑。

2.3.7 土壤試驗(yàn)

在土壤中進(jìn)行優(yōu)化劑的使用試驗(yàn),分為3 種情況,情況1 是：不使用復(fù)合生物優(yōu)化劑；情況2：使用6t/hm2；情況3：使用12t/hm2。每種情況的使用土壤面積為25m2。在使用復(fù)合生物優(yōu)化劑后的兩周后,同時在對應(yīng)的土壤中[6],按照相同的種植密度種植西紅柿。種植期間,采用完全相同的管理措施實(shí)行管理。

2.4 檢測方法

2.4.1 菌株形態(tài)和生理生化檢測

采用顯微鏡觀察菌體的形態(tài)和大小,并以相關(guān)的《細(xì)菌鑒定手冊》為判斷依據(jù),完成其生理生化判斷。

2.4.2 計算公式

2.4.3 以《生物有機(jī)肥》作為檢測標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.4 土壤改良檢測：測量土壤中的pH 值、有機(jī)質(zhì)含量、農(nóng)作物生長情況,計算產(chǎn)量。

3 結(jié)果分析

為分析本文研究的復(fù)合生物優(yōu)化劑,對于鹽堿土壤的改良效果,對土壤的pH 值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤堿化度、農(nóng)作物的生長情況6 個方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。注：所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)后不同小寫字母均表示在0.05 水平上的差異顯著。

3.1 土壤的pH 值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量分析結(jié)果

使用復(fù)合生物優(yōu)化劑后的兩周后,以兩周為一個測量周期,對土壤中的pH 值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行測量,獲取3 個測量周期的測試結(jié)果,如表3 所示。

依據(jù)表3 的試驗(yàn)結(jié)果得出：使用復(fù)合生物優(yōu)化劑后的兩周后開始,土壤開始逐漸發(fā)生變化。在3 種情況下,土壤的pH 值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量均發(fā)生差異性的變化,沒有使用復(fù)合生物優(yōu)化劑的土壤中pH 值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量變化極??；其余兩種使用情況下,土壤中的pH 值和含鹽量發(fā)生不同程度的下降,pH 值最小達(dá)到7.26、含鹽量為4.33g/kg。除此之外,有機(jī)質(zhì)含量也顯著增加,最高達(dá)到22.11g/kg。表示復(fù)合生物優(yōu)化劑對于鹽堿土壤的改良效果良好,改善土壤中的酸化程度和含鹽量,并且針對土壤中的有機(jī)質(zhì)的含量起到提升效果。

3.2 土壤堿化度分析結(jié)果

使用復(fù)合生物優(yōu)化劑后的兩周后,以兩種為測量單位,對土壤中的堿化度實(shí)行分析,獲取3 個測量周期的測試結(jié)果,如表4 所示。

表4 土壤堿化度下降結(jié)果分析

依據(jù)表4 試驗(yàn)結(jié)果得出：依據(jù)表3 的試驗(yàn)結(jié)果得出：使用復(fù)合生物優(yōu)化劑后的兩周后開始,土壤開始逐漸發(fā)生變化。在3 種情況下,土壤的堿化度發(fā)生不同變化,其中,情況2 和情況3 的條件下,土壤堿化下降趨勢較為明顯,其中最大下降結(jié)果達(dá)到62.5%,因此,復(fù)合生物優(yōu)化劑對于鹽堿性土壤的改良效果較好,降低土壤的堿化程度,提升土壤的肥力。

3.3 農(nóng)作物的生長情況分析結(jié)果

農(nóng)作物的生長情況和產(chǎn)量是直接體現(xiàn)土壤狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn),獲取復(fù)合生物優(yōu)化劑使用兩周后,種植的西紅柿生長情況和產(chǎn)量結(jié)果,如表5 所示。

表5 農(nóng)作物的生長情況分析結(jié)果

依據(jù)表5 試驗(yàn)結(jié)果得出：在3 種情況下,完成西紅柿的種植,采用復(fù)合生物優(yōu)化劑對土壤改良后,西紅柿的出苗率顯著提升,明顯優(yōu)于沒有使用復(fù)合生物優(yōu)化劑土壤中西紅柿的出苗率,其中,最高出苗率達(dá)到88.6%；同時,西紅柿的株高也發(fā)生明顯變化,最高株高達(dá)到72.6cm,相比較沒有使用改良技術(shù)土壤生長的株高結(jié)果高出18.1cm；并且,西紅柿的產(chǎn)量增加顯著,土壤改良后西紅柿的產(chǎn)量是沒有改良土壤中西紅柿產(chǎn)量的1.5 倍。因此,本文研究的復(fù)合生物優(yōu)化劑土壤改良技術(shù),能夠滿足鹽堿地土壤的改良需求,解決土壤中的酸堿程度,促進(jìn)西紅柿對于養(yǎng)分的吸收,提升西紅柿存活率和生產(chǎn)量。

4 結(jié)論

土壤受到不良的生產(chǎn)活動、施肥過量等人為因素以及高溫、高濕等自然因素的影響,導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分大量流失,發(fā)生鹽漬化、酸化等土壤問題,對于農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量以及土壤微生態(tài)的平衡均造成顯著影響。因此,土壤改良技術(shù)已經(jīng)成為改善土壤情況的主要手段。

本文針對土壤改良問題展開相關(guān)研究后,以鹽堿地為例,研究基于復(fù)合生物優(yōu)化劑的土壤改良技術(shù),并對該技術(shù)實(shí)行應(yīng)用分析。結(jié)果顯示：基于復(fù)合生物優(yōu)化劑的土壤改良技術(shù),能夠有效降低土壤中的酸堿程度,改善土壤中有機(jī)質(zhì),并且調(diào)整土壤中的微生物,保證土壤微生態(tài)系統(tǒng)的平衡,提升土壤中農(nóng)作物的存活率以及產(chǎn)量,滿足土壤改良需求。