利用根际微生物活化木质泥炭中的腐殖酸研究开题报告

本课题的意义

木本泥炭是由木本植物残体在富营养沼泽条件下形成，有机质含量高，能有效调节土壤固、液、气三相分布和含水量，提高土壤有效水分，改善土壤保水性^[1-2]。同时增强土壤微生物活性，增加土壤养分的有效性，加快植物根系发育，促进植物生长，已在多种经济作物上取得良好的应用效果。

腐殖酸是由芳香族及多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能。腐殖酸作为微生物肥料辅料的一种，不仅可以提供微生物所需营养物质，还能改善土壤，改良土壤pH值，螯合金属阳离子便于植物根系吸收，提高养分利用率。腐植酸钾是一种有机钾肥，其中的腐植酸是一类有良好生物活性的有机高分子物质，在促进作物养分吸收、提高肥料利用率等方面有显著的作用^[3-4]。

根际微生物，特别是对植物有益的根际微生物^[8]，可以通过多种途径，如有机质矿化、土传致病菌的生物防治、生物固氮、磷钾锌的增容及促进根系生长等，将其定殖在根际，从而促进植物生长发育，提高养分利用效率，最终达到提高植物生产力和产量的效果^[7]。

从物种上看，土壤微生物包括细菌、真菌、古菌、病毒、原生动物和显微藻类等^[9]。

在整个根际生态系统中，土壤微生物在营养物质代谢、植物残体降解、腐殖质形成等过程中均起到了重要的作用^[10]。大多数土壤微生物的生存并不依赖于植物，但是在植物根系分泌物、脱落物（主要包括碳水化合物、蛋白质和维生素等物质）的诱导作用下，使其从周围环境富集于根际土壤中^[11]。

目前木质泥炭腐殖酸活化通常使用化学活化的方法，主要包括苛性碱干法、碳铵活化法、强酸氧化水解法和硫酸丙酮抽提工艺等。但这些方法的共性缺点是耗能巨大、污染严重、效率低，导致其生产受环保、成本等因素难以产业化推广。微生物可通过分泌多种胞外次级代谢活性物质对木质泥炭中的腐殖酸进行转化和降解，达到活化额目的，其主要作用机理主要有碱性次级代谢物质溶解，胞外酶的分解作用以及表面活性剂促溶加速转化的作用等。

国内外研究概况

相关研究结果表明，配施木本泥炭腐殖酸钾和木本泥炭原料的处理可使烟叶化学成分协调、钾素含量有所提高，氯含量有所降低。这说明该处理可能有利于烟株生长期间各部位烟叶碳氮代谢更趋协调，促进了烟叶碳氮化合物(糖、碱、总氮)之间比例的平衡，对钾素的吸收利用也相对较好^[5]；在投入养分量相等的条件下，添加木本泥炭(7500 kg／hm )及其衍生品腐植酸钾肥(3750 kg／hm )与化肥配合施用能显著提高香蕉的产量，可不同程度提高香蕉果实品质^[6]。

应用前景

为了充分利用木质泥炭中的营养成分，本实验研究了一种高效生物活化腐殖酸的方法，提高木本泥炭中腐殖酸的含量。利用以木本泥炭为原料对植物有益功能微生物（芽孢杆菌和贵州木霉）进行固体发酵，生产微生物菌剂。利用活化的木质泥炭及其菌剂产品生产高质量复合微生物肥料，不仅有高活力菌种，还含有活性腐殖酸。利用活化后的木质泥炭生产的生物有机肥能促进植物根系生长，增产增收。

参考文献：

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[2]孟宪民，马学慧，崔保山．泥炭资源农业利用现状与前景[J]．农业现代化研究，2000(3)：187．191．

[3]成绍鑫，武丽萍，李丽．腐植酸与速效磷肥的作用及HA-P的农化效应[J]．腐植酸，2002(1)：32．35．

[4]杜会英，薛世川，孙忠富，等．腐植酸复混肥对葡萄养分吸收利用的影响[J]．土壤通报，2006，37(3)：546．549

[5]蒋杰,周冀衡,张毅,李强,王承伟.施用不同木本泥炭肥料对烤烟品质及中性香气物质的影响[J].西南农业学报,2017,30(04)830-835.

[6]马海洋,陈清,石伟琦,谭钧,刘亚男,邢文军.施用木本泥炭对香蕉产量、品质及蕉园土壤养分的影响[J].广东农业科学,2017,44(01)49-54.

[7]王秋红,周建朝,王孝纯,宋柏权,邓艳红.根际微生物多样性对甜菜根系研究的启示[J].中国糖料,2018,40(06)69-72.

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[9]林先贵，胡君利. 土壤微生物多样性的科学内涵及其生态服务功能[J]. 土壤学报，2008, 45(5)：892-900.

[10]Kennydy A C Smith K L. Soil microbial diversity the sustainability of agricultural soils[J]. Plant Soil, 1995, 170(1)：75-86.

1．3 配制微生物肥料

（1）将木质泥炭碾碎过筛，用缓冲液调样品水分至35，室温放置；

（2）液体发酵复合微生物菌液并用缓冲液稀释；

（3）将功能菌SQR9和NJAU 4742发酵液与木本泥炭和米糠/麸皮/菜粕微生物酶解混合物进行固体发酵，同时生物活化腐殖酸。功能菌SQR9和NJAU 4742接种到PDA加富培养基（加富主要成分有淀粉、麸皮、蔗糖等），进行液体发酵生产，其发酵条件为：pH为7.0-7.4，培养温度为37度，溶氧前期100-80、中期80-40、后期60-40、最后100，搅拌速度为180-300转/分钟，发酵中后期形成芽孢，放罐条件：发酵液中的含菌或芽孢量≥1×10¹⁰ CFU/mL、芽孢含量≥95。

（4）将发酵好的复合微生物菌液添加至（1）中的木质泥炭中，搅拌混匀，30度好氧发酵20-25天，样品期间每二天充分搅拌一次；

（5）发酵过程中每隔一周取一次样品进行分析，根据复合微生物数量以及腐殖酸含量变化指标，添加微生物生长添加剂以保证腐殖酸活化效率；固体发酵中每两天翻堆1次，使固体发酵温度不超过60度，发酵（活化）25天后结束，使功能菌含量达到2×10⁹/g以上。

（6）以木质泥炭固体发酵产物为菌剂接种普通有机肥，同时添加部分化学养分，制成复合微生物肥料。获得的活化木质泥炭微生物有机肥与普通有机肥进行混合制成生物有机肥；所用的普通有机肥发芽指数为98以上，有机质质粒比含量≥45，有机氮质量比含量为1.2-2，含水量25-30。

1．4盆栽实验

（1）将黄瓜种子浸泡在常温水中4小时，放置在湿润的纱布上于30度培养箱中催芽1-2天，待75以上种子萌发后，选取露白的种子移至育苗盘中育苗。

（2）试验设置四个处理：1：CK，只施用蒸馏水；2：未活化木质泥炭处理，施用2未活化木质泥炭原料制作的普通有机肥；3：1活化木质泥炭生物有机肥处理，施用1活化木质泥炭生物有机肥（w/w）；4：2活化木质泥炭生物有机肥处理，施用2活化木质泥炭生物有机肥（w/w）。

（3）每个处理3组重复，每组重复7颗黄瓜苗。培养时保持各处理土壤中湿度、温度一致，三十、九十天两个时间点测定植物生长的各项指标。