土壤有机质含量提高15%以上,建立了盐碱土壤质量定向培育技术操作规程1套

  诺曼利尔与捷克科学院具有良好的科技合作基础,特别是菌根菌相关研发,对盐渍化土壤具有良好的改良作用。山东省盐碱土壤普遍存在的“盐”“碱”“瘦”“板”等问题,改良和开发利用盐碱地资源,提高盐碱地利用率,是解决我省乃至全国耕地资源锐减、保证粮食生产安全的重要途径之一。项目将以作物秸秆、畜禽粪便等农业废弃物为原料生产的生物炭和木醋液为土壤改良剂,结合菌根菌技术和复合生物毯技术,实现废弃物资源化利用和土壤改良的双重目标。项目将建设1000亩改良示范区,预计改良后土壤盐分含量降低30%以上,土壤有机质含量提高15%以上,肥料利用效率至少提高10%。

8月29日,由中国海洋大学与诺曼利尔环境能源技术有限公司联合申报的山东省重大科技创新工程——盐渍土快速改良与地力培肥的功能炭基产品研发与应用项目启动。
该项目将应用诺曼利尔公司的菌根菌技术。菌根菌技术是以绿色多功能环保材料生物炭、磺化煤等炭基材料为载体,开发的基于不同类型炭基产品的盐渍土壤快速改良与培肥技术,适用于盐碱地、热带酸性土地、荒漠化土地、污染土壤的修复,可为山东省盐渍土壤的改良提供理论依据和技术支持。
该项目还将开发集成菌根菌、生物活性炭、膨润土的复合生物毡。该产品可直接铺设于需要进行土壤修复的表层土之下,利用菌根菌和生物活性炭协同作用帮助植物吸收养分和水分。

在生物有机肥生产中, 引入促生抗逆真菌资源,
不仅能够提升生物有机肥质量和功效, 这些真菌随有机肥施入土壤后,
能够与中药材根系形成共生关系, 促进中药材健康生长,
而且为新型生物有机肥生产提供了新的功能微生物资源。AM真菌是自然生态系统中根际微生物群落的重要组成部分,
能与陆地生态系统中大部分植物形成菌根联合体。菌根联合体能增加限制性营养吸收,
抵御病原微生物, 增强抗旱能力,
加速植株生长。马丽等利用盆栽接种实验探讨了在不同施磷量条件下AM真菌摩西球囊霉对生长、养分吸收和微量元素含量的影响,
结果表明, 接种AM真菌和施磷之间有显著交互作用,
适宜施磷水平下接种AM真菌能够显著提高黄芩产量和质量, 提高磷肥利用率,
减少磷肥施用量。张国漪等研究表明, 配合施用AM真菌与死谷芽孢杆菌Bacillus
vallismortis生物有机肥显著降低了棉花黄萎病的发病指数,
与对照相比其病情指数下降了72.80%,
根际可培养微生物数量和种类发生显著变化。祝英等利用3种自制植物根际促生菌
(plant growth promoting bacteria, PGPR)
、AM真菌、复合真菌菌剂和市场购买的“多利维生”寡雄腐霉卵孢子等4种植物益生菌菌剂进行当归拌种育苗试验,
结果表明,
添加外源微生物菌剂通过影响根际微生物类群数量和功能改善了根际土养分含量和植物吸收利用能力,
进而提高了当归苗的品质。

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的确,在这片连续种植两三年的椒样薄荷地里,已经长了不少不耐盐的杂草,足以证明这些盐生植物“吃掉”了不少盐,这就意味着,通过多年继续种植耐盐植物,盐碱地达到耕种标准指日可待。

芽孢杆菌Bacillus是一类应用广泛、安全性高、抗逆性强、环境友好的细菌,
其中许多菌株对多种植物病原菌和害虫有强烈的抑制和杀灭作用,
可提高作物成活率和农产品产量,
一些菌株能分泌纤维素酶降解秸秆类、中药药渣废弃物, 有利于自然界碳素循环,
具有固氮特性的芽孢杆菌可提高土壤氮素含量,
促进作物生长。枯草芽孢杆菌还能分泌植酸酶分解植酸, 增加土壤中游离磷含量,
促进植物对磷的吸收。燕红等研究表明, 地衣芽孢杆菌Bacillus
licheniformis可产生半纤维素酶、纤维素酶和木质素酶降解农业废弃物秸秆,
发酵5 d后,
纤维素降解率可达14.91%。顾欣等通过研究不同有机肥和菌肥配施对拱棚西瓜土壤质量的影响,
结果表明,
生物有机肥配施解淀粉芽孢杆菌为改良培肥瓜田土壤的最优配施方案。假单胞菌Pseudomonas是植物根围促生细菌,
既能抑制多种植物病原菌生长, 还能分泌一些小分子物质诱导植株产生抗病性,
间接提高作物产量;同时, 假单胞菌对农药污染的土壤有较好的修复作用,
有利于土壤微生物群落正常功能的恢复和维持[61-62]。链霉菌Streptomycete隶属放线菌,
可产生抗生素等多种生物活性物质。阎淑珍等将分离到的一株链霉菌R-2配制成微生物肥料,
田间实验表明,
该肥料对棉花黄萎病和油菜菌核病的抑制率分别为72%和97.2%。张忠良等研究表明,
生防娄彻氏链霉菌Streptomyces rochei生物有机肥对魔芋有显著的促生长作用,
其通过影响植株的光合生理、生化及诱导抗性提高魔芋产量,
改善球茎品质。周勇等通过研究4种不同菌种混合对复合中药渣进行固体发酵,
结果表明,
当枯草芽孢杆菌-乳酸芽孢杆菌-嗜酸乳杆菌-产朊假丝酵母菌比例为2∶1∶2∶1时,
发酵6 d后, 多糖的质量分数为6.08%;菌体量为1.5×10cfu/g,
发酵效果较好。柳艳艳等研究表明, 中等浓度 (菌剂0.1 g/kg)
巨大芽孢杆菌对增加油菜产量和根系生长有显著作用。李秀颖等通过向黄姜药渣中加入少量巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌和EM菌
(由光合细菌、乳酸菌、芽孢杆菌、消化细菌等多种有益菌组成的1种复合菌群) ,
在30~42℃环境下发酵20d, 获得发酵成品, 经检测符合生物有机肥料标准。
固氮菌是一类重要的植物促生细菌和放线菌,
占据着植物组织内有利于营养供应和微环境适宜的生态位,
能更好地发挥固氮、解磷、产植物生长素、产1-氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC)
脱氨酶、产铁载体及拮抗病害等功能。溶磷菌具有将植物难利用的磷转化为可利用形态磷的能力,
固氮菌和溶磷菌联合对红海榄Rhizophora stylosa
Griff.施用后使其苗高、地下生物量、总生物量、根全氮量和根全磷量分别提高了43.3%、44.8%、29.9%、29.3%和27%。光合细菌是一类利用太阳能生长繁殖的微生物,
以H2S或有机物为供氢体还原CO2, 并具有固氮功能,
在生物有机肥中加入光合细菌, 能促进稻田土壤中固氮菌和放线菌增殖,
提高土壤中微生物总量, 为作物创造良好的生长环境。

2、针对不同土壤盐碱化程度,完成了化学改良、生物改良、测土配方、绿肥轮为主要内容的滩涂盐碱地改良和地力提升技术模式4套,建立了盐碱土壤质量定向培育技术操作规程1套,创建了实用又环保的滩涂中低产田‘地力-产量’双跨越技术体系。

另辟溪径解难题,峰回路转天地宽。征服盐碱地是场持久战,需要你我共同参与,在“不毛之地”耕出“幸福田”。

  近日,诺曼利尔(青岛)环境能源技术有限公司(以下简称“诺曼利尔”)与捷克科学院植物与微生物研究所开展的国际科技合作项目《盐渍土快速改良与地力培肥的功能炭基产品的研发与应用》获山东省重大科技创新工程立项,资助经费100万元。

5.2 功能真菌群

田间示范照片

澳洲牧草:Thinopyrumpon-ticum为山东省科学院生物研究所从澳大利亚引进的耐盐牧草品种,为多年生禾本科牧草,具有很强的耐盐碱、抗旱、抗寒特性,在含盐量为5‰的盐碱荒地上生长茂盛。

发布日期:2018-09-17

深色有隔内生真菌 (dark septate endophyte, DSE)
是指定居在植物根组织细胞内或细胞间隙的一群子囊菌和无性繁殖真菌,
这类真菌典型特征是细胞壁有黑色素沉淀,
能够形成深色有隔菌丝和微菌核等形态结构,
DSE具有与菌根真菌类似的生物学功能, 不仅能增强宿主对矿质元素和有机养分,
特别是氮和磷的吸收, 还能提高植物适应性,
增强植物抗逆性及抗病性。谢玲等研究表明, DSE能与铁皮石斛苗共生,
明显提高铁皮石斛的生长能力, 具有较好的开发利用潜力。张晓蓉等研究表明,
接种DSE真菌甘瓶霉Phialophora mustea能够增强番茄植株抗氧化酶活性,
缓解由尖孢镰刀菌导致的脂膜过氧化胁迫, 提高植物对真菌病害的抗性,
促进宿主植物生长。根据AM和DSE真菌等功能性真菌在植物根系的广泛定殖和促生抗逆功能,
必将在以中药药渣为原料的生物有机肥研发和应用过程中发挥重要作用。

我国作为农业大国,耕地资源十分紧缺,而滩涂作为重要的后备耕地资源,越来越受到国家相关部门的重视。上海地处我国最大河流—-长江入海口,边滩淤涨迅速。据调查统计,全市现有滩涂资源3.76万公顷,占全市土壤资源的9.8%。如何合理开发利用有限土地资源,提高耕地质量,已成为上海现代农业发展中的重要任务之一。

盐碱地是块儿难啃的骨头不假,但薄荷怎么就能开花、棉花怎么就能结果?科研人员一种一种试,一个一个挑,为的是让顽强的农作物在盐碱地里生长、开花、结果。随着小偃系列小麦、“海湘030”水稻、“科院1号”椒样薄荷等等耐盐植物新品系的陆续问世及推广,农民增收了,盐碱地地质发生了翻天覆地的改变。山东的“青麦6号”小麦亩产538.1公斤、江苏的“海湘030”水稻亩产超过400公斤、“科院1号”椒样薄荷亩均收益3000元左右……是科技让盐碱地创造了奇迹。

4.中药药渣发酵微生物菌群

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生物有机肥是指具有特定功能的微生物与主要以动植物残体
(畜禽粪便、农作物秸秆、中药药渣等)
为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。生物有机肥是在堆肥的基础上,
向腐熟物料中添加功能性微生物菌剂进行二次发酵而制成,
含有大量功能性微生物。与其他肥料相比, 生物有机肥不仅营养元素更为齐全,
含有功能性微生物菌剂, 可协助释放土壤中潜在养分的功效,
促进作物根际有益微生物增殖,
同时具有生物利用率高、作用周期长、成本低、对土壤及环境不会造成危害等优点。长期使用生物有机肥可有效改良土壤、提高土壤肥力、调控土壤及根际微生态平衡,
提高作物抗病虫能力和作物产品质量。具体表现在: (1)
生物有机肥含有的功能性微生物在土壤中大量定殖形成优势种群,
占据根区生态位, 拮抗或抑制病原微生物侵染作物根系,
提高作物抗病性。刘艳霞等实验结果表明,
在烟草青枯病发病较为严重的烟田施用生物有机肥可以显著提高拮抗菌数量,
抑制根际土壤病原菌数量, 提高土壤微生物群落功能多样性,
使土壤保持健康的微生物生态平衡, 显著降低青枯病发病率。 (2)
生物有机肥含有的功能菌群能够提高土壤肥力, 如施用含固氮微生物的肥料,
可以增加土壤氮素来源;施用含解磷、解钾微生物的肥料可以分解土壤中难溶性磷和钾盐,
供作物吸收利用。 (3)
生物有机肥富含维生素、氨基酸、核苷酸、吲哚乙酸、赤霉素、有机酸、酶类、抗生素等多种生理活性物质,
具有刺激作物根系生长、分解转化各种复杂有机物、快速活化土壤养分、提高养分有效性和作物抗病能力等作用。李志友研究发现,
生物有机肥能够提高蓝莓根区土壤有机碳、全氮、全钾、有效磷和有效钾的量,
有效促进蓝莓根区土壤养分吸收和营养代谢均衡, 确保蓝莓高产优质。 (4)
生物有机肥中既含氨基酸、蛋白质、糖、脂肪等有机成分,
还有氮、磷、钾以及对作物生长有益的中量元素 (钙、镁、硫等) 和微量元素
(铁、锰、铜、锌、钼等) , 这些养分不仅能供作物直接吸收利用,
还能有效改善土壤保肥性、保水性、缓冲性和通气状况等,
为作物提供良好的生长环境。 (5)
生物有机肥能够改变作物根系分泌物的组成和含量, 进而改善根区微生态环境,
提高作物抗病性。

2013年,市农委设立上海市科技兴农重点攻关项目《盐碱土壤生态修复和地力提升技术研究》,以素称“上海北大荒”的崇明东滩作为实施基地,开展滩涂盐碱改良和地力提升技术研究。科研团队经过三年攻坚克难,取得了阶段性成果:

在山东省科学院生物研究所的实验室,一台看似平常的计算机里储存着99638个分类种的耐盐植物档案。据生物所所长杨合同介绍,这是2010年建成的我国首个以耐盐植物为主的种质资源数据库,该数据库涵盖了自1953年以来世界上各相关研究单位公开发表的耐盐植物信息。数据库的建成实现了耐盐植物种质资源的信息化管理,解决了我国面临的耐盐植物系统资料缺乏的问题。

中药药渣含有大量纤维素, 微生物在一定温度和pH条件下,
将其进行生物化学降解, 使其形成一种稳定的腐殖质,
该过程称为堆肥。根据堆肥化过程中是否需要氧气,
可将堆肥化过程分为厌氧堆肥和好氧堆肥两类。厌氧堆肥是在环境中氧气不足或无氧情况下利用自然界中的厌氧菌和废弃物中的有机物质,
将废弃物中有机物质转化为沼气和沼肥的过程。好氧堆肥是在有氧条件下,
利用自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物,
将处于不稳定状态的有机物质转化为稳定腐殖质的过程。堆肥能够制造生物有机肥,
利用中药药渣制备生物有机肥,
可广泛用于蔬菜、水果、农作物、中药材等作物种植。中药药渣大多是植物的根、茎、叶,
含有丰富的有机质、糖类、粗蛋白、生物碱以及多种无机元素和少量维生素,
而且不含致病菌, 重金属量远低于作为肥料或基质的允许量,
即使重金属富集程度高的药渣, 研究表明形成重金属污染主要是重金属阳离子,
即带有正电荷, 而微生物细胞壁多数带有负电荷, 由于正负电荷的相互吸引,
微生物细胞可以增加对阳离子的吸附性。此外,
由于微生物细胞壁自身分子结构具有的活性,
也可将重金属离子整合集中于细胞表面,
从而达到对重金属污染进行净化处理的目的。同时, 中药药渣通气性好, 质轻,
可改善土壤通透性,
是一种极为安全、无公害的优质有机肥原材料。用生物发酵技术对其进行生物活化处理,
就能生产出含丰富氮、磷、钾及有机质的生物有机肥。唐懋华等利用生产脉络宁的药渣并配合施用适量无机肥和生物菌肥,
可快速提高生土供养能力与生土活性, 促进生土团粒结构形成, 使生土快速熟化,
实现当年熟化当年丰产。周达彪总结了中药渣生产肥料的模式, 经高温灭菌,
适宜条件好氧性发酵处理后, 可加工出无害、无味的肥料原材料,
针对花卉、苗木、蔬菜、果树等需肥特性及生长要求, 再配以有机无机肥料,
制做成高肥效低成本的优质复合肥料。贾伍员等将板蓝根药渣粉碎后进行堆肥沤制,
再用于种植菠菜,
发现20%板蓝根药渣和80%牛粪制成的有机肥效果最好。王引权等研究发现,
中药渣堆肥能促进当归生长后期根系伸长及增粗, 增加产量,
提高阿魏酸和藁本内酯含量。李静娟等将蚯蚓加入到中药废渣中生产药渣蚓粪,
发现药渣蚓粪可显著促进作物的生长, 提高土壤容重、p
H、有机质及全氮、速效钾含量。王茂等以板蓝根、连翘、芦根等抗病毒药渣为主料,
以杏鲍菇菌渣和鸡粪为辅料, 按照一定比例混合发酵用于生菜种植, 结果显示,
用中药废渣发酵的肥料可促进叶片生长, 提高生菜产量及品质。万燕等研究表明,
用妇科千金片药渣发酵制备的有机肥对半夏地下球茎质量、根质量、地下部位总质量及单株质量增加效果显著。李秀颖等在黄姜去皂苷后的药渣中加入有益微生物,
发酵20d后制得的生物有机肥, 经检测合格,
可应用于农业生产。刘金鹏等以中药药渣、玉米芯和黏土为原料,
木屑为发酵菌液载体, 经一系列加工处理后制得的有机肥料中有机质含量较高,
具有改良土壤性质, 提高土壤肥力,
促进植物生长的作用。方练等将中药药渣经干湿化处理后,
适当添加粗纤维降解菌等进行混合发酵后得到中药渣有机肥半成品,
根据有机肥料中所需的氮、磷、钾含量, 定量加入硫酸铵、硫酸钾或氯化钾等,
制成的肥料产品中既含有有机质, 且无机成分氮、磷、钾养分丰富,
是一款营养全面、高效、无公害的有机肥料。李瑞霞等研究发现,
减施25%化肥同时配施贵州木霉Trichoderma
guizhouense制成的生物有机肥可以通过调控土壤养分有效性、土壤酶活性和土壤微生物区系来改善盐土的可耕种性,
从而提高番茄产量和品质。Yuan等研究表明, 利用哈茨木霉Trichoderma
harzianum发酵研制的生物有机肥结合丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhiza, AM)
真菌摩西球囊霉Glomus mosseae能够提高烟草株高和茎、根干质量。因此,
中药药渣制备生物有机肥具有广阔的应用前景。

3、建立盐碱地改良与综合利用核心示范基地800亩,各技术集成措施3年间累计应用面积达10万余亩,降盐碱和地力提升效果明显。示范基地实现了盐碱地向丰产农田的质量转变。较项目实施前,稻麦全年总产量提高了25%,土壤有机质含量从12.8g/kg提升到17.4g/kg,土壤盐分降低1个等级,氮肥施用量降低10%,稻麦每亩净增效益达到226.7元。

椒样薄荷是由绿薄荷和水薄荷杂交而成的,利用接种菌根真菌法、多倍体育种等技术手段,让椒样薄荷的叶片更大更厚,以达到更耐盐、高产的目的。同时,杨合同和他的团队还研究并形成了椒样薄荷的组培快繁技术,其方法是将薄荷茎尖放在加入特殊物质的培养基中进行培育,效率高达传统根繁方法的10倍以上,从而有效解决了种苗短缺问题,并获得国家发明专利。

5.外源添加功能微生物菌群

1、探明了滩涂土壤主要盐分离子类型、含量及在土层中的分布,揭示了盐渍土全盐含量与地下水矿化度、土壤EC值、不同盐分离子含量的相关关系。建立了滩涂土壤氮磷钾养分的地力分级和中微量元素的有效性评价体系,制定了崇明东滩上实园区稻麦测土推荐施肥技术。

让耐盐碱植物有用武之地是科技推广的落脚点,杨合同更看重的也是“科院1号”的产业价值。

3.中药药渣与生物有机肥

该课题的成功实施,对有效提高土、肥、水资源利用效率,促进农业节本增效和农田地力提升,利用好沿海滩涂这一宝贵的后备耕地资源,保障粮食安全和农业的可持续发展具有重要的理论和现实意义,也对国内各省市沿海滩涂土壤治理具有良好示范借鉴作用。

打造耐盐新品种