目前国内外盐碱土壤改良的方法有很多种,按照性质来分,可以分为物理改良法、化学改良法和生物改良法。物理改良法包括灌排配套、暗管排盐、降低地下水位、地下排盐等工程措施和客土、台田、深耕、压沙、覆膜、覆盖秸秆等农业措施,通过改善土壤理化性质,达到降低表土层盐浓度的目的,创造宜于作物生长的土壤环境。物理改良法在实际操作中存在一些问题:工程费用高,工程量繁重,时效性比较低,不能从本质上改善盐碱土壤的理化性质;化学改良法主要是通过施加改良剂来进行。添加有机酸、无机酸脱硫石膏、硫酸铝、生物炭、糠醛渣、有机类高聚物等,置换出土壤中的 Na+,增加盐碱土中的营养物质含量,提高土壤的肥力,促进土壤团聚体的形成,为植物生长创造更好的土壤环境。化学改良法虽然能够在短时间内产生良好的改良效果,但是具有改良费用高,不适宜大范围应用的问题,而且,化学改良剂作为一种外在添加剂,容易对环境造成二次污染,不利于生态环境的可持续发展。生物改良法主要包括种植棉花、水稻、甜菜、牧草等耐盐作物和施用耐盐微生物菌剂等利用微生物修复。微生物改良盐碱土具有节约能源、高效经济、持久性强、改良效果稳定等优点,同时,通过微生物的作用促进盐碱地上植物的生长,对环境无任何污染。从土壤学上看,微生物可改良土壤内部孔道结构,避免土壤结块,增强土壤通透性;从植物生理学上看,微生物菌落在繁殖过程中会产生对植物生长有利的物质,且会为植物生长发育提供一定养分;从生态学看,微生物菌落可激活土壤中多种酶的活性,加速土壤养分转化。利用微生物修复盐碱土壤,集经济、环境和生态效益于一身,受到了国内外的高度重视,逐渐成为研究热点,也是盐碱土改良的重要研究方向。目前国内外研究最多耐盐微生物主要有芽孢杆菌属和木霉菌属等,对其作用机理研究的较多。微生物改良盐碱土地机理主要包括以下四种:
(1)改善土壤微生物群落结构,提高微生物活性。通过一定功能微生物的加入,直接提高了土壤中细菌的数量,而且通过功能作用明显促进土壤微生物的生命活动,促进微生物繁殖,明显改善微生物区系;
(2)降低土壤的盐碱度,提高土壤养分利用率。微生物的新陈代谢活动能够产生大量的有机酸,有机酸中和盐碱土壤中的碱性成分,降低土壤 pH,从而提高土壤矿物质的溶解性;加速植物对营养元素的吸收;
(3)增加土壤速效养分含量。微生物通过自身活动产生多种酶,例如能够促进土壤有机质合成的 SOD、POD、CAT 等,从而减少土壤对磷、钾等元素的溶解固定,促进微生物对营养元素的转化;
(4)调节植物生长,提高植物抗逆性。微生物作用于盐生植物,一方面,直接促进植物生长和植物对水肥的利用,用于盐生植物抵抗生物和非生物逆境,另一方面,微生物改善植物根系微环境,提高土壤养分,间接促进植物的生长。
目前国内盐碱土壤微生态制剂的产品开发和应用较为缓慢,主要有以下两点原因:
(1)由于微生物活体限制,使用技术要求较高,农民和农场主使用的积极性不高,这就需要创制高效多靶微生态制剂,不仅能够改良盐碱,兼有防病促生的效果,使种植户能够提高收益,激发其应用的积极性。这就必须在菌株筛选上下功夫,筛选促生耐盐微生物。
(2)剂型化水平低,目前微生物菌剂多为粉剂、悬浮剂,工艺粗放,土壤适用性差,不利于土壤环境施用,且往往难以克服土壤中抑菌萌发的不利环境因素,不易形成群体,且这些制剂多以种衣剂或拌种剂的形式出现,携带菌量十分有限。因而缺乏市场竞争力,使其应用受到了限制。
本项目研究团队多年来致力于植物微生态学以及农用生物制剂的研究和产品开发工作,对防病促生芽孢杆菌的筛选、作用机理和发酵生产工艺进行了比较系统的研究,开发了芽孢杆菌等农用生物制剂产品。根据植物微生态学理论,建立了国内最大的植物微生态系统资源库,保藏菌株 31789株;成功研发了盐碱土壤修复菌剂,在多地多种作物的应用试验上均取得良好的效果。本项目通过推广应用盐碱土壤修复菌剂并结合耐盐碱作物的种植,集成引黄灌区盐碱地改良与利用技术,并进行示范推广,对提高鄂尔多斯市引黄灌区盐碱化土地利用价值、保护生态环境,推动农业可持续发展等方面有着极其重要的意义。
研究内容
本项目针对鄂尔多斯市引黄灌区盐碱化土壤改良,进行盐碱土壤改良高效菌株的筛选,盐碱土壤修复研发,集成土壤改良与利用技术,并形成技术标准。具体内容如下:
(1)盐碱土壤改良高效菌株的筛选:本部分内容主要由中国农业大学完成,根据植物微生态学理论,从盐碱土壤中的健康植株体内体表挖掘生防资源,利用理化性质测定、活性物质检测、PCR 检测、生物膜检测等方法筛选有益菌株,进行具有耐盐碱、溶磷解钾、产胞外多糖能力强的高效菌株生防菌株鉴定和筛选等工作,为盐碱土壤修复菌剂的研发提供高效菌株资源。
(2)盐碱土壤修复菌剂的研发:中农绿康(北京)生物技术有限公司依托“公司+高校”的科技成果转化优势,以中国农业大学筛选获得盐碱土壤改良高效菌株为基础,进行菌株发酵工艺优化并进行中试生产,通过现代化的发酵生产工艺和制剂加工工艺,开发盐碱土壤修复菌剂,作为盐碱土壤改良的核心产品。
(3)引黄灌区盐碱化土壤改良和利用技术集成:针对鄂尔多斯市引黄灌区向日葵、玉米等主要作物,使用盐碱土壤修复菌剂进行盐碱地改良,集成针对不同作物的盐碱地改良与利用技术 3-5 套,建立盐碱地改良与利用技术示范基地并推广应用。
考核指标与预期成果
(1)针对引黄灌区向日葵、玉米等主要作物,使用盐碱土壤修复菌剂进行盐碱地改良,集成针对不同作物的盐碱地改良与利用技术 3-5 套,并作为企业标准备案。
(2)建立盐碱地改良与利用技术示范基地 1500 亩,推广应用 10000 亩。
(3)盐碱地改良与利用技术示范基地盐碱土壤修复菌剂的投入产出比大于 1∶4。
(4)开展技术培训农技人员及新型职业农民不少于 100 人次。
(5)发表高水平研究论文 1 篇,申请发明专利一件。
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