一种EPS复合岩表修复基质的制作方法

本发明涉及一种eps复合岩表修复基质。

背景技术：

复合栽培基质是能满足幼苗生长发育的需要，由微生物制剂以及有机、无机材料配制而成的人工土壤。喀斯特生态环境表现为基岩的大面积裸露、水土流失和土地生产力下降等荒漠景观，这是一种土地退化过程，但我们可以利用植被去改善这种现象，能够预防和阻止水土流失与土壤退化，采用复合栽培基质覆盖石漠化裸露岩表,为植被提供生长条件修复石漠化生态是十分重要的一项措施。

现有市场上出现的复合栽培基质种类繁多，特别是针对不同作物的复合栽培基质更是层出不群，如专利名称为一种甜瓜有机栽培复合基质，申请号为201710915385的甜瓜有机栽培复合基质，它是在醋糟、木薯渣组成的混料中加入放线菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等组成的有机物料高温速腐剂进行发酵腐熟处理，干燥粉碎后加入麦饭石、锯木屑、蛭石、草木灰等辅料，充分搅拌均匀形成成品基质，能够提高甜瓜发芽率、成苗率，壮苗指数以及其他理化指标上，包括容重，孔隙度，ph值、含水量、ec值、粒径等都最为适合幼苗的生长。又如专利名称为一种栽培番茄的复合基质及其制备方法和番茄栽培方法。申请号201910072665公开了一种栽培番茄的复合基质及其制备方法和番茄栽培方法。其包括以下组分：绣球菌、花生粕和河沙。所述复合基质的ph值设置为5.0～7.5，电导率值设置为0.5～2.5ms/cm，容重设置为0.1～0.8g/cm3，总孔隙度为54％～96％。复合基质的制备方法包括以下步骤a，将所述绣球菌、花生粕各用塑料薄膜密封，进行35～50天堆置发酵，翻堆1次，使其发酵充分得到发酵绣球菌和发酵花生粕。本发明可使植株生长表现良好，单株产量，单株个数最高，叶绿素，根系活力，根系体积较高，经济效益相对较高。

由上述两个案例可以看出，利用微生物和现有肥料结合制作栽培基质是现有市场的趋势，但其涉及的是农田，并不适用于喀斯特石漠退化地区或速效磷缺少、因石漠化进程侵蚀的农田。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种eps复合岩表修复基质，可以克服现有技术的不足

本发明的技术方案是，一种eps复合岩表修复基质，它由下属质量配比的原材料混合构成：

羧甲基纤维素钠3-4份、椰糠40-60份g、磷酸二氢铵0.1-0.3份、无菌水25-35份、高粘度eps60-80份混合构成；所述的高粘度eps是将1质量份,菌含量为1×10⁹细胞/g的解磷菌菌株pmn1501发酵液放入500质量份秸秆粉浸提液培养基中发酵16h-26h后产生。

上述的eps复合岩表修复基质是，它由下属质量配比的原材料混合构成：

羧甲基纤维素钠3.75份、椰糠50份、磷酸二氢铵0.2份、无菌水30份、高粘度eps70份混合构成。

前述的eps复合岩表修复基质是，所述椰糠采用产于斯里兰卡的块状压缩椰糠，将压缩椰糠加无菌水泡胀散开后放入洁净的烘箱托盘中，放入烘箱，先设置温度110℃烘干，再把温度设置成121℃进行干热灭菌50min得所需椰糠。

前述的eps复合岩表修复基质是，所述的秸秆粉浸提液培养基的制备方法室，以果实收获后48小时内的玉米青秸杆为原料，制备方法包括如下步骤：(a)原料预处理：将玉米青秸杆阴干或烘干后切成20cm的小段，粉碎后过1.5mm或2mm筛；(b)原料浸提：以秸秆粉与水的质量比1：20或1：50加入70℃的热水浸提3小时，放置过滤后，在澄清的浸提液中加入碳源，调节碳源浓度5g/l，并调节ph值为7.0，并灭菌后制得秸秆粉浸提液培养基。

前述的eps复合岩表修复基质是，所述的解磷菌菌株（pmn1501）其分类命名为乙酸钙不动杆菌(acinetobactercalcoaceticus)，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为cctccno:m2016313，保藏日期为2016年6月7日，地址为中国武汉市武汉大学中国典型培养物保藏中心。

与现有技术比较，为体现本发明的优点，是申请人通过以下对比实现进行验证。

1实验材料与方法

1.1实验材料

1.1.1供试菌株

解磷菌菌株（pmn1501）由贵州师范学院喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所生物肥料课题组提供。该菌种为乙酸钙不动杆菌(acinetobactercalcoaceticus)，该菌的特征为解磷功能、固氮、高产eps等。

高粘度eps是将1质量份,菌含量为1×10⁹细胞/g的解磷菌菌株（pmn1501）发酵液放入500份秸秆粉浸提液培养基中发酵16h～26h后产生。

1.1.2供试肥料

水溶性磷肥:磷酸二氢铵；

eps缓释包埋磷肥：eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥由解磷菌胞外聚合物包埋10%的磷酸二氢铵制备。该eps包埋缓释磷肥样品由贵州师范学院喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所生物肥料课题组提供。

1.1.3供试植物品种

供试植株为薄荷（menthahaplocalyxbriq.）由贵州师范学院喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所智能阳台农业实践教学点提供。

1.1.4供试基质

（1）eps复合岩表修复基质：羧甲基纤维素钠3.75g、椰糠50g、磷酸二氢铵0.2g、无菌水30ml混合均匀，加入70ml的eps配置成eps复合岩表修复基质。

（2）椰糠：块状压缩椰糠原产于斯里兰卡，由贵州师范学院喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所城市农业课题组于2016年5月购置于斯里兰卡。ph值为6.74，含可溶性有机物86.77mg/g，含速效磷为81.2mg/g，铵态氮96.08mg/g。压缩椰糠加无菌水泡胀散开后放入洁净的烘箱托盘中，放入高压灭菌锅，121℃高压湿热灭菌1h；或将压缩椰糠加无菌水泡胀散,适度挤压沥水后放入烘箱120℃进行干热灭菌50min。以上述任一灭菌方式灭菌后的椰糠放入烘箱，在110温度℃烘干2h后得到所需椰糠物料。

（3）营养土：由贵州师范学院地理与资源环境学院大棚种植基地提供，主要由林下腐殖土和普通田土1：1混合而成，放入烘箱中设置温度为110℃烘干到质量不变。

1.2实验主要仪器

（1）mini-pan-ⅱ超便携式调制叶绿素荧光仪

（2）hm-tya型土壤植株养分检测仪

1.3方法

1.3.1盆栽试验

该实验设置5个基质水平，即设置未施肥空白(ck)、磷酸二氢铵水溶肥处理、eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理、营养土处理、本发明处理。每处理3个重复，分别在盆栽表面用自来水补充水分直到最大的含水量在贵州师范学院智能阳台农业实践教学点进行移栽好的各个盆栽的培养。实验期间每隔2d自来水30ml一次，处理20d后进行各项指标的验证。

1.3.2作物肥效验证

（1）植株养分的测定

测定植株养分的部位分别为叶、茎和根，每个处理每个重复下取0.5g，然后用洁净的手术剪刀剪成1.5mm左右的碎片，放在研钵中研磨，再加入5ml无菌水充分研磨，定容到50ml容量瓶，在锥形瓶中静置30min,过滤即为要测定的液体，拿hm-tya土壤植株养分检测仪分别测定植株中氮素、磷素的含量。

（2）叶绿素荧光特性测定

将植株暗适应35min后，再用mini-pan-ⅱ超便携式调制叶绿素荧光仪测定叶片psⅱ原初光能转换率（fv/fm）。

1.3.3植株根际土壤养分的测定

取40ml土壤浸提剂放入100ml锥形瓶中，然后称0.5g左右土壤脱色剂加入锥形瓶，盆栽中每个重复每个处理取2g土壤加入锥形瓶，剧烈振荡2~3min保持温度在20~25℃之间，然后过滤于干燥的锥形瓶中，得到的溶液为土壤待测液。用hm-tya土壤植株养分检测仪，分别测定植株根系土壤氮素和磷素的含量。

1.4数据分析

采用excel2003软件进行数据整理，用spss17.0统计分析软件进行数据的统计分析。

2结果与分析

2.1叶绿素荧光特性

荧光动力学的各种参数中，光系统ⅱ的光化学效率fv/fm经常用于度量叶片光系统ⅱ(psⅱ)原初光能转换效率。图1可见，eps复合岩表修复基质处理薄荷植株的叶绿素荧光特性较仅以椰糠为栽培基质的对照组（ck）植株高出3.59%、并分别高出速效肥磷酸二氢铵处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理和营养土处理1.7%、1.82%和0.11%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质能增加叶绿素的含量。

2.2植株含磷量

图2可见，本发明栽培薄荷植株的叶的含磷量分别高于对照组（ck）和营养土处理20.44%、62.79%，低于速效肥磷酸二氢铵处理和eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理61.55%、115.97%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质具有良好的养分缓释性能。

如图3可见，本发明栽培薄荷植株的茎的含磷量分别低于对照组（ck），速效肥磷酸二氢铵处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理32.87%、74.51%和72.1%，高于营养土处理28.55%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质能根据薄荷植株的需要运输磷素。

如图4可见，本发明栽培薄荷植株的根的含磷量分别高于对照组（ck）和高于营养土处理31.08%、101.94%，低于速效肥磷酸二氢铵处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理10.81%和16.17%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质具有良好的养分缓释性能

2.3植株含氮量

如图5可见，本发明栽培薄荷植株的叶的氮素含量分别高于对照组（ck）植株，速效肥磷酸二氢铵处理，营养土处理231.8%、96.31%和52.3%，低于eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理52.3%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质提高了薄荷植株叶的含氮量。

如图6可见，本发明栽培薄荷植株的茎的氮素含量分别高于对照组（ck）植株，速效肥磷酸二氢铵处理，营养土处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理112.59%，11.23%和143.41%，8.14%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质能提高薄荷植株茎的含氮量。

如图7可见，本发明栽培薄荷植株的根的氮素含量分别高于对照组（ck）植株，速效肥磷酸二氢铵处理，营养土处理237.91%，52.68%和59.91%，低于eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理8.81%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质能提高薄荷植株根的含氮量

2.4薄荷植株根际土壤含磷量

从图8可见，本发明栽培薄荷植株的根际基质含磷量高于对照组（ck）和营养土处理31.08%和101.94%，分别低于磷酸二氢铵水溶肥处理和eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理10.81%和16.17%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质具有良好的养分缓释性能。

从图9可见，本发明栽培薄荷植株的根际基质含氮量高于对照组（ck）植株181.18%，分别低于磷酸二氢铵水溶肥处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥和营养土处理111.89%、466.4%和38.24%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质可提高薄荷植株的根际土壤含氮量。

2.5薄荷植株根际土壤含水量

从图10可见，相同水热条件下，本发明栽培薄荷植株的根际基质含水量高于对照组（ck）和营养土处理14.13%和90.41%，分别低于磷酸二氢铵水溶肥处理，eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理6.25%和4.35%，差异显著（p<0.05）。表明eps复合岩表修复基质可提高薄荷植株的根际土壤含水量。

3讨论

3.1营养土处理测定的指标低于对照组的原因

营养土处理测定的薄荷植株根、茎、叶含磷量以及根际土壤含水分量低于对照组,这一方面可能是由于椰糠具有良好的保水性和透气性[20],而营养土水分蒸发后容易板结，浇水时水分很难渗透进营养土里面[21]。另一方面，在相同质量条件下，椰糠比营养土更蓬松，利于植物定植[22]。

3.2不同栽培基质对薄荷植株的肥效作用

盆栽试验测定的薄荷植株叶绿素荧光特性、不同部位氮磷含量和根际土壤含水量都表明eps复合岩表修复基质处理的肥效优于速效肥磷酸二氢铵处理、eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理和营养土处理。这一方面可能是由于eps复合岩表修复基质具有大量解磷促生菌活体和解磷菌休眠菌体，施用eps复合岩表修复基质后，除有解磷菌的闭蓄态磷再次活化的作用外，还有解磷促生菌活体本身和对薄荷植株的固氮促生作用。另一方面可能是由于eps复合岩表修复基质的缓释速率适中，形成的速效磷养分浓度符合薄荷植株需求。磷贮存库为eps与可溶性磷混合形成的暂时固定的磷贮存库，eps高分子结构中可溶性磷可通过物理或化学的方法聚在一起。土壤中有效磷含量不足时，磷贮存库可随着其中成分eps的分解得以释放[23]，而菌体富集有机磷也会分解释放[24]。从而呈现出缓释磷肥、肥力效果更持久更好和植物处于较长的磷肥有效供给期的效果。

3.3eps复合岩表修复基质的养分缓释性能。

试验测定的指标中薄荷植株根际土壤含磷量表明eps复合岩表修复基质处理的植株根际土壤含磷量低于eps-磷酸二氢铵缓释磷肥的处理和直接施加速效肥磷酸二氢铵处理，高于营养土处理和对照组，原因可能是由于eps复合岩表修复基质中的eps控制了速效肥磷酸二氢铵的释放速度。说明了在薄荷一定的生长期内，速效肥磷酸二氢铵达到了一定的缓释效果。

3.4eps复合岩表修复基质对薄荷植株吸收氮素的影响

盆栽测定薄荷植株的含氮量表明eps复合岩表修复基质有利于薄荷植株吸收氮素。是由于eps中掺混的活菌体具有固氮能力。赵振达等人进行研究证明了磷肥的施用有助于氮素的吸收[25],同时增施磷素，还可以有效提高氮素偏生产力[26]。说明eps复合岩表修复基质对薄荷植株吸收氮素有明显的促进作用。

综上所述

1.本发明对薄荷植株有明显的促生作用

薄荷的各项测定指标叶绿素荧光特性，根、茎、叶的氮磷含量和根际土壤含水量高于对照组、速效肥磷酸二氢铵处理、eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理和营养土处理。

2.本发明达到了一定的缓释效果

在栽培试验条件下，本发明在薄荷植株一定的生长期内，本发明达到了一定的缓释效果。本发明处理的薄荷植株的根际土壤含磷量分别低于速效肥磷酸二氢铵处理和eps-磷酸二氢铵包埋缓释磷肥处理10.81%和16.17%。

3.本发明相对于其他基质的优势

本发明利用废弃的椰糠为材料，能够有效的进行废物利用，为椰糠的利用提供新的利用途径，同时本发明能够提高植物对肥料养分的吸收利用率，还有减少化肥料用量和减少土壤板结的作用。

附图说明

图1为20d薄荷植株叶绿素荧光特性对比柱状图。

图2为20d薄荷植株叶含磷量对比柱状图。

图3为20d薄荷植株茎含磷量对比柱状图。

图4为20d薄荷植株根含磷量对比柱状图。

图5为20d薄荷植株叶含氮量对比柱状图。

图6为20d薄荷植株茎含氮量对比柱状图。

图7为20d薄荷植株根含氮量对比柱状图。

图8为20d薄荷植株根际土壤含磷量对比柱状图。

图9位20d薄荷植株根际土壤含氮量对比柱状图。

图10为20d薄荷植株根际土壤含水对比柱状图。

具体实施方式

实施例1，eps复合岩表修复基质，它由下属质量配比的原材料混合构成：

羧甲基纤维素钠3kg、椰糠40kg、磷酸二氢铵0.1kg、无菌水25kg、高粘度eps60kg混合构成；所用的高粘度eps是将1kg菌含量为1×10⁹细胞/g的解磷菌菌株pmn1501发酵液放入质量500kg秸秆粉浸提液培养基中发酵16h-26h后产生。所用椰糠采用产于斯里兰卡或海南省的块状压缩椰糠，将压缩椰糠加无菌水泡胀散开后放入洁净的烘箱托盘中，放入高压灭菌锅，121℃高压湿热灭菌1h；或将压缩椰糠加无菌水泡胀散后放入烘箱120℃进行干热灭菌50min。将上述任一灭菌方式灭菌后的椰糠放入烘箱，在110温度℃烘干后得到所需椰糠物料。

所用的秸秆粉浸提液培养基的制备方法室，以果实收获后48小时内的玉米青秸杆为原料，制备方法包括如下步骤：(a)原料预处理：将玉米青秸杆阴干或烘干后切成20cm的小段，粉碎后过1.5mm或2mm筛；(b)原料浸提：以秸秆粉与水的质量比1：20～50加入70℃的热水浸提3小时，放置过滤后，在澄清的浸提液中加入碳源，调节碳源浓度5g/l，并调节ph值为7.0，并灭菌后制得秸秆粉浸提液培养基。

实施例2.eps复合岩表修复基质，它由下属质量配比的原材料混合构成：

羧甲基纤维素钠3.75kg、椰糠50kg、磷酸二氢铵0.2kg、无菌水30kg、高粘度eps70kg混合构成。所用的高粘度eps是将1kg菌含量为1×10⁹细胞/g的解磷菌菌株pmn1501发酵液放入500kg秸秆粉浸提液培养基中发酵16h-26h后产生。所用椰糠采用产于斯里兰卡或海南省的块状压缩椰糠，将压缩椰糠加无菌水泡胀散开后放入洁净的烘箱托盘中，放入高压灭菌锅，121℃高压湿热灭菌1h；或将压缩椰糠加无菌水泡胀散后放入烘箱120℃进行干热灭菌50min。将上述任一灭菌方式灭菌后的椰糠放入烘箱，在110温度℃烘干后得到所需椰糠物料。

所用的秸秆粉浸提液培养基的制备方法室，以果实收获后48小时内的玉米青秸杆为原料，制备方法包括如下步骤：(a)原料预处理：将玉米青秸杆阴干或烘干后切成20cm的小段，粉碎后过1.5mm或2mm筛；(b)原料浸提：以秸秆粉与水的质量比1：20～50加入70℃的热水浸提3小时，放置过滤后，在澄清的浸提液中加入碳源，调节碳源浓度5g/l，并调节ph值为7.0，并灭菌后制得秸秆粉浸提液培养基。

所用的的解磷菌菌株pmn1501其分类命名为乙酸钙不动杆菌(acinetobactercalcoaceticus)，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为cctccno:m2016313，保藏日期为2016年6月7日，地址为中国武汉市武汉大学中国典型培养物保藏中心。

实施例3，eps复合岩表修复基质，它由下属质量配比的原材料混合构成：

羧甲基纤维素钠4kg、椰糠60kg、磷酸二氢铵0.3kg、无菌水35kg、高粘度eps80kg混合构成；所述的高粘度eps是将1质量份菌含量为1×10⁹细胞/g的解磷菌菌株pmn1501发酵液放入500份秸秆粉浸提液培养基中发酵16h-26h后产生。所用椰糠采用产于斯里兰卡或海南省的块状压缩椰糠，将压缩椰糠加无菌水泡胀散开后放入洁净的烘箱托盘中，放入高压灭菌锅，121℃高压湿热灭菌1h；或将压缩椰糠加无菌水泡胀散后放入烘箱120℃进行干热灭菌50min。将上述任一灭菌方式灭菌后的椰糠放入烘箱，在110温度℃烘干后得到所需椰糠物料。

所用的秸秆粉浸提液培养基的制备方法室，以果实收获后48小时内的玉米青秸杆为原料，制备方法包括如下步骤：(a)原料预处理：将玉米青秸杆阴干或烘干后切成20cm的小段，粉碎后过1.5mm或2mm筛；(b)原料浸提：以秸秆粉与水的质量比1：20～50加入70℃的热水浸提3小时，放置过滤后，在澄清的浸提液中加入碳源，调节碳源浓度5g/l，并调节ph值为7.0，并灭菌后制得秸秆粉浸提液培养基。

所用的的解磷菌菌株pmn1501其分类命名为乙酸钙不动杆菌(acinetobactercalcoaceticus)，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为cctccno:m2016313，保藏日期为2016年6月7日，地址为中国武汉市武汉大学中国典型培养物保藏中心。