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一种增强保水增肥的 土壤 微 生物改良方法和改良土壤

阅读：167发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种增强保水增肥的土壤微生物改良方法和改良土壤专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种增强保水增肥的土壤微生物改良方法，在黄土或沙土中施加风化煤并加入丛枝菌根真菌充分混合。所形成的改良土壤，包括黄土或沙土和施加于黄土或沙土中的风化煤以及丛枝菌根真菌。施加风化煤的优选比例是风化煤与黄土或沙土的质量比在1:2至1:1之间。本发明通过将风化煤施加于土壤中，与黄土或沙土混合成不同配比，并接种丛枝菌根真菌，对作物生长、水分利用具有显著促进作用，从而高效利用风化煤资源并改良土壤，做到增肥保水。，下面是一种增强保水增肥的土壤微生物改良方法和改良土壤专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种增强保水增肥的土壤微生物改良方法，其特征在于，在黄土或沙土中施加风化煤,并加入丛枝菌根真菌充分混合。
2.如权利要求1所述的增强保水增肥的土壤微生物改良方法，其特征在于，所述风化煤与黄土或沙土的质量比在1:2至1:1之间。
3.如权利要求2所述的增强保水增肥的土壤微生物改良方法，其特征在于，所述风化煤与黄土或沙土的质量比为1:1。
4.如权利要求1、2或3所述的增强保水增肥的土壤微生物改良方法，其特征在于，所述丛枝菌根真菌的添加比例为每株作物50-100g。
5.一种改良土壤，其特征在于，包括黄土或沙土、施加于所述黄土或沙土中的风化煤以及丛枝菌根真菌并充分混合。
6.如权利要求5所述的改良土壤，其特征在于，所述风化煤与黄土或沙土的质量比在
1:2至1:1之间。
7.如权利要求6所述的改良土壤，其特征在于，所述风化煤与黄土或沙土的质量比为
1:1。
8.如权利要求5、6或7所述的改良土壤，其特征在于，所述丛枝菌根真菌的添加比例为每株作物50-100g。

说明书全文

一种增强保水增肥的 土壤 微 生物改良方法和改良土壤

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种增强保水增肥功效的土壤微生物改良方法和改良土壤。

背景技术

[0002] 风化煤是指暴露于地表或位于地表浅层的煤，俗称露头煤。风化煤由于受长期风化作用的影响，含氧量高，发热量低。但其中含有丰富的活性物质腐殖酸,腐殖酸具有的多种活性基团(羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基等)，赋予了腐殖酸多种功能,如酸性、亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等,正是基于腐殖酸的这种特性,有关风化煤的研究一直为人们所关注。

[0003] 风化煤的研究主要集中在对其所含有的腐植酸的提取工艺上，例如申请号201110000551.4，公开日为2011年06月15日的中国发明专利申请公开了一种酸溶性腐植酸钾的生产方法。对于如何采用风化煤改善贫瘠土壤肥力，增加水分利用，提高作物生物量，其研究较少。发明人发现专利号为200510063339.7的中国发明专利公开了一种用于替代表土的煤基生物土，其采取风化煤、粉煤灰、煤矸石、草炭、膨润土、保水剂和土壤稳定剂混合而成的煤基生物土来替代表土，具有保水、固沙、促进植被生长等作用。但其需要采用多种成分进行配比，取材不便，操作繁杂还含有一些高分子化学物质，其主要改进点是恢复生态为主要目的。

[0004] 我国西部处于干旱半干旱缺水地区，水资源占有量仅为全国的3.9％，与东部相比，年蒸发量为降雨量的6-10倍，加上西部主要土壤类型为黄土和沙土，其土壤肥力大多较为贫瘠，生态脆弱，农作物的产出较低，对于我国这样一个农业大国，提高农田土壤的肥力，增加水分的利用率将是西部急需解决的主要问题。

[0005] 丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一种自然界中普遍存在的微生物，它能够与80％以上的陆生植物形成共生体。研究发现，丛枝菌根真菌能促进植物对矿质营养的吸收，改善植物的水分状况,提高植物的抗旱能力，增加植物的生物量，改良土壤。如何利用风化煤与丛枝菌根协同促进作物的生长和改良土壤，提高水分利用率是亟待解决的问题。

发明内容

[0006] 针对煤矿地区的土壤复垦问题，本发明要解决的技术问题是，如何利用风化煤改善矿区的黄土或沙土土壤，提高所种植作物的生物量并改良土壤，提高水分利用效率。

[0007] 为解决上述问题，本发明提供了一种增强保水增肥的土壤微生物改良方法，在黄土或沙土中施加风化煤,并加入丛枝菌根真菌充分混合。

[0008] 作为优选，所述风化煤与黄土或沙土的质量比在1:2至1:1之间。

[0009] 作为优选，所述风化煤与黄土或沙土的质量比为1:1。

[0010] 作为优选，所述丛枝菌根真菌的添加比例为每株作物50-100g。

[0011] 本发明还提供了一种改良土壤，包括黄土或沙土、施加于所述黄土或沙土中的风化煤以及丛枝菌根真菌并充分混合。

[0012] 作为优选，所述风化煤与黄土或沙土的质量比在1:2至1:1之间。

[0013] 作为优选，所述风化煤与黄土或沙土的质量比最佳为1:1。

[0014] 作为优选，所述丛枝菌根真菌的添加比例为每株作物50-100g。

[0015] 本发明通过将风化煤施加于土壤中，与黄土或沙土混合成不同配比，并接种丛枝菌根真菌，对作物的生长、水分利用均具有促进作用，从而高效利用风化煤资源并改良土壤，做到增肥保水。试验结果表明，煤土比为1:1-1:2的区间为较佳的区间，煤土比为1:1时接种丛枝菌根真菌对作物生长和土壤改良具有最为明显的促进作用，作物的生长状况、水分利用效率、矿质元素含量均为最优，风化煤与菌根的联合施用对于改善作物生长、改良退化土壤具有重要意义。本发明由于只在黄土或沙土中施加风化煤，丛枝菌根真菌在植株根部接种，具有取土便捷、来源广、成本低、更适用于当地农田土壤的快速改良培肥、提高水分利用效率，且无外来化学添加物，不会产生负效应等多方面的优点。附图说明

[0016] 图1为本发明的实施例的玉米的地上部分干重的平均值(单位：g)随煤土比(煤土比在图1-图7中指的是风化煤与黄土质量比)变化的柱状图；

[0017] 图2为本发明的实施例的玉米的叶面积的平均值(单位：cm2)随煤土比变化的柱状图；

[0018] 图3为本发明的实施例的玉米的叶色值的平均值随煤土比变化的柱状图；

[0019] 图4为本发明的实施例的玉米的地上部分氮元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图；

[0020] 图5为本发明的实施例的玉米的地上部分磷元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图；

[0021] 图6为本发明的实施例的玉米的地上部分钾元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图；

[0022] 图7为本发明的实施例的玉米的地上部分水分利用系数(单位：g/L)随煤土比变化的柱状图；

[0023] 图8为本发明实施例的紫穗槐苗木和沙棘苗木的生长量随煤土比(煤土比在图8中指的是风化煤与沙土质量比)变化的柱状图。

[0024] 图9为接菌组与未接菌组的玉米的地上部分干重随煤土比(煤土比在9-图15中指的是风化煤与黄土质量比)变化的对比图；

[0025] 图10为接菌组与未接菌组的玉米的叶面积随煤土比变化的对比图；

[0026] 图11为接菌组与未接菌组的玉米的叶色值随煤土比变化的对比图；

[0027] 图12为接菌组与未接菌组的玉米的地上部分氮元素含量随煤土比变化的对比图；

[0028] 图13为接菌组与未接菌组的玉米的地上部分磷元素含量随煤土比变化的对比图；

[0029] 图14为接菌组与未接菌组的玉米的地上部分钾元素含量随煤土比变化的对比图

[0030] 图15为接菌组与未接菌组的玉米的水分利用系数随煤土比变化的对比图；

[0031] 图16为接菌组与未接菌组的紫穗槐苗木生长量随煤土比(煤土比在图16和图17中指的是风化煤与沙土质量比)变化的对比图；

[0032] 图17为接菌组与未接菌组的沙棘苗木生长量随煤土比变化的对比图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

[0034] 首先声明的是，在本申请中，煤土比(风化煤与黄土或沙土质量比的简称)的区间均包括端点值。

[0035] 由于风化煤中含有丰富的活性物质腐殖酸，对植物生长具有促进作用，本实施例通过将风化煤施加于黄土中，研究风化煤对玉米生长的影响。

[0036] 本实施例采用室内盆栽试验，研究风化煤与黄土不同配比组成的土壤对玉米生长、玉米水分利用效率以及玉米地上部分所吸收的矿质元素含量的影响，得出风化煤与黄土的最佳混合比例，合理利用风化煤促进玉米生长。此外，还根据是否加入丛枝菌根真菌，分为接菌组与未接菌组(对照组)进行对比研究。

[0037] 试验条件说明

[0038] 试验在温室内进行，根据风化煤与黄土按不同质量比的混合比例分为七组，即：纯黄土(L)，煤土比(在本实施例中，煤土比为风化煤与黄土质量比的简称，下文同)分别为1:3、1:2、1:1、2:1、3:1以及纯风化煤(W)。栽种玉米的塑料盆的规格为：11cm(高)×13cm(盆口直径)×9cm(盆底直径)，每盆中的风化煤与黄土质量共重为
1100g，每个处理设3个重复(指的是同一煤土比的土壤同时种植三盆，每盆一株，求其平均值)，浇水达到最大饱和持水量，水分平衡1天后，播种。将玉米种子用10％的H2O2溶液浸泡10min做表面消毒，再用去离子水清洗10次，每个小盆播种玉米5棵，玉米出苗5天后间苗，每盆保持1株，种植玉米后18天向土壤加入NH4NO3，KH2PO4，KNO3配置成的营养液，使供试土壤中N、P、K的质量分数分别为150mg/kg，30mg/kg，100mg/kg。利用称重法控制浇水量，浇水量为基质最大持水量的70％。其中，煤土比为1:3，1:2，1:1，2:1，3:1的基质最大持水量分别为46％，47％，49％，54％，56％。

[0039] 为了进行对比，分为接菌组(+M)和不接菌组(CK)。其中第一组为未接菌组，即只是使用黄土与风化煤的组合作为实验用土壤，第二组为接菌组，即在第一组的基础上加入丛枝菌根真菌。

[0040] 本实验使用的丛枝菌根真菌，为北京市农林科学院植物营养与资源研究所微生物室提供，后经本实验室增殖培养的内生真菌，即丛枝菌根真菌(Glomus mosseae，下文简称G.m)。

[0041] 接种方法

[0042] 丛枝菌根真菌接种量为接菌组每盆加50-100g，G.m菌剂与煤土充分混合。菌剂的加入量在50-100g之间选择一个定量，在此区间变化时，对作物生长的影响不大。本试验的目的主要是为了比较接菌对作物生长的影响，对接菌量不作对比。同时未接菌组中加入相同质量的灭活菌剂以确保基质质量一致。

[0043] 试验材料

[0044] 试验用土壤为黄土，风干，过2mm筛。试验用风化煤来自陕西省神木县大柳塔矿区，风干。试验用黄土与风化煤的材料基本性状见表1。

[0045] 表1 试验用材料的基本性状

[0046]样品 pH(H2O) 有机质(％) 速效磷(mg·kg-1) 最大持水量(％)
黄土 7.72 0.43 12.7 40
风化煤 6.25 85.34 痕量 64

[0047] 第一组未接菌组

[0048] 玉米生长指标的量测

[0049] 苗期玉米生长到70天后，将植株的地上部分和根系分开，用自来水清洗根系附着的泥土，在105℃烘箱内杀青30min，然后放到80℃烘箱内直至烘干。分别称量每盆玉米的地上部分的干重和根系的干重。

[0050] (1)玉米地上部分干重

[0051] 风化煤与黄土按不同煤土比组成的土壤所栽培的玉米地上部分干重的数值如表2所示，其变化趋势如图1所示。请参考表2与图1，随着煤土比的增大，玉米地上部分干重整体上呈先升后降的趋势，在煤土比为1:2时，玉米地上部分干重达到最大，为1.83g；继续增加风化煤的比例，地上部分干重开始下降，当煤土比达到1:1时，地上部分干重为1.50g，是此七个数据中的第二高的数据。再继续增加风化煤的比例，当煤土比达到2:1、3:1时，玉米地上部分干重与纯风化煤(W)时差不多，但均高于煤土比为1:3时的值，但都低于煤土比为1:1时的值。从提高玉米地上部分干重的角度来看，煤土比的最优比例为1:2，其最佳可供选择的区间为1:2-1:1。

[0052] 表2 不同煤土比土壤种植玉米的地上部分干重

[0053]煤土比 L 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 W
地上部分干重(g) 1.22 1.23 1.83 1.50 1.46 1.49 1.48

[0054] (2)叶面积和叶色值

[0055] 玉米的叶面积由YMJ-C活体叶面积测定仪(浙江托普仪器有限公司生产)测定，选取植株同一侧倒二叶进行测量。玉米叶片的叶色值(SPAD值)由SPAD-502叶绿素测定仪来测定，测量时均匀选取叶片上20～25个点，取平均值得到该叶片的叶色值。

[0056] 表3为本实施例中在不同煤土比土壤种植的玉米的叶面积和叶色值。图2为本实2
施例的玉米的叶面积(单位：cm)随煤土比变化的柱状图；图3为本实施例的玉米的叶色值随煤土比变化的柱状图。请结合表3以及图2和图3可以看出，从纯黄土(L)开始，随着煤土比的增大，玉米的叶色值、叶面积均从整体上呈先升后降的趋势。如图2所示，当煤土比
2
为1:2时，叶面积均达到最大，为27.10cm；继续提高风化煤的比重，叶面积有所降低，在煤土比1:1时，叶面积为25.54，为七个数据中的第二高的数值。从提高叶面积的角度看，煤土比为1:2时为最佳，煤土比1:2-1:1的区间为较佳的选择区间。此外，更次优的，可选择
1:3-1:2的区间。故最优的比例为1:2。其他比例时的叶面积都小于煤土比1:1时的叶面积，故煤土比设定在1:2-1:1的区间是较为优选的区间。

[0057] 如图3和表3所示，随着煤土比的增大，叶色值也是从整体上呈现先增长后下降的趋势：在煤土比为1:2时玉米叶片叶色值为30.27，与最大值30.77相差无几；当煤土比为1:1时，叶色值达到最大值，为30.77。此后，随着煤土比的继续增大，叶色值有所下降，但大致稳定。从叶色值方面看，煤土比为1:1和1:2以及二者之间的区间均可认为最佳配比，从叶色值随着煤土比的增大而先增长后下降的趋势看，煤土比在1:2-1:1的区间时，玉米的叶色值都大于30，其他比例时的叶色值都小于煤土比1:1和1:2时的叶色值。故从提高玉米叶色值的角度，应将煤土比定在1:2-1:1之间。

[0058] 综上，由于地上部分干重，叶面积存在随着煤土比的增大而先增大后下降的趋势，二者均在煤土比1:2时二者达到最大；并且在煤土比在1:2-1:1之间时，为地上部分干重，叶面积随着煤土比的增大而增大的区间其数值都位于较高的区间，高于其他配比时的值。此外，叶色值在煤土比为1:1达到最大，在1:2时，叶色值稍低于最大值，基本持平，从提高叶色值的角度，也应将煤土比设在1:2-1:1的区间。综合玉米地上部分干重，叶面积和叶色值这三项指标，煤土比1:2是最优的配比，煤土比在1:2-1:1之间的区间是可供选择的优选区间。

[0059] 从土壤的性质来分析上述各项指标随着风化煤的比重增大而呈现先增加后下降的趋势，对于黄土来说，维持较高的持水量时易造成土壤粘结,土壤空隙度下降,通透性变差,造成了土壤氧气含量降低,根系和土壤微生物呼吸减弱,根系生长受阻,从而影响整个植株的生长，故加入风化煤之后改善了其土壤环境，植物的生长指标随着加入风化煤的比例的增大而增大；但是风化煤的比例过高也会破坏植物根际的微环境，抑制了植物的生长，故风化煤应保持适当的比例。

[0060] 经过实验验证，当煤土比1:2时，对玉米生长的促进作用最明显，煤土比在1:2-1:1之间的区间是可供选择的优选区间，在此区间，玉米的生长也较好。

[0061] 表3 不同煤土比土壤种植玉米的叶面积和叶色值

[0062]煤土比 L 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 W
叶面积(cm2) 23.10 24.16 27.10 25.54 25.10 24.93 24.36
叶色值 24.47 26.8 30.3 30.8 28.8 28.7 27.50

[0063] (3)玉米地上部分矿质元素的含量

[0064] 首先，对玉米的地上部分全氮、全磷、全钾含量的测量。

[0065] 将烘干后的玉米地上部分用研磨机研磨至粉状，过0.2mm筛，用H2SO4-H2O2法消煮。利用凯氏定氮法测定玉米地上部分全氮含量，利用ICP法测定玉米地上部分全磷和全钾含量。表4是在不同煤土比的土壤种植的玉米地上部分的氮、磷、钾含量列表。图4为本实施例的玉米的地上部分氮元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图；图5为本实施例的玉米的地上部分磷元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图；图6为本实施例的玉米的地上部分钾元素含量(单位：mg/株)随煤土比变化的柱状图。

[0066] 如表4以及图4-图6所示，玉米地上部分全氮、全磷、全钾含量从整体上上，均随风化煤施用量的增加呈现先增大后减小的趋势。并均在煤土比为1:2时，氮、磷、钾的含量均最大，分别为19.86mg·株-1、1.29mg·株-1、40.12mg·株-1。此后再继续提高煤土比，地上部分的氮、磷、钾含量逐渐下降，并且都在煤土比为1:1时，氮、磷、钾的含量均达到第二高的数值。故从试验结果来看，在黄土中增加适量的风化煤，有利于玉米对氮、磷、钾矿质元素的吸收和利用，当煤土比为1:2时，玉米矿质元素的利用效率最高，玉米营养状况最好，为最佳配比。煤土比在1:2-1:1的区间为较佳的配比区间，地上部分氮、磷、钾含量均大于其他配比时的相应数值。

[0067] 表4 在不同煤土比土壤种植的玉米地上部分的氮、磷、钾含量

[0068]煤土比 L 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 W
氮(mg/株) 13.67 14.67 19.86 18.71 16.67 17.16 16.35
磷(mg/株) 0.58 0.65 1.29 0.96 0.83 0.73 0.73
钾(mg/株) 26.22 31.66 40.12 36.79 35.17 35.04 34.79

[0069] 玉米水分利用效率

[0070] 玉米的水分利用效率取决于其干物质积累量和生育期耗水量，由每次的浇水记录计算植株在整个试验期内的耗水量。本实施例中的每个处理的水分利用效率是指作物生育期消耗1L水所能生成的玉米的干物质重量。地上部分水分利用系数(g/L)＝WW/Wt，WW为地上部分干重，单位g；Wt为植株生育期总耗水量，单位L。

[0071] 不同煤土比的玉米水分利用系数如表5及图7所示，同样地，随着风化煤施用量的增加，玉米地上部分水分利用系数从整体上看，也存在先增加后下降的趋势，并且在煤土比为1:2时，玉米地上部分水分利用系数达到最大，为0.40g/L，此后再增加风化煤比重，玉米地上部分水分利用系数逐渐下降，并在1:1时下降至0.31，为此组数据中的第二高的数值。与其他生长指标不同的是，水分利用系数在煤土比1:3时与纯黄土(L)时相等，也就是说，当风化煤的比重较低时，并不能提高水分利用效率，然后再继续增加风化煤的比重，在煤土比为1:2时，水分利用效率便迅速增大到0.4。由此可见，在黄土中施加适量的风化煤，混合后能够促进玉米对水分的吸收和利用，在煤土比1:2时，玉米水分利用效率最高，保水能力最强，为最优配比。而煤土比在1:2-1:1的区间为较佳的配比区间，煤土比从1:1增大至
2:1,3:1以及纯风化煤(W)时，玉米水分利用效率都差不多，都低于1:1时的数值。从水分利用效率方面看，煤土比1:2为最佳配比，煤土比1:2-1:1的区间为较佳的配比区间。

[0072] 表5 在不同煤土比时的土壤种植玉米的水分利用系数

[0073]

[0074] 综合上文对玉米的各项生长指标的结果来看，将风化煤施加于土壤中，与黄土混合成不同配比，对玉米生长、水分利用具有促进作用，从而有效利用风化煤资源并改良土壤，做到增肥保水。试验结果表明，随着煤土比的增大，各项指标都呈现先增加后下降的趋势，并且除了叶色值之外，其他指标均在煤土比1:2时，玉米生长状况、水分利用效率、矿质元素含量均为最优，因此，煤土比1:2为最佳比例。煤土比1:1时为除了叶色值之外，各项指标的第二高的比例，故1:2-1:1的区间为较佳的区间。而叶色值在煤土比1:1为最高，煤土比1:2时为次高，从叶色值的指标来看，1:2-1:1的区间也是较佳的区间。

[0075] 此外，本领域的技术人员应该理解，由于玉米的大部分生长指标都是在煤土比1:2时达到最高，显然在煤土比1:2的附近区间，都是较好的选择。从试验结果来看，在煤土比小于1:2区间中，由于煤土比1:3时，玉米的各项指标较低，均低于1:1时的值，结合上述所述的玉米各项生长指标整体上随着煤土比的增加而呈现先增大后减小的趋势的规律来看，煤土比的另一个次优的选择应控制在稍微小于1:2的区间内，例如1:1.9,1:1.8的比例下，玉米的生长指标也较高。

[0076] 本发明通过在黄土中配比风化煤来改良土壤质量，在黄土中只施加风化煤，具有取土便捷、来源广、成本低、不添加其他化学物质、更适用于当地农田土壤的快速改良培肥、提高水分利用率，不会产生负效应等多方面的优点。最接近的现有技术，即专利号为200510063339.7的中国发明专利，其主要用于沙漠化土地、贫瘠土地或塌陷地，以草生态恢复为主，未涉及对水分和养分的利用；而本申请是通过在黄土中施加风化煤，以提高玉米产量，改良土壤和提高水分利用率为主要目的，从发明目的、具体的技术方案以及所实现的有益效果来看，二者均有很大的差异。而且，本发明的技术方案中，我国西部干旱半干旱地区是主要的产煤区，其主要的粮食作物为玉米，故研究风化煤对玉米生长的促进作用以改善西部矿区黄土质量，提高水分利用率具有非常重要的现实意义。

[0077] 上述实施例是以黄土为例进行说明的，下文以沙土为例进行说明。通过在沙土中配比不同比重的风化煤，分别种植紫穗槐苗木和沙棘苗木，测量其生长量，比较不同煤土比(在此实施例中，煤土比为风化煤与沙土质量比)下的生长量。具体的生长情况如表6所示以及图8所示(其中的煤土比指的是风化煤与沙土的质量比)，图8中的黑色代表紫穗槐苗木，空白的代表沙棘苗木。

[0078] 表6 沙土中配比风化煤后种植紫穗槐苗木和沙棘苗木的生长量对比[0079]煤土比 L 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 W
紫穗槐苗木生长量(cm) 5.4 6.3 10.3 8.5 7.4 7.1 6.7
沙棘苗木生长量(cm) 4.4 5.3 7.6 7.1 5.9 5.5 4.9

[0080] 如表6和图8所示，在沙土中配比风化煤，也同样具有促进植株生长的作用，并且对于紫穗槐苗木和沙棘苗木这两种植株来说，在整体上，其生长量均随着煤土比的增大而呈现先增大后减小的规律，并且都是在煤土比为1:2时达到最大，并且都在煤土比为1:1时降低为第二高的数值。故对沙土来说，增加适量的风化煤也能促进植物生长，其最佳比例为1:2(也应包括1:2附近的比例)，次优的比例为1:1。煤土比为1:2-1:1的区间是优选的配比区间。

[0081] 第二组接菌组

[0082] 为了进行对比，第二组的玉米生长指标和水分利用效率与第一组进行对比的方式进行。

[0083] 此外，由于接种了丛枝菌根真菌，为了研究丛枝菌根真菌对改善土壤的作用，增加监测菌根侵染率和菌丝密度、球囊霉素相关土壤蛋白、土壤速效磷含量、速效钾含量和酸性磷酸酶活性等指标的测试。

[0084] 关于侵染率

[0085] 菌根侵染率采用Phillips和Hayman法(具体测试方法请参见Phillips J M,Hayman D S.所著《Improved procedures for clearing and staining parasitic and Vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection(中文：改善丛枝菌根真菌及寄生菌清洗及染色过程来快速评价其侵染的方法)》，Trans Br Mycol Soc(中文：英国菌物学通讯,1970年第55(1)期，第158-161页)。

[0086] 关于菌丝密度：采用网格交叉法测定菌丝密度。

[0087] 球囊霉素相关土壤蛋白

[0088] 球囊霉素是由球囊霉属AM真菌分泌产生的一类糖蛋白。然而由于目前土壤中提取球囊霉素的方法为非专性的方法，尚不能得到高纯度的球囊霉素，基于此Rillig等称之为球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)(具体参见，田慧,刘晓蕾,盖京苹等著，“球囊霉素及其作用研究进展”(载《土壤通报》,2009,40(5)，第1215-1219页)。按照Wright及Janos的方法稍加修改，测定易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白。.具体策略方法详见李少朋,毕银丽,陈昢圳等著“外源钙与丛枝菌根真菌协同对玉米生长的影响与土壤改良效应”，(载《农业工程学报》，2013年29卷第109-116页)。

[0089] 土壤速效磷含量、速效钾含量和酸性磷酸酶活性

[0090] 土壤速效磷含量采用钼锑抗比色法。土壤速效钾含量采用NH4OAC浸提法，具体参见《土壤农化分析》教材，以及赵兰坡,姜岩著《土壤磷酸酶活性测定方法的探讨》(载《土壤通报》，1986年17(3)期，第138-142页)。

[0091] 接菌组的结果与分析

[0092] 分别采用不同的煤土比组成的土壤进行试验，其中的CK表示的是未[0093] 接菌组，+M表示接菌组。

[0094] 玉米生长指标

[0095] 接菌组与未接菌组苗期玉米生长指标如表7所示，并分别通过图9、图10和图11进行对比。从表7及附图可以看出，接菌组玉米生长指标显著高于对照组，由此可见，接种丛枝菌根真菌能够明显促进玉米的生长。在各种煤土比的条件下，接菌处理的玉米地上部分干重，玉米叶片叶色值、叶面积都高于不接菌处理的，且差异达到显著水平。结合上文来列举，在未接菌组中，随着风化煤施加量的增加，玉米各项生长指标都呈现先增加后减小的2
趋势，当煤土比为1:2时，玉米地上部分干重，叶面积都达到最大分别为1.83g,27.10cm；
玉米叶片叶色值为30.27；然后再继续提高风化煤的比重，玉米各项生长指标都有所降低。

[0096] 表7 玉米生长指标(接菌组与未接菌组的对比)

[0097]

[0098] 类似地，在接菌组中，玉米各项生长指标随风化煤施用量的增加，也存在先增加后减小的趋势，当煤土比为1:1时，玉米地上部分干重、叶片叶色值最高，分别为4.61g、2
41.17；玉米叶片叶面积为38.93cm。且各项生长指标均显著高于纯黄土(L)及煤土比1:3时，继续增加风化煤的施用量，玉米各项生长指标呈下降趋势。

[0099] 从图9、图10和图11的对比可见，在接种丛枝菌根真菌后，在任何煤土比条件下，都明显地促进了玉米生长，当煤土比为1:1时接种丛枝菌根真菌，效果最好，显著提高了玉米各项生长指标。类似地，在接种丛枝菌根真菌后，玉米的各项生长指标同样地也存在随着煤土比的增大而先增长后降低的趋势，只是达到最高值时的煤土比不同，在接种丛枝菌根真菌的情况下，1:1为最佳的煤土比点；1:2-1:1为最佳的煤土比区间，在此区间上，玉米的生长指标高于其他煤土比时的数值。

[0100] 玉米地上部分矿质元素含量

[0101] 在不同煤土比的条件下，接菌组与未接菌组玉米地上部分氮、磷、钾的含量如表8所示，7种煤土比下，接菌组的玉米地上部分氮、磷、钾的含量均高于未接菌组，且差异显著，由此可见，接种丛枝菌根真菌能够明显促进宿主植物对矿质养分的吸收和利用。

[0102] 未接菌组中，氮、磷、钾含量均呈现先升后降的趋势，在煤土质量比为1:2时，氮、-1 -1 -1磷、钾的含量最大分别为19.86mg·株、1.29mg·株、40.12mg·株，且与纯黄土(L)和煤土质量比1:3差异显著，煤土质量比大于1:2的各组与1:2时的差异不显著。

[0103] 接菌组中，氮、磷、钾的含量也均随风化煤比重的增加而呈现先升后降的趋势；与未接菌组不同的是，当煤土比为1:1时，玉米地上部分氮、磷、钾元素的含量均达到最大，分-1 -1 -1别为53.01mg·株、7.15mg·株、79.42mg·株。且煤土比为1:1时氮、磷含量除与煤土比1:2差异不显著，与其他处理差异均达到显著水平；煤土比为1:1时钾含量与纯黄土(N)、煤土比1:3和纯风化煤(F)差异显著。

[0104] 将表8中的数据分别制作对比图，如图12-图14所示。通过图12-14的对比可以看出，在不同的煤土比下，丛枝菌根真菌都能够促进玉米对氮、磷、钾的吸收，显著提高了玉米对矿质元素的利用效率。在接种丛枝菌根真菌时，1:1为最佳的煤土比点；1:2-1:1为最佳的煤土比区间。

[0105] 表8 玉米地上部分矿质元素含量(接菌组与未接菌组的对比)

[0106]处理氮元素/(mg·株-1) 磷元素/(mg·株-1) 钾元素/(mg·株-1)
Treatment TN(mg·株-1) TP(mg·株-1) TK(mg·株-1)
CK L 13.67±0.16f 0.58±0.01e 26.22±1.08f
+M L 42.55±1.20d 5.18±0.30c 57.41±1.50c
CK 1:3 14.67±0.52f 0.65±0.08e 31.66±1.18ef
+M 1:3 44.02±2.09cd 5.44±0.39c 63.11±2.04c
CK 1:2 19.86±0.60e 1.29±0.08d 40.12±1.69d
+M 1:2 49.53±2.04ab 6.65±0.32ab 74.05±5.09ab
CK 1:1 18.71±0.67e 0.96±0.03de 36.79±1.44de
+M 1:1 53.01±1.55a 7.15±0.47a 79.42±5.64a
CK 2:1 16.67±1.15ef 0.83±0.01de 35.17±2.19de
+M 2:1 48.45±2.89b 6.41±0.29b 72.28±0.94ab
CK 3:1 17.16±0.92ef 0.73±0.04de 35.04±1.36de
+M 3:1 47.36±1.07bc 6.30±0.09b 72.21±4.45ab
CK N 16.35±0.74ef 0.73±0.07de 34.79±0.81de
+M N 47.56±0.79bc 6.10±0.2b 71.32±3.85b

[0107] 玉米水分利用效率

[0108] 在不同煤土比的条件下的水分利用系数的对比如表9和图15所示。从表9和图15中能看出如下规律：第一、在不同的煤土比下，接菌组的水分利用系数均大于未接菌组，在接菌后，水分利用系数提高很多；第二、与未接菌组类似，接菌组的水分利用系数也随着煤土比的增大而大致呈现先增大后下降的趋势。只是在煤土比1:3时的水分利用系数还稍低于纯黄土(L)时，也就是说，在其他条件不变时，在风化煤的比例较低时，并不能改善水分利用效率，只有当风化煤的比例达到一定程度时，水分利用效率才有较大的提升。此外，在接菌条件下，煤土比为1:2结合1:1时的水分利用系数相等，均为最大值0.89，而在煤土比大于1:1时，水分利用系数开始有逐渐下降。

[0109] 由此可见，第一、接菌能大幅度提高水分利用效率；第二、在接菌条件下，煤土比1:1和1:2以及1:1-1:2的区间均为较优的选择，在此区间上，水分利用系数都很高。

[0110] 表9 不同煤土比时的水分利用系数(接菌组与未接菌组的对比)

[0111]煤土比 L 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 W
CK 0.26 0.26 0.40 0.31 0.27 0.27 0.23
+M 0.82 0.78 0.89 0.89 0.79 0.75 0.65

[0112] 土壤改良效应

[0113] 菌根侵染率是反映植物根系被菌根真菌感染程度的指标，其反映的是菌根真菌与植物根系之间的亲和程度。根外菌丝分枝能力强，根外菌丝密度反映了菌根在促进植物生长和营养吸收及水分利用等方面的能力，菌丝密度越大，越有利于根系对养分以及水分的吸收和运输。不同处理的玉米根系菌根侵染率、菌丝密度、总球囊霉素相关土壤蛋白和易提取球囊霉素相关土壤蛋白如表8所示。接菌后，在各种煤土比下，菌根侵染率均达到90％以上，显著高于对照组，由此可见，接菌能够显著提高菌根侵染率。

[0114] 其中，接菌处理中煤土比为1:1时，菌根完全侵染。接菌组各种不同配比的菌丝密度均高于对照组，且差异显著。接菌处理中煤土比为1:1时，菌丝密度最大为4.91m/g，显著高于其他配比处理。由此可见，在煤土比为1:1时，基质与菌根的共生关系最优，适合菌根的生长，有利于菌丝的伸长与繁殖，从而促进植物根系对营养与水分的吸收和利用，促进植物生长。

[0115] 同时，各种煤土配比中，接菌组总球囊霉素相关土壤蛋白和易提取球囊霉素相关土壤蛋白均高于对照组，且随着风化煤比重的增大，总球囊霉素相关土壤蛋白和易提取球囊霉素相关土壤蛋白均呈增加趋势。从理论上分析，其原因可能是由于风化煤中有机碳含量较高，随着风化煤添加量的逐渐增加，接种菌根真菌进一步刺激并促进了基质中球囊霉素相关土壤蛋白含量的提高。因此接菌和风化煤的共同施用均提高了土壤中总球囊霉素相关土壤蛋白和易提取球囊霉素相关土壤蛋白的含量，改良土壤的效果更为显著。

[0116] 表10 土壤改良效应对比

[0117]

[0118] 土壤速效养分及酶活性

[0119] 各种不同处理中土壤速效磷、速效钾、酸性磷酸酶活性如表9。如表9所示，在各种煤土比下，接菌组的土壤速效磷、速效钾含量均低于对照组，因为菌根能够促进玉米植株对磷和钾的吸收和利用，接菌组土壤中的速效磷、速效钾更多地转移到植株体内，由于玉米对磷和钾吸收量大于菌根活化的速效磷、速效钾含量，因此土壤中速效磷、速效钾含量降低。未接菌组中，煤土比为1:2时，土壤速效磷、速效钾含量最低，分别为8.06mg/kg、60.29mg/kg；接菌组中煤土比为1:1的土壤速效磷、速效钾含量最低，分别为4.99mg/kg、48.91mg/kg。这与玉米地上部分矿质元素的结果相吻合，同时也说明干重最大，生长最好的玉米吸收的养分最多。

[0120] 在风化煤与黄土的7种配比中，接菌组土壤酸性磷酸酶活性均高于对照组，其中，前3组配比差异不显著，后4组差异显著。由此可见当风化煤比重较小时(<＝1:2)，接菌对酸性磷酸酶活性的提高并不十分显著；当风化煤比重增大(>1:2),接菌显著提高了土壤酸性磷酸酶活性。所有处理中，接菌组煤土比为2:1时，土壤酸性磷酸酶活性最大为5.09umol/gsoil/h，其次为煤土质量比(1:1)，酸性磷酸酶活性4.85umol/gsoil/h，两者差异不显著。

[0121] 表11 土壤速效养分及酶活性

[0122]

[0123] 对接菌组与未接菌组的对比结论：

[0124] 经过上述实验对比可知，在不同的煤土比下，加入丛枝菌根真菌后，均能促进玉米的生长，但丛枝菌根真菌的促进作用，在煤土比不同时，还是具有较大差异的。与未接菌组类似的是，各项生长指标均整体上均随着煤土比的增大而呈现先增大后降低的趋势，但最高点不同，其中煤土比1:2-1:1是较佳的区间，1:1是最优的配比。接菌可以抵消或减少与风化煤配比的黄土和沙土的量。接种丛枝菌根真菌具有多方面的有益效果，尤为重要的是改良了土壤质量，增加土壤肥力。菌根与风化煤协同作用有效地促进了玉米的生长，在煤土比为1:1的基质上接种丛枝菌根真菌时，玉米生长指标最优，玉米地上部分干重、叶片叶色值最高，分别为4.61g、41.17；玉米叶片叶面积为38.93cm2。

[0125] 菌根与风化煤的联合施用显著促进了玉米对氮磷钾的吸收和利用，提高了玉米地上部分氮磷钾的含量。接菌组在煤土比1:1时，玉米地上部分氮、磷、钾含量最高，分别达到-1 -1 -153.01mg·株、7.15mg·株、79.42mg·株，同时土壤中相应的速效磷、速效钾含量最低，分别为4.99mg/kg、48.91mg/kg，此时，玉米的生长及营养状况明显好于其他配比处理。

[0126] 在水分利用效率方面，接菌能大幅度提高水分利用效率；在接菌条件下，煤土比1:1和1:2以及1:1-1:2的区间均为较优的选择。

[0127] 接菌处理显著提高了菌根侵染率和菌丝密度，施加风化煤于黄土中，当风化煤与黄土质量比为1:1时，玉米根系被完全侵染率，菌丝密度最大，为4.91m/g,且与其他配比处理的差异显著。说明当煤土比1:1时，玉米根系与菌根的共生关系最优。接菌与风化煤均能提高球囊霉素相关土壤蛋白的含量，且随着风化煤的增加而增加，同时提高了土壤的酸性磷酸酶活性，接菌组煤土比1:1土壤酸性磷酸酶活性较高为4.85umol/gsoil/h。因此，菌根与风化煤联合可显著改良土壤质量。

[0128] 综上所述，风化煤与黄土质量比为1:1时接种丛枝菌根真菌对玉米生长、土壤改良和水分利用率具有明显的促进作用，风化煤与菌根的联合施用对于改善作物生长、改良退化土壤质量和提高水分利用率方面具有重要意义。

[0129] 上述实施例是以黄土为例进行说明的，下文以沙土为例进行说明。通过在沙土中配比不同比重的风化煤，分别种植紫穗槐苗木和沙棘苗木，接菌后测量其生长量，比较接菌组与未接菌组在不同煤土比下的生长量。具体的生长情况如表12所示以及图16和图17所示(其中的煤土比指的是风化煤与沙土的质量比)，表12中，其中，+M代表接菌组，CK代表未接菌组(对照组)。图16和图17中的黑色代表接菌组，空白的代表未接菌组。

[0130] 从表12与图16和图17可以看出，在沙土中施加不同比例的风化煤时，在不同煤土比的情况下，无论是紫穗槐还是沙棘，接菌都大大提高了生长量。在风化煤与沙土进行配比时，在接种丛枝菌根真菌条件下，也是在煤土比为1:1时达到最优，在1:2-1:1为最优的区间。

[0131] 表12 沙土中配比风化煤后接种菌根对紫穗槐苗木和沙棘苗木的生长量影响的对比

[0132]

[0133] 综合以上在黄土和沙土中施加不同比重的风化煤的实验，以及针对接菌与未接菌两种情形下的对比实验可以看出，无论是在黄土还是沙土的情况下，接菌均能够提高作物的生长量。

[0134] 当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

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