[发明专利]一种可提高硅酸盐细菌解钾活性的培养基及培养方法

说明书

本发明提供了一种可提高硅酸盐细菌解钾活性的培养基及培养方法，其中培养基由以下组分组成：可溶性淀粉、糖蜜、甘露寡糖、豆粕粉、绿藻粉、Na₂HPO₄、MgSO₄·7H₂O、CaCO₃、NaCl、柠檬酸铁铵、MnSO₄·H₂O、CuSO₄、NaMoO₄·2H₂O、色氨酸、异戊烯腺嘌呤、茴香醚、N‑甲基‑N‑硝基‑N‑亚硝基胍、硝酸钇、苜蓿浸出液和大豆油。本发明通过特定配方组成硅酸盐细菌培养基，其配方中各组分相互作用，不仅可以促进硅酸盐细菌的生长繁殖，还能够有效提高硅酸盐细菌的解钾活性，经培养后硅酸细菌对含钾矿物（钾长石、云母）的解钾效率有显著提高，为以后解钾菌剂和微生物肥料的开发提供基础。

技术领域

本发明涉及一种可提高硅酸盐细菌解钾活性的培养基及培养方法，属于生物科技领域。

背景技术

钾是植物生长发育所必需的三大营养元素之一，植物体内钾元素占干物质含量的0.2%~4.1%，仅次于氮。在植物生长发育过程中，钾能维持植物细胞渗透压，激活植物体内多种酶的活性，促进光合作用，提高二氧化碳的同化率，促进植物体内物质的合成与转运。钾还能增强植物的抗寒、抗旱、抗高温、抗病、抗盐、抗倒伏等抗逆能力，从而能提高作物的产量和品质。钾在土壤中存在的化学形态可分为水溶性钾（或土壤溶液钾）、交换性钾、非交换性钾和矿物态钾。其中，只有水溶性钾、交换性钾是植物可直接利用的速效钾，非交换性钾是潜在的可利用钾，矿物态钾是相对无效性钾，一般不能被植物吸收利用，只有经过长期的风化和分解，才能逐渐转变为作物能利用的形态。在我国的土壤中，钾元素含量一般为1.0%~2.5%，最高可达4.0%。虽然钾元素含量较高，但绝大多数是以长石、云母等铝硅酸盐矿物的形式存在，这些矿物化学性质稳定，不能直接被作物吸收利用，这就形成了我国土壤既富含钾又缺钾的现象。为了缓解土壤缺钾的状况，化肥被大量应用于农业生产，但化肥的长期施用，不仅影响作物品质，破坏土壤结构，降低有机质含量，还会破坏生态平衡，不利于农业的可持续发展。因此，有效开发矿物钾资源，从中提取钾制造钾肥将是解决我国可利用钾资源紧缺现状的重要途径。

硅酸盐细菌也称解钾菌、钾细菌，能分解土壤中的云母、长石等硅酸盐矿物，释放出钾、磷、硅等元素，将难溶性钾转化为可被植物直接利用的可溶性钾，是土壤中的一类功能菌。自亚历山大罗夫首次从土壤中分离到硅酸盐细菌后，国内外学者相继进行高效解钾菌株的分离和选育，目前发现的解钾菌主要包括芽孢杆菌属、固氮菌属、假单胞菌属、伯克霍尔德菌属和农杆菌属等，而研究相对成熟的菌种以芽孢杆菌属为主，如胶质芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、土壤芽孢杆菌等。目前，关于硅酸盐细菌的解钾机理还没有定论。有的学者认为硅酸盐细菌能通过分泌柠檬酸、草酸、酒石酸、乙酸等有机酸分解土壤中的硅酸盐矿物；有的学者认为硅酸盐细菌和矿物接触并产生特殊的酶破坏矿物结构而释放出其中养分，或者硅酸盐细菌和矿物表面接触从而进行交换作用；还有的学者认为硅酸盐细菌的解钾能力不是仅靠单纯的一种作用，而是通过产生有机酸、氨基酸的酸溶以及荚膜多糖的溶解、络合作用共同实现。总结起来，关于硅酸盐细菌解钾机理的研究主要包括酸解、酶解、胞外多糖、荚膜吸收等观点。

由于硅酸盐细菌能够分解含钾矿物，释放植物生长所需的钾元素，所以其在农业上的应用主要是作为解钾菌制剂或生物钾肥。与传统化肥相比，生物钾肥具有以下优势：1）改善土壤结构，增加土壤中速效养分的含量；2）环保性强，污染小；3）提供作物生长的营养成分，促进作物生长，改善作物品质；3）针对性强，能够直接作用于土壤矿化钾，利用效率高；4）抵抗有害病菌，提高作物抗病性；5）生产工艺简单，投资少，成本低。因此，解钾菌肥的推广使用将是农业生物发展的一个研究重点。