背景技术：
1、土壤是矿物质、气体、液体、有机物和微生物的复杂混合物。特定类型土壤的具体组成根据诸如人类活动、地理位置和气候等因素而变化。
2、腐泥土，有时也被称为排干泥炭土，是一种在温带地区(例如北欧和北美)和热带地区(南佛罗里达、东南亚、南美、南非和加勒比地区)在沼泽、湿地和/或其他水体随着时间的推移已被排干的区域发现的一种土壤。
3、更具体地，美国农业部自然资源保护局将腐泥土定义为正常年份饱水超过累积30天或被人工排干的腐质有机土壤。因此，这些土壤主要由来自干涸的沼泽地和其他水体的腐殖质组成(美国农业部，2014年)。
4、与含有约1％至5％的有机物的矿质土壤相比，腐泥土可含有约10％至80％的有机物。
5、诸如草皮、洋葱、土豆、萝卜、胡萝卜、芹菜和甘蔗等的农作物通常生长在腐泥土中。然而，在腐泥地上耕种是有争议的，部分因为它可能导致湿地和其他野生动物栖息地的枯竭。因此，环境法规可能会阻止美国增加新的腐泥农场面积。
6、耕作时，腐泥土由于排水而倾向于随着时间的推移而退化(有时称为“沉降”)，这会导致土壤环境的氧化作用，并加速由土壤微生物和/或它们的细胞外酶对有机物的有氧分解。此外，当土壤表面干燥时，轻质有机土壤颗粒很容易被风侵蚀(warncke 2014)。
7、在依赖土地种植农作物的地区(例如南佛罗里达的甘蔗种植者)，腐泥土地区土壤剖面的丧失是一个日益严重的问题。由于可耕的腐泥土面临完全丧失的威胁，因此需要保护高有机含量土壤的凯发k8ag旗舰厅真人平台的解决方案。
8、此外，随着土壤中富碳有机物的微生物分解量增加，结果是来自这些过程的大气温室气体(ghg)(诸如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮)排放率增加，并且土壤有机碳(soc)的量减少。
9、土壤有机碳(soc)是土壤物质的重要组分，并且主要由动植物组织残骸、活微生物生物质、微生物过程的副产品以及有机-矿物复合物组成。作为更广泛的碳交换循环的一部分，即使soc的微小变化也会对地区的大气二氧化碳水平产生很大影响(1pg土壤碳储量＝0.47ppm大气co2)。
10、当二氧化碳通过植物残留物和其他有机物质从大气转移到土壤中时，就会发生soc封存，它们以较长的平均停留时间(mrt)储存在土壤中。soc封存可以通过例如促进植物生长、保留地上和地下植物生物质和/或保护和稳定soc免受侵蚀和分解来实现。
11、通过增加生物质碳的输入以超过侵蚀和分解造成的soc损失，形成正的土壤碳预算。生物质的分解速率受到许多因素的影响，包括，例如气候、湿度水平以及土壤中存在的植物物质类型(活的或死的)(lal2017)。
12、影响土壤碳积累速率的另一个重要因素是土壤团聚体的形成和稳定性。健康而健壮的根系可有效形成和稳定碳捕获土壤团聚体，在此有机物和矿物质陷入根部。土壤微生物(例如，真菌菌丝)及其生长副产物(例如，多糖)也可以促进碳与土壤矿物颗粒的结合，以形成和稳定这些团聚体。此外，研究表明，土壤团聚体尺寸越大，由消耗土壤中有机物的微生物产生的细胞外酶对土壤的降解就越低(trivedi,p.等，2017年；trivedi,p.等，2015年；possinger等，2020年；grandy，2007年)。
13、目前业界认为，腐泥和排干泥炭土的损失无法逆转，甚至无法减轻，使得腐泥土成为不可再生资源。一种想法是，减少腐泥土壤分解和由此产生的温室气体排放的唯一方法是重新淹没土壤；然而，这并没有解决保护用于农作物生产的腐泥/泥炭土的问题，因为大多数农作物无法在淹没的土壤中生长。
14、其他可能的缓解技术包括实施免耕做法、浅耕/适度耕作做法和/或增加淡季覆盖作物的使用，以减少土壤有机物的分解和侵蚀。该理论认为，由于植物根系结构的持续存在以及由此产生的在土壤中的高碳利用效率(cue)根相关微生物种群的存在，这种做法减少了对较大的富碳土壤团聚体的干扰，并有助于稳定这些团聚体(grandy，2007年；panettieri等，2012年；kallenbach等，2015年；kallenbach等，2019年)。
15、这些做法的结合可能有助于保护土壤剖面；尽管如此，仍需要进一步加强这一过程，以帮助重建和再生土壤有机物，以确保腐泥地耕作的未来，并减少来自土壤的大气温室气体的排放。
技术实现思路
1、本发明提供了基于微生物的农业组合物及其使用方法，用于保存土壤剖面和/或重建退化土壤剖面，特别用于易于土壤有机物含量(soc)分解、氧化和/或侵蚀的土壤类型。有利地，本发明的组合物和方法是对日益严重的土壤退化和土壤源温室气体排放问题的环境友好、无毒且成本有效的凯发k8ag旗舰厅真人平台的解决方案。
2、在某些实施方式中，本发明提供了土壤处理组合物，其包含一种或多种土壤定殖微生物和/或其生长副产物，例如生物表面活性剂、酶和/或其他代谢物。该组合物还可以包含其中产生微生物的发酵培养基。
3、在某些实施方式中，微生物是细菌、酵母和/或真菌。在一些实施方式中，组合物包含多于一种类型和/或种类的微生物。有利地，在一些实施方式中，微生物定殖于根际并将根分泌物和消化的有机物转化成大体积、富含碳的微生物生物质和死亡生物质(死细胞)。在一些实施方式中，微生物形成生物膜。
4、在优选的实施方式中，土壤处理组合物在需要它的用于保存、重建和/或再生土壤的方法中使用。在某些优选的实施方式中，土壤包含按体积计至少10％的有机物、至少50％的有机物、或至少80％的有机物。在具体实施方式中，土壤被分类为腐泥土、淤泥泥炭和/或泥炭土。
5、在某些实施方式中，该方法包括将土壤处理组合物施用于植物正在生长或将要生长的土壤。该组合物可以进行配制，以施用于土壤和/或施用于地上和地下植物部分。例如，在某些实施方式中，组合物可以与水混合，并通过灌溉系统施用于植物和/或土壤。
6、在一个实施方式中，土壤处理组合物包含芽孢杆菌属细菌，例如解淀粉芽孢杆菌nrrl b-67928。在一个实施方式中，该组合物包含木霉属真菌，例如哈茨木霉或贵州木霉。在某些实施方式中，芽孢杆菌属和木霉属一起使用。
7、在一个实施方式中，组合物包含一种或多种酵母，例如异常威克汉姆酵母、季也蒙毕赤酵母、布拉酵母菌、汉逊德巴利酵母、西方毕赤酵母和/或库德里阿兹威毕赤酵母。
8、有利地，在一些实施方式中，一种或多种微生物定植于土壤以及植物根部，并有助于例如溶解植物根部吸收的养分、将水和盐分散到整个根际和/或与未经处理的土壤和/或植物相比增加地上和地下植物生物质。
9、在某些实施方式中，本发明的方法通过例如增加地上和地下植物生物质、增加微生物生物质和/或死亡生物质和/或增加土壤团聚体的尺寸和/或稳定性来增强soc封存。此外，在某些实施方式中，该方法可以减缓和/或停止正在发生土壤沉降的区域中的土壤剖面退化和/或侵蚀。优选地，在一些实施方式中，该方法实际上有助于增加土壤剖面的深度。
10、附加地，在某些实施方式中，本发明的方法可以减少由例如低碳利用效率(cue)微生物分解土壤引起的土壤源温室气体(诸如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮)排放。
11、在某些实施方式中，本发明的方法进一步包括，在施用土壤处理组合物之前、同时和/或之后，向土壤施用一种或多种“促进剂”，使得促进剂可被土壤处理组合物的微生物利用。
12、如本文所用，“促进剂”是任何化合物或物质，其在本发明组合物存在下施用时，与施用不含促进剂的土壤处理组合物相比进一步降低土壤沉降速率、增加土壤剖面深度、增加soc的封存、增强植物生物质的健康和/或生长，和/或降低大气二氧化碳和其他从土壤排放的ghg的速率。
13、在一个实施方式中，促进剂是微生物的食物源。食物源促进剂的非限制性示例包括腐殖酸、海带提取物、黄腐酸、糖蜜和磨泥。
14、在某些实施方式中，食物源是在被处理的土壤中通常找不到的，从而为土壤微生物提供更多样化的营养源。在一些实施方式中，可以基于土壤处理组合物中特定微生物的偏好来选择食物源。
15、有利地，在一些实施方式中，食物源多样性的增加促进了土壤微生物组的多样化，这可导致分解土壤物质并产生ghg的低cue微生物的数量减少。附加地，在一些实施方式中，通过增加微生物消耗的食物源的可用性，减少了对碳底物的需求，从而减少通过土壤微生物来降解易失性碳的酶的产生。
16、在一个实施方式中，促进剂是矿物质和/或微量元素源。在一个具体实施方式中，矿物质和/或微量元素是包含细碎岩石的岩粉的形式(也称为例如岩石矿物、岩末、石粉、石屑和/或矿物粉)。优选地，岩粉由玄武岩和/或硅酸盐岩石组成，其在风化或溶解时在土壤中释放诸如钙、镁、钾、磷和/或铁的元素。
17、有利地，在一些实施方式中，矿物质和/或微量元素提供生物可利用的微量营养素，以增强土壤中生长的植物以及微生物的健康和/或生长。在一些实施方式中，矿物质和/或微量元素促进碳-矿物质土壤团聚体的形成，其稳定性可通过本发明的微生物和/或植物根群进一步增强。
18、在一些实施方式中，矿物质和/或微量元素与土壤组分反应，以减少土壤的二氧化碳和/或一氧化二氮排放。例如，在一种实施方式中，岩粉溶解，与二氧化碳反应并以碳储存分子(例如碳酸氢盐、碳酸钙和碳酸根离子)的形式捕获它。在另一个实施方式中，岩粉在风化时改变(例如，增加)土壤的ph。较低的ph环境往往会使固氮n2o还原酶失活，该酶的作用是将n2o还原为n2。提高ph可以使n2o还原酶恢复活性，从而增加n2o还原为n2并减少n2o排放。
19、在一些实施方式中，本发明的方法还包括进行一种或多种测量，以评估本发明的方法对ghg的产生和/或产生的减少和/或土壤中碳的积累的影响。在一个实施方式中，该方法包括简单地测量土壤剖面的深度，以确定在用本发明的组合物处理一段时间后土壤剖面是否降低、增加和/或保持稳定。
20、在一些实施方式中，本发明可用于减少参与例如农业、畜牧业生产、林业/重新造林和湿地管理的操作者使用的碳信用额的数量。
21、本发明的方法和组合物可以单独使用或与其他化合物组合使用，以有效增强土壤和/或植物健康。例如，在一些实施方式中，该方法包括向土壤和/或植物施用附加的组分，例如除草剂、肥料、杀虫剂和/或其他土壤改良剂。确切的材料及其数量可以由例如得到本公开帮助的种植者或土壤科学家确定。
22、在一些实施方式中，该方法与现有的土壤保护做法(例如免耕或低耕耕作、作物轮作和/或种植淡季覆盖作物)结合使用。
23、有利地，本发明的组合物和方法可以帮助重建传统上被认为不可再生的土壤资源，同时抑制和/或避免土壤ghg排放并减少对合成肥料的需求。