CN105199963A

CN105199963A - 一种微生态复合菌剂及其处理固态作物栽培基质的方法

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Publication number: CN105199963A
Application number: CN201510494947.7A
Authority: CN
Inventors: 梁宏; 黄静; 赵佳; 陈哲
Original assignee: Biotechnology Research Center of Shanxi Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Biotechnology Research Center of Shanxi Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-08-13
Also published as: CN105199963B

Abstract

本发明属微生物发酵技术领域，为解决现有栽培基质不能重复利用，重复利用易造成连作障碍、成为土传病害污染和集中传播的载体等问题，提供一种微生态复合菌剂及其处理固态作物栽培基质的方法。微生态复合菌剂由解淀粉芽孢杆菌LH-1、地衣芽孢杆菌、菊苣假单胞菌、中度产丙酸菌、高温神袍菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、热带假丝酵母、哈茨木霉、链霉菌、麦氏放线菌、弗兰克氏菌按一定比例混合制成。有效杀灭病原菌，克服连作障碍；科学运用生物和物理措施相结合的方式解决基质重复利用中存在的问题，保证果蔬品质安全和对环境的零污染，降低农民的生产成本，保证农产品质量安全，保护生态环境；栽培基质，可以多次重复使用，且不影响作物的生长发育。

Description

一种微生态复合菌剂及其处理固态作物栽培基质的方法

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种微生态复合菌剂及其处理固态作物栽培基质的方法。

背景技术

基质栽培是用固体基质（介质）固定植物根系，并通过基质吸收营养液和矿质元素的一种无土栽培方式。果蔬基质栽培不仅有效地解决了设施农业与露地农业生产争地的矛盾，实现蔬菜对水分、肥料的高吸收，缩短设施果蔬生长周期。目前基质栽培技术已在100多个国家广泛应用，90%以上的商业性无土栽培是采用基质栽培方式。基质栽培代表了现代设施农业发展的趋势。

基质栽培的优势巨大，基质的使用量逐年增加，但基质的重复利用问题却为人们所忽视。一方面，重复利用基质可以大大降低成本和劳动力。而另一方面，种植过前茬作物的基质可能成为土传病害污染和集中传播的载体；前茬作物残留下的根系分泌物可能会造成连作障碍，使得后茬作物长势减弱、产量下降、品质降低。这一矛盾成为基质重复利用的瓶颈。

国内外已有人采用多种措施以解决上述问题，其中包括，将基质码堆，利用太阳能暴晒消毒（王瑞格，现代农业科技，2013年）。但暴晒消毒存在工艺粗放，消毒不彻底的问题。还有喷洒多菌灵等杀菌剂利用化学药剂消毒（闫刚，蔬菜，2014年）。这些化学药剂的使用会导致温室大棚所生产蔬菜水果化学药剂残留问题严重，危害食品安全。

发明内容

本发明为了解决现有无土栽培所用基质不能重复利用，重复利用容易造成连作障碍、成为土传病害污染和集中传播的载体等问题，提供了一种微生态复合菌剂及其处理固态作物栽培基质的方法。

本发明由如下技术方案实现：一种微生态复合菌剂，由细菌、真菌、放线菌按重量比为40%-50%:15%-20%:30%-45%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefacienssubspLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。

所述菌种中，解淀粉芽孢杆菌LH-1从山西省农业科学院试验田土壤中分离得到的,其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCCNo.8548。地址为:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所；其它菌种均可从市场购得，其规格符合国家行业标准。细菌类群培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度25-30℃，培养时间为36-48小时，含菌量高于3*10⁹cfu/g。真菌类群培养基为PDA培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为36-48小时，含菌量高于5*10⁸cfu/g。放线菌类群培养基为高氏培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为48-60小时，含菌量高于10⁸cfu/g。将所述微生物按比例混合，控制含菌量大于10⁹cfu/g。上述菌种液态发酵培养获得各菌种培养液，通过离心、冷冻干燥，按照重量比混合制得固体产品。上述菌种按照常规的方法制备得到，产品可制成固体，也可制成液体。

利用上述微生态复合菌剂处理固态作物栽培基质的方法，包括如下步骤：

（1）微生态复合菌剂的制备：细菌用常规牛肉膏蛋白胨培养基分别培养，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度25-30℃，培养时间为36-48小时；真菌用常规PDA培养基分别，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为36-48小时；放线菌用常规高氏培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为48-60小时；将培养好的微生物菌种按比例混合，控制含菌量大于10⁹cfu/g即为微生态复合菌剂；

（2）洒水冲淋：收集使用过的栽培基质，露天堆垛，垛两旁挖排水沟；按照体积比1：1均匀洒水冲淋，使基质充分淋透，冲淋后晾晒2-3天，备用；

（3）基质混合农家肥发酵：将农家肥按步骤（2）中所制备的备用基质重量的25%-30%加入到冲淋好的备用基质中，再添加重量为0.5%-1%步骤（2）中所制备的备用基质重量的微生态复合菌剂混合均匀，向混合物料中加水至含水率达50-55%；将物料堆成等腰梯形垛，梯形垛上覆塑料薄膜，然后发酵，发酵15天后物料温度接近环境温度，发酵结束，发酵好的基质重新用于瓜果蔬菜的栽培。

所述农家肥为牛粪：鸡粪按照重量比2：1混合而成。步骤（2）中栽培基质堆垛宽2米，高0.5米，垛两旁挖0.2米宽，0.2米深的排水沟。步骤（3）中将物料堆成下宽2米，上宽1米，高1米的等腰梯形垛。

冲淋过程中洒水要均匀，使基质充分淋透，可有效降低基质中前茬作物的根系分泌物。所采用的农家肥为牛粪：鸡粪按照重量比2：1混合而成。混合物料中含水率达到手握物料成团，水悬而不滴即可。发酵过程中垛内温度先升后降，最高可以达70℃左右，发酵15天后物料温度接近环境温度，发酵结束。发酵好的基质可完全重新用于瓜果蔬菜的设施栽培。

本发明所述的微生态复合菌剂对种植过前茬作物基质的发酵处理原理如下：

哈茨木霉是产纤维素酶活性最高的菌株之一，所产生的纤维素酶可降解基质中的前作残茬；它产生细胞壁水解酶与几丁质酶可分解病原真菌的细胞壁，导致细胞死亡。

解淀粉芽孢杆菌Lh-1具有广谱抑菌活性，对棉花黄萎病菌（Verticilliumdahliae）、大白菜软腐病菌（Erwiniacarotovora）、青枯病菌（Ralstoniasolanacearum）、桃树腐烂病菌（Valsaleucostoma）、苹果腐烂病菌（ValsamaliMiyabeetYamada）、辣椒疫霉菌（Phytophthoracapsici）、番茄灰霉菌（Phytophthorainfestans）都有抑制作用。

菊苣假单胞菌、地衣芽孢杆菌能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖；它还具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，促进粪肥中营养素降解。

中度产丙酸菌可代谢产生丙酸，它可进一步反应生成盐、酯、酰氯、酰胺、酸酐等其它微生物可利用的前体物质。

热带假丝酵母本身没有拮抗作用，但其在自身生长的过程中会为其他菌类产生一系类的营养物质和生长因子，促进整个菌群生长。

高温神袍菌与嗜热脂肪芽孢杆菌生长较慢，但其产热能力强，耐热能力强，可推动堆垛继续升温。

链霉菌、麦氏放线菌产生抗生素，可拮抗病原菌，且具有一定的耐高温能力，可继续生长推高垛温。

弗兰克氏菌不仅能固定大气中的氮，还能利用一系列有机或无机氮源，包括N₂、尿素、氨基酸等可促进植株生长。

发酵处理过程中复合菌剂的各种微生物顺序代谢，一方面利用分泌的次生代谢产物，如：胞外多糖、杆菌肽等拮抗杀灭病原微生物；另一方面，发酵产生的高温（最高达70℃左右）能有效杀灭病原菌，克服连作障碍。

发酵初期，解淀粉芽孢杆菌LH-1、地衣芽孢杆菌、菊苣假单胞菌、中度产丙酸菌与哈茨木霉大量繁殖。哈茨木霉是产纤维素酶活性最高的菌株之一，所产生的纤维素酶可降解基质中的前作残茬；其产生细胞壁水解酶与几丁质酶可分解病原真菌的细胞壁，导致细胞死亡。解淀粉芽孢杆菌LH-1和地衣芽孢杆菌可利用粪肥中的各种物质快速繁殖，LH-1分泌的表面活性素(Surfactin)、伊枯草菌素(Iturins)和芬枯草菌素(Fengycin)等物质具有使病原菌中间纤维合成受阻,质膜通透性增大,CAMP合成受阻等多种生理功能；菊苣假单胞菌与地衣芽孢杆菌分泌的杆菌肽类物质可使病原菌菌丝泡囊颜色转黄，尖端变形膨大使泡囊破裂,造成内容物外泄,细胞凋亡。同时芽孢杆菌在繁殖过程中产生大量热量，带动堆垛迅速升温。

当发酵温度超过30℃后，链霉菌、麦氏放线菌、弗兰克氏菌与酵母菌快速繁殖。酵母菌的繁殖促进了整个菌群的生长，发酵温度快速上升。

高温神袍菌与嗜热脂肪芽孢杆菌前期生长较慢，在垛温达到45℃左右，其它菌群活性下降时才开始繁殖加快，由于其耐热性强可确保发酵温度的继续上升。

发酵中期，由于太阳照射、覆膜保温和菌群产热的多重作用，垛温升高到70℃左右，且堆垛中氧气消耗殆尽，残留的病原菌与复合菌群相继死亡，最终彻底杀灭病原菌。

本发明经过多次实践及经验总结，得出微生态复合菌剂的最佳配方及配比，菌剂中的各种微生物组合在一起相互促进、比例适当、顺序代谢。将微生态复合菌剂加入基质中进行堆垛发酵处理，发酵过程具有升温快、高温时间长、有机物腐熟彻底和杂菌量少等优点；发酵产生的高温（最高达70℃左右）能有效杀灭病原菌，克服连作障碍。本发明科学的运用生物和物理措施相结合的方式解决基质重复利用中存在的问题，保证果蔬品质安全和对环境的零污染，降低农民的生产成本，保证农产品质量安全，保护生态环境。采用本发明所述微生态复合菌剂处理的固态作物栽培基质，可以多次重复使用，且不影响作物的生长发育，使用过程中由于种植消耗使基质绝对量减少，因此在多次使用时用新的基质补足用量即可。

附图说明

图1为发酵过程中基质温度变化情况图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步阐述，但并不用来限定本发明。

实施例1：一种温室大棚作物基质微生物发酵处理的微生态复合菌剂，所述微生态复合菌剂是由细菌、真菌、放线菌按重量比为40%:15%:45%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefaciensLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。

所述菌种中，解淀粉芽孢杆菌LH-1从山西省农业科学院试验田土壤中分离得到的,其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCCNo.8548。地址为:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所；其它菌种均可从市场购得，其规格符合国家行业标准。细菌类群培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度25-30℃，培养时间为36-48小时，含菌量高于3*10⁹cfu/g。真菌类群培养基为PDA培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为36-48小时，含菌量高于5*10⁸cfu/g。放线菌类群培养基为高氏培养基，按斜面、种子、液态发酵三级培养，培养温度28-32℃，培养时间为48-60小时，含菌量高于10⁸cfu/g。将所述微生物按比例混合，控制含菌量大于10⁹cfu/g。上述菌种液态发酵培养获得各菌种培养液，通过离心、冷冻干燥，按照重量比混合制得固体产品。上述菌种按照常规的方法制备得到，产品制成固体。

利用上述一种温室大棚作物基质微生物发酵处理的微生态复合菌剂处理温室大棚作物基质的方法，包括如下步骤：

实施例2：一种温室大棚作物基质微生物发酵处理的微生态复合菌剂，所述微生态复合菌剂是由细菌、真菌、放线菌按重量比为45%:20%:35%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefaciensLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。其余步骤同实施例1所述步骤。

实施例3：一种温室大棚作物基质微生物发酵处理的微生态复合菌剂，所述微生态复合菌剂是由细菌、真菌、放线菌按重量比为50%:18%-20%:32%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefaciensLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。其余步骤同实施例1所述步骤。

实施例4：一种温室大棚作物基质微生物发酵处理的微生态复合菌剂，所述微生态复合菌剂是由细菌、真菌、放线菌按重量比为50%:20%:30%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefaciensLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。其余步骤同实施例1所述步骤。

实验例1：发酵过程中温度的检测：

采用实施例1所述方法对栽培基质进行发酵处理，栽培基质发酵开始后每天测量垛内温度，观察发酵过程中垛内温度变化情况，如图1所示。由图可知，发酵温度随发酵天数的增长呈先升后降的趋势，温度最高可达70℃左右并可维持一段时间，发酵的高温可有效杀灭栽培基质中由于前茬种植而产生的致病菌和农家肥中的杂菌、虫卵与草籽。

实验例2：发酵前后微生物群落变化检测：

从未处理的栽培基质和发酵后的栽培基质中取样，样品带回实验室进行微生物群落的检测分析。取样品1g用100ml无菌水重悬浮，吸取1ml进行试管梯度稀释，到10⁸倍。在含有PDA培养基的培养皿上涂布稀释后的菌液，培养箱内30℃培养48小时，计数分析分离到的菌落。检测结果见表1，结果显示，未处理的栽培基质中总菌量达到8.1*10⁶cfu/g，发酵后的栽培基质中总菌量降低到2.5*10³cfu/g。处理前后栽培基质中的总菌量降低了99.9%，有效杀灭了基质中的病原菌。

表1：微生物检测统计表

实验例3：再植作物测产：

为检验栽培基质的处理效果，进行再植测产实验。实验以草莓、甜瓜为供试作物，每种作物分3组进行：T1（新基质），T2（处理后的基质），T3（未处理的基质）。每组实验3个重复，每个重复定殖100苗。每组实验分别测产统计，产量统一换算为亩产。实验结果如表2、表3所示。

表2：草莓测产统计

表3：甜瓜测产统计

结果显示，两种水果处理后的基质亩产与新基质的亩产相当，未处理基质的亩产明显低于新基质和处理后的基质，差异显著。说明利用微生态复合菌剂发酵处理栽培基质效果明显。

实验例4：再植作物发病调查

以甜瓜为供试作物，调查重复利用基质再植后的发病情况。实验分3组进行：M1（新基质），M2（处理后的基质），M3（未处理的基质）。每组实验3个重复，每个重复定殖100苗。发病率=实验组发病株数/实验组总株数。以甜瓜常见病害枯萎病、根腐病、灰霉病、炭疽病等为调查指标。

实验结果见表4，结果显示：3组实验中处理后基质实验组发病种类和发病率都最低，仅个别植株发生白粉病；新基质实验组中发病种类有枯萎病和根腐病2种，其中根腐病发病率较高达到3%；未处理基质实验组发病情况最为严重，枯萎病、根腐病、灰霉病和白粉病都有发生，其中根腐病与枯萎病的发病率分别达到18%和25%，已对正常生产造成严重影响。实验结果说明，通过高温发酵有效杀灭了栽培基质中的病原菌，处理效果显著。

表4：作物病害调查表

Claims

1.一种微生态复合菌剂，其特征在于：所述微生态复合菌剂是由细菌、真菌、放线菌按重量比为40%-50%:15%-20%:30%-45%混合均匀制成；其中细菌为：解淀粉芽孢杆菌LH-1（BacillusamyloliquefaciensLH-1）、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、菊苣假单胞菌（Pseudomonascichorii）、中度产丙酸菌(Propionigeniummodestum)、高温神袍菌（Thermotogaaritime）、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)按重量比1:1:1:1:1:1混合均匀；真菌为：热带假丝酵母(Candidatropicalis)、哈茨木霉（Trichodermaharzianum）按重量比1:1混合均匀；放线菌为：链霉菌（Streptomyces）、麦氏放线菌（Actinomycesmeyeri）、弗兰克氏菌（Frankiaceae）按重量比1:1:1混合均匀；所述微生态复合菌剂中，细菌的有效活性菌数量≥3*10⁹cfu/g，真菌的含菌量≥5*10⁸cfu/g，放线菌的有效活性菌数量≥10⁸cfu/g；细菌、真菌和放线菌总的含菌量≥10⁹cfu/g。

2.利用权利要求1所述一种微生态复合菌剂处理固态作物栽培基质的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（2）栽培基质洒水冲淋：收集使用过的栽培基质，露天堆垛，垛两旁挖排水沟；按照体积比1：1均匀洒水冲淋，使基质充分淋透，冲淋后晾晒2-3天，备用；

3.根据权利要求2所述的利用一种微生态复合菌剂处理固态作物栽培基质的方法，其特征在于：所述农家肥为牛粪：鸡粪按照重量比2：1混合而成。

4.根据权利要求2所述的利用一种微生态复合菌剂处理固态作物栽培基质的方法，其特征在于：步骤（2）中栽培基质堆垛宽2米，高0.5米，垛两旁挖0.2米宽，0.2米深的排水沟。

5.根据权利要求2所述的利用一种微生态复合菌剂处理固态作物栽培基质的方法，其特征在于：步骤（3）中将物料堆成下宽2米，上宽1米，高1米的等腰梯形垛。