CN105684849A

CN105684849A - 一种含有丛枝菌根真菌的有机基质及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105684849A
Application number: CN201610060018.XA
Authority: CN
Inventors: 孙锦; 张�杰; 郭世荣; 束胜; 王磊; 吴亚胜
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2016-06-22

Abstract

本发明公开了一种含有丛枝菌根真菌的有机基质及其制备方法和应用。所述的含有丛枝菌根真菌的基质以由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为1～50：1～50：0～50：0～50组成的有机基质为基础，添加与番茄根系共生的丛枝菌根真菌所得。本发明的优点是，基质中含有丛枝菌根真菌，改善基质生物特性，提升肥力；促生效果明显，提升育苗效率；原料易于获得，配制方法简单；适用于大规模生产含有丛枝菌根真菌的基质产品。

Description

一种含有丛枝菌根真菌的有机基质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于植物栽培领域，具体涉及到一种含有丛枝菌根真菌的有机基质及其制备方法和应用。

背景技术

随着设施园艺的迅速发展，无土栽培技术和穴盘育苗技术正在大面积、大范围推广应用，促进了有机固体基质的研究、开发和应用。到目前为止，理化性状优良、栽培效果好、可大量使用的基质仍为泥炭。随着工农业废弃物的资源化利用的深入研究，许多安全、优质、方便、良好的固体栽培基质不断地被研制、合成和使用，极大地推动了有机基质培无土栽培的发展。有机基质是无土基质栽培的基础，能够为作物生长提供良好的水、气、肥根际环境，具有支持、固定植株和供给水分、养分和氧气的功能。实验与生产实践表明，基质较好的理化性状和丰富的营养元素是植物健壮生长的保证。然而，尽管基质中含有一定的营养物质，但转化效率不佳，尤其是有机基质其本身即为养分动态变化系统，植株的生长伴随基质中原有养分不断地减少，同时一些缓效态营养物质也在不断转化成有效态养分释放出来，因此养分地有效转化成为基质研究的重点。

丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizafungi,AMF)是一类能与绝大部分植物的根系形成互惠共生体的微生物，它在地球上存在了4.6亿年之久，广泛的分布在农田、森林、草地、荒漠等各种生态系统中。有效改善土壤结构，能帮助植物吸收矿质营养和水分、促进植物生长、提高抗逆性、改善果实品质等。AMF的应用领域广泛，在农林业生产中具有重要的意义。有研究表明，丛枝菌根真菌可改善土壤结构、稳定土壤理化性状、提高养分转化率，但是否对有机基质也具有相同的作用，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种含有丛枝菌根真菌的基质。

本发明的另一目的是提供该基质的制备方法。

本发明的又一目的是提供该基质的应用。

一种含有丛枝菌根真菌的基质，所述的含有丛枝菌根真菌的基质以由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为1～50：1～50：0～50：0～50组成的有机基质为基础，添加与番茄根系共生的丛枝菌根真菌所得。

所述的有机基质优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为25～33：25～33：0～50：0～50组成；进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积份数为1～2:0～2:0～2:0～2组成；更进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比1～2:1～2:1:1组成；特别优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比2:2:1:1组成。

所述的含有丛枝菌根真菌的基质优选通过以下方法制备得到：在所述的有机基质中播种番茄种子，待番茄幼苗出土，用活化的丛枝菌根真菌孢子悬浮液灌根，丛枝菌根真菌与番茄根系共生，番茄植株生长4周后，把根剪断，收集有机基质与番茄根系并混合均匀，获得丛枝菌根真菌与寄主植物根系的混合物；向混合物中加入相当于前述有机基质4倍体积的有机基质混合均匀得所述的含有丛枝菌根真菌的基质。

其中，所述的丛枝菌根真菌优选地表球囊霉(Glomusversiforme)；所述的丛枝菌根真菌孢子悬浮液的浓度优选23～35L/m³，优选27～30L/m³，进一步优选27L/m³。

所述的有机基质的pH优选稳定在5～6.5之间，EC优选2～6mS·cm^-1，容重优选0.1～0.3g·cm^-3，总孔隙度优选38％～62％；所述的含有丛枝菌根真菌的基质的pH优选5～6，进一步优选5.62；EC为2～3mS·cm^-1，进一步优选2.67mS·cm^-1；容重优选0.2～0.3g·cm^-3，进一步优选0.2394g·cm^-3；总孔隙度优选50～60％，进一步优选54.37％。

本发明所述的基质的制备方法，在所述的有机基质中播种番茄种子，待番茄幼苗出土，用活化的丛枝菌根真菌孢子悬浮液灌根，丛枝菌根真菌与番茄根系共生，番茄植株生长4周后，把根剪断，收集有机基质与番茄根系并混合均匀，获得丛枝菌根真菌与寄主植物根系的混合物；向混合物中加入相当于前述有机基质4倍体积的有机基质混合均匀得所述的含有丛枝菌根真菌的基质

其中，所述的有机基质优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为25～33：25～33：0～50：0～50组成；进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积份数为1～2:0～2:0～2:0～2组成；更进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比1～2:1～2:1:1组成；特别优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比2:2:1:1组成。

所述的丛枝菌根真菌优选地表球囊霉(Glomusversiforme)；所述的丛枝菌根真菌孢子悬浮液的浓度优选23～35L/m³，优选27～30L/m³，进一步优选27L/m³。

本发明所述的基质在蔬菜育苗或栽培中的应用；优选在黄瓜、番茄、小白菜、生菜或菠菜栽培中促进生长的应用。

本发明的有益效果：

1.、本发明基质中含有丛枝菌根真菌，改善基质结构、提高基质透气性、水分渗透能力和保水能力，进一步活化基质养分、提高养分有效性；

2.、含有丛枝菌根真菌的基质栽培作物可形成菌根化苗，不仅能增强作物的抗逆和抗病性，还能改善作物营养状况显著提高产量；

3.、原料易于获得，配制方法简单，适用于大规模生产。

附图说明

图1表3不同pH、EC、容重和总孔隙度的混配基质添加AMF后有机质含量变化(g/kg)

图2表4不同pH、EC、容重和总孔隙度的混配基质添加AMF后微生物呼吸强度变化(mg/(g·h))

图3表5不同pH、EC、容重和总孔隙度的混配基质添加AMF后微生物代谢熵变化(h^-1)

图4表6不同pH、EC、容重和总孔隙度的混配基质添加AMF后FDA水解酶活性变化(μg/(g·h))

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

1材料准备

基质材料为泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩。其中，泥炭容重为0.1～0.5g·cm^-3，pH5.0～7，EC为0.1～5mS·cm^-1；椰糠容重为0.1～0.25g·cm^-3，pH4.5～6，EC为1.3～3.6mS·cm^-1；蛭石容重为0.1～0.5g·cm^-3，pH6.8～8.0；珍珠岩容重为0.08～0.2g·cm^-3，pH7.0～7.5。

本实施例以纯化丛枝菌根真菌菌种地表球囊霉(Glomusversiforme，简称为V菌，BGC编号：YN05，资源平台编号：1511C0001BGCAM0013)为例制备浓度为4.35×10⁸CFU·L^-1的丛枝菌根真菌孢子悬浮液，以此说明本发明的技术内容，但不因此限定本发明的保护范围；所有的丛枝菌根真菌均适用于本发明。

2、基质配制

在基质混配前，对原料进行高压蒸汽灭菌(121℃，1h),以杀死基质中的微生物，之后按如下步骤进行混配：

首先泥炭、椰糠体积比按照1:0；0:1；1:1三个方案混配，形成主料混合物A；

其次，蛭石、珍珠岩体积比按照1:0；0:1；1:1三个方案混配，形成混合物B；

然后，混合物A通过添加混合物B以改变理化性状，混合物A与B按照1:1、2:1进行混配，共配制18个不同配比，具体比例如下表：

表118种保存丛枝菌根真菌的基质配比(体积比V/V)

3、试验方法：

番茄种子浸种、催芽，待种子萌发，选取饱满、发芽整齐一致的番茄种子播种于装有混配基质的21孔穴盘中，每穴一粒。播种完成后，将穴盘置于光照良好的温室中以减少其他微生物通过风雨的污染。栽种作物前测定混配基质理化性状(表2)和混配基质有机质含量(表3)。

待番茄幼苗出土，在植株周围加入4ml丛枝菌根真菌孢子悬浮液。育苗期间根据育苗基质的湿润程度和幼苗生长状态，不定期用自来水补充基质水分，每个穴盘每次浇水量以浇灌的清水不向穴盘外渗漏为准。

在加入丛枝菌根真菌孢子悬浮液后，每7天选取番茄根系周围基质，测定所取基质样本的有机质含量、微生物呼吸强度、FDA水解酶活性(表3～表6)，观察4周内这些指标的变化规律来判断不同基质理化性状对丛枝菌根真菌活性的影响，目的在于筛选出保持丛枝菌根真菌活性较强的基质pH、EC、容重和总孔隙度，以用于制备含有丛枝菌根真菌的基质。

4、实验结果：

表2数据表明，混配物的pH稳定在4.87～6.55之间；EC为1.80～6.16mS·cm^-1，容重为0.0994～0.3247g·cm^-3，总孔隙度38.18％～62.18％

表2、混配基质的理化性状

结合表2～表6可以得出结论：

有机炭含量与有机质含量成正相关，混配基质中有机质含量的变化可间接反映出施加丛枝菌根真菌后，菌根的生物量变化。在混合物A相同的前提下，容重较低，有机质含量高；总孔隙度、持水空隙、通气空隙低，有机质含量高；高水气比条件下，有机质含量低。尽管在主料相同的处理中，pH差异不显著，但pH高仍表现出有利于提高有机质含量；EC值高也有利于提高有机质含量。

因基质在混配之前进行过高压蒸汽灭菌，所以可将测定的微生物呼吸强度看作是丛枝菌根真菌所产生的。代谢熵是单位数量的土壤微生物的呼吸强度。混配基质中添加丛枝菌根真菌后的微生物呼吸强度差异显著。低容重的混配基质中呼吸强度、代谢熵衰减缓慢；总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙过高过低都加速混配基质中呼吸强度、代谢熵衰减；虽混配基质整体呈弱酸性，但酸性过高pH<5.5抑制微生物呼吸强度和代谢熵，EC过高过低都抑制丛枝菌根真菌呼吸强度和代谢熵。其中容重较低0.1～0.15g·cm^-3之间，总孔隙度在50％～57％，通气孔隙在6％～9％，持水孔隙在45％～50％，基质呈弱酸pH5.5～6之间，EC2.5～3.5mS·cm^-1呼吸强度与代谢熵衰减缓慢。4周后微生物呼吸强度相较于刚施加时都有所下降，但T11(pH＝4.87；EC＝2.26mS·cm^-1；容重＝0.2644g·cm^-3；总孔隙度＝38.52％。)、T18(pH＝5.62；EC＝2.67mS·cm^-1；容重＝0.2394g·cm^-3；总孔隙度＝54.37％)微生物呼吸强度，以及T1(pH＝5.18；EC＝1.80mS·cm^-1；容重＝0.3247g·cm^-3；总孔隙度＝60.85％。)、T8(pH＝5.90；EC＝3.13mS·cm^-1；容重＝0.1721g·cm^-3；总孔隙度＝53.78％。)、T11(pH＝4.87；EC＝2.26mS·cm^-1；容重＝0.2644g·cm^-3；总孔隙度＝38.52％。)、T18(pH＝5.62；EC＝2.67mS·cm^-1；容重＝0.2394g·cm^-3；总孔隙度＝54.37％)微生物代谢熵仍表现为最强，并且显著高于其他处理。说明这几个配比的混配物所形成的理化性状条件下丛枝菌根真菌的活性较强。

FDA水解酶法已经逐渐应用到根际土壤、植物残体的总微生物活性分析上。FDA水解酶活性与微生物活性之间的相关性比其他酶活性更显著，现已被公认为快速而有效地反映土壤微生物活性的重要指标。在基质中添加丛枝菌根真菌后，T3(pH＝5.02；EC＝1.95mS·cm^-1；容重＝0.2383g·cm^-3；总孔隙度＝54.41％)FDA水解酶活性最大，且显著高于其他处理。FDA水解酶活性随时间逐步减弱。在所有处理中，容重偏高FDA水解酶活性衰减缓慢；总空隙度过高过低都加速FDA水解酶活性衰减；持水空隙、通气空隙对于FDA水解酶活性影响不明显；基质酸度高抑制FDA水解酶活性且加速活性衰减；高EC值加速FDA水解酶活性的衰减。其中容重0.2～0.25g·cm^-3、总孔隙度50％～55％、弱酸pH5～6、EC2～3mS·cm^- ¹FDA水解酶活性减缓较慢，而添加AMF4周后处理T11(pH＝4.87；EC＝2.26mS·cm^-1；容重＝0.2644g·cm^-3；总孔隙度＝38.52％。)、T18(pH＝5.62；EC＝2.67mS·cm^-1；容重＝0.2394g·cm^-3；总孔隙度＝54.37％)。FDA水解酶活性显著高于其他处理。

综合考虑不同pH、EC、容重和总孔隙度的混配基质的有机质含量、微生物呼吸强度以及FDA水解酶活性，认为T18组合中丛枝菌根真菌的活性最好，可将T18方案(pH、EC、容重和总孔隙度分别为pH＝5.62；EC＝2.67mS·cm^-1；容重＝0.2394g·cm^-3；总孔隙度＝54.37％)混配基质作为制备含有丛枝菌根真菌基质的基本理化性状要求。

实施例2

在pH、EC、容重和总孔隙度分别为5.62、2.67mS·cm^-1、0.2394g·cm^-3、54.37％的混配基质中，每立方米加入27L浓度4.35×10⁸CFU·L^-1的丛枝菌根真菌孢子悬浮液进行番茄育苗，以繁殖和活化丛枝菌根真菌。育苗30天后，剪去番茄地上部分，保留根系将育苗基质收集，然后在保留番茄根系的育苗基质中加入4倍的混配基质(泥炭：椰糠：蛭石：珍珠岩＝2:2:1:1)，混匀，在穴盘中栽培黄瓜、番茄、小白菜、生菜、菠菜等作物，以不含有丛枝菌根真菌的泥炭：蛭石＝2:1为CK1，以不含有丛枝菌根真菌的泥炭：椰糠：蛭石：珍珠岩＝2:2:1:1为CK2。通过测定上述蔬菜的生长指标，验证一种含有丛枝菌根真菌的蔬菜栽培基质的使用效果。结合表7～表11可以得出结论：

表7、含有AMF的有机基质栽培黄瓜的苗期生长指标

表8、含有AMF的有机基质栽培番茄的苗期生长指标

表9、含有AMF的有机基质栽培小白菜的苗期生长指标

表10、含有AMF的有机基质栽培生菜的苗期生长指标

表11、含有AMF的有机基质栽培菠菜的苗期生长指标

不同育苗试验中，各项生长指标处理T都高于CK1、CK2。在黄瓜育苗实验中，株高、地上鲜重、地上干重处理T都显著高于对照CK；番茄育苗实验中，株高、茎粗、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重。壮苗指数、总根长、根体积、根尖数处理T都显著高于对照CK；小白菜育苗实验中，除茎粗处理T低于CK但差异不显著，其他各生长指标均显著高于CK；生菜育苗实验中，植株鲜重、干重、壮苗指数、根体积处理T都显著高于CK，其他指标虽差异不显著，但处理T仍高于两个CK；菠菜育苗实验中，各项指标处理T都显著高于对照CK。综上可以得出含有丛枝菌根真菌的基质具有促生效果，进一步证实可以用T18(pH＝5.62；EC＝2.67mS·cm^-1；容重＝0.2394g·cm^-3；总孔隙度＝54.37％。)制备含有丛枝菌根真菌的基质。

上述试验只为说明本发明的技术构思及特点，主要目的是为了公布出一种含有保存丛枝菌根真菌的基质，让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种含有丛枝菌根真菌的基质，其特征在于所述的含有丛枝菌根真菌的基质以由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为1～50：1～50：0～50：0～50组成的有机基质为基础，添加与番茄根系共生的丛枝菌根真菌所得。

2.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述的有机基质由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为25～33：25～33：0～50：0～50组成；优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积份数为1～2:0～2:0～2:0～2组成；进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比1～2:1～2:1:1组成；特别优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比2:2:1:1组成。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的基质，其特征在于所述的基质通过以下方法制备得到：在所述的有机基质中播种番茄种子，待番茄幼苗出土，用活化的丛枝菌根真菌孢子悬浮液灌根，丛枝菌根真菌与番茄根系共生，番茄植株生长4周后，把根剪断，收集有机基质与番茄根系并混合均匀，获得丛枝菌根真菌与寄主植物根系的混合物；向混合物中加入相当于前述有机基质4倍体积的有机基质混合均匀得所述的含有丛枝菌根真菌的基质。

4.根据权利要求3所述的基质，其特征在于所述的丛枝菌根真菌为地表球囊霉(Glomusversiforme)；所述的丛枝菌根真菌孢子悬浮液的浓度为23～35L/m³，优选27～30L/m³，进一步优选27L/m³。

5.根据权利要求3所述的基质，其特征在于所述的有机基质的pH稳定在5～6.5之间，EC为2～6mS·cm^-1，容重为0.1～0.3g·cm^-3，总孔隙度38％～62％；所述的含有丛枝菌根真菌的基质的pH为5～6，优选5.62；EC为2～3mS·cm^-1，优选2.67mS·cm^-1；容重为0.2～0.3g·cm^-3，优选0.2394g·cm^-3；总孔隙度为50～60％，优选54.37％。

6.权利要求1所述的基质的制备方法，其特征在于在所述的有机基质中播种番茄种子，待番茄幼苗出土，用活化的丛枝菌根真菌孢子悬浮液灌根，丛枝菌根真菌与番茄根系共生，番茄植株生长4周后，把根剪断，收集有机基质与番茄根系并混合均匀，获得丛枝菌根真菌与寄主植物根系的混合物；向混合物中加入相当于前述有机基质4倍体积的有机基质混合均匀得所述的含有丛枝菌根真菌的基质。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的有机基质由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比为25～33：25～33：0～50：0～50组成；优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积份数为1～2:0～2:0～2:0～2组成；进一步优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比1～2:1～2:1:1组成；特别优选由泥炭、椰糠、蛭石、珍珠岩按体积比2:2:1:1组成。

8.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的丛枝菌根真菌为地表球囊霉(Glomusversiforme)；所述的丛枝菌根真菌孢子悬浮液的浓度为23～35L/m³，优选27～30L/m³，进一步优选27L/m³。

9.根据权利要求6所述的基质，其特征在于所述的有机基质的pH稳定在5～6.5之间，EC为2～6mS·cm^-1，容重为0.1～0.3g·cm^-3，总孔隙度38％～62％；所述的含有丛枝菌根真菌的基质的pH为5～6，优选5.62；EC为2～3mS·cm^-1，优选2.67mS·cm^-1；容重为0.2～0.3g·cm^-3，优选0.2394g·cm^-3；总孔隙度为50～60％，优选54.37％。

10.权利要求1所述的基质在蔬菜育苗或栽培中的应用。