CN107242045B - 具促进植物生长功效的可降解育苗钵及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具促进植物生长功效的可降解育苗钵及其制备方法与应用。本发明首先提供了一种育苗钵组合物，其包括：混合生物基质：包括作物秸秆50‑80份、木屑5‑8份、畜禽粪便5‑10份、草炭2‑5份、风化煤2‑5份、土壤3‑6份；包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp.的复合菌菌泥。本发明的育苗钵组合物制备的育苗钵可提高植物发芽率，供给幼苗生长时所需均衡营养，还可抗病原微生物，利于强苗和壮苗。

Description

具促进植物生长功效的可降解育苗钵及其制备方法与应用
技术领域
本发明是关于一种育苗栽培容器，属于微生物资源利用以及生态农业技术领域，具体是关于一种育苗钵组合物、育苗钵及其制备方法以及育苗钵的应用。
背景技术
育苗钵适用于适合穴播的植物。在国内外已有许多关于育苗钵的生产和应用的技术报道，且已取得了一定的应用效果。
现有的与描述从压制可降解育苗钵的基质材料来看，主要有泥炭型、秸秆型和混合型。然而，这三种育苗钵都存在一定的缺陷和不足：泥炭型的育苗钵吸水差、弹性低、营养不全，且价格高；秸秆型的育苗钵营养不全，尤其是C/N比失衡、易烧苗；混合型的在秸秆或木屑基础上只增加了畜禽粪便，营养水平水平有提高，但在无植物可利用氮素输入情况下营养仍不平衡、不完全，且有些情况下使用畜禽粪便可能增加引入杂草、虫卵和动植物病原微生物的风险。CN103250594A公开了一种基于秸秆和硅藻土并添加了淡紫拟青霉的育苗钵及其制备方法，其中主要是将淡紫拟青霉固态发酵产物加入育苗钵制作原料中，用于防治根结线虫。
现有技术制备的育苗钵普遍缺乏明显植物促生生物活性。而生物引发(biopriming)对于植物种子发芽和幼苗生长有明显促进作用。传统的生物引发是将细菌包衣于植物种子，但是此过程需要特殊粘结剂、不利于种子呼吸而影响发芽和生长。
因此，需要研发新的育苗钵。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种新的育苗钵组合物，用于制备具有促进植物生长功效的可降解育苗钵。
本发明的另一目的在于提供所述育苗钵组合物在制备具有促进植物生长功效的可降解育苗钵中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种制备具有促进植物生长功效的可降解育苗钵的方法。
本发明的另一目的在于提供一种具有促进植物生长功效的可降解育苗钵。
本发明的另一目的在于提供所述的育苗钵在培育植物中的应用。
一方面，本发明提供了一种育苗钵组合物，其包括：
混合生物基质：包括作物秸秆50-80重量份、木屑5-8重量份、畜禽粪便5-10重量份、草炭2-5重量份、风化煤2-5重量份、土壤3-6重量份；
微生物复合功能菌菌泥：该菌泥中包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp.，菌泥中总活菌数109～1011CFU/g，各菌的活菌数之比为1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2；
所述混合生物基质与微生物复合功能菌菌泥的重量比为100-500:1-10。
根据本发明的具体实施方案，本发明的育苗钵组合物还包括：
挂浆剂，所述挂浆剂为粘土与包含哈茨木霉和绿色木霉的菌液按照重量比8-10:1混合配制的无菌泥浆；所述包含哈茨木霉和绿色木霉的菌液中，总活菌数109～1010CFU/mL，优选地，哈茨木霉和绿色木霉活菌数为等比例。
另一方面，本发明还提供了所述的育苗钵组合物在制备具有促进植物生长作用的可降解育苗钵中的应用。
本发明的育苗钵组合物中，所述微生物复合功能菌中，所选用的Azospirillumspp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp.这些菌相互无拮抗。本发明的育苗钵组合物用于制备育苗钵，所得育苗钵营养完整而平衡，具有微生物引发、提高种子发芽、促进植物抗逆和促进植物生长发育功效，对于减少化肥和农药的使用、改善土壤结构和营养、促进生态农业的发展和生态环境的保护有重要意义和价值。
另一方面，本发明还提供了一种制备具有促进植物生长作用的可降解育苗钵的方法，该方法包括：
将无菌的混合生物基质和微生物复合功能菌菌泥以重量比100-500:1-10混匀，压制成育苗钵基体；
其中，所述混合生物基质包括作物秸秆50-80重量份、木屑重量5-8份、畜禽粪便5-10重量份、草炭2-5重量份、风化煤2-5重量份、土壤3-6重量份；所述微生物复合功能菌菌泥包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp.，菌泥中总活菌数109～1011CFU/g，各菌的活菌数之比为1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2。
根据本发明的具体实施方案，本发明的方法还包括：
浸入粘土与哈茨木霉和绿色木霉等比例菌液(活菌数109-1010CFU/mL)按照重量比8-10:1混合配制的无菌泥浆中挂浆，之后晾干，得到育苗钵。
根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，所述挂浆过程使挂桨剂在育苗钵基体侧面及底面的挂浆厚度为0.5-1mm。
根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，所述无菌的混合生物基质是按照如下方法得到的：
将秸秆、木屑、畜禽粪便、草炭、风化煤和土壤按比例混合均匀，过5目筛去除大颗粒及杂质，灭菌，得到无菌的混合生物基质。
根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，所述微生物复合功能菌菌泥是按照如下方法得到的：
将各微生物分别培养，收集菌体细胞和胞外多糖(可根据需要通过离心富集菌体)，按比例混合菌体，得到微生物复合功能菌菌泥。
另一方面，本发明还提供了一种育苗钵，其是按照上述方法制备得到的。
本发明以可降解的生物基质和天然粘结剂(土壤和细菌多糖)为原料，再加入可起到生物引发和促进植物生长作用的微生物后压制育苗钵。含植物生长促进微生物的可降解微生物育苗钵不仅可作为育苗容器，在钵体中定殖的有益微生物更可提高植物营养供给、促进植物营养吸收和利用、促进植物抗逆(抗旱抗盐碱和抗病虫害)，起到微生物肥料(相当于底肥)的作用，减少化肥和农药的使用、改善土壤结构和营养，促进生态农业的发展和生态环境的保护。
另一方面，本发明还提供了所述的育苗钵在培育植物例如沙冬青、番茄、辣椒或茄子等中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用秸秆、木屑、草炭、畜禽粪便和风化煤为生物基质，营养较丰富；生物基质灭菌处理，杀灭杂草、虫卵和病原微生物，避免相关危害和危险。
2、本发明使用微生物复合功能菌群，包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp中的各至少一种，按照特定比例混合，能增加土壤有机质，改善土壤结构和品质，帮助植物抗逆(抗旱抗盐碱)，因产广谱抑制或杀灭真菌物质而广谱抗植物病虫害。
3、以天然土壤和细菌多糖为粘结剂，能保证育苗钵强度但又不会污染土壤。
4、以无菌泥浆在钵体外挂浆，进一步增强钵体强度、有利于移栽到土壤前的操作，并有利于保护钵体中所加微生物的定殖、充分发挥微生物的作用。
5、本发明的育苗钵可方便地以植物育苗制钵机实现工业化生产、配套移苗器可进行机械化移苗。
6、本发明的育苗钵可提高植物发芽率，供给幼苗生长时所需均衡营养，还具有帮助植物抗病原微生物，对植物起到强苗和壮苗的作用。
附图说明
图1显示本发明一具体实施例的可降解植物促生微生物育苗钵及育苗沙冬青、番茄和辣椒效果。
图2显示本发明另一实施例的育苗钵对番茄萌发率、株高和茎粗的影响。
图3显示本发明另一实施例的育苗钵与单一使用芽孢菌的育苗钵对植物发芽率、株高、茎粗和防治病害上的影响。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的特点和应用中所具有的技术效果，但本发明并不因此而受到任何限制。
以下各实施例中所用到的培养基配方：
1、R2A全营养培养基：可溶性淀粉2.5g，葡萄糖2.5g，细菌学蛋白胨2.5g，酸水解酪素2.5g，酵母提取物2.5g，K2HPO3·3H2O 1.5g，丙酮酸钠1.5g，MgSO4·7H2O 0.25g,琼脂20g，蒸馏水1000mL。
2、固氮培养基：KH2PO4 0.2g，CaCO3 5g，MgSO4·7H2O 0.2g，葡萄糖10g，NaCl 1.2g，CaSO4·2H2O 0.1g，琼脂20g，蒸馏水1000mL，pH自然。
3、无机磷培养基：葡萄糖10g，(NH4)2SO4 0.5g，NaCl 0.3g，KCl 0.3g，MgSO4·7H2O0.3g，Ca3(PO4)2 25g，FeSO4·7H2O 0.03g，MnSO4·4H2O 0.03g，琼脂20g，蒸馏水1000mL，pH自然。
4、有机磷培养基：葡萄糖10g，(NH4)2SO4 0.5g，NaCl 0.3g，KCl 0.3g，MgSO4·7H2O0.3g，植酸钙25g，FeSO4·7H2O 0.03g，MnSO4·4H2O 0.03g，琼脂20g，蒸馏水1000mL，pH自然。
5、MDM培养基：K2HPO3·3H2 O 0.25g，MgSO4·7H2O 0.25g，NaCl 0.1g，KNO3 1g，CaCl2·2H20 0.01g，Fe solution 1mL，A5 solutin 1mL，琼脂20g，蒸馏水1000mL。其中，Fesolution的配方：FeSO4·7H2O 1.68g，浓硫酸2滴，无菌水500mL。
A5 solution的配方：H3BO3 0.286g，MnSO4·7H2O 0.25g，ZnSO4·7H2O 0.02g，CuSO4·5H2O 0.007g，Na2MoO4 0.002g，无菌水100mL。
6、LB培养基：胰蛋白胨10g，酵母提取物5g，NaCl 10g，琼脂15g，去离子水1000mL，pH 7.4。
7、DF培养基：KH2PO4 4g，Na2HPO4 6g，MgSO4·7H2O 0.2g，葡萄糖2g，葡萄糖酸1.62mL，柠檬酸2g，(NH4)2SO4 2g，去离子水1000mL，pH为7.2。
8、ADF培养基：将DF培养基中的(NH4)2SO4去掉即为ADF培养基。
以下实施例均在无菌条件下操作。各实施例中所用各菌株均为现有技术已知菌种。
实施例1：微生物复合功能菌群构建
本实施例中，选择Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp中各一种菌株，具体为StenotrophomonasmaltophiliaMIM0101，Azotobacter chroococcumMIM0407，AzospirillumbrasilenseMIM0403，MassiliabrevitaleaMIM0205，BacillusmegateriumMIM0303，PaenibacilluspabuliMIM0312，LysobacterantibiotiusMIM0212，各菌性能测定结果参见表1。各菌以R2A或MDM培养基，分别通过一、二和三级放大培养后，离心收集菌体细胞和胞外多糖，按活菌数等比例混合在一起，形成复合功能菌群菌泥，该菌泥中总活菌数约1010CFU/g。
表1各菌性能测定结果
Figure GDA0002777464760000051
Figure GDA0002777464760000061
Figure GDA0002777464760000071
实施例2：育苗钵压制和育苗
按重量比，将秸秆75份、木屑5份、牛粪5份、草炭5份、风化煤5份、校园黑土5份分别晾干、粉碎，过5目筛以去除大颗粒和杂质，混合均匀，每天1次蒸汽80℃灭菌2小时、灭3次。将灭菌的生物基质存于灭菌的带盖不锈钢桶中、备用。
在洁净条件下，加2L无菌水于实施例1中的复合功能菌群、重悬，以无菌喷壶喷洒于灭菌生物基质、边喷边搅拌，喷洒完毕和搅拌均匀后，以手捏团、不散(水分大约40％)即可上机压制。
在洁净环境中，利用山东曲阜天阳机械厂的TZB-60制钵机压制育苗钵。
挂浆：高温高压灭菌粘土，待温度降到40℃以下时，搅拌粘土与哈茨木霉和绿色木霉等比例菌液(活菌数109CFU/mL)，重量比9:1，将育苗钵放入泥浆中，以泥浆液不没过钵体上沿(有种子孔的一端)为准，浸泡5分钟后取出，表面晾干后再以同样方式浸泡，如此反复3次，晾干、完成挂浆。
以次氯酸钠和酒精对沙冬青、番茄和辣椒种子作表面消毒，无菌水冲洗3次后以每孔每种植物3-5粒种子分别放入育苗钵种子孔中、以灭菌基质覆盖、填平种子孔，并轻压、使种子和生物基质及钵体紧密接触。之后将育苗钵移至可盛水的泡沫箱，沿箱体壁浇灌自来水至育苗钵高度的1/3、并一直保持至出苗；出苗后进行光照培养，并且待叶片因缺水而略萎蔫时再进行同样浇水(炼苗)。
番茄、辣椒和沙冬青种植实验，观察指标为株高、茎粗、种子发芽率、颜色，以株高和茎粗为标准衡量幼苗长势。结果见图1和表2。
表2育苗钵育苗效果检测
Figure GDA0002777464760000081
由图1和表2可见，本实验3个实验组均比对照组有所提高。其中提高最为显著的为辣椒，其株高与茎粗分别较对照组提高137％和45.8％，其次为番茄，株高和茎粗分别提高52％和17.1％，最后为沙冬青，株高和茎粗分别提高13.5％和7.4％。发芽率方面，番茄实验组种子发芽率高于对照组，实验组发芽率为100％，对照组发芽率为80％。辣椒实验组与对照组种子发芽率相等，均为100％。沙冬青实验组与对照组种子发芽率相等，均为80％。番茄、辣椒、沙冬青的实验组颜色均较对照组整体更绿更壮实，对照组则偏黄。
实施例3：育苗钵菌种比例
将StenotrophomonasmaltophiliaMIM0101，Azotobacter chroococcumMIM0407，AzospirillumbrasilenseMIM0403，Massiliabrevitalea MIM0205，Bacillus megateriumMIM0303，PaenibacilluspabuliMIM0312，Lysobacterantibiotius MIM0212按表3中比例混合确定其混用比例,其它组份、流程同实施例2。
待番茄长成，记录其株高情况，使用正交分析软件分析可知，7个因素极差接近，说明所选7株菌对实验效果影响接近，但从效果上来看，比例在1:1:1:1:1:1:1或接近该比例时对番茄促生能力更好。
表3育苗钵使用菌种模拟实验结果
Figure GDA0002777464760000091
实施例4：育苗钵秸秆比例实验
菌种比例1:1:1:1:1:1:1，秸秆用量分别为50(A),60(B),70(C),80(D)份，其它组份和流程与实施例2相同，测定不同秸秆用量对育苗钵功效的影响。图2可知，秸秆添加在50-80份范围内，对番茄萌发率、株高和茎粗都具有较好的效果，且影响效果差异不显著(p<0.05)。
实施例5：育苗钵使用菌株种类
目前市场上存在很多微生物菌剂，其中主要菌种种类大多较为单一，多为芽孢杆菌。本发明中复合7种促生细菌，2种霉菌。本实验对菌种影响进行实验，设置以下几个处理，E(等比例复合菌+2种霉菌)；F(等比例复合菌)；G(单一芽孢杆菌+2种霉菌)；H(单一芽孢菌)；CK(不加菌)。其中等比例复合菌为实例3中7种促生菌，2种霉菌为等比例混合哈茨木霉和绿色木霉(活菌数109CFU/mL)，其它组份和流程与实施例2一致。制成育苗钵后，种植番茄，记录观测发芽率、株高、茎粗和植株染病率。由图3可以分析可知，使用复合菌及霉菌要比单一使用芽孢菌在发芽率、株高、茎粗和防治病害上都有显著(p<0.05)效果。
实施例6：育苗钵使用菌株种类
选择表1中与StenotrophomonasmaltophiliaMIM0101，AzotobacterchroococcumMIM0407，AzospirillumbrasilenseMIM0403，MassiliabrevitaleaMIM0205，Bacillus megateriumMIM0303，PaenibacilluspabuliMIM0312，LysobacterantibiotiusMIM0212同菌种的其他菌株，保证Azospirillum spp.、Azobacterspp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacter spp中各至少一株，各菌以R2A或MDM培养基，分别通过一、二和三级放大培养后，离心收集菌体细胞和胞外多糖，按每菌种的活菌数等比例混合在一起，形成复合功能菌群菌泥。其它组份和流程与实施例2一致。制备成育苗钵，分别对番茄、辣椒、沙冬青、茄子育苗培养。结果表明对这些植物的萌发率、株高和茎粗都有一定程度的促进效果，利于强苗和壮苗。

Claims (9)

1.一种采用育苗钵组合物制备具有促进植物抗病虫害作用的可降解育苗钵的方法，其中，所述育苗钵组合物包括：
混合生物基质：包括作物秸秆50-80重量份、木屑5-8重量份、畜禽粪便5-10重量份、草炭2-5重量份、风化煤2-5重量份、土壤3-6重量份；
微生物复合功能菌菌泥：该菌泥中包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massilia spp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacterspp.，菌泥中总活菌数109~1011CFU/g，各菌的活菌数之比为1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2；
所述混合生物基质与微生物复合功能菌菌泥的重量比为100-500:1-10；
挂浆剂，所述挂浆剂为粘土与包含哈茨木霉和绿色木霉的菌液按照重量比8-10:1混合配制的泥浆；所述包含哈茨木霉和绿色木霉的菌液中，总活菌数109~1010 CFU/mL。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述包含哈茨木霉和绿色木霉的菌液中，哈茨木霉和绿色木霉活菌数为等比例。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述育苗钵组合物是按照以下方法制备具有促进植物抗病虫害作用的可降解育苗钵：
将无菌的混合生物基质和微生物复合功能菌菌泥以重量比100-500:1-10混匀，压制成育苗钵基体；
其中，所述混合生物基质包括作物秸秆50-80重量份、木屑重量5-8份、畜禽粪便5-10重量份、草炭2-5重量份、风化煤2-5重量份、土壤3-6重量份；所述微生物复合功能菌菌泥中包括Azospirillum spp.、Azobacter spp.、Bacillus spp.、Paenibacillus spp.、Massiliaspp.、Stenotrophomonas spp.、Lysobacterspp.，菌泥中总活菌数109~1011CFU/g，各菌的活菌数之比为1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2：1-2；
育苗钵基体浸入粘土与哈茨木霉和绿色木霉等比例菌液按照重量比8-10:1混合配制的无菌泥浆中挂浆，之后晾干，得到育苗钵。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述挂浆过程使挂浆 剂在育苗钵基体侧面及底面的挂浆厚度为0.5-1mm。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述无菌的混合生物基质是按照如下方法得到的：
将秸秆、木屑、畜禽粪便、草炭、风化煤和土壤按比例混合均匀，过5目筛去除大颗粒及杂质，灭菌，得到无菌的混合生物基质。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述微生物复合功能菌菌泥是按照如下方法得到的：
将各微生物分别培养，收集菌体细胞和胞外多糖，按比例混合菌体，得到微生物复合功能菌菌泥。
7.一种具有促进植物抗病虫害作用的可降解育苗钵，其是按照权利要求1~6任一项所述方法制备得到的。
8.一种培育植物促进植物抗病虫害的方法，其中采用权利要求7所述的育苗钵培育植物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述植物为沙冬青、番茄、辣椒或茄子。
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