CN111670750A - 一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种根内根孢囊霉‑生物炭复合菌剂及其制备方法和应用，属于农业微生物技术领域，包括根内根孢囊霉和生物炭，所述根内根孢囊霉和生物炭的质量比为(4～15):1；所述根内根孢囊霉分离自茄科植物根围；所述生物炭为水稻秸秆生物炭。本发明所述根内根孢囊霉‑生物炭复合菌剂能够显著促进直播辣椒种子出苗率，出苗率可提高到86.0％。同时，所述根内根孢囊霉‑生物炭复合菌剂还能够显著促进直播辣椒种子株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重的增加。

Description

一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于农业微生物技术领域，尤其涉及一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
1885年德国植物生理学和森林学家Frank首创“菌根”(Fungus-root即Mycorrhiza)这一术语。菌根是自然界中一种普遍的植物共生现象，它是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体
丛枝菌根(Arbuscular mycorrhi zal，AM)与大概80％的陆地植物存在共生关系，它能够吸收植物碳，反过来又能增强植物营养元素的吸收能力及植物的抗逆性，并广泛地影响植物间互作和群落结构。
丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fung us，AMF)是一类古老且物种稀少的植物根部共生真菌，主要存在于球囊菌门(Glomeromycota)下的4个目约27个属中。
生物炭作为近几年新兴的集肥料、吸附剂和改良剂于一体的新型材料，因其独特的结构特征和理化性状而被广泛应用于农业生产中。生物炭的施用可以改善土壤微生物性状，促进有益微生物的生长。
目前针生物炭和丛枝菌根真菌互作在促进直播辣椒出苗方面并没有研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂及其制备方法和应用。本发明提供的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂能够显著促进直播辣椒种子出苗率、株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重。
本发明提供了一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，包括根内根孢囊霉和生物炭，所述根内根孢囊霉和生物炭的质量比为(4～15):1；所述根内根孢囊霉分离自茄科植物根围；所述生物炭为水稻秸秆生物炭。
优选的，所述生物炭通过将水稻秸秆在400～450℃厌氧热裂解80～100min获得。
优选的，所述根内根孢囊霉通过白三叶草和玉米联合扩繁获得。
优选的，所述根内根孢囊霉包括宿主根段、孢子和菌丝；所述孢子的密度为20～40个/g。
本发明提供了所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：将根内根孢囊霉和生物炭混合获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
本发明提供了所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂在提高直播辣椒出苗率中的应用。
优选的，包括以下步骤：
1)将所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤获得待播种土壤；
2)将辣椒种子消毒后播种至步骤1)所述的待播种土壤中。
优选的，所述待播种土壤表层的3～5cm厚度内，根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的含量为15％～20％。
优选的，步骤2)中用8％～12％的H2O2溶液对种子进行表面消毒8～12min。
优选的，所述消毒结束后用清水冲洗辣椒种子。
本发明的有益效果：本发明提供的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂通过分离与辣椒同一科的作物根周的根内根孢囊霉与水稻秸秆生物炭在特定的比例混合获得，所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂能够显著促进直播辣椒种子出苗率，出苗率可提高到86.0％。同时，所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂还能够显著促进直播辣椒种子株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重的增加。
附图说明
图1为三叶草和玉米植物联合扩繁菌剂；
图2为450℃热裂解90min制备的稻秆生物炭；
图3为所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
具体实施方式
本发明提供了根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，包括根内根孢囊霉和生物炭，所述根内根孢囊霉和生物炭的质量比为(4～15):1；所述根内根孢囊霉分离自茄科植物根围；所述生物炭为水稻秸秆生物炭。
在本发明中，所述生物炭的来源优选为水稻秸秆，所述生物炭通过将水稻秸秆在400～450℃厌氧热裂解80～100min获得。在本发明中，所述水稻秸秆优选的在厌氧热裂解前进行粉碎，所述粉碎采用本领域常规的秸秆粉碎机即可；在本发明中，所述粉碎后的水稻秸秆的粒径优选为1.5～2.5mm，更优选为2mm。在本发明中，厌氧热裂解的温度优选为450℃，所述厌氧热裂解的时间优选为90min。
在本发明中，所述根内根孢囊霉分离自茄科植物根围，本发明对所述根内根孢囊霉没有特殊限定，只要是分离自茄科植物根围即可。在本发明中，所述茄科植物优选为番茄；本发明对所述根内根孢囊霉的来源没有特殊限定，通过购买或自行分离获得均可。本发明采用茄科植物根周分离获得的根内根孢囊霉，是由于辣椒属于茄科植物，同科植物根周分离获得的根内根孢囊霉的应用效果最好。在本发明中，所述根内根孢囊霉分离后，优选的通过白三叶草和玉米联合扩繁获得。在本发明中，所述白三叶草和玉米联合扩繁的具体步骤如下：
将根内根孢囊霉孢子(孢子密度30～40个/g)添加至灭菌的土壤中，同时撒播用10％次氯酸钠溶液表面消毒后的白三草和玉米种子培养4个月后去除地上部分，收获含有菌丝、孢子的宿主根段，即得根内根孢囊霉菌剂。在本发明中，优选的每千克土播8颗三叶草、2颗玉米种子，然后置于植物生长室中进行培养，光照条件优选为光照10h/d，培养温度优选为28℃，在培养过程中采用称重法补充水分，确保持水量达70％。
在本发明中，联合扩繁后的根内根孢囊霉优选的包括宿主根段、孢子和菌丝；所述孢子的密度优选为20～40个/g，更优选为30个/g。
本发明还提供了所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：将根内根孢囊霉和生物炭混合获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。本发明对所述混合的方法没有特殊限定，采用本领域常规的混合方法确保混合均匀即可。
本发明还提供了所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂在提高直播辣椒出苗率中的应用。
在本发明中，所述应用优选的包括以下步骤：1)将所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤获得待播种土壤；2)将辣椒种子消毒后播种至步骤1)所述的待播种土壤中。
在本发明中，将所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤获得待播种土壤；在本发明中，所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的添加量，以确保所述待播种土壤表层的3～5cm厚度内，根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的含量优选为15％～20％，更优选为17％。
在本发明中，将辣椒种子消毒后播种至所述的待播种土壤中。在本发明中，所述消毒优选的用8％～12％的H2O2溶液对种子进行表面消毒8～12min，更优选的用10％的H2O2溶液对种子进行表面消毒10min。在本发明中，所述消毒结束后用清水冲洗辣椒种子，所述冲洗的次数优选为2～4次，更优选为3次。在本发明中，所述辣椒种子的品种优选为“辣研102”；本发明对所述辣椒种子的来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品即可。本发明在所述辣椒种子萌发阶段，优选的每2天补充水分一次，每次补水的量优选为5～10mL水/100g土。在本发明中，优选的在播种后统计出苗率。在辣椒开花时优选的喷磷钾型叶面肥0.2％～0.5％，本发明在所述辣椒生长60天后，调查统计辣椒生长状况。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
S1：通过从北京市农林科学院植物营养与资源研究所“中国丛枝菌根真菌种质资源库”购买获得番茄根围丛枝菌根真菌优势菌种-根内根孢囊霉(Rhizophagusintraradices,Ri)孢子，将Ri孢子接种于以白三叶草和玉米为宿主植物的根系，并种植于河沙培养基质中，培养4个月后获得含宿主根段、孢子(密度为30个/g)和菌丝的Ri菌剂。
S2：收集水稻秸秆废弃物，粉碎粒径为2mm装入制炭设备，于450℃下恒温厌氧热裂解反应90min，获得稻秆生物炭材料。
S3：按照5:1的比例将S1制备获得的菌剂接种至S2制备获得的生物炭中，获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
S4：将S3制备获得的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤中，获得含17％根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的种子直播土壤环境。
S5：用10％H2O2对品种为“辣研102”的辣椒种子进行表面消毒10min，随后用清水冲洗3次。
S6：将S5处理后的50颗“辣研102”种子播种于S4制备的土壤环境中，以不添加任何材料、单施含14％的S1材料和单施3％的S2材料为对照，同样分别播种50颗种子。
S7：种子萌发阶段每2天补充水分一次，按照100g土添加5mL水进行补充，待播种15天和32天后分别统计出苗率，发现添加S3制备的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂能够显著促进直播辣椒种子出苗率，分别提高到82.0％和92.0％(见表1)。开花时喷磷钾型叶面肥，待生长60天后，调查统计辣椒生长状况，同样发现添加根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂显著促进辣椒株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重(见表2)，各指标比未添加任何材料分别提高84.1％、53.9％、242.7％、199.5％和218.8％；比单施Ri菌剂材料分别提高71.4％、34.5％、144.8％、234.4％和192.1％，且菌根侵染率提高43.3％；比单施稻杆生物炭材料分别提高25.5％、11.4％、52.1％、86.3％和27.9％。
表1添加不同材料后辣椒种子出苗率情况
Figure BDA0002427390840000051
表2添加不同材料后辣椒生长情况
Figure BDA0002427390840000052
Figure BDA0002427390840000061
实施例2
S1：采集番茄根系和土壤样品，分离、纯化、鉴定获得丛枝菌根真菌优势菌种-根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)，以河沙为基质，用两种宿主植物白三叶草和玉米联合培养扩繁Ri，获得含宿主根段、孢子(密度为30个/g)和菌丝的Ri菌剂。
S2：收集水稻秸秆废弃物，粉碎装入制炭设备，于450℃下恒温厌氧热裂解反应90min，获得稻秆生物炭材料。
S3：按照7:1的比例将S1制备获得的菌剂接种至S2制备获得的生物炭中，获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
S4：将S3制备获得的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤中，获得含16％菌炭材料的种子直播土壤环境。
S5：用10％H2O2对品种为“辣研102”的辣椒种子进行表面消毒10min，随后用清水冲洗3次。
S6：将S5处理后的50颗“辣研102”种子播种于S4制备的土壤环境中，以不添加任何材料、单施2％的S2材料为对照，同样分别播种50颗种子。
S7：种子萌发阶段每2天补充水分一次，待播种32天后统计出苗率，发现添加含16％的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂显著促进直播辣椒种子出苗率，可提高到86.0％(见表3)。开花时喷磷钾型叶面肥，待生长60天后，调查统计辣椒生长状况，同样发现添加含16％的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂显著促进辣椒株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重(见表3)，各指标比未添加任何材料分别提高52.2％、31.3％、125.3％、140.4％和167.0％。
表3添加不同材料后辣椒种子出苗率和生长情况
Figure BDA0002427390840000071
实施例3
S1：采集番茄根围土壤样品分离、纯化、鉴定获得根内根孢囊霉(Rhizophagusintraradices,Ri)，以河沙为基质，用三叶草和玉米联合培养扩繁Ri，获得含宿主根段、孢子(密度为25个/g)和菌丝的Ri菌剂。
S2：收集水稻秸秆、稻壳废弃物，秸秆粉碎后与稻壳混匀一起装入制炭设备，于450℃下恒温厌氧热裂解反应90min，获得稻秆与稻壳混合的生物炭材料。
S3：按照14:1的比例将S1制备获得的菌剂接种至S2制备获得的生物炭中，获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
S4：将S3制备获得的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤中，获得含15％菌炭材料的种子直播土壤环境。
S5：用10％H2O2对品种为“辣研102”的辣椒种子进行表面消毒10min，随后用清水冲洗3次。
S6：将S5处理后的50颗“辣研102”种子播种于S4制备的土壤环境中，以不添加任何材料为对照，同样播种50颗种子。
S7：种子萌发阶段每2天补充水分一次，待播种32天后统计出苗率，发现添加含15％的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂显著促进直播辣椒种子出苗率，可提高到80.0％(见表4)。开花结果时喷磷钾型叶面肥，待生长60天后，调查统计辣椒生长状况，同样发现添加含15％的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂显著促进辣椒株高、茎粗、地上生物量、根部生物量和单株鲜果重(见表4)，各指标比未添加任何材料分别提高35.2％、17.8％、72.0％、44.2％和82.8％。
表4添加不同材料后辣椒种子出苗率和生长情况
Figure BDA0002427390840000081
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，其特征在于，包括根内根孢囊霉和生物炭，所述根内根孢囊霉和生物炭的质量比为(4～15):1；所述根内根孢囊霉分离自茄科植物根围；所述生物炭为水稻秸秆生物炭。
2.根据权利要求1所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，其特征在于，所述生物炭通过将水稻秸秆在400～450℃厌氧热裂解80～100min获得。
3.根据权利要求1所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，其特征在于，所述根内根孢囊霉通过白三叶草和玉米联合扩繁获得。
4.根据权利要求3所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂，其特征在于，所述根内根孢囊霉包括宿主根段、孢子和菌丝；所述孢子的密度为20～40个/g。
5.权利要求1～4任意一项所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：将根内根孢囊霉和生物炭混合获得根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂。
6.权利要求1～4任意一项所述的根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂在提高直播辣椒出苗率中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂添加至土壤获得待播种土壤；
2)将辣椒种子消毒后播种至步骤1)所述的待播种土壤中。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述待播种土壤表层的3～5cm厚度内，根内根孢囊霉-生物炭复合菌剂的含量为15％～20％。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤2)中用8％～12％的H2O2溶液对种子进行表面消毒8～12min。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述消毒结束后用清水冲洗辣椒种子。
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