CN111670782A

CN111670782A - 一种复合微生物栽培基质及其应用

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Publication number: CN111670782A
Application number: CN202010513188.5A
Authority: CN
Inventors: 束胜; 赵丹; 郭世荣; 徐纪行; 孙锦; 王玉; 王健
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2020-09-18

Abstract

本发明公开了一种复合微生物栽培基质及其应用。一种复合微生物菌剂，由枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌中的任意两种单菌菌剂组成。一种复合微生物栽培基质，其特征在于由栽培基质和所述的复合微生物菌剂混合而成。本发明复合微生物栽培基质具有改良基质环境，一定程度上提高了基质pH和EC；蓄积基质有效养分和刺激酶活性，为作物生长提供一个良好的养分储备；塑造良好环境，促进植株生长发育和光合作用；与基质混配，提高果实产量和品质的效果。

Description

一种复合微生物栽培基质及其应用

技术领域

本发明属于作物栽培基质领域，涉及一种复合微生物基质及其应用。

背景技术

基质是能够为作物生长提供良好环境的栽培介质，具有固定根系、蓄积养分、保湿透气等特点。基质栽培由于投资少，成本低，技术难度小等优点，成为我国无土栽培中应用最广泛的方式之一。我国是设施园艺大国，位居世界首位。众多研究表明，利用椰壳、醋糟、木薯渣、中药渣等工农业有机固体废弃物，经生物发酵后，可开发成育苗或无土栽培基质，不仅实现资源化利用，减少农业环境污染，而且可为商业化基质生产提供廉价的原料，易于推广应用。然而，由于农业废弃物原料广泛、成分较为复杂，且稳定性有待提高，亟需对其理化性状、养分吸收和微生物活性及种群进行改良优化。

微生物制剂是由单一或多种有效菌在繁殖和工业化后的发酵液制备的活菌制剂。由于它含有大量有益的活菌及其代谢物和多种天然发酵活性物质，可以在栽培介质中繁殖，改善和恢复土壤微生态平衡，促进植株养分吸收，从而有利于作物生长。微生物菌剂在促进作物生长、提高产量、改善品质和食品安全等方面的作用已广泛报道。微生物菌剂可提高番茄和辣椒，玉米和草莓的生长、产量及叶片相对含水量。不同微生物菌具有不同的结构及功能，目前生产中应用较多的是单一微生物菌，主要是通过特殊工艺发酵成的含有大量有效活菌，且应用于栽培介质或植物根部的生物制剂或活菌制剂，其表现出增加土壤或基质肥力、提升有效养分转化效率、促进植物对养分的吸收利用、提高作物抗病性、改善作物根际环境等多种功能。随着城乡居民生活水平的提高及环保意识的增强，人们对农产品质量安全越来越重视，而以有机营养基质的无土栽培是实现高品质果蔬产品的重要途径。目前，有关施用微生物菌剂的研究和应用主要集中在土壤栽培条件下，而对于基质栽培条件下，施用微生物菌剂方面的研究较少。

目前国内外对于植株病虫害防治和提高作物产量品质方法主要为农药和化肥的施用、合理轮作、园艺作物材料的选育等，促进园艺作物的生长。随着世界人口的增长，对农产品产量的需求亦在增加，从而导致在农业生产过程中大量使用化学肥料和农药，致使土壤质量和肥力下降，而用肥沃的土壤来扩大农业用地几乎是不可能的。此前，对于农业生产上所遇到的病虫害、产量品质下降等问题，人们最开始采用的是物理方法和化学方法，但是物理方法往往会消耗大量人力物力且防止效果不佳，有效期短，如利用改变耕种制度，降低复种指数等物理调控。而化学制剂的使用虽然在短期内得到了较大的改善，但并不能有效根治这些问题，甚至可能危害环境，在病虫害的防治方面还会增强病害的耐药性和抗药性，如此往复将会带来极大的隐患。近年来，随着环保和绿色的提倡，人们逐渐意识到生物防治的重要性，开始关注利用微生物菌来改善土壤理化环境、防治病虫害以及提高作物产量，并进行了大量的实践探索和应用，主要是将栽培介质微生物与相关酶活性相联系，两者协同调控土壤的生物环境，为理化环境奠定了基础。但在土壤中施用单一微生物菌应用较多，并不完整、全面。现有技术往往存在：仅局限于化学性状研究，基质环境研究不完整；筛选新型复合微生物菌周期过长；局限于基质酶活性，未能与有益微生物联结作用；新型复合微生物基质的作用机理不明确，功能不完善；试验研究方法创新点不够，依旧沿用前人相似方法较多；部分微生物菌成本较高，施用麻烦，且仅能改良基质的化学环境，本地微生物的作用基本被忽略；现有的技术功能太单一，或者甚至功能不明确能等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种复合微生物菌剂。

本发明的另一目的是提供复合微生物栽培基质。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种复合微生物菌剂，由枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌中的任意两种单菌菌剂组成；优选由侧孢芽孢杆菌菌剂和胶质芽孢杆菌菌剂组成；进一步优选所述的菌剂由侧孢芽孢杆菌菌剂和胶质芽孢杆菌菌剂等质量组成。

微生物菌发酵液的制备方法

(1)培养基配方：枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌均为细菌采用牛肉膏斜面培养基，其配比为每500ml灭菌水中加入牛肉膏1.5g，蛋白胨5.0g，NaCl2.5g，琼脂9.0g，调pH 7.4-7.6。

(2)待生化培养箱培养出完整菌落时(细菌1-2天)，在超净工作台上以新的培养基进行继代培养以得成熟微生物菌后，进一步地，将三种微生物菌接种于装有各自相应液体培养基的150ml锥形瓶中，摇瓶培养参数设置为200r/min，震荡培养24-48h可得成熟菌悬液。

(3)进一步地，将其以血球计数板计数的方法统一菌悬液浓度以菌剂为基准C≥100×10⁸CFU/g后，以400g为质量基准1：1或1：1：1比接种到每立方米基质(椰糠：珍珠岩：蛭石＝10:1:1)中，混合均匀后即可。

本发明所述的的复合微生物菌剂在制备复合微生物栽培基质中的应用。

一种复合微生物栽培基质，其特征在于由栽培基质和所述的复合微生物菌剂混合而成。

所述的栽培基质优选由椰糠、珍珠岩、蛭石按照8～15:1～2:1的体积比组成，进一步优选按照10:1:1的体积比组成。

所述的复合微生物菌剂总施用量优选为350～400g·m³，优选400g·m³，且以菌剂为基准有益活菌数≥100×10⁸CFU/g。

本发明所述的复合微生物基质在蔬菜种植中的应用，优选在黄瓜种植中的应用。

有益效果：

本发明通过研究基质栽培下施用复合微生物对基质特性、酶活性以及黄瓜植株生长发育、果实品质和产量的影响，筛选出适合黄瓜基质栽培的复合微生物菌，为黄瓜基质无土栽培提供实践指导。

与现有技术相比，首先，本发明加强了了微生物与基质之间的联系和相互作用，强强联手，从而摆脱了仅以基质作为栽培介质改善植株生长的单一性问题，较为全面；其次，本发明以工业生产中有机废弃物和微生物这些比较常见的的材料作为技术支撑重心，一方面解决了废弃物的再利用问题，提高了这些废弃物的利用效率，另一方面本发明既可作为植株生长的栽培介质，另外也是作物生长所需要的肥料或者养分的提供者；最后，本发明低碳、环保，所用成本也不高，且用途广泛，，效益性好，可提供作物较长期的养分供应。

本发明复合微生物栽培基质具有以下有益效果：

(1)改良基质环境，一定程度上提高了基质pH和EC；

(2)蓄积基质有效养分和刺激酶活性，为作物生长提供一个良好的养分储备；

(3)塑造良好环境，促进植株生长发育和光合作用；

(4)与基质混配，提高果实产量和品质。

附图说明

图1本发明复合微生物菌剂研制方法

图2复合微生物菌对黄瓜栽培基质pH和EC的影响

图3复合微生物菌对黄瓜植株株高、茎粗的影响

图4复合微生物菌对黄瓜叶片数和根系活力的影响

图5复合微生物菌对黄瓜果实氨基酸的影响

具体实施方式

以下实施例中涉及的三种微生物菌来源如下：

侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌均购自山东绿陇生物科技有限公司。

实施例1

1.以不同单一微生物菌为材料，三种微生物菌浓度为C≥100×10⁸CFU/g，通过分别施用量400g·m^-3(w/v，质量体积比)的比例添加入栽培基质中，将侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌按质量1：1或1：1：1添加栽培基质中混合均匀，详见表1,以不添加微生物菌剂的基质为对照，本技术方案中所用栽培基质(椰糠：珍珠岩：蛭石＝10：1：1，体积比)；

表1技术方案设计

2.将各微生物菌处理后的基质进行黄瓜栽培试验，通过植株结果期取样对基质进行化学性状检测，同时进行基质养分及酶活性检测，分析基质栽培条件下黄瓜植株生长状况、产量和品质。最终综合得出不同微生物菌对栽培基质性状的改善效果，以及各微生物菌对植株生长所产生的相关功能效应,从而筛选出最适配方.。

栽培方法：

(1)黄瓜种子催芽后播种于装有育苗基质的32孔穴盘中，待幼苗长到2叶1心。

(2)定植前，将微生物菌剂与含水量9.05％的基质充分混匀，每m³基质添加量见表1，以上微生物菌剂施用量为产品最佳推荐用量。

(3)定植到装有10L不同处理后基质的NAU-G1栽培桶中(外桶材质聚乙烯塑料，上口直径35cm，下底直径22.5cm；内网芯盘直径26.5cm，高12cm，上口直径13.5cm，下筒直径11.5cm)进行桶栽试验。每个处理12桶，每桶定植两株，共3次重复，进行随机区组试验。

(4)水肥管理采用营养液(A肥和B肥配合使用)滴灌的方式，黄瓜幼苗至开花结果期每3～5d浇灌一次营养液。在黄瓜结果期，去除栽培桶内的表层基质，每盆收集200g基质(15cm耕作层)，过筛风干后保存，用于测定基质性质和基质酶活性。

(5)处理期间温室内光强为800～1000μmol m^-2·s^-1，昼夜温度为18/25℃，相对湿度60～75％。水肥管理采用营养液(由A肥和B肥配合使用)滴灌的方式，黄瓜幼苗至开花结果期每3～5d浇灌一次营养液(EC值为1.8～2.0mS·cm-1)，结果至采收期每天视天气情况滴灌营养液(EC值为2.2～2.8mS·cm-1)，以满足黄瓜正常生长。

3.结果

(1)改良基质环境，一定程度上提高了基质pH和EC

由图2可知，经过微生物菌的添加，栽培基质在其影响下pH有所提高，使植株的生长环境处于一个更适宜生长的条件下，而当单施枯草芽孢杆菌以及复合微生物菌(侧孢芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌)时处理AB和C，栽培基质的EC相较于其他处理有更显著的增加，这两者(基质pH和EC)直接决定作物是否能够良好生长，甚至是否能够存活的一个基础理化环境。

(2)蓄积基质有效养分和刺激酶活性，为作物生长提供一个良好的养分储备

表2复合微生物菌对黄瓜栽培基质养分的影响

表3复合微生物菌对黄瓜栽培基质酶活性的影响

由表2和表3可知，施用不同微生物菌于基质中对于黄瓜基质有效养分和基质酶活性有不同的影响，其中AB处理相较于其他微生物菌株处理有显著的蓄积有效氮、有效磷和有机碳的作用，为作物生长提供的了一个良好的养分环境，一定程度上保证了营养的供应。氮磷在植物生长中起着至关重要的作用，但栽培基质中可溶性磷的浓度通常很低，有益的微生物菌，它们能够固氮、溶磷并将栽培介质中物质转化为植物体所需的矿物质和养分并分泌广泛的酶，基质酶作为基质中最活跃的有机成分之一，直接参与着基质中各种物质的代谢与转化以及养分物质的释放与固定，它的活性是评价栽培介质肥力和质量的重要指标，施用微生物菌各处理黄瓜结果期栽培基质蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均能显著提高，其中AB处理基质蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶最高，其中AB处理效果最明显。这些酶活性的增强可以加快基质有效养分的转化利用，抑制基质毒素积累，有利于改善黄瓜根际环境，脲酶参与基质中有效氮的转化，磷酸酶能促进基质中不溶性磷酸盐向有效磷的转化，蔗糖酶则反映了基质中的碳水化合物的转化，酶活性的升高可能是影响基质养分的关键因素。

(3)塑造良好环境，促进植株生长发育和光合作用

表4复合微生物菌对黄瓜叶绿素含量的影响

表5复合微生物菌对黄瓜植株光合作用的影响

由图3、图4及表4、表5可知，基质栽培条件下，施用各种微生物菌剂，根部灌根，植物的生长和发育得到改善。微生物菌剂提高了黄瓜叶片叶绿素含量，叶绿素是光合作用中主要的色素分子，能够参与光能的吸收、传递和转化，其含量的高低与光合作用密切相关，不但影响着植株干物质的积累，而且影响着植物体内物质的转化，提高光合电子传递效率和植株净光合能力，促进碳水化合物的合成和转运，进而提高了黄瓜的株高、茎粗、叶片数和根系活力，其中以处理AB效果最为显著。与对照相比，施用微生物菌处理后均能显著提高基质栽培黄瓜叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，但各处理间叶绿素a、胡萝卜素含量及叶绿素总含量之间均没有显著差异。施用微生物菌的各处理均能显著提高基质栽培下黄瓜结果期叶片的净光合速率和胞间CO₂浓度，其中处理C和AB比对照显著提高；此外，处理B、C、AB黄瓜叶片气孔导度较高；处理A黄瓜蒸腾速率最大，但处理C、AB、AC、BC与A间没有显著差异。

(4)与基质混配，提高果实产量和品质

表6不同微生物菌剂对黄瓜果形及产量的影响

表7复合微生物菌对黄瓜果实内在品质的影响

由表6、表7和图5可知，施用微生物菌剂后与对照相比黄瓜果实大小均匀一致，商品果比例、平均单果质量均显著增加，产量明显提高，其中，AB处理较高，且微生物菌剂与土壤全价滴灌肥配合施用效果更佳。同时，微生物菌显著提高黄瓜果实可溶性固形物、可溶性蛋白、Vc含量，其中AB处理最高，AB处理显著降低黄瓜果实可滴定酸含量；B、BC、AB处理显著降低黄瓜果实硝酸盐含量。黄瓜果实的游离氨基酸含量，其中处理AB最高。微生物菌剂在促进黄瓜果实物质转化方面有良好的效果，可以提高果实中可溶性糖、可溶性蛋白、Vc的含量。这些含量的高低对黄瓜品质和风味等有重要影响，通过在基质中施用侧孢芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌复合微生物菌剂可显著提高黄瓜果实中各成分的含量，改善口感，增加经济效益。

Claims

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于由枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌中的任意两种单菌菌剂组成。

2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于所述的菌剂由侧孢芽孢杆菌菌剂和胶质芽孢杆菌菌剂组成。

3.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于所述的菌剂由侧孢芽孢杆菌菌剂和胶质芽孢杆菌菌剂等质量组成。

4.权利要求3所述的的复合微生物菌剂在制备复合微生物栽培基质中的应用。

5.一种复合微生物栽培基质，其特征在于由栽培基质和权利要求1～3中任一项所述的复合微生物菌剂混合而成。

6.根据权利要求5所述的复合微生物栽培基质，其特征在于所述的栽培基质由椰糠、珍珠岩、蛭石按照8～15:1～2:1的体积比组成，优选按照10:1:1的体积比组成。

7.根据权利要求6所述的复合微生物基质，其特征在于所述的复合微生物菌剂总施用量为350～400g·m³，优选400g·m³，且以菌剂为基准有益活菌数≥100×10⁸CFU/g。

8.权利要求1所述的复合微生物基质在蔬菜种植中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于权利要求1所述的复合微生物基质在黄瓜种植中的应用。