一种含有丛枝菌根的育苗基质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于作物育苗栽培技术领域，具体涉及到一种含有丛枝菌根的育苗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，有机基质栽培成为温室内近年来新兴的无土栽培技术，促进了有机基质的研究。有机物质资源极其丰富，可以就地取材的有机物如作物秸秆、炭化稻壳、麦壳、菇渣、草炭泥、草炭、椰子壳、树皮、锯末、刨花、葵花秸秆、甘蔗渣、酒糟、玉米芯、烟草渣、亚麻、废棉花、酒渣、果渣木屑、芦苇末、废纸浆、中药渣、豆渣、油粕(菜籽饼、棉子饼、豆饼等)、城市垃圾等；畜禽粪便经过发酵或者高温处理也能成为较好的有机基质材料。然而现有的有机基质质地硬，操作不便，通气性差，保水性差，养分转化效率不佳，育苗效果差，因此提供一种质地疏松、保水性能佳、能有效调节水气比例、有效转化养分的基质成为热点。

丛枝菌根真菌是土壤中的有益真菌，能与80％陆生植物根系共生形成丛枝菌根，协助共生植物从土壤中吸收水分和矿质营养，促进植物生长、提高植物抗逆性。农业生产中大多数作物能与丛枝菌根真菌共生形成丛枝菌根，在提高作物产量和改善作物品种方面具有很好的效果。采用育苗期间接种丛枝菌根真菌，有利于作物幼苗在优越的根际环境中形成丛枝菌根，作物移栽时携带丛枝菌根进入大田，具有成熟的丛枝菌根和更强的适应性。但是丛枝菌根真菌直接接种土壤中容易受环境因素和土著微生物的影响而限制其作用效率，且由于育苗基质是有机基质和无机基质的混合物，丛枝菌根真菌直接接种基质中可能会利用基质中的养分及水分，从而提前释放菌种活性，而且丛枝菌根直接接种基质，基质中的有机物发酵产物中存在的化学物质可能对丛枝菌根菌种具有抑制作用。因此，现有的丛枝菌根菌基质在菌根侵染和菌根菌的活性保存方面均存在一定的局限性。一方面因丛枝菌根菌的孢子等繁殖体过于分散而降低其侵染率。另一方面可能丛枝菌根菌菌种在货架期提前萌发而遇不到宿主植物根系而失去活力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术问题，采用一种巧妙的载体，提供一种含有丛枝菌根真菌的育苗基质。

本发明的另一目的是提供该育苗基质的制备方法。

本发明的又一目的是提供该育苗基质的应用。

一种含有丛枝菌根的育苗基质，所述的含有丛枝菌根真菌的基质由有机基质、无机基质和胶囊包封的丛枝菌根真菌菌种组成，所述的丛枝菌根真菌菌种与有机无机基质的质量比为(0.2-1)：(99-99.8)；所述的有机无机基质由堆肥发酵产物、珍珠岩、蛭石以(50～60):(10～20):(20～30)的体积比混合而成。

作为本发明的一种优选，所述的丛枝菌根真菌为异形根孢囊霉(Rhizophagusirregularis)；所述的丛枝菌根真菌菌种通过以下方法制备：采用灭菌的土壤和河沙质量比为1:1～3的混合物为基质，异形根孢囊霉与三叶草和玉米两种植物根系共生培养，培养100～105天，收获，收集基质和根系混合物即为所述的丛枝菌根真菌菌种，所述的丛枝菌根真菌菌种的有效成分为异形根孢囊霉成熟孢子和存在于基质中和根系中的异形根孢囊霉菌丝，孢子密度大于等于30个/克基质。

作为本发明的一种优选，所述的堆肥发酵产物通过以下方法制备：将秸秆、稻壳、木屑、沼渣、菇渣、酒渣按照质量比为(30～40)：(10～20)：(5～15)：(5～15)：(5～15)：(5～15)的比例混合均匀得基质原料，向基质原料中加入发酵菌剂，所述的发酵菌剂为酵母菌、放线菌、乳酸菌与芽孢杆菌的混合菌，发酵基质与发酵菌剂的质量比为480～550：1，调节其水分含量为60％～65％，堆肥发酵20～40天，得到堆肥发酵产物。

作为本发明的进一步优选，所述的发酵基质中秸秆、稻壳、木屑、沼渣、菇渣、酒渣的质量比为40：20：15：15：15：15。

作为本发明的进一步优选，所述的发酵菌剂为由酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂与芽孢杆菌菌剂按照质量比为(28-30)：(9-10)：(8-12)：(20-22)混合而成的混合菌剂；所述的酵母菌为毕赤酵母、放线菌为白色链霉菌，乳酸菌为嗜酸乳杆菌，芽孢杆菌为死谷芽孢杆菌。

作为本发明的优选，发酵菌剂中酵母菌菌剂、放线菌菌剂、乳酸菌菌剂与芽孢杆菌菌剂的质量比为30：10：10：20。

作为本发明的优选，所述发酵菌剂的来源和配制方法为：毕赤酵母，菌株号SM168，购自于日本岛本株式会社。酵母菌首先在液体培养基中培养，培养基成分为：马铃薯20％，葡萄糖2％，自然pH值。培养到对数生长期时，全部转接入发酵罐内，发酵培养基成分为：麦芽粉3％，葡萄糖4％、蔗糖2％、硫酸铵0.3％。将处于对数期的酵母菌做为菌种接种到发酵罐内，发酵培养基为可溶性淀粉3％，大豆蛋白胨0.8％，磷酸氢二钾0.05％，硫酸镁0.025％。

白色链霉菌，菌株号A31，购自于日本岛本株式会社。用接种棒刮下少量菌种，接种于液体培养基中，液体培养基成分(g/L)为:可溶性淀粉20g，NaCl 0.5g，KNO

嗜酸乳杆菌，菌株号NJ8，购自于日本岛本株式会社；嗜酸乳杆菌菌剂制备方法为：用接种棒刮下少量菌种，接种于液体培养基中，液体培养基成分(g/L)为：葡萄糖20,蛋白胨10,酵母膏5,牛肉膏10,KH

死谷芽胞杆菌，菌株号MZ3，购自于日本岛本株式会社。死谷芽孢杆菌首先在液体培养基中培养，培养基组成为：蛋白胨1％，牛肉膏1.5％，NaCl 1.5％，pH 7.2。培养至对数生长期时，全部接种入发酵罐内，发酵液组成为：玉米粉1.3％、豆饼粉2.1％、碳酸钙0.7％、磷酸二氢钾0.03％。

作为本发明的进一步优选，所述的有机基质中堆肥发酵产物、珍珠岩、蛭石的体积比为2:1:1。

作为本发明的一种优选，每个胶囊包封1-2g丛枝菌根真菌菌种。

本发明所述的育苗基质的制备方法，其特征在于将所述的丛枝菌根真菌菌种装入胶囊获得丛枝菌根真菌载体，将胶囊加入所述有机基质，获得含有丛枝菌根的育苗基质，其中菌种加入量为0.5-1％。

作为本发明的一种优选，所述的丛枝菌根真菌菌种为异形根孢囊霉(Rhizophagusirregularis)；所述的丛枝菌根真菌菌种通过以下方法制备：采用灭菌的土壤和河沙混合物为基质，真菌与三叶草和玉米两种植物根系共生培养，培养105天，收获，收集基质和根系混合物即为所述的丛枝菌根真菌菌种，所述的丛枝菌根真菌菌种的有效成分为成熟孢子和存在于基质中和根系中的菌丝，孢子密度大于等于30个/克基质；所述的堆肥发酵产物通过以下方法制备：将秸秆、稻壳、木屑、沼渣、菇渣、酒渣按照质量比为(30～40)：(10～20)：(5～15)：(5～15)：(5～15)：(5～15)的比例混合均匀得发酵基质，向发酵基质中加入发酵菌剂，发酵基质与发酵菌剂的质量比为500：1，调节其水分含量为60％～65％，堆肥发酵20～40天，得到堆肥发酵产物。

本发明所述的含有丛枝菌根的育苗基质在蔬菜育苗或栽培中的应用，优选在促进西瓜、番茄生长中的应用。

作为本发明的一种优选实施方式，所述的胶囊为植物胶囊，其主要原料成分为鲁普兰、甘油、纯化水等。胶囊由鲁普兰加辅料精制而成的帽、体两节胶囊壳组成，规格大小为00号。胶囊遇水溶解，释放丛枝菌根真菌。包封菌种的胶囊的水溶特性如图2所示。浇水后4小时基本溶解，8小时后完全溶解，释放丛枝菌根真菌。

本发明适用于所有的丛枝菌根真菌，并不局限于异形根孢囊霉(Rhizophagusirregularis)。

本发明的有益效果：

1、本发明采用将丛枝菌根真菌包封于胶囊中的方式添加到有机基质中，阻隔丛枝菌根真菌与基质的直接接触，阻隔基质中的养分尤其是磷对丛枝菌根真菌的抑制作用，并阻隔基质中的水分引起丛枝菌根真菌在基质货架期的提前萌发，便于保护菌种活力与接种势。因为胶囊具有遇水溶解的特性，使得胶囊在基质的应用的过程中迅速溶解，并释放丛枝菌根真菌，及时萌发，便于侵染根系，形成丛枝菌根共生结构。因为在一定范围内，孢子的萌发率随孢子密度的增加而增加，因此胶囊包封的丛枝菌根真菌在胶囊溶解后菌根真菌集中分布，促进丛枝菌根真菌孢子等繁殖体萌发，促进对作物的侵染。

2、本发明基质中含有丛枝菌根真菌，改善了基质结构、提高了基质的疏松度和保水性能，更加有效地调节了水气比例，进一步提高了养分有效性。

3、含有丛枝菌根真菌的基质栽培作物可形成菌根化苗，利用本发明所用的基质培育的作物幼苗更健壮，幼苗地上部和根系的干重进一步提高，提高瓜苗素质。

4、原料易于获得，配制方法简单，成本低廉。

附图说明

图1本发明基质(右)保质期延长，即延迟丛枝菌根真菌孢子萌发。图1所示，含水量为28％的基质，不同接种方式下丛枝菌根真菌基质放置7天时，基质中的孢子萌发和菌丝长度。左：丛枝菌根真菌与基质直接混和时，保存7天孢子萌发、菌丝长度0.11mm(表2)。而胶囊包封的丛枝菌根真菌，孢子未萌发，菌丝无生长(右)。

图2本发明基质中胶囊在100％含水量条件下随时间的变化。包封丛枝菌根真菌的胶囊在基质含水量100％时，胶囊在浇水后2小时开始溶解，4小时已溶解71.8％，浇水后8小时，全部溶解，释放丛枝菌根真菌。

图3本发明基质中的胶囊在不同基质含水量条件下随时间的变化。随着含水量的提高，胶囊溶解速率提高，结合表1数据可以看出，基质含水量40％-50％时，5天完全溶解。基质含水量为30％时7-10天溶解。基质含水量为20％时10-20天溶解，基质含水量为10％时20天以后溶解。

图4本发明基质培育的番茄苗长势。不同基质培育番茄秧苗的生长状况，胶囊包封的丛枝菌根真菌基质培养条件下，番茄苗根系和地上部健壮，优于直接混和接种的丛枝菌根真菌基质培育的秧苗，更优于非丛枝菌根真菌基质培育的秧苗。

图5本发明培养西瓜苗移栽后的长势。三种基质培育的西瓜秧苗移栽后的生长状况，本发明基质培育的西瓜秧苗移栽后地上部生物量最高，与直接混和接种的丛枝菌根真菌基质培育的西瓜植株相比有提高趋势。本发明基质培育的西瓜苗移栽后植株根系生物量最高，与直接混和接种的丛枝菌根真菌基质培育的西瓜植株相比有提高趋势。

具体实施方式

实施例1

1.基质的制备。

秸秆从农民田里购买，稻壳、木屑、沼渣、菇渣和酒渣均从市场购买，植物胶囊从市场购买，生产厂家为山西广生胶囊有限公司。

(1)将秸秆、稻壳、木屑、沼渣、菇渣、酒渣混合均匀，秸秆、稻壳、木屑、沼渣、菇渣、酒渣的质量比为40：20：15：15：15：15，得到基质原料。

(2)向基质原料中加入发酵菌剂，发酵基质与发酵菌剂的质量比为500：1，调节其水分含量为60％～65％，堆肥发酵30天，得到堆肥发酵产物。所述的发酵菌剂为酵母菌、放线菌、乳酸菌与芽孢杆菌的混合菌；所述的酵母菌为毕赤酵母、放线菌为白色链霉菌、乳酸菌为嗜酸乳杆菌、芽孢杆菌为死谷芽孢杆菌，发酵菌剂中酵母菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌的质量比为30：10：10：20，堆肥发酵过程中，若发酵垛的温度达到60℃，则进行翻堆。获得发酵产物，即有机基质。

(3)将堆肥发酵产物与珍珠岩、蛭石混合，堆肥发酵产物、珍珠岩、蛭石按体积比60：10：30混匀，即得到有机无机基质原料。

(4)基质原料进行高压蒸汽灭菌(121℃，1h)，以杀死基质中的微生物。

(5)将丛枝菌根真菌装封于胶囊中，每个胶囊承载1g丛枝菌根真菌菌种。

(6)将上述所得基质：丛枝菌根真菌质量比按照100：1进行混配，得到含有丛枝菌根真菌的基质。

2.胶囊溶解速率可以调控：随着含水量的升高溶解速率提高

处理方法：将丛枝菌根真菌装封于胶囊中，每个胶囊装入1g丛枝菌根真菌菌种。将基质与丛枝菌根真菌菌种质量比按照100：1进行混配，得到含有丛枝菌根真菌的基质。设置基质含水量10％、20％、30％、40％、50％，每个处理十个重复，放置在恒温培养箱25℃暗培养，分别在培养第0d、第2d、第3d、第4d、第5d、第6d、第10d、第20d，测量包封丛枝菌根真菌的载体的面积变化。设置非包封胶囊直接接种丛枝菌根真菌与包封丛枝菌根真菌的胶囊两个处理，每个处理十次重复。

胶囊溶解特征：如表1所示，本发明所述基质，包封丛枝菌根真菌的载体在基质不同含水量下的溶化时间。在基质含水量为40％-50％，载体可保存4天；基质含水量在30％以下，菌根菌载体可保存6天以上。因此在自然状态下，含有包封丛枝菌根真菌的载体的基质可根据需要直接现用现混，也可根据基质理化性状提前混配，本发明所述基质放置保存在低温、干燥处即可。

表1自然状态下包封丛枝菌根真菌的载体在基质中不同含水量条件下面积变化(面积：cm

3.胶囊包封延后了菌根真菌的萌发时间，延长了保质期。

处理方法：将含有丛枝菌根的基质放置在恒温培养箱25℃暗培养，在培养第7天、14天和21天时检测孢子萌发率和菌丝长度。结果如表2所示，本发明所述基质，与非包封胶囊直接接种丛枝菌根的基质相比，孢子萌发率和菌丝长度均显著滞后。在处理7天时常规混和的菌根基质中的丛枝菌根菌孢子已萌发、且菌丝开始生长，而权利要求基质孢子未萌发、菌丝未生长。处理14天时本发明基质的孢子萌发率和菌丝长度均显著低于直接混和的丛枝菌根基质。处理后21天时，和直接混和的丛枝菌根菌基质相比，权利要求基质的孢子萌发率一致，而菌丝长度显著低于直接混和方式生产的菌根基质。

权利要求基质保质期特征：孢子萌发延后7天以上，到21天时和直接混和方式相当。菌丝长度到21天仍低于直接混和基质的菌丝长度。因此，在自然状态下，胶囊包封丛枝菌根真菌基质更利于运输与保藏过程中对丛枝菌根真菌活性的保存。

表2自然状态下包封胶囊中的丛枝菌根真菌孢子萌发率及菌丝长度的变化

实施例2：丛枝菌根育苗基质培育健壮秧苗

1、试验方法

将西瓜、番茄种子进行浸种、消毒、催芽，待种子萌发露白后，选取饱满、发芽整齐一致的种子播种于装有混配基质的50孔穴盘中，每穴一粒。播种完成后，将穴盘置于玻璃温室。育苗期间根据育苗基质的湿润状态和幼苗生长状态，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水不向穴盘外渗漏为准。

2、试验结果

表3表明，与非含丛枝菌根菌的基质相比，本发明所述丛枝菌根育苗基质显著提高了番茄秧苗的株高、茎粗、地上部干重、地下部干重、冠根比、叶面积、菌根侵染率。与未用胶囊包封直接接丛枝菌根真菌的基质相比，菌根侵染率相当，株高、茎粗显著提高；地上部干重、地下部干重提高，但差异不显著。图4表明，胶囊丛枝菌根菌基质培养条件下的番茄秧苗最健壮。因此，本发明所述丛枝菌根育苗基质培育番茄秧苗具有优势。

表3本发明所述基质培育番茄秧苗的效果

表4表明，本发明所述丛枝菌根育苗基质培养西瓜秧苗。在培育西瓜幼苗28天后，与非含丛枝菌根真菌的基质对比，本发明所述基质培养的西瓜秧苗，在株高、茎粗、地上部干重、地下部干重、冠根比、叶面积、总根长、菌根侵染率方面均显著提高。与普通混方式接种的丛枝菌根真菌基质相比，胶囊丛枝菌根菌基质的菌根侵染率相当，株高显著提高。

表4本发明所述基质培育西瓜秧苗的效果

实施例3：本发明丛枝菌根育苗基质培育的西瓜秧苗移栽后的优势

实施例1制备的育苗基质培育的西瓜秧苗移栽后30天，生长状况优于普通育苗基质培育的西瓜苗(图5A)，育苗28天后的西瓜幼苗移栽到由上述混配基质装盆的盆栽中，每盆移栽三株西瓜苗。根据基质的湿润状态和西瓜苗生长状态，不定期用自来水补充基质水分，每盆每次浇水量以浇灌的水不向盆外渗漏为准。通过测定移栽一个月后西瓜的生长指标，验证一种含有丛植菌根真菌的基质效果。图5B，图5C表明，本发明所述丛枝菌根育苗基质培育的西瓜地上部干重、地下部干重均显著高于普通育苗基质培育的西瓜，与直接接丛枝菌根的基质培育的西瓜相比，本发明所述丛枝菌根育苗基质培育的西瓜地上部干重、地下部干重提高趋势。因此，本发明所述丛枝菌根育苗基质培育西瓜苗具有优势。

上述试验只为说明本技术发明的构思及特点，主要目的是公布一种含有丛枝菌根真菌的基质，让熟悉此项技术的人士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，凡根据本发明实质所做的修饰或变化，都应涵盖在本发明的保护范围。