一种水稻育苗基质及其制备方法

技术领域

本发明属于水稻育苗技术领域，具体涉及一种水稻育苗基质及其制备方法。

背景技术

育苗基质是根据植物幼苗生长的需求，利用有机、无机材料和生物、化学制剂配制而成的优质土壤或无土栽培基质。育苗基质在一定程度上代替土壤，减少了对土地资源的开采与破坏。与土壤育苗相比，基质育苗高效、经济、环保、生产的可控性强，可避免土传病害，便于远距离运输和移栽，便于机械化管理。

水稻是我国主粮作物品种，水稻育苗作为水稻生产的基础尤为重要。随着工厂化育苗发展的需求，基质育苗成为水稻育苗的主要方向。

对水稻育苗基质的研究主要集中在对基质原料的探索与改良上，现已开发的基质原料种类繁多、来源较广。概括来讲主要分为三大类：矿物质资源、生物质资源、矿物质资源与生物质资源按一定比例混配。

第一类，矿物质资源，主要是蛭石、珍珠岩、炉渣、农用岩棉和塑料颗粒物等，其质量稳定均匀，耐分解，有较大的孔隙度，但缓冲性能差且阳离子交换量较少。

第二类，生物质资源，主要是泥炭、秸秆、树皮、锯末和堆肥等，具有团聚或成粒作用，颗粒间有较大的孔隙度，保水保肥性能好，但质量缺乏稳定性，各批次间质量不均。

第三类，矿物质和生物质资源混合作为育苗基质，可以使两者的基本理化性状得到互补，所以两者混合使用，育苗效果更好。在应用中仍然存在诸多问题，岩棉难降解对环境造成破坏；泥炭应用最广泛，但几乎为不可再生资源且优质泥炭成本较高；稻壳、秸秆等均需前处理，工艺较为繁琐，产业化低，生产成本高，在推广中被农户接受的仍然较少。

且三种类型的育苗基质，除了本身固有的缺陷外，其主要功能只是育苗壮苗，而对后续作物的抗病能力并没有起到特别的作用，因此目前的育苗基质功能单一，稳定性也不够完善，所以导致了推广应用受阻。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷，提供一种可以育苗壮苗，还可以有效提升水稻抗病能力的复合生物质水稻育苗基质及其制备方法，其营养丰富，且富含活性微生物，能大幅提升水稻后续的抗病能力。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：多孔生物质炭50-60份、发酵菌渣30-50份、腐植酸10-20份、珍珠岩3-8份、蛭石3-8份、尿素1-3份、磷酸二氢钾0.5-1.5份。

进一步的，所述多孔生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

进一步的，所述磷酸溶液的浓度为10mol·L

进一步的，所述混合盐溶液是按照物质的量比n(Mg

进一步的，所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量1-3％的玉米粉和菌菇渣质量2-5％的豆粕，再加入质量百分比0.1-0.5％的活化菌液和质量百分比0.3-0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量40-50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55-60℃发酵10-15天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

进一步的，所述活化菌液的制备方法为：将副黄假单胞菌接种于LB培养基中，往复式摇床200r·min

进一步的，所述副黄假单胞菌为副黄假单胞菌CGMCC1.15634。

更进一步的，本发明副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2015年2月25日，保藏编号：CGMCC 1.15634。

进一步的，所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，去离子水1000ml，pH 7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备多孔生物质炭：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量1-3％的玉米粉和菌菇渣质量2-5％的豆粕，再加入质量百分比0.1-0.5％的活化菌液和质量百分比0.3-0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量40-50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55-60℃发酵10-15天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将多孔生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本发明基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

水稻的种植方式以育苗插秧为主，因此秧苗的壮苗指数和根系的形态结构对插秧后水稻定殖，以及后期水稻植株的生长具有非常重要的作用。添加促生菌，可以产生吲哚乙酸、赤霉素等植物生长调节物质，增强植物代谢活性，促进作物根系的生长，增加对养分的吸收和同化，并进一步促进植物的生长。促生菌处理不仅可以促进水稻幼苗根系体积的增加，而且根系总长、根尖数和根表面积均显著增加，因此显著改善了根系构型。较好的根系构型有利于增加植株对生长基质中水分、养分的获取，提高植株水肥利用效率，增强植株抗性。

而促生菌直接添加与基质中，受到周围复杂环境的影响，很难保持稳定和高效的活性。

基于以上问题，本发明首先进行多孔生物碳的制备，磷酸浸泡高温煅烧可打开大孔通路，后续微波活化，进一步打开表面微孔，最终形成较大空隙度的生物质炭；菌渣中富含丰富的营养物质，本发明筛选副黄假单胞菌和酵母菌混合发酵，一方面可以促进菌渣中有效营养物质的溶出，被作物所吸收，另一方面，在育苗过程中，其在根系分泌的活性物质可以促进根的生长，影响作物碳代谢氮代谢，提高作物谷氨酰胺合成酶和蔗糖磷酸合成酶等酶活性，提升作物抗逆性。使用制备的多孔生物碳来负载活性微生物，在有效释放营养物质的同时，有效保护微生物活性，促进其稳定而高效的释放活性物质，最终实现水稻幼苗的壮苗培育，同时提升水稻的抗病能力，达到增产增收的最终目的，获得最大经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例3改性生物质炭扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：多孔生物质炭50份、发酵菌渣30份、腐植酸10份、珍珠岩3份、蛭石3份、尿素1份、磷酸二氢钾0.5份。

所述多孔生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述磷酸溶液的浓度为10mol·L

所述混合盐溶液是按照物质的量比n(Mg

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量1％的玉米粉和菌菇渣质量2％的豆粕，再加入质量百分比0.1％的活化菌液和质量百分比0.3％的酵母菌，调整菌菇渣含水量40％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55℃发酵10天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

所述活化菌液的制备方法为：将副黄假单胞菌接种于LB培养基中，往复式摇床200r·min

所述副黄假单胞菌为副黄假单胞菌CGMCC1.15634。

本实施例副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2015年2月25日，保藏编号：CGMCC1.15634。

所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，去离子水1 000ml，pH 7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备多孔生物质炭：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量1％的玉米粉和菌菇渣质量2％的豆粕，再加入质量百分比0.1％的活化菌液和质量百分比0.3％的酵母菌，调整菌菇渣含水量40％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55℃发酵10天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将多孔生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本实施例基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

实施例2

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：多孔生物质炭55份、发酵菌渣40份、腐植酸15份、珍珠岩5份、蛭石5份、尿素2份、磷酸二氢钾1份。

所述多孔生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述磷酸溶液的浓度为10mol·L

所述混合盐溶液是按照物质的量比n(Mg

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量2％的玉米粉和菌菇渣质量4％的豆粕，再加入质量百分比0.3％的活化菌液和质量百分比0.5％的酵母菌，调整菌菇渣含水量45％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55℃发酵13天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

所述活化菌液的制备方法为：将副黄假单胞菌接种于LB培养基中，往复式摇床200r·min

所述副黄假单胞菌为副黄假单胞菌CGMCC1.15634。

本发明副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2015年2月25日，保藏编号：CGMCC 1.15634。

所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10 g，去离子水1 000ml，pH7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备多孔生物质炭：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量2％的玉米粉和菌菇渣质量4％的豆粕，再加入质量百分比0.3％的活化菌液和质量百分比0.5％的酵母菌，调整菌菇渣含水量45％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持55℃发酵13天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将多孔生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本实施例基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

实施例3

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：多孔生物质炭60份、发酵菌渣50份、腐植酸20份、珍珠岩8份、蛭石8份、尿素3份、磷酸二氢钾1.5份。

所述多孔生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述磷酸溶液的浓度为10mol·L

所述混合盐溶液是按照物质的量比n(Mg

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.5％的活化菌液和质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

所述活化菌液的制备方法为：将副黄假单胞菌接种于LB培养基中，往复式摇床200r·min

所述副黄假单胞菌为副黄假单胞菌CGMCC1.15634。

本发明副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2015年2月25日，保藏编号：CGMCC 1.15634。

所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，去离子水1 000ml，pH 7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备多孔生物质炭：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.5％的活化菌液和质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将多孔生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本实施例基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

使用扫描电镜观察实施例3所得改性生物质炭的微观结构，如图1所示：可以清晰看到在生物质炭表面形成了大量10um左右的大孔和无数的微小孔隙，大孔主要由基体炭与磷酸浸泡煅烧大量消耗所致，微小孔隙主要由盐溶液微波活化所致，这种多级多孔结构的形成增大了生物质炭的比表面积，有利于活性微生物的吸附和保护。

对比例1

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：生物质炭60份、发酵菌渣50份、腐植酸20份、珍珠岩8份、蛭石8份、尿素3份、磷酸二氢钾1.5份。

所述生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.5％的活化菌液和质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

所述活化菌液的制备方法为：将副黄假单胞菌接种于LB培养基中，往复式摇床200r·min

所述副黄假单胞菌为副黄假单胞菌CGMCC1.15634。

本发明副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC)，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2015年2月25日，保藏编号：CGMCC 1.15634。

所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，去离子水1 000ml，pH 7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备生物质炭：将小麦秸秆粉碎后干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.5％的活化菌液和质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本对比基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

本对比例除生物质炭不进行磷酸和盐溶液改性外，其余均同实施例3。

对比例2

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：多孔生物质炭60份、发酵菌渣50份、腐植酸20份、珍珠岩8份、蛭石8份、尿素3份、磷酸二氢钾1.5份。

所述多孔生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述磷酸溶液的浓度为10mol·L

所述混合盐溶液是按照物质的量比n(Mg

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备多孔生物质炭：将小麦秸秆粉碎后，与磷酸溶液按照1:1浸渍比浸泡1h，干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本对比基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

本对比例除菌渣不添加副黄假单胞菌混合发酵外，其余均同实施例3。

对比例3

一种水稻育苗基质，包括以下重量份的原料制备而成：生物质炭60份、发酵菌渣50份、腐植酸20份、珍珠岩8份、蛭石8份、尿素3份、磷酸二氢钾1.5份。

所述生物质炭的制备方法为：将小麦秸秆粉碎后干燥后置于马弗炉中以5℃·min

所述发酵菌渣的制备方法为：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣。

一种水稻育苗基质的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备生物质炭：将小麦秸秆粉碎后干燥后置于马弗炉中以5℃·min

(2)制备发酵菌渣：向菌菇渣中加入菌菇渣质量3％的玉米粉和菌菇渣质量5％的豆粕，再加入质量百分比0.6％的酵母菌，调整菌菇渣含水量50％后进行发酵，料堆温度达到50℃时翻料补水，保持60℃发酵15天后冷却干燥，得到发酵菌渣；

(3)按重量份将生物质炭、发酵菌渣、腐植酸、珍珠岩、蛭石、尿素、磷酸二氢钾搅拌混合均匀得水稻育苗基质。

本对比基质使用时候，基质装入育苗箱子或者育苗盘中，加水，使含水量为70-75％即可使用。

本对比例除生物质炭不进行磷酸和盐溶液改性、菌渣不添加副黄假单胞菌混合发酵外，其余均同实施例3。

性能测试

基质中活性微生物数量测试

采用涂布计数法，称取5g基质于45mL无菌水中，28℃、170r·min

所述LB培养基的组成为蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl10g，去离子水1 000ml，pH 7.2～7.4，121℃高压灭菌20min。

对实施例1-3和对比例1-3基质的测试结果如下：

表1活菌测试结果

育苗试验

使用实施例1-3以及对比例1-3基质进行育苗，按照常规生产方式装盘育苗，均匀撒种。用育苗盘为600mm×6300mm×30mm带孔育苗盘，将基质均匀平铺于盘中，每盘播种芽谷130g，均匀喷水保持基质含水量70-75％，并维持厚度约3cm播种后覆土，覆土厚度0.15cm。湿润覆土后覆膜保温保湿。各处理随机摆放，保持生长环境一致。苗龄30d后，在不同前处理的基质上，采用五点取样法，分别选取20株秧苗测定其农艺性状，包括株高、茎粗、SPAD值、地上部百株干重、地下部百株干重等指标。

测试方法：

农艺性状：株高、茎粗用直尺测量；地上地下部干重采用烘干法测定；

株地上部谷氨酰胺合成酶(GS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性测定：称取0.5g植株地上部样品，加入6ml50 mmol/L的Tris-HCl(pH 7.6)缓冲提取液(含2mmol/L的MgSO

立枯病发生情况的记录在叶龄为2.5叶时，观察各基质立枯病发生情况，并实地测算各育秧盘中水稻立枯病发生面积，病斑数量，拍照留存记录。

表2育苗试验结果

从试验数据也可以看出，本发明实施例所得基质均实现了较好的育苗效果，而不进行改性的对比例1、不加副黄假单胞菌的对比例2和同时缺少了两种技术手段的对比例3，其育苗效果明显下降，本发明改性生物质炭和发酵菌渣两者是相辅相成的，两者协同增效缺一则效弱。

需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。