一种碱性微生物肥料及其制备方法

1.本发明属于农业微生物领域，涉及一种碱性微生物肥料及其制作方法，所述一种碱性微生物肥料，是由基质载体、碱性辅料和微生物真菌孢子配置而成。本发明具有促进黄瓜、番茄等设施蔬菜生长、改善设施土壤酸性和增加土壤有益微生物等效果。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.近年来，由于设施蔬菜的集约化生产和栽培模式的固定性及限制性和大量肥料、水和农药等劳动资源的投入，导致设施蔬菜产区土壤质量下降和环境质量恶化，设施菜地土壤次生盐渍化、酸化以及根际菌群失调引起的土传病害等土壤障碍现象普遍发生，带来严重的经济损失，威胁蔬菜产业可持续发展(黄绍文等，2016；蔡祖聪，2019)。在某些地区的设施蔬菜产区，由于连茬种植、土壤理化性状恶化，其中露地土层(0-20cm)样品ph范围为4.42～6.44，均值为5.35，设施菜地土层(0-20cm)样品ph范围为4.28～6.15，均值为5.07，均属于酸性土壤(张大磊等，2016)。土壤酸化的加重为尖镰孢菌(fusarium oxysporum)和立枯丝核菌(rhizoctonia solani)等土传病害病原菌的生长和繁殖提供了有利条件，导致设施蔬菜枯萎病、根腐病、茎基腐病、黄萎病、根结线虫病等土传病害发生严重(彭双等，2014；黄永辉等，2016；国栋等，2020)。
4.设施土壤改良修复和地力提升是保证设施蔬菜高效可持续生产和产品品质提高的重要前提。国内外学者对土壤ph值与有效养分含量、病害的发生的相关性进行了大量研究，研究结果表明在接近中性的土壤中土壤养分有效性最高，枯萎病等土传病害的发生率较低(shen et al.,2015；李望梅，2018)。樊小林等(2014)研究表明碱性肥料显著改善了土壤酸碱度，降低了香蕉枯萎病的发病率，且土壤ph值与香蕉枯萎病发病率和病情指数均呈现显著负相关。除此之外，石灰、钙镁磷肥、硅钙肥和碱性有机肥料等碱性物质或碱性肥料都能够显著改良土壤酸度，预防枯萎病等土传病害的发生(shen et al.，2015；淡俊豪等，2017；李望梅，2018)。发明人前期研究表明，球毛壳菌(chaetomium globosum)nd35菌株(保藏号为cgmcc no.4136，保藏日：2010年10月09日)、产紫青霉菌(penicillium purpureogenum)q2菌株(保藏号为cgmcc no.13165，保藏日：2016年10月25日)和棘孢木霉菌(trichoderma asperellum)t0206菌株(保藏号为cgmcc no.21467，保藏日：2021年03月03日)等生防真菌对设施蔬菜的主要土传病害具有良好的防治效果，同时可改善土壤酶活性和微生物菌群结构，提高设施蔬菜产量和品质。然而，如何使用有益微生物肥料改善土壤酸性环境，发挥有益微生物的功效仍是本发明解决设施蔬菜土传病害问题所面临的重要问题。
5.在前期工作中，本发明发明人对联合施用农业废弃物和外源有益微生物改良设施土壤微生态进行了初步研究，但大部分研究仅应用有益微生物肥料针对单一的生物障碍因
子(土传病害)开展，未能对设施蔬菜连作障碍方面形成系统化的研究和解决方案。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种碱性微生物肥料产品的生产方法。
7.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面，提供了一种碱性微生物肥料，由如下重量份的原料组成：60-90％的载体、10-20％的碱性辅料、1-5％微生物活性成分，各组分之和为100％；
9.所述微生物活性成分为球毛壳菌的子囊孢子、产紫青霉菌和棘孢木霉菌的分生孢子中的至少一种。
10.本发明在土壤微生态调控的宏观理论下，通过系统地将农业废弃物的初级加工产品和有益微生物制备成碱性微生物肥料，应用于黄瓜育苗环节和栽培环节，研发基于土壤微生态改良的设施蔬菜全程绿色高效产品，对设施蔬菜高品质可持续生产、秸秆资源再利用和全方位发挥生防微生物的潜力具有重要的理论和实践意义。
11.本发明的第二个方面，提供了一种碱性微生物肥料的制备方法，包括：
12.将堆肥后的虫砂作为载体，加入微生物活性成分进行“适应性”固体发酵，发酵完成后，再加入碱性辅料调节ph，即得。
13.所述“适应性”发酵为堆肥后的虫砂适宜于球毛壳菌、产紫青霉菌和棘孢木霉菌的进一步生长发育，且有利于微生物活性成分在肥料中的稳定性。
14.本发明的有益效果在于：
15.(1)本发明使用的微生物有效活性成分为真菌孢子，包括球毛壳菌的子囊孢子、产紫青霉菌和棘孢木霉菌的分生孢子。
16.(2)本发明使用的载体和辅料是秸秆、树皮和蘑菇菌渣等农林废物加工废弃物，所用载体为秸秆和菌渣等农业废弃物养殖白星花金龟等环境昆虫的虫砂，所用碱性辅料为秸秆和树皮秸秆发电后的草木灰。
17.本技术对载体、辅料的筛选是在多次试验的基础上获得，首先要考虑所选用的载体和辅料不能对所用的活性成分即三种生防菌的生长发育有影响，其次还要筛选合适的添加比例，另外，多种生防菌的复合能够优势互补发挥更大的肥效和防病功能，改善土壤酶活性和微生物菌群结构，提高设施蔬菜产量和品质。
18.(3)本发明所采用的有益微生物可在所采用的虫砂和高浓度草木灰中生长繁殖，具有良好的相容性。
19.(4)本发明所述碱性微生物产品适用于修复北方设施大棚土壤，调理土壤酸度，营造植物和微生物健康生长的土壤生态环境。
20.(5)本发明产品为碱性微生物产品，可应用于北方设施蔬菜大棚土壤改良和多种设施蔬菜生产，可填补国内碱性真菌性微生物产品的空白，优化微生物产品功能，推进微生物产业的功能多元化发展，具有巨大的经济效益和社会效益。
21.(6)本发明采用简单的生产方法和生产设备所生产的碱性微生物产品，不仅能够防治黄瓜、番茄、苦瓜、辣椒和烟草等多种植物的苗期猝倒病、根腐病和枯萎病等土传病害，而且还对作物具有良好的促生作用，促生作用主要表现在生物量的提高，具有良好的经济效益。
22.(7)本发明的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
24.图1碱性辅料对有益微生物菌落生长的影响；
25.图2碱性微生物肥料对立枯丝核菌引起黄瓜猝倒病的防病效果；
26.图3碱性微生物肥料对大田黄瓜促生效果。
具体实施方式
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.一种碱性微生物肥料产品的生产方法，包括：
29.(1)根据本发明产品的功能性质和应用领域，本发明对碱性微生物肥料产品的所采用的微生物有效成分为真菌孢子，优选对具有促进植物生长和能够有效降低土传病害发生的球毛壳菌、产紫青霉菌和棘孢木霉菌中的1种或多种，其中优选具有自主知识产权的球毛壳菌(chaetomium globosum)nd35菌株(保藏号为cgmcc no.4136，保藏日：2010年10月09日)、产紫青霉菌(penicillium purpureogenum)q2菌株(保藏号为cgmcc no.13165，保藏日：2016年10月25日)和棘孢木霉菌(trichoderma asperellum)t0206菌株(保藏号为cgmcc no.21467，保藏日：2021年03月03日)。
30.(2)根据本发明产品的有效微生物成分，本发明对碱性微生物肥料产品的载体进行了筛选，所述的载体为碱性微生物肥料产品基本组分，占产品总量的60-90％，所述载体为虫砂(养殖环境昆虫所产生的虫砂)、生物炭、秸秆腐熟物和活性生物污泥。经试验比对，本发明所述碱性微生物肥料产品，优选白星花金龟虫砂和园林树木所生产的生物炭为产品载体，其所占比例为80-85％。
31.(3)根据本发明产品的有效微生物成分，本发明对碱性微生物肥料产品的碱性辅料进行了筛选，所述的碱性辅料为碱性微生物肥料产品主要组分，占产品总量的10-20％，所述碱性辅料为草木灰、生物炭和熟石灰。经试验比对，本发明所述碱性微生物肥料产品，优选树皮和秸秆等农林废弃物发电后的灰烬，其所占比例为10-15％。
32.在一些实施例中，所示的碱性微生物肥料的配方包括如下材料：载体(腐熟小麦和玉米秸秆、虫砂、活性生活污泥)、碱性辅料(生物炭、草木灰)、微生物活性成分(球毛壳菌、棘孢木霉菌、产紫青霉菌)；
33.在一些实施例中，所示的碱性微生物肥料的配方中各组分的比例如下：60-90％的载体、10-20％的碱性辅料、1-5％微生物活性成分；
34.在一些实施例中，所述微生物活性成分为球毛壳菌的子囊孢子、产紫青霉菌和棘孢木霉菌的分生孢子的1种或多种，球毛壳菌的子囊孢子、产紫青霉菌和棘孢木霉菌的分生孢子的原粉孢子浓度为2
×
108个孢子/克。
35.在一些实施例中，碱性微生物肥料的配方材料均为有机材料，碱性微生物肥料的
ph值在8.0以上。
36.在一些实施例中，碱性微生物肥料配方材料中，所述的配方以白星花金龟等环境昆虫的虫砂为主要材料，树皮和秸秆等农林废弃物发电后的灰烬和园林树木生物炭为碱性辅料，球毛壳菌nd35有性孢子或和棘孢木霉菌、产紫青霉菌的分生孢子为主要功能微生物菌株。
37.在一些实施例中，碱性微生物肥料中，白星花金龟虫砂所占比例为80-85％，树皮和秸秆等农林废弃物发电后的草木灰所占比例为10-15％，微生物活性成分的所占比例为1-5％，微生物活性成分最终浓度为2
×
107个孢子/克。
38.在一些实施例中，碱性微生物肥料中，白星花金龟虫砂所占比例为80-85％，树皮和秸秆等农林废弃物发电后的草木灰所占比例为5-10％，园林树木生物炭所占比例为5-10％，微生物活性成分的所占比例为1-5％，微生物活性成分最终孢子浓度为2
×
107个孢子/克。
39.在一些实施例中，碱性微生物肥料制备过程中，微生物活性成分先与白星花金龟虫砂进行复配，进一步在25-28℃下“适应性”发酵5-7天；发酵后使用树皮和秸秆等农林废弃物发电后的草木灰调节肥料ph值。实验结果表明：与传统的直接混合相比，制备的碱性微生物肥料稳定性更好、防治和促生效果更优。在一些实施例中，所述白星花金龟虫砂为环境昆虫白星花金龟食用牛粪和作物秸秆后所生产的虫砂部分；
40.在一些实施例中，所述白星花金龟虫砂需要经过30天的高温堆腐，堆肥中心达到80℃；
41.在一些实施例中，所述白星花金龟虫砂高温堆腐后可用于球毛壳菌等微生物的固态发酵；
42.在一些实施例中，所述草木灰为树皮和秸秆等农林废弃物生物发电后的灰烬的一部分，其添加量一般为10-15％，具体添加量需根据肥料ph确定。
43.在一些实施例中，生物育苗基质在如下(1)-(7)中至少一种中的应用：
44.(1)促进植物的生长；
45.(2)提高植物的生长势，包括叶宽、叶长、茎粗、株高、光合作用；
46.(3)提高植株的抗病性；
47.(4)防治植物土传病害，包括猝倒病、根腐病、枯萎病；
48.(5)改善土壤环境条件；
49.(6)调节土壤酸碱度，增加土壤的ph值；
50.(7)调控土壤微生物群落，增加有益真菌含量；
51.所述植物具体为番茄和/或黄瓜。
52.在一些实施例中，所述球毛壳菌(chaetomium globosum)nd35 cgmcc no.4136为本碱性微生物肥料的所必须含有的活性成分和功能物质，产紫青霉菌(penicillium purpureogenum)q2 cgmcc no.13165和棘孢木霉菌(trichoderma asperellum)t0206 cgmcc no.21467菌株为本碱性微生物肥料的所选择添加的活性成分和功能物质。
53.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
54.实施例1
55.下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。
56.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
57.本发明的生物活性物质为球毛壳菌(chaetomium globosum)nd35菌株(保藏号为cgmcc no.4136，保藏日：2010年10月09日)、产紫青霉菌(penicillium purpureogenum)q2菌株(保藏号为cgmcc no.13165，保藏日：2016年10月25日)和棘孢木霉菌(trichoderma asperellum)t0206菌株(保藏号为cgmcc no.21467，保藏日：2021年03月03日)。
58.下述实施例中，碱性微生物肥料制备方法为：将微生物活性成分先与白星花金龟虫砂进行复配，进一步在25-28℃下发酵5-7天；发酵后使用树皮和秸秆等农林废弃物发电后的草木灰调节肥料ph值。
59.实施例1碱性微生物肥料碱性辅料的筛选
60.1、原料及其理化性质
61.草木灰、生物炭(来源小麦秸秆、番茄秧、园林树木、花生壳)
62.表1不同类碱性辅料理化性状分析
[0063][0064]
2、原料筛选
[0065]
(1)基于植物选择根据原料组分对黄瓜、番茄等蔬菜的生长影响，确定碱性微生物肥料产品的主要原料。
[0066]
(2)基于微生物选择在前一步的基础上确定主要原料，根据原料组分对生防菌和病原菌等的生长影响，确定碱性微生物肥料产品的主要原料。
[0067]
3、影响指标
[0068]
(1)植物指标在种子发芽阶段，不同浓度的草木灰和生物炭组分对黄瓜种子胚根生长的影响。
[0069]
(2)微生物指标待对照长满平皿，观察不同浓度的草木灰和生物炭组分对生防菌和病原菌等菌落生长的影响。
[0070]
4、试验结果
[0071]
(1)草木灰和生物炭对黄瓜种子胚根生长的影响
[0072]
分析4种生物炭和草木灰对黄瓜种子胚根生长的影响，筛选出对植物生长更适合的生物炭类型和浓度。从表2可看出，5-40％的园林树木生物炭对黄瓜种子胚根生长没有影响，5-10％的草木灰对黄瓜种子胚根生长没有影响。试验结果表明，在碱性微生物肥料的碱性辅料选择时，首选园林树木生物炭和草木灰。
[0073]
表2碱性微生物肥料的碱性辅料对黄瓜胚根生长的影响
[0074][0075]
(2)草木灰和生物炭对有益微生物生长的影响
[0076]
分析4种生物炭和草木灰对碱性微生物肥料有效活性组分(棘孢木霉菌株t0206、球毛壳菌株nd35)菌落生长的影响，进一步筛选出适合碱性微生物肥料制备的碱性辅料类型和浓度。从图1可看出，其中0.05-0.10g/ml(5-10％)的园林树木生物炭和草木灰对棘孢木霉菌株t0206和球毛壳菌株nd35菌落生长没有影响，小麦秸秆生物炭可促进球毛壳菌株nd35菌落的生长。
[0077]
综合草木灰和生物炭对黄瓜种子胚根生长和有益微生物菌落生长的影响，及碱性辅料的ph值等指标和在肥料中的添加比例，本发明首选草木灰和园林树木生物炭为碱性微生物肥料的碱性组分。
[0078]
实施例2碱性微生物肥料对黄瓜苗期猝倒病的防治效果
[0079]
1、试验地点和方法
[0080]
实验地点在山东农业大学温室。分3组处理，第1组：只加病原菌的处理为对照ck(记做ck)；第2组：有效成分为添加球毛壳菌的碱性微生物肥料和病原菌的处理(记做nd35)，第3组：有效成分为添加棘孢木霉菌的碱性微生物肥料和病原菌的处理(记做t0206)。每盘将2片真叶的黄瓜直接移栽于花盆里，每盘15株，重复3次，待种植21天时观察发病率。
[0081]
2、试验结果
[0082]
试验结果如表3和图2所示：在接种后第21天时，由立枯丝核菌引起的黄瓜苗期猝倒病的发病率达到88.33％，由碱性微生物肥料处理的黄瓜，猝倒病的发生率显著降低，其中棘孢木霉菌株t0206防治效果为57.35％，球毛壳菌株nd35防治效果为51.69％。
[0083]
表3碱性微生物肥料对黄瓜苗期猝倒病的防治效果(21天)
[0084][0085]
实施例3碱性微生物肥料对大田黄瓜促生效果
[0086]
1、试验地点和方法
[0087]
实验地点在山东泰安岱岳区良庄镇设施温室。分4组处理，第1组：商品化微生物有机肥的处理，记为ck；第2组：未添加碱性辅料的球毛壳菌微生物肥料的处理，记为1#；第3
组：球毛壳菌碱性微生物肥料的处理，记为2#；第4组：球毛壳菌微生物菌剂的处理，记为3#；每个处理150株黄瓜，重复3次，待种植40天时观察黄瓜长势。
[0088]
2、试验结果
[0089]
试验结果如表4、表5和图3所示：球毛壳菌碱性微生物肥料可显著促进大田黄瓜生长，基于黄瓜株高、茎粗和光合作用，球毛壳菌碱性微生物肥料(2#)的促进效果要显著高于商品化微生物肥料(ck)和球毛壳菌微生物肥料(1#)、球毛壳菌微生物菌剂(3#)。
[0090]
表4碱性微生物肥料对大田黄瓜促生效果
[0091][0092]
表5碱性微生物肥料对大田黄瓜光合作用的影响
[0093][0094]
pn：净光合速率photosynthetic rate；gs：气孔导度stomatal conductance；ci：胞间co2浓度intercellular co2 concentration；tr：蒸腾速率transpiration rate；
[0095]
实施例4碱性微生物肥料对设施土壤酸碱度改善效果
[0096]
1、试验地点和方法
[0097]
实验地点在山东泰安岱岳区良庄镇设施温室。分4组处理，第1组：商品化微生物有机肥的处理，记为ck；第2组：未添加碱性辅料的球毛壳菌微生物肥料的处理，记为1#；第3组：球毛壳菌碱性微生物肥料的处理，记为2#；第4组：球毛壳菌微生物菌剂的处理，记为3#。
[0098]
2、试验结果
[0099]
试验结果如表6所示：球毛壳菌碱性微生物肥料可显著改善设施大田土壤酸碱度，球毛壳菌碱性微生物肥料的调节酸碱度的效果要显著高于商品化微生物肥料(ck)和球毛壳菌微生物肥料(1#)、球毛壳菌微生物菌剂(3#)。
[0100]
表6碱性微生物肥料对大田土壤酸碱度的改善
[0101][0102]
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。