一种利用固体废弃物制作生防辣椒疫病育苗基质的方法

本发明涉及农业固体废弃物资源化利用及植物病害生物防治。具体地，涉及一种利用固体废弃物制作生防辣椒疫病育苗基质的方法。

背景技术：

1、辣椒疫病是由辣椒疫霉引起的一种土传毁灭性病害，其病原菌能够在土壤中长时间休眠存活，一旦遇到适宜的温度和水分条件，便会迅速侵染辣椒根系，导致植株萎蔫死亡，给辣椒种植业带来巨大的经济损失。随着农业产业结构的调整和设施蔬菜种植面积的扩大，辣椒连作现象日益普遍，辣椒疫病的发生与危害呈现出逐年加重的趋势。在当前的农业生产实践中，化学防治仍是控制辣椒疫病的主要手段，虽然见效快，但长期大量使用化学农药不仅导致病原菌产生抗药性，降低防治效果，还会破坏土壤微生物群落结构，造成农药残留和环境污染，威胁食品安全。因此，研发环境友好、防效持久的生物防治技术，特别是利用拮抗微生物防治土传病害，已成为该领域的研究热点和发展方向。

2、现有技术中，利用木霉菌进行辣椒疫病生物防治是较为常见的技术方案。木霉菌作为一种重要的生防菌，具有生长速度快、竞争能力强、能够产生多种抗菌物质以及重寄生等机制，对多种植物病原真菌具有显著的拮抗作用。常规的做法通常是将木霉菌制成粉剂、颗粒剂或液体菌剂，在辣椒种植前或发病初期直接施用于土壤中或进行灌根处理。例如，某些现有技术公开了一种哈茨木霉菌可湿性粉剂，通过喷雾或灌根的方式防治辣椒疫病。然而，该类现有技术方案在实际应用中存在明显的缺陷：木霉菌直接施入土壤后，由于土壤环境的复杂性，如土壤类型、ph值、温湿度以及土著微生物的竞争等因素，外源引入的木霉菌往往难以在辣椒根际有效定植和形成优势菌群，导致其防病效果不稳定，且受立地环境影响极大，在田间应用中难以获得重复性好的防治效果。

3、为了改善微生物菌剂的定植效果，现有技术中也出现了利用有机物料作为载体携带生防菌的技术方案。例如，利用腐熟的畜禽粪便或农业废弃物堆肥作为载体，吸附或混合木霉菌液后施入土壤。这种方案虽然在一定程度上改善了木霉菌的生存微环境，提高了初期存活率，但仍存在不足之处。首先，常规堆肥载体虽然提供了基础营养，但其物理结构（如孔隙度、持水性）和化学性质（如ph值、盐分含量）往往并不完全适宜木霉菌的长期存活与繁殖，导致载体的承载能力有限。其次，此类载体在施入土壤后，容易快速降解或被其他微生物抢占生态位，无法持续为木霉菌提供庇护所，使得生防菌在根际的种群密度随时间推移迅速下降，难以在整个生育期内维持对辣椒疫霉的持续抑制能力。此外，现有的载体制备工艺大多仅关注发酵腐熟过程，缺乏针对生防菌定植需求的定向调控，未能实现载体构建与功能菌培养的有机结合。

4、综上所述，如何构建一种既能利用固体废弃物实现资源化，又能为生防菌提供适宜栖息环境、显著提高其在辣椒根际定植效率和稳定性的育苗基质，是当前辣椒疫病生物防治领域亟需解决的关键技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的现有木霉菌制剂在土壤中定植困难、防病效果受立地环境影响大、稳定性差，以及常规有机载体理化性质不适宜生防菌长期存活的技术问题，本发明提供了一种利用固体废弃物制作生防辣椒疫病育苗基质的方法。本发明通过将有机固体废弃物发酵技术与生防菌培养技术相结合，利用磷石膏作为调理剂优化载体环境，构建了一种能够保障木霉菌高效定植并持续发挥生防功能的育苗基质。

2、本发明提供的一种利用固体废弃物制作生防辣椒疫病育苗基质的方法，包括以下步骤：(1) 有机载体制备：将有机固体废弃物原料与辅料混合，并添加磷石膏作为调理剂进行好氧堆肥发酵，待发酵温度进入降温阶段且温度低于45℃时，完成一次发酵，获得有机载体；(2) 二次生物发酵：向步骤(1)获得的有机载体中接种木霉菌，在发酵温度低于45℃的条件下持续进行二次发酵，直至发酵产物中的木霉菌数量达到预设阈值且种子发芽指数达标，获得生防辣椒疫病育苗基质。

3、在上述技术方案中，步骤(1)所述有机载体制备是整个方法的基础。本发明选用有机固体废弃物作为主要原料，既实现了废弃物的资源化利用，又为木霉菌提供了碳源和氮源。添加磷石膏作为调理剂是本发明的关键特征之一，磷石膏不仅能够调节混合物料的酸碱度，中和发酵过程中产生的碱性物质，为后续木霉菌定植创造适宜的ph环境，还能改善物料的物理结构，增加孔隙度，有利于通气。好氧堆肥发酵过程中产生的高温能够杀灭病原菌和杂草种子，确保载体的安全性。控制一次发酵在温度低于45℃的降温阶段结束，是为了避免过度发酵导致有机质消耗殆尽，同时也保证了载体温度适宜后续木霉菌的接种，防止高温杀死功能菌。

4、进一步地，在步骤(1)中，所述有机固体废弃物原料包括牛粪，所述辅料包括作物秸秆；所述有机固体废弃物原料与辅料混合后的碳氮比调整为30～35，水分质量分数调整为60%～65%。碳氮比是影响堆肥发酵速率和腐熟程度的关键参数，将碳氮比控制在30～35之间，能够保证微生物分解有机物的活性，使发酵过程快速升温并彻底腐熟。水分含量则直接关系到微生物的代谢活动和堆体的通气状况，60%～65%的水分质量分数既能满足微生物生命活动的需要，又能保证堆体内有足够的氧气扩散空间，防止形成厌氧环境。

5、进一步地，在步骤(1)中，所述磷石膏的添加量为有机固体废弃物原料与辅料混合物干重质量的10%～15%。磷石膏的添加量经过精确计算，若添加量过低，难以有效调节载体ph值和改善物理结构；若添加量过高，则可能引入过多的酸性物质或重金属风险，影响辣椒幼苗生长。该比例范围经过了大量实验验证，能够在调节理化性质与保障基质安全性之间取得最佳平衡。

6、进一步地，步骤(2)中所述木霉菌的接种量为所述有机载体干重质量的1‰～2‰。接种量的控制直接关系到木霉菌在载体中的起始密度和最终定植效果。过低的接种量可能导致木霉菌在与其他土著微生物的竞争中处于劣势，难以形成优势菌群；过高的接种量则会增加生产成本，且可能因种群密度过大导致营养竞争激烈，反而不利于菌体存活。

7、进一步地，步骤(2)中所述持续进行二次发酵的过程中，每隔2天进行一次翻堆处理。翻堆处理能够增加载体内的氧气供应，排出多余的二氧化碳和热量，促进木霉菌在载体中的均匀分布和生长繁殖，防止局部高温或缺氧抑制木霉菌活性。

8、进一步地，步骤(2)中所述预设阈值为木霉菌数量达到0.2×108 cfu/g～0.5×108cfu/g；所述种子发芽指数达标是指种子发芽指数大于或等于70%。木霉菌数量是衡量基质生防能力的核心指标，达到该数量级能够确保基质施入土壤后对辣椒疫霉产生有效的拮抗作用。种子发芽指数则是评价基质腐熟度和毒性的重要指标，发芽指数大于70%表明基质已完全腐熟，不含植物毒性物质，适宜辣椒幼苗生长。

9、进一步地，步骤(2)中获得生防辣椒疫病育苗基质时，控制发酵产物的水分质量分数小于30%。较低的水分含量有利于抑制杂菌滋生，延长基质的货架期，便于产品的储存和运输，同时也保证了基质具有适宜的容重和孔隙度，利于育苗操作。

10、进一步地，步骤(1)中所述好氧堆肥发酵采用条垛式堆肥，堆体尺寸为长2m、宽1.5m、高1.5m，发酵过程中通过离心风机进行通气，通风量为1610 m3/h～2844 m3/h。条垛式堆肥结构简单，操作方便，适宜大规模生产。特定的堆体尺寸和通风量参数是经过优化得出的，能够保证堆体内氧气供应充足，温度分布均匀，从而获得理化性质均一的优质有机载体。

11、本发明还提供了一种根据上述任一项所述方法制备得到的生防辣椒疫病育苗基质，该基质包括有机固体废弃物发酵物、磷石膏和定植的木霉菌，所述基质中有效活菌数为0.2×108 cfu/g～0.5×108 cfu/g，粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率和重金属含量符合ny525-2021标准要求。该基质将生防功能与育苗基质的功能合二为一，实现了功能集成化。

12、进一步地，所述生防辣椒疫病育苗基质的理化性质为：ph值为6.5～7.5，容重为0.6 g/cm3～0.8 g/cm3，总孔隙度为75%～85%。该理化性质指标范围适宜辣椒幼苗根系发育，既具有良好的保水保肥能力，又具有充足的通气性，能够促进辣椒幼苗健壮生长。

13、本发明具有以下有益效果：(1) 由于本发明采用了“一次好氧堆肥发酵+二次生物发酵”的两步法工艺，并在二次发酵阶段接种木霉菌，使得木霉菌能够在经过预处理的、性质稳定的有机载体中大量繁殖并定植。与现有技术中直接将木霉菌施用于土壤或简单混合有机物料相比，本发明制备的基质中木霉菌数量高达0.2×108 cfu/g～0.5×108 cfu/g，且由于载体提供了适宜的微生态环境，木霉菌在移栽后能够迅速在辣椒根际形成保护层，显著提高了定植效率和防病稳定性，综合防病率达到77%～85%。

14、(2) 通过添加磷石膏作为酸性调理剂和物理性质调理剂，有效解决了有机废弃物堆肥产物通常偏碱性不利于木霉菌生长的问题。磷石膏的加入将基质ph值稳定在6.5～7.5之间，这是木霉菌生长的最适ph范围，也是辣椒幼苗生长的适宜范围。同时，磷石膏改善了基质的孔隙结构，使容重保持在0.6～0.8 g/cm3，总孔隙度达75%～85%，既利于通气又利于保水，为木霉菌存活和辣椒根系发育提供了理想的物理环境。

15、(3) 本发明利用牛粪、秸秆等农业固体废弃物和磷石膏工业废弃物作为原料，实现了“以废治废”的循环农业目标。一方面消纳了大量堆积的有机废弃物和磷化工废渣，减少了环境污染；另一方面将废弃物转化为高附加值的生防育苗基质，降低了生产成本，具有显著的生态效益和经济效益。

16、(4) 本发明制备的基质集育苗与防病功能于一体，使用方便。农户在育苗过程中即可引入生防菌，无需在移栽时额外进行灌根或施药操作，简化了农事操作流程，降低了劳动强度。同时，带基质移栽的方式避免了移栽过程中对幼苗根系的损伤，缩短了缓苗期，提高了移栽成活率，辣椒产量较常规育苗基质增加20.0%～45.2%。

17、(5) 本发明的方法工艺参数明确，操作规范，可复制性强。通过严格控制发酵温度、通风量、翻堆频率以及接种量等关键参数，实现了生防育苗基质的标准化、规模化生产，产品质量稳定可靠，为辣椒产业的安全、高效生产提供了有力的技术支撑。