一种页岩土抑病基质及其制备方法与应用

1.本发明涉及农业种植及生物防治领域，具体涉及一种防控设施土传病害的页岩土抑病基质及其制备方法与应用。


背景技术：

2.蔬菜是人类社会不可或缺的食物。随着蔬菜专业化和集约化的发展，品种单一、复种指数频率高、化肥和农药等投入量大，瓜类、茄果类等蔬菜连作障碍问题日趋严重。调查表明，设施蔬菜发生连作障碍的主要原因归咎于土传病害。作物连作后会使根际微生物群落结构发生显著变化，致使一些病原细菌、真菌以及线虫等数量剧增，破坏了微生物区系结构和微生物多样性，导致作物生长发育受阻，甚至危及生命，大幅度地降低农作物的产量和经济价值。
3.根际土壤微生物群是抵御病原菌入侵植物根系的第一道防线。接种有益微生物的菌群可以在作物根际周围形成生物屏障，抑制有害微生物进而招募功能微生物,促进作物产生免疫机能，使作物自身提高抗病性。随着人们对食品安全日益重视，可持续控制病虫害发展需要，生物防治作为防控土传病害、消除连作障碍的一项有效技术措施，在设施蔬菜生产上已得到了广泛应用。
4.但是目前研究主要集中在植物、病原菌和生防菌三者互作关系上，忽略了微生物组/群在植株根际的作用，而单一有益菌常因根际定殖能力不强而无法实现田间稳定抑病。


技术实现要素：

5.本发明提供一种防控设施土传病害的页岩土抑病基质及其制备方法与应用，通过在页岩土基质中添加微生物类群，培育特定的功能微生物组，构建抑病型根际土壤微生态环境，实现设施蔬菜土传病害田间防效稳定。
6.在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种页岩土抑病基质，其中，所述页岩土抑病基质由如下质量百分比的组分：40～60％页岩土、5～15％蛭石、10～20％米糠、2.5～7.5％腐殖酸、1.5～3.5％工业红糖和5～10％微生物复合菌混合后发酵制得；
7.其中，所述微生物复合菌包括酵素菌扩繁菌种、淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)。
8.进一步地，所述页岩土抑病基质由如下质量百分比的组分：60％页岩土、10％蛭石、15％米糠、5％腐殖酸、2.5％工业红糖和7.5％微生物复合菌混合后发酵制得。
9.进一步地，所述微生物复合菌包括如下质量百分比的组分：3～7％酵素菌扩繁菌种、0.25～0.75％淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、1～3％贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)。
10.进一步地，所述微生物复合菌包括如下质量百分比的组分：5％酵素菌扩繁菌种、0.5％淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、2％贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)。
11.在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种页岩土抑病基质的制备方法，其中，所述制备方法包括：
12.步骤一、按质量百分比称取页岩土、蛭石、米糠、腐殖酸、工业红糖和微生物复合菌；
13.步骤二、将微生物复合菌与米糠混合均匀，将配好的红糖水喷洒到微生物复合菌与米糠混合体上，边喷洒边搅拌，调节含水量为45～55％；
14.步骤三、将步骤二得到的混合物、腐殖酸、蛭石均匀分撒在页岩土上，边撒边搅拌，保持含水量为45～55％；
15.步骤四、将步骤三制得的混合物堆放在洁净的面板上，过筛并堆积高度约为1.2m的山形，盖好保温；
16.步骤五、翻堆：自制作之日起48小时后，进行上下翻堆并堆积成山形，之后每日翻堆1次；
17.步骤六、干燥：在洁净面板上摊开进行自然干燥或温风干燥；
18.步骤七、检验、过筛、包装。
19.进一步地，所述步骤五中在混合物温度为50～55℃下进行翻堆。
20.进一步地，所述步骤五中翻堆6次。
21.进一步地，所述步骤六中风干后的混合物的含水量为5～10％。
22.在本发明实施方式的第三方面中，提供了页岩土抑病基质在构建抑病型根际土壤微生态环境的应用。
23.进一步地，所述页岩土抑病基质的使用方法包括但不限于穴施、条施、撒施。
24.进一步地，所述页岩土抑病基质在土壤中产生细菌、真菌、放线菌三类微生物有益菌群。
25.与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明提供一种页岩土抑病基质及其制备方法与应用，通过在页岩土基质上添加由酵素菌、淡紫紫孢菌、贝莱斯芽孢杆菌组成的微生物复合菌，经发酵培育出特定功能的复合微生物组，即页岩土抑病基质在土壤中产生涵盖细菌、真菌、放线菌三大种类的微生物有益菌群，对植物根际形成生物保护屏障，构建了抑病型根际土壤微生态环境，相较于单一有益菌定殖能力强，有利于稳定防控设施田间蔬菜土传病害发生；还能刺激植物生长、缓解土地板结、改良土壤生态环境等作用，有效消减了设施蔬菜连作障碍的形成及病虫害等问题；另外减少了化学农药施用，提升土壤健康的一种新的技术和途径。
附图说明
26.图1为本发明提供页岩土抑病基质的制备流程图
27.图2为本发明提供页岩土抑病基质细菌种群高通量测序分析图
28.图3为本发明提供页岩土抑病基质真菌种群高通量测序分析图
具体实施方式
29.下面结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件进行。所述试剂或仪器未标明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
31.实施例
32.本实施例提供一种页岩土抑病基质，其中，所述页岩土抑病基质由如下组分按如下质量百分比配比：60％页岩土、60％蛭石、15％米糠、5％腐殖酸、2.5％工业红糖、5％酵素菌扩繁菌种、0.5％淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、2％贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)。
33.本实施例选用酵素菌、淡紫紫孢菌、贝莱斯芽孢杆菌功能微生物组培育，构建抑病型根际土壤微生态环境。酵素菌由日本岛本觉也研制，在分解发酵过程中能生成多种维生素、核酸、菌体蛋白等发酵生成物，营养价值相当丰富，能够招募有益微生物繁殖生长；淡紫紫孢菌pt361(cctcc no:m 2016681)能产生杀虫、抑菌活性物质，对根结线虫等多种线虫、温室粉虱、红蜘蛛、切叶蚁及水稻恶苗病、番茄根腐病、小麦赤霉病、玉米小斑病、小麦叶斑病等都有很好的生物防治作用，且具有解磷、促生等多种功能，还具有较强的抵抗外界环境压力的能力，能够抵抗生存环境中由于干燥、热和紫外线辐射所造成的伤害，维持自身能力不受影响；贝莱斯芽孢杆菌nh-1(cctcc no:m 2017336)具有防病抑菌、增强植物抗病性能的作用，改善土壤微生物群和作物对土壤养分的吸收，且能产生耐热抗逆的芽孢，利于生防菌剂的生产、剂型加工及在环境中存活、定殖与繁殖，上述微生物种类搭配合理，功能性强，能有效降解化学残留、改善土壤生态环境、抑菌防病和改良土壤，对缓解设施蔬菜连作障碍效果明显。
34.本实施例采用页岩土作为固定微生物载体，页岩土是一种具有优良吸附性能和胶体性能的天然富铁镁铝硅酸盐黏土矿物，是搭载微生物的友好载体，还能吸附土壤中的营养元素，增加土壤团粒结构，保持并调节土壤肥力，调节土壤ph值，促进植物生长；蛭石能在一定程度上改善土壤的透水透气性；腐殖酸、米糠和红糖也能为植物生长提供c源，具有络合和缓冲作用，可提高土壤肥力，改善土壤理化性质。
35.本实施例提供的页岩土抑病基质的制备方法，见图1，其中，包括如下步骤：
36.步骤一、总质量设定为50kg，按如上质量百分比依次称取30kg页岩土、5kg蛭石、7.5kg米糠、2.5kg腐殖酸、1.25kg工业红糖、2.5kg酵素菌扩繁菌种、0.25kg淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、1kg贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)；
37.步骤二、将适量的清水或温水倒入装有1.25kg的工业红糖的容器内，溶解为红糖水；
38.步骤三、将2.5kg酵素菌扩繁菌种、0.25kg淡紫紫孢菌pt361孢子液(10.0
×
108cfu/g)、1kg贝莱斯芽孢杆菌nh-1菌液(10.0
×
108cfu/g)与7.5kg米糠混合均匀，将配好的红糖水喷洒到微生物复合菌与米糠混合体上，边喷洒边搅拌，调节含水量为45～55％；
39.步骤四、将步骤三得到的混合物、2.5kg腐殖酸、5kg蛭石均匀分撒在30kg页岩土上，边撒边搅拌，调节含水量为45～55％；
40.步骤五、将步骤四制得的混合物堆放在洁净的面板(水泥地面或地板)上，过筛并堆积高度约为1.2m的山形，用干净席子盖好保温；
41.步骤六、翻堆：(一)自制作之日起48小时后，步骤五中的混合物温度在50～55℃范
围内时，对混合物进行上下翻堆并堆积成山形，用干净席子盖好保温；
42.(二)之后每日在保持混合物温度为50～55℃范围内时翻堆1次，连续翻堆5次，经过共计6次翻堆后，微生物菌株充分生长，微生物群落形成，菌落形态稳定，而且在微生物菌群落温度下降至常温，菌群数量及种类稳定，动态平衡；
43.步骤七、干燥：将步骤五中混合物在洁净面板上摊开进行自然干燥或温风干燥，要求不可以在强日光下照射风干，风干后的混合物含水量在5～10％之间；
44.步骤八、将步骤七风干的混合物验收，是否符合保存湿度标准要求，并用筛子对很合物进行过筛，去除大团块，最后装入袋子分装保存，或者直接向设施保护地施用。
45.本实施例提供的页岩土抑病基质在在构建抑病型根际土壤微生态环境的应用。页岩土抑病基质使用后会在土壤中形成涵盖细菌、真菌、放线菌等三大种类的微生物有益菌群，微生物有益菌群作用于植物根际，定殖能力强，可以在植物根际周围形成生物屏障，不仅抑制有害微生物，还会促进植物产生免疫功能，大大降低了土传病害的发生概率。
46.应用示例1
47.微生物菌群及种类检测
48.1、试验地点和方法
49.实验地点在河南现代农业研究开发基地。取发酵好的页岩土抑病基质样品(储存时间分别为1月、3月及5月)进行土壤dna提取，用于微生物菌群种类多样性的测定。
50.2、试验结果
51.通过对页岩土抑病基质微生物菌群高通量测序发现：细菌中有贝莱斯芽孢杆菌(bacillus velezensis)、桥乳杆菌(lactobacillus pontis)、食窦魏斯氏菌乳酸菌(weissella cibarla)、酸乳杆菌(lactobacillus acidiplscls)及放线菌棒状杆菌(corynebacterium)、链霉菌属(streptomyces)和肉胞菌属(carnimonas)等多种有益细菌群，见图2；真菌中主要以多种酵母菌(saccharomycetales)和淡紫紫孢菌(purpureocillium lilacinum)见图3。结果表明通过此方法制备的抑病基质微生物菌群种类涵盖了细菌、真菌和放线菌等三大种类的有益菌群，页岩土抑病基质作用后的土壤中微生物菌群种类和结构丰富的，微生物菌群性能稳定，相比与单一微生物菌种，为植物根际周围形成生物屏障，降低土传病害。
52.应用示例2
53.页岩土抑病基质田间防控根结线虫试验
54.1、试验地点和方法
55.实验地点在河南现代农业研究开发基地黄瓜根结线虫发生严重的设施保护地进行。页岩土抑病基质对黄瓜根结线虫的小区防效试验共设置6个处理：10％噻唑膦(3g/穴)、0.5％阿维菌素乳油(3ml/穴)、抑病基质(50g/穴)、抑病基质(100g/穴)、抑病基质(200g/穴)和空白对照，每处理设置3个小区，完全随机设计，每小区面积8.4m2(5.6m
×
1.5m)，共移栽60株黄瓜。在黄瓜移栽时，采用“穴施法”将页岩土抑病基质或药剂施入穴内，然后移栽健壮无菌黄瓜苗，此后各小区均采用相同的管理条件。在黄瓜移栽后0、11、35和65d，检测各小区土壤中根结线虫j2种群密度，获得不同时期土壤中j2种群动态变化，并计算j2扩繁指数(ri)＝移栽65d后土壤中j2种群密度(pf)/初始土壤j2种群密度(pi)。在黄瓜移后11、35和65d，每小区随机挖取5株黄瓜植株，参照bridge和page方法，对各处理根系样品的根结进行
分级，并计算病情指数和防效。根结线虫分级标准：0级：根系上无根结；1级：10％以下的根系上有根结，但根结不互相连接；2级：11％-30％的根系上有根结，仅少数根结相互连接；3级：31-50％的根系上有根结，半数根结相互连接；4级：51-75％的根系上有根结，多数根结相互连接；5级：75％以上的根系上有根结，根变粗，畸形。
56.2、试验结果
57.2.1根结线虫2龄幼虫动态变化
58.黄瓜移栽11d后，10％噻唑膦和0.5％阿维菌素乳油处理土壤中根结线虫j2数量低于页岩土抑病基质处理数量。移栽35d后，页岩土抑病基质处理的土壤中j2数量显著低于10％噻唑膦和0.5％阿维菌素乳油处理。移栽65d后，页岩土抑病基质(200g/穴)j2数量91，ri为1.33,显著低于药剂和空白对照处理，页岩土抑病基质各处理之间根结线虫数量差异不显著，见表1。结果表明页岩土抑病基质微生物组能够在种植黄瓜根际周围形成微生物有益菌种群，建立生物保护屏障，持续降低根结线虫的数量，有效降低根结线虫扩繁指数。
59.表1不同处理不同时期根结线虫j2种群动态
[0060][0061]
[注]同行数字后不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同。
[0062]
2.2页岩土抑病基质对根结级数和根结病情指数的影响
[0063]
黄瓜移栽65d后的测定结果表明(表2)，页岩土抑病基质处理对根结线虫防效明显，各处理之间差异不显著，其中页岩土抑病基质(200g/穴)处理的根结级数和根结病情指数分别为2.0和20.1，对根结线虫的防效达79.4％，显著高于其他药剂处理防效。
[0064]
表2不同处理对黄瓜根结病情指数及防效的影响
[0065][0066]
[注]同行数字后不同小写字母表示在0.05水平差异显著。
[0067]
应用示例3
[0068]
页岩土抑病基质田间防控黄瓜枯萎病试验
[0069]
1、试验地点和方法
[0070]
实验地点和试验方法参考应用示例2，抗病性指标包括植株发病率、病情指数和防治效果。瓜类枯萎病分级标准，0级：无症状；1级：真叶、子叶黄化或萎蔫面积不超过总面积的50％；2级：真叶、子叶黄化或萎蔫面积超过总面积的50％；3级：叶片萎蔫或枯死，仅生长点存活；4级：全株严重萎蔫，以致枯死。病情指数参照宗兆锋等的计算方法，病情指数＝∑(病级株数
×
代表级数)/(植株总数
×
最高代表级值)
×
100；防治效果(％)＝(对照病情指数－处理病情指数)/对照病情指数
×
100。
[0071]
2、试验结果
[0072]
黄瓜移栽65d后的测定结果表明，页岩土抑病基质处理的黄瓜植株发病率、发病程度及防治效果和对照存在显著性差异，见表3。对照组的患病植株最多，叶片萎蔫，茎部缢缩有水渍浸出，维管束开裂、变褐，生长缓慢或枯死，发病率高达38.7％。而页岩土抑病基质(200g/穴)处理的黄瓜植株生长迅速，茎杆粗壮，患病植株较少，发病程度较弱，仅有10.2％，对黄瓜枯萎病的防效达88.6％，显著高于药剂处理防效。
[0073]
表3不同处理对黄瓜枯萎病抑制效果
[0074][0075]
可见，本实施例提供的页岩土抑病基质在防控黄瓜枯萎病具有显著成效，构建抑病型根际土壤微生态环境,抑制病虫害以及动植物和人畜潜在致病菌，进而在作物当季快速获得土壤免疫能力，不仅实现设施蔬菜土传病害田间防效稳定和土壤健康靶向精准调控，且刺激植物生长、缓解土地板结、改良土壤生态环境等作用，有效消减了设施蔬菜连作障碍的形成及加重问题，具有良好的经济效益。
[0076]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。