本發(fā)明涉及生物技術領域，尤其涉及一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)及其制備方法。

背景技術：

據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)林廢棄物（秸稈、糠醛渣、木糖渣、木屑等）年產(chǎn)量已經(jīng)超過10億噸，在我國有機廢棄物總量中約占90%以上。由于利用難度大，大多隨意棄置甚至露天焚燒，對大氣、水系和土壤造成污染，已經(jīng)嚴重威脅國家生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。人們對農(nóng)林廢棄物的資源化利用開展了多方面探索，目前已經(jīng)出現(xiàn)了利用其制備纖維素乙醇、生物基材料及沼氣等技術，但仍存在著過程復雜、生產(chǎn)成本高、處理量少和經(jīng)濟效益差等問題，且大多處于示范階段，尚未真正形成具有競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈。該類生物質(zhì)原料在大規(guī)模制備生物炭等生物吸附劑方面有著廣泛的應用潛力，所獲得的生物炭作為一種新型的炭基肥料，已經(jīng)引起了人們的極大關注。因此，利用農(nóng)林廢棄物制備的生物炭經(jīng)過復配加工后可以獲得生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領域有著廣泛的應用，同時可以解決其大規(guī)模資源化利用問題。

近年來，我國采用秸稈還田技術，對土壤板結(jié)問題的改善起到了重要作用。但秸稈直接還田技術對土壤肥力增加有限。隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，亟待需要新型的功能性肥料；且我國的土壤修復及改良也需要多種營養(yǎng)土、營養(yǎng)基質(zhì)等。作為一種優(yōu)良的功能性土壤改良劑，生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)有著極大的推廣潛力。

近年來，已經(jīng)有多項關于生物炭基肥料專利的申請。中國專利申請201510813888.5公開了一種生物炭基生態(tài)肥的生產(chǎn)方法,由生物炭，腐植酸，尿素，磷銨，硫酸鉀，木醋液和微量元素組成。該申請只是將生物體與營養(yǎng)基質(zhì)、營養(yǎng)鹽等進行簡單混合，不具備生物防治功能。中國專利申請201610021226.9公開了環(huán)保型生物炭基有機肥料及其制備方法，由生物炭、有機肥、木醋液、環(huán)保酵素和粘結(jié)劑組成。其環(huán)保酵素是由水果或/和水果皮或/和蔬菜裝入塑料桶中，加入菌劑和糖蜜水發(fā)酵30天后用過濾所獲得的液體，其所使用的菌種為山東蘇柯漢生物科技有限公司生產(chǎn)的垃圾處理專用菌。該環(huán)保酵素制備周期長、含水量大且其成分不明確，無法得知其確切效果。由于制備復雜，并不適于大范圍推廣。中國發(fā)明專利申請201310304168.7公開了環(huán)保型生物炭基肥及其施用方法，是將農(nóng)林廢棄物炭化后的生物炭與固定持久性有機污染物降解菌、有機或無機肥料混合造粒得到一種生物炭基肥料。該申請所獲得的肥料并不具備生防和促進植物生長功能。

目前我國生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的生產(chǎn)及應用剛起步，其生產(chǎn)成本高且品種少，不利于其大規(guī)模推廣應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，利用生防專利菌株棘孢木霉cgm-10（cctccno.m2014001）與生物炭吸附劑相結(jié)合，不僅可以改良土壤，還可以提高農(nóng)作物的抗病能力，有著廣闊的應用前景。

本發(fā)明提供一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，其特征是它包括按重量份計的如下組分：農(nóng)林廢棄物炭化料10-30份，棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.1-1份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液10-20份、腐殖酸0-10份，市政干化污泥0-50份、干化沼渣0-50份、草木灰0-20份，將上述組分混合均勻烘干至含水量20-30%后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)；

炭化料經(jīng)過以下步驟獲得：農(nóng)林廢棄物原料經(jīng)過粉碎后過10目篩，然后放入氣氛爐，將氣氛爐抽真空后通入氮氣開始進行低溫烘焙；設置氣氛爐經(jīng)以15℃/分鐘的速率升溫至480℃，升溫至最高溫度后，高溫保持800分鐘；停止加熱，自然降溫至室溫獲得農(nóng)林廢棄物炭化料。

本發(fā)明還提供一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，其特征是防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)包括按重量份計的如下組分：農(nóng)林廢棄物炭化料10-30份，棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.1-1份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液10-20份、腐殖酸0-10份，市政干化污泥0-50份、干化沼渣0-50份、草木灰0-20份，將上述組分混合均勻烘干至含水量20-30%后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)；炭化料經(jīng)過以下步驟獲得：農(nóng)林廢棄物原料經(jīng)過粉碎后過10目篩，然后放入氣氛爐，將氣氛爐抽真空后通入氮氣開始進行低溫烘焙；設置氣氛爐經(jīng)以15℃/分鐘的速率升溫至480℃，升溫至最高溫度后，高溫保持800分鐘；停止加熱，自然降溫至室溫獲得農(nóng)林廢棄物炭化料。

本發(fā)明所述棘孢木霉cgm-10（cctccno.m2014001）孢子粉的制備方法如下：

（1）活化培養(yǎng)基：土豆提取液200克，葡萄糖20克，自來水1000毫升，瓊脂20克，ph5.0。其中土豆提取液是指，土豆200克，切塊煮沸30分鐘后用細紗布（100目）過濾后所得澄清提取液。

（2）棘孢木霉孢子接種物的制備：棘孢木霉cgm-10接種于活化培養(yǎng)基上，30℃條件下培養(yǎng)10天，待平板上布滿綠色孢子后收集孢子并稍微研磨獲得松散棘孢木霉孢子接種物。

（3）棘孢木霉cgm-10孢子粉的制備：麩皮1千克，加入水800ml，121℃滅菌30分鐘后冷卻至室溫，接入棘孢木霉孢子接種物0.1克，攪拌均勻后于30℃培養(yǎng)10天，晾干粉碎后過150目篩獲得棘孢木霉cgm-10孢子粉。

本發(fā)明所述毛栓菌sem-6（cctccno.m2014002）菌液的制備方法如下：

（1）液體種子發(fā)酵種子：葡萄糖20克/升，豆粕5克/升，酵母粉1克/升，磷酸二氫鉀1克/升，七水硫酸鎂0.5克/升，初始ph4-7，搖床轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，接種菌株cctccno．m2014002毛栓菌sem-6后，培養(yǎng)時間為60小時，獲得液體發(fā)酵種子；

（2）液體發(fā)酵培養(yǎng)基，以干物質(zhì)含量計：果葡糖漿為20克/升，同時加入3克/升的磷酸二氫鉀、1.5克/升的七水硫酸鎂、10克/升的麩皮，調(diào)整初始ph值為5，121℃滅菌30分鐘，獲得液體發(fā)酵培養(yǎng)基；

（3）菌液生產(chǎn)：采用步驟（2）所述液體發(fā)酵培養(yǎng)基，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基重量的10%接入液體發(fā)酵種子，控制溶氧相對百分含量大于等于20%，以30℃條件下培養(yǎng)基中飽和氧濃度為100%，攪拌電機轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，發(fā)酵時間為3-5天，獲得含有毛栓菌sem-6菌液，其生物量為20-30克/升。

本發(fā)明所用菌株棘孢木霉cgm-10，拉丁文學名trichodermaasperellumcgm-10，該菌株已于2014年1月6日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc），地址為中國武漢，武漢大學，保藏編號cctccno.m2014001（trichodermaasperellumcgm-10）。棘孢木霉cgm-10記載于2014年7月16日公開的中國發(fā)明專利申請2014101129931中。

本發(fā)明所用菌株毛栓菌sem-6，拉丁文學名trametestrogiisem-6，該菌株已于2014年1月6日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（cctcc），地址為中國武漢.武漢大學，保藏編號為cctccno．m2014002（trametestrogiisem-6）。毛栓菌sem-6記載于2014年7月16日公開的中國發(fā)明專利申請201410113038x中。

本發(fā)明所用市政干化污泥是指市政給排水處理系統(tǒng)給水、雨水、生活污水等收集并由水質(zhì)凈化廠經(jīng)活性污泥法處理后經(jīng)絮凝和脫水后所產(chǎn)生的含水量為60-80%的污泥經(jīng)過干化（熱干化、生物干化）處理后含水量低于35%的污泥。

本發(fā)明所述農(nóng)林廢棄物是指農(nóng)作物秸稈、糠醛渣、木糖渣、蘑菇渣、木屑、樹皮、樹根等，其含水量為30%以下。

本發(fā)明中如無特殊說明，原料用量均為重量份。

本發(fā)明有益的效果是通過一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)及其制備方法，可以提供一種農(nóng)林廢棄物資源化高值化利用的途徑，所獲得的功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)可以作為肥料、營養(yǎng)土、土壤改良土、土壤修復土等多方面。具體分析如下：

（1）本發(fā)明所述的功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)加入了專利生防菌種棘孢木霉cgm-10孢子粉。該菌株經(jīng)過物理化學誘變，具有生長速度快、產(chǎn)幾丁質(zhì)酶、漆酶量高的特點，對病原真菌有著很強的拮抗性能；其所產(chǎn)生的漆酶底物廣泛，可降解多種酚類有害物質(zhì)。此外，本發(fā)明所用棘孢木霉cgm-10孢子粉和毛栓菌sem-6菌株抗逆性能優(yōu)良，生長ph范圍3-10，溫度15℃-45℃，可以在多種生境下進行應用。

（2）本發(fā)明所述的功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)加入了毛栓菌sem-6，具有降解多種農(nóng)藥殘留物的效果，在與棘孢木霉cgm-10一起使用時可以產(chǎn)生促進植物生長的因子。二者有著良好的協(xié)同效應。加入毛栓菌sem-6菌液可以有效促進棘孢木霉cgm-10孢子粉對根腐病的防效提高80%以上。

（3）本發(fā)明所用生物炭可以吸附棘孢木霉cgm-10孢子粉，并為其生長提供了優(yōu)良的微環(huán)境。這有利于孢子粉快速萌發(fā)和菌絲生長，可以加快生防菌株棘孢木霉cgm-10孢子粉的起效時間，其作用時間可以縮短為2-3天，有效解決了生防菌株起效慢的缺點。

（4）生物炭有著良好的生物吸附性能，可以明顯提高功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)對重金屬、有機污染物的吸附性能（經(jīng)測定，對重金屬cu、cd、zn、pb、as、cr、mn、ni的吸附性能比常規(guī)有機肥提高60%以上），這對土壤治理及修復有著重要作用。

（5）本發(fā)明所開發(fā)的生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)緩釋效果明顯（60天養(yǎng)分釋放率為對照的62%左右），可以減少肥料施用量30%以上。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對發(fā)明進行進一步說明。

實施例1：一種防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，

（1）炭化料的制備：農(nóng)林廢棄物經(jīng)過粉碎后過10目篩，然后放入氣氛爐，將氣氛爐抽真空后通入氮氣開始進行低溫烘焙；設置氣氛爐經(jīng)以15℃/分鐘的速率升溫至480℃，升溫至最高溫度后，高溫保持800分鐘；停止加熱，自然降溫至室溫獲得農(nóng)林廢棄物炭化料。（2）防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的農(nóng)林廢棄物炭化料10重量份加入具有生防功能的棘孢木霉cgm-10孢子粉（保藏號為cctccno.m2014001）0.1重量份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液10重量份，市政干化污泥50重量份混合均勻后自然干燥至含水量30%以下獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，將其作為用于綠化的生物炭基營養(yǎng)土，其對大葉黃楊根腐病的防效達50-65%。

實施例2：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的炭化料15重量份加入具有生防功能的專利菌株棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.5重量份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液15重量份，以及腐殖酸5重量份，市政干化污泥20重量份、干化沼渣25重量份混合均勻并低溫（50℃以下）干燥至含水量30%以下后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，將其作為用于市政綠化的生物炭基營養(yǎng)土，其對大葉黃楊根腐病的防效達95-98%。

實施例3：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的炭化料30重量份加入具有生防功能的專利菌株棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉1重量份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液20重量份，以及腐殖酸10重量份，市政干化污泥50重量份、干化沼渣50重量份、草木灰10重量份混合均勻并低溫（50℃以下）干燥至含水量30%以下后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，將其作為草坪種植的生物炭基營養(yǎng)土，其對禾草根腐病的防效達70-75%。

實施例4：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的炭化料10重量份加入具有生防功能的專利菌株棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.7重量份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液18重量份，以及腐殖酸8重量份、干化沼渣40重量份、草木灰20重量份混合均勻并低溫（50℃）干燥至含水量30%以下后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，將其作為農(nóng)用炭基有機肥，該肥料對大豆、茄子、黃瓜、小麥、玉米根腐病的防效為89-93%。

表1本發(fā)明所述生物炭基肥料（制備方法見實施例4）對小麥（魯原502）和玉米（登海618）的增產(chǎn)效果

表2本發(fā)明所述生物炭基肥料（制備方法見實施例4）的緩釋效果

實施例5：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的炭化料20重量份加入具有生防功能的專利菌株棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.3重量份，毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液12重量份，以及腐殖酸10重量份混合均勻并低溫（50℃）干燥至含水量30%以下后獲得防治根腐病功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)，將其作為功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)用于觀賞植物培養(yǎng)，該營養(yǎng)基質(zhì)對觀賞百合、菊花、觀賞鳳梨等的根腐病防治效果為86-92%。

實施例6（對比例）：一種農(nóng)用炭基有機肥的制備，它包括如下步驟：（1）炭化料的制備：見實施例1步驟（1）。（2）將步驟（1）獲得的炭化料10重量份加入毛栓菌sem-6（保藏號為cctccno.m2014002）菌液18重量份，以及腐殖酸8重量份、干化沼渣40重量份、草木灰20重量份混合均勻并低溫（50℃）干燥至含水量30%以下后獲得農(nóng)用炭基有機肥。該肥料對大豆、茄子、黃瓜、小麥、玉米根腐病的防效不明顯。

實施例7（對比例）：一種農(nóng)用炭基有機肥的制備，它包括如下步驟：（1）炭化料的制備：見實施例1步驟（1）。（2）功能性生物炭基營養(yǎng)基質(zhì)的制備：將步驟（1）獲得的炭化料10重量份加入具有生防功能的專利菌株棘孢木霉cgm-10（保藏號為cctccno.m2014001）孢子粉0.7重量份，以及腐殖酸8重量份、干化沼渣40重量份、草木灰20重量份混合均勻并低溫（50℃）干燥至含水量30%以下后獲得農(nóng)用炭基有機肥。該肥料對大豆、茄子、黃瓜、小麥、玉米根腐病的防效為50-62%。