生物基质应用研究进展与前景_孙锦.pdf

据统计 全世界已有100多个国家和地区应 用无土栽培技术 采用无土栽培的蔬菜总面积达 到19 7万hm 2 1 2020年我国无土栽培面积为5 万hm 2 左右 其中有机基质无土栽培约占50 1 基质的年需求量在6000万m 3 以上 2 有机基质 是无土栽培的核心 是栽培成功与否的关键 它 质地较轻 具有良好的保水 保肥及通气性 克 服了土壤栽培存在的部分缺陷 在作物栽培中表 现出明显的优越性 3 但传统有机基质的主要功 能是固定作物 在促进作物生长 提高抗病性和 抗逆性方面的作用甚微 从而导致有机基质无法 完全替代土壤 甚至栽培效果不及土壤栽培 这 生物基质应用研究进展与前景 孙 锦 南京农业大学园艺学院 江苏 南京 210095 摘要 生物基质是有机基质和有益微生物在农业上的应用发展到一定阶段的产物 在满足基质基本功效 的基础上 将有益微生物有效导入有机基质之中 赋予基质促长 抗病和抗逆等功能 可为发展绿色农业和可 持续农业提供物质保障 在简述生物基质发展历程的基础上 重点总结了生物基质在提高作物产量 改善产品 品质 增强防病抗逆能力 改善土壤理化性状 优化土壤微生物群落结构等方面的应用研究进展 并结合产业 发展趋势 展望了生物基质在工厂化育苗 连作障碍克服 盐碱地改良中的应用前景 进一步提出了微生物制 剂与基质融合研究 有机物料的抗病促长功能挖掘 含有多种微生物菌群和功能复合型的生物基质的重点研发 任务 为推动生物基质和无土栽培的技术进步提供参考 关键词 生物基质 无土栽培 有益微生物 中图分类号 S317 文献标志码 A 文章编号 2097 2172 2023 11 0981 09 doi 10 3969 j issn 2097 2172 2023 11 001 Research Progress and Prospects on the Application of Biological Substrate SUN Jin CollegeofHorticulture NanjingAgriculturalUniversity NanjingJiangsu210095 China Abstract Biological substrate is the product of the application of organic substrate and beneficial microorganisms in agriculture to a certain stage On the premise of meeting the basic functions of the substrate it is beneficial to effectively introduce beneficial microorganisms into organic substrate endowing the substrate with functions such as promoting growth disease resistance and stress resistance thereby providing material guarantee for the development of green agriculture and sustainable agriculture In this study based on a brief overview of the development process of biological substrate we focus on summarizing the research progress of biological substrate in improving crop yield enhancing the quality of agricultural products strengthening disease resistance and stress tolerance improving soil physicochemical properties and optimizing soil microbial community structure Furthermore by considering industrial development trends we explore the application prospects of biological substrate in industrialized seedling production overcoming continuous cropping obstacles and improving saline alkali soil Additionally we propose key research tasks such as the integration of microbial preparations with substrate exploring the disease resistance and growth promoting functions of organic materials and developing biological substrate with diverse microbial communities and functional compounds These tasks aim to provide references for promoting the technological advancement of biological substrate and soilless cultivation Key words Biological substrate Soilless cultivation Beneficial microorganism 收稿日期 2023 09 13 基金项目 宁夏回族自治区重点研发计划项目 2021BBF02005 国家大宗蔬菜产业技术体系项目 CARS 23 B16 泰州 市科技支撑计划 农业 项目 TN202126 作者简介 孙 锦 1972 男 甘肃民乐人 教授 博导 主要从事设施园艺与无土栽培方面的科研与教学工作 Email jinsun 寒旱农业科学 2023 2 11 981 989 Journal of Cold Arid Agricultural Sciences 2卷 成为制约有机基质无土栽培大面积推广应用的主 要因素之一 在有机基质中加入有益微生物制成 的生物基质 既可保障作物生长过程中所需的营 养又具有简便快捷的优点 不仅可达到抗病的效 果 而且可增强作物抗逆性 促进养分吸收 改 善根际微生物结构 最终达到提高作物产量 改 善品质和减缓病虫害发生的效果 4 生物基质的 应用 符合农业可持续发展和无公害农产品生产 的要求 不仅有效利用了固体废弃物 而且可明 显促进作物生长和提高作物抗性 对减少化肥与 农药的使用量也具有积极作用 1 生物基质的研发历程 生物基质的发展源于有机基质与有益微生物 在农业领域的应用 在19世纪末 法国率先将枯 枝落叶腐解物 松针和泥炭等有机物料与矿质土 壤混合 用于盆钵植物栽培 开创了有机基质利 用的先河 5 20世纪初 欧洲的泥炭生产商开始 使用泥炭制备无土栽培基质 开发出第一代基质 产品 此后 美国科学家开展了采用河沙与泥炭 制备混配基质的试验研究 1939年英国的John InneCompost公司开发出以堆肥 泥炭和河沙为主 要原料的混合栽培基质 1948年德国的Einheit serde公司将黏土和泥炭混合制成了新型栽培基质 与此同时 美国的土壤科学家开发了以泥炭加蛭 石或泥炭加珍珠岩为原料的康奈尔基质 并实现 了工业化生产 1950年 英国爱尔兰推出了全系 混合基质和盆钵基质 随后德国的Pennings教授 和芬兰的Puustjarvi教授分别研发了以泥炭为唯一 原料的专业基质 开创了欧美专业基质工业化生 产的新时代 自2000年以来 基质生产进入了计 算机控制下的商品化生产阶段 特别是随着灌溉 和施肥技术的不断进步 基质在园艺栽培中得到 了广泛应用 5 20世纪90年代 中国首次引入基 质技术 第一个专业基质由云南大理州农业科学 研究所研制 并在烟草漂浮育苗中广泛应用 随 后 在 九五 国家科技攻关项目的支持下 东北师 范大学泥炭研究所成功利用国产草本泥炭原料研 制出固态基质 并实现了产业化生产 自2010年 以来 中国对基质的市场需求持续增长 国外基 质产品不断引入 国内基质制造企业也不断增多 专业基质制备技术得到了更多的关注 中国的基 质产业进入了蓬勃发展的阶段 5 基质的研发历程可以分为四个阶段 每个阶 段都有其明显的时代特征 第一阶段 1950年以 前 是基质研发的起始阶段 被称为混配基质阶 段 基质制备主要通过按比例混合几种原材料来 实现 因此也被称为配合基质阶段 第二阶段 1950 1975年 是基质技术的标准化阶段 基质 生产原材料按照工业标准进行处理 产品配方按 照专业标准进行配制 产品经过统一标准方法进 行检测 因此被称为标准化基质阶段 第三阶段 1975 2000年 为定制基质阶段 基质制备技术 研究进一步深入 采用了颗粒大小分选和颗粒组 合工艺技术 根据用户对基质的需求来制备定制 基质 以满足用户专业化和个性化需求 第四阶 段 自2000年开始 是生物基质阶段 深入研究基 质的微生物学 物理学和化学性质之间的相互作 用 在定制基质中添加了适量的有益微生物 以 实现对病虫草害的有效控制 6 7 基质的研发历程 表明 基质制备技术已经取得了显著的进展 以 满足不同用户和生产的需求 并通过整合生物学 和化学的技术进步成果 为农业生产提供了重要 的物质保障 2 生物基质应用研究进展 2 1 生物基质对作物具有明显的促生作用 许多研究表明 生物基质可促进作物生长 生 物基质对黄瓜 菠菜等蔬菜有促生及壮苗功能 8 普通育苗基质中添加微生物菌剂 芽孢杆菌 丛枝 菌根菌和安克菌等 制成的生物育苗基质 可促进 黄瓜 辣椒 生菜和番茄等蔬菜作物生长 9 17 张苗等 18 利用筛选出的生防菌株SQR9制成的生 物基质栽培黄瓜和茄子 对生长均有促进效果 基 质中接种哈茨木霉菌 SQR T037 可以有效地在番 茄根系上定殖并且促进植株生长 提高产量 19 丛枝菌根真菌 AMF 接种于黄瓜播种时的基质 能够增加黄瓜地上部和地下部生物量的积累 20 AMF能够促进番茄植株对N P K的吸收 从而 促进植株生长 21 在有机基质中添加生防菌剂 AR156 2 BBS合剂 在不同蔬菜作物上都表现出 良好的促生效果 对辣椒 西瓜 西兰花的促生 效果分别达35 27 63 13 74 20 22 南京 农业大学等单位研制的生物基质 可使蔬菜壮苗 982 11期 指数提高27 36 增产12 22 23 2 2 生物基质可改善农产品品质 研究结果表明 在基质中接种AMF能够显著 提高甜瓜果实中维生素C Vc 总糖和可溶性固形 物等风味成分的含量 24 同时 这一处理还能够 增加果糖和葡萄糖的含量 25 另一项研究发现 在草炭 椰糠和珍珠岩的复合基质中添加解淀粉 芽孢杆菌 不仅显著提高了空心菜的鲜重 干重 Vc 可溶性蛋白和可溶性糖的含量 还明显减少 了空心菜叶片中硝酸盐的积累 26 2 3 生物基质具有显著的防病效果 生物基质不仅能促进作物生长 还可以防止 病原菌对幼苗的侵染 而且比某些化学药物更有 效 27 基质中添加霉菌可用于防治真菌病害 28 添加放线菌剂可防治十字花科软腐病 番茄早疫 病 黄瓜黑星病等多种植物病害 29 添加芽孢杆 菌能够防治番茄青枯病及其他土传和地上部病 害 30 添加生防菌能够有效降低黄瓜枯萎病的发 病率 31 32 基质接种AMF可以通过促进西瓜根系 分泌化感物质抑制根际土壤的病原体繁殖 从而 降低西瓜幼苗枯萎病的发病率 33 AMF侵染植株 后通过启动全身防御反应来增强番茄对早疫病的 抗性 34 王开宇等 35 在育苗基质中添加微生物菌 剂提高了烟草对青枯病 黑胫病和花叶病的抗病 能力 刘超杰 36 在醋糟与草炭体积比为1 1的混 配育苗基质中 添加2 微生物菌剂 BOF 明显 增强了黄瓜和西瓜对枯萎病的预防效果 将易于 在蔬菜作物根定殖的生防菌AR156 2接种在育苗 基质中 不仅可以抑制有害病菌在幼苗期繁殖 还能够充分利用生防菌在幼苗期的根系进行定殖 实现一种类似于 接种疫苗 的效果 通过带基质 移栽幼苗 将这一作用延续到大田生产阶段 对 辣椒 西瓜 西兰花病害防治效果分别为79 5 87 5 83 1 37 木霉菌和芽孢杆菌复配后添加 到基质中 对辣椒的疫病 炭疽病 枯萎病和灰 霉病防治效果分别达到78 3 71 9 72 2 和 59 7 38 Vitti等 39 在栽培基质中接种哈茨木霉 菌 T 22 诱导番茄对黄瓜花叶病毒 CMV 产生了 一系列的防御响应 通过活性氧 组织化学免疫 以及相关抗氧化基因的表达分析显示T 22能够作 为生物防治菌剂降低病害的发生 P rez等 40 发现 木霉菌在番茄根际定殖可提高几丁质酶和 1 3 葡聚糖酶的活性 并显著抑制枯萎病菌丝的生 长 从而降低番茄枯萎病的发生 2 4 生物基质能提高作物的抗逆性 生物基质中的微生物在代谢过程中分泌的一 些生长刺激物质 能够增强作物抗逆性 33 在加 工番茄育苗基质中添加AMF可以缓解盐碱土壤对 番茄植株的危害 41 还能够提高植物对低温 弱 光和干旱的耐受性 42 44 麦秆基质中添加分解纤 维素真菌 能有效提高盐碱土壤豆科植物的固氮 能力 同时其抗盐碱性也得到加强 基质中加入 生防菌剂与腐植酸钾 提高了甜瓜种苗质量及抗 逆能力 45 2 5 生物基质可以明显改善土壤理化性状 研究发现 以醋糟 菇渣和生物炭等工农业 有机废弃物为原料的生物基质可改善土壤容重 孔 隙度和粒级大小 提高土壤有机质 有效磷 钾和 氮含量 46 47 AMF真菌于黄瓜播种时接种基质 能够增加根际土壤中的有效氮 磷和钾养分 48 李 志洪等 49 在试验中发现 在石灰性盐碱地中施用 微生物菌剂 根际土壤的pH有所下降 同时加强 了土壤磷酸酶活性 以及促进难溶性磷分解 为 作物生长发育提供了必要营养 侯乐梅等 50 在育 苗基质中添加具有溶磷和解钾能力的功能菌 显 著提高了土壤中的磷含量和钾含量 2 6 生物基质可以优化土壤微生物群落结构 生物基质可提高土壤有益微生物丰度 13 16 研究表明 生物基质通过促进土壤养分及有机质 的积累 提高土壤微生物数量 对土壤细菌群落 结构具有明显的改善作用 51 52 AMF真菌接种于 黄瓜育苗基质 可以降低连作土壤中的真菌数量 增加细菌数量 改善土壤微生物环境 20 AMF基 质对辣椒 黄瓜 番茄根际微生物多样性的改善 具显著作用 9 41 53 这促使根际微生物区系由 真 菌型 向 细菌型 转变 3 生物基质的应用前景 3 1 生物基质在工厂化育苗中的应用越来越广泛 据初步估算 我国蔬菜每年育苗量为6000 亿 7300亿株 54 随着工业化育苗产业的进步 生物基质的研究与开发得以加速 然而 当前育 苗基质主要由草炭或经过农业废弃物发酵处理而 孙 锦 生物基质的功效及其应用研究 983 2卷 成 存在着养分转化率低 肥力不足等问题 生 物基质在中国育苗生产中的应用越来越受到欢迎 正是因为它既可以促进幼苗的生长 还可以防止 病原菌对幼苗的侵害 如果将具有促生功能的微 生物菌群引入到基质中 制备成生物基质 有望 促进植物种苗的优质发育 这种生物基质能最大 程度地发挥出促生类微生物的促生效果 提高作物 的生长活性以及对病原菌的抗性 此外 这些经过 生物基质培育的种苗在移栽至大田后 其生长稳定 性将得到增强 进而提高作物的产量 55 同时 基质育苗的特点是 带土移栽 基质将在大田中 伴随作物一生 秧苗移栽后 育苗基质依然能为 根系和根际微生物提供生存活动的场所 可以在 较长时期继续发挥作用 提高作物对土传病害以 及其他非生物逆境胁迫的抗性 利用这一特点 推广应用具有抗病促生长的生物育苗基质 不仅 可促进幼苗生长 还可以预防病害 将起到事半 功倍的效果 3 2 生物基质在克服土壤连作障碍中的作用日益 凸显 近年来 随着农业产业结构的不断调整 我 国设施蔬菜产业得到了快速发展 据相关统计数 据 2016年我国设施蔬菜栽培面积达到391 5万 hm 2 产量达到2 52亿t 设施蔬菜占总蔬菜产量 的30 5 其面积和产量均位居世界第一 23 设 施蔬菜产业在推动农村经济发展 提高农民收入 方面发挥着重要作用 然而 由于温室 塑料大 棚等设施下的土壤缺乏雨水淋洗 形成了高温高 湿 通气状况较差的特殊生态环境 此外 由于 设施栽培处于高集约化 高复种指数 高肥料施 用量的生产状态 加之不科学的管理措施 导致 设施土壤出现酸化 盐渍化 养分失衡 微生物 区系破坏 土传病害加重等一系列质量退化和连 作障碍问题 严重影响设施蔬菜的产量和品质 给生产带来一定的经济损失 56 57 其中酸化和盐 渍化是最为突出的土壤障碍之一 不仅直接危害 蔬菜作物的生长发育 而且还会引发其他生态环 境恶化的问题 严重影响了设施蔬菜的可持续发 展 为解决这些问题 应当加快研究防治设施土 壤酸化和盐渍化步伐 采取科学的水肥管理措施 合理控制化肥的施用量 改善土壤生态环境 以 防止连作障碍等问题的发生 从而有效提高设施 蔬菜的产量和品质 保护生态环境 促进农业可 持续发展 研究发现 以醋糟 菇渣和生物炭等 工农业有机废弃物为原料的生物基质可缓解设施 连作土壤酸化和盐渍化环境 46 47 此外 许多有 机固体废弃物经微生物分解发酵腐熟后形成的生 物基质 均具有较好的理化性质和丰富的营养物 质 例如生物炭 醋糟 木薯渣 牛粪等 可以 用来改良土壤的理化性质 提高土壤肥力 促进 作物的生长 58 61 因此 生物基质的应用对我国 设施蔬菜的可持续 健康发展具有十分重要的现 实意义 3 3 生物基质在盐碱地改良中的应用前景广阔 据最新估计 全球盐碱土壤面积逾8 33 10 8 hm 2 约占地球面积的8 7 这意味着盐碱土地的 农业开发潜力非常巨大 在中国 我们目前拥有 大约3 67 10 7 hm 2 各类可开发的盐碱土地资源 其中有大约6 67 10 6 hm 2 的土地具有较高的农业 开发价值 且具备近期进行农业改良和利用的潜 力 62 然而 盐碱土壤本身的肥力通常较低 有 机质含量较少 这导致许多土壤微生物无法在盐 碱土壤中正常生长和繁殖 因此 将耐盐碱微生 物菌剂添加到土壤基质中 将成为改良盐碱土地 的一项重要措施 大量研究发现 有机基质在盐 渍化土壤中能够改良土壤理化结构 调节pH和 EC水平 改善微生物群落丰度 有效提高土壤养 分 促进黄瓜 生菜 小白菜等蔬菜的生长发育 而且进一步耦合微生物菌剂后可显著增加矿质营 养元素的积累 63 66 盐碱地改良的生物基质具有 改良盐碱 保水 松土 增肥 透气 等功能 在这一过程中发挥的作用表现在多个方面 首先 微生物的活动代谢产生了代谢产物 这些产物具 有能力活化盐碱土壤中的难溶元素 提高了养分 的利用效率 其次 微生物代谢所生成的有机酸 可以中和盐碱土壤的碱性 有助于调整土壤的pH 值 此外 微生物制剂的代谢过程还会产生多糖和 胶质物质 这些物质促使土壤形成团粒结构 增加 土壤的疏松性 同时切断土壤毛细管孔隙 防止盐 分返还到土壤表层 最重要的是 微生物制剂中的 有益微生物衍生物还能够固氮和解磷 提供高效的 肥料效果 加速难溶性磷酸盐和固化钾的释放 从 984 11期 而增加土壤中有效钾和有效磷含量 67 4 生物基质的研发重点 4 1 微生物制剂研发及其与基质融合研究 微生物制剂是通过将有益微生物与培养基和 添加剂混合配制而成的 这些微生物在基质中的 活动可以增加植物的养分供应 促进植物的生长 并提高作物的抗病性 68 此外 微生物制剂还能 改善农产品的品质和农业生态环境 目前 有关 微生物制剂方面的大部分工作都停留在具有生物 拮抗活性物质和田间防效方面 而实际分离的活 性物质以及运用到生产实际的菌株也比较少 应 通过提取与纯化其抗菌产物 包括抗生素与抗菌蛋 白 才可以使微生物发酵制品变为真正的 符合 标准的微生物制剂 以便于更高效地进行农业生 产 69 生物基质研究的首要焦点应集中在筛选 评 估以及应用可生物降解和修复污染物 从而提升 土壤的肥力和活性的功能性微生物 其次 应重 点关注微生物制剂中有益菌种资源的采集 储存 鉴定和培育 以及深入研究根际微生物的生长促 进和抗逆机制 第三 开展复合微生物制剂的研 发 利用不同功能的有益微生物 构建多种协同 作用的复合微生物体系来促进植株生长以及防治 植物病害 第四 鉴于国内外对复合微生物制剂 的研究尚处于初级阶段 且该制剂具备无公害 无毒 无污染等显著优势 因此对其在植物病害 防治和促生机理方面进行深入研究显得十分必要 微生物菌剂是一种活体制剂 主要包含有益 微生物 其有效性取决于这些微生物的繁殖和新 陈代谢 有益微生物在繁殖和代谢过程中产生的 物质转化和有益代谢产物对于植物生长和土壤健 康具有重要作用 然而 微生物制剂的使用效果 受到环境条件的影响 比如温度 水分 酸碱度 营养条件以及土壤中其他土著微生物的排斥作用 等 70 为了提高微生物制剂的效果 需要融合基 质特性具体研究 并在使用微生物制剂时注意提 供适宜的环境条件 4 2 充分挖掘有机物料的抗病促长功能开发生物 基质 工农业有机废弃物如作物秸秆 醋糟 酒糟 等 在堆肥腐化过程中发生复杂的生物学变化 涉及的微生物种类众多和数量巨大 因此 这些堆 肥被视为微生物资源库和根际促生菌资源库 多项 研究表明 具有较强生防能力的堆肥通常富含丰富 的植物促生菌 Huang等 71 研究表明 非致病性 尖孢镰刀菌的存在可能是污泥堆肥能够较好的抑 制黄瓜枯萎病发生的主要原因之一 Papasotiriou 等 72 从橄榄厂废弃物堆肥中成功分离出两株对茄 子黄萎病具有较强抑制作用促生菌菌株 酵母菌 Blastobotrys sp FP12和节杆菌 Arthrobacter sp FP15 Su rez Estrella等 73 从蔬菜废弃物堆肥 杏仁壳堆肥以及污泥堆肥中分离出135株对番茄 枯萎病菌具有潜在拮抗能力的菌株 并最终成功 分离鉴定得到一株对甜瓜枯萎病和番茄细菌性斑 点病均具有显著防治效果的拟青霉菌 Paecilomyces variotii 菌株MSW312 生产实践结果也表明 一些 有机物料经堆置后对土传病害如黄萎病 腐霉病 疫霉病 立枯病等具有较好的抑制作用 71 73 74 Borrero等 75 76 采用葡萄渣堆肥显著降低了番茄枯 萎病的发生 并发现葡萄渣 菇渣 草炭 橄榄 油渣 棉渣 稻壳 软木屑堆肥对康乃馨枯萎病 的抑制效果也较理想 Huang等 71 通过在草炭中 添加20 体积的污泥堆肥显著降低黄瓜枯萎病病 情指数高达60 赵青松等 77 研究显示 采用醋 糟基质作为栽培基质连续种植多茬黄瓜和番茄 2 3年内都没有出现明显的连作障碍 暗示醋糟 基质具有较好的抗病性 林英 78 采用醋糟 草炭 和蛭石混配作为黄瓜的栽培基质 发现醋糟基质 对黄瓜枯萎病具有较好的抑制作用 因此 进一 步对有机物料中的促生菌进行筛选 分离 并对 其抗病促生长作用机制进行研究 将成为重要的 研究内容之一 这一领域必将成为安全 高效 环境友好型的农业生产资源开发和利用的热点 将会越来越受到人们的关注和青睐 4 3 研发作用稳定的抗病基质 通过在基质中添加生防菌 有助于培育壮苗 提高植株抗病性 然而 生防菌的防病效果与其 生存的周围环境条件密切相关 有研究发现室内 环境筛选出对枯萎病病原菌有较强抑制作用的生 防菌有时在大田的防治效果并不好 且稳定性较 差 这与室内培养基筛选生防菌的环境条件和大 田土壤条件存在差异相关 79 功能菌接种到基质 孙 锦 生物基质的功效及其应用研究 985 2卷 载体后需要最佳环境条件 比如载体的含水量 通气状况 温度以及功能菌自身的接种浓度 这 些因素都在一定程度上影响功能菌在载体中的生 存 因此 要挖掘功能菌的最佳潜力 有必要研 究清楚功能菌在基质载体中达到最佳点时的各个 工艺参数条件 精确掌握优化参数点 应用到实 践生产中 为根际促生细菌在基质中的有效定殖 提供理论参考 因此 开发具有抗土传病害 稳 定微生态系统的生物基质产品 仍是目前生物基 质研发的重点 4 4 含有复合微生物菌群的生物基质研发 生物基质可分为单一和复合两种 单一生物 基质就是只有一种功能微生物与普通基质混合研 制而成 我国最早开始应用的就是单一的生物基 质 张扬 80 将根际促生菌G10与普通育苗基质联 合 研制成单一生物育苗基质 表现出较为突出 的根际定殖和促进幼苗生长的能力 随着国内外 设施农业的发展 育苗工作日益受到重视 为了 增加生物育苗基质的多样性 含复合菌群的功能 型生物基质研发变得尤为迫切 复合菌群菌种多 样化的特点使其能够适应各种生态环境 81 相互 协调 82 83 在农业生产上 复合菌群能提高土壤 肥力 加速土壤养分的分解转化 84 从而节约肥 料并促进植物根系的生长 20世纪80年代初日本 比嘉照夫教授研发的一种EM菌生物肥料就是由 10个属80多种微生物制而成的 这些微生物在土 壤中代谢产生各种各样的酶类 激素等生理活性 物质 可以直接或间接的促进作物的生长 因此 研发含复合菌群的生物基质 对促进作物增产 提高抗性具有重要意义 4 5 功能复合型的生物基质研发 传统基质存在诸多不足 主要表现在基质养 分难以有效释放 对作物促生作用不理想 在增 强作物抵抗病原微生物侵染和提高应对不利环境 能力的作用甚微 在保证透气性的同时保水能力 降低的缺陷 1 功能性基质是在原有基质的基础 上添加功能性成分制备出具有促生 防病 抗逆 保水和物理结构保持等功能的一类基质 基质中 添加助剂以提升基质栽培效果将会是未来基质研 发的重要方向之一 大多数国外优良基质的成分 都是经过人为调节的 例如添加营养驱动剂与保 水剂 可对育苗基质主动性优化调节 85 添加生 物肥力驱动剂 专性生物菌剂 可对基质和栽培植 株进行主动改造 用以增强根系吸收营养的能力 综合提高基质中各营养的利用效率 3 研究结果 表明 基质的保水和养分释放能力对于作物的生长 和发育起着重要作用 为了更好地促进作物的生长 和发育 可以通过添加控释肥料和保水剂等外源物 质来提高基质的性能 这些外源物质的应用可以有 效调节基质中的水分和养分供应 从而提供更适宜 的生长环境 促进作物的健康生长 86 通过在基 质中添加保水剂 可明显促进油菜幼苗叶面积增 长和生物量积累 87 在茄子育苗基质中添加适量 蚯蚓粪能显著提高育苗质量 并取得良好的经济 和社会效益 88 基质中添加除草剂 抗冷剂 放线 菌剂等生物助剂可满足不同生产需要以及拓宽基质 的使用范围 89 91 基质中添加腐植酸钾和放线菌 菌剂对促生防病也有明显的效果 92 陈香等 93 研 究表明改良后的普通栽培基质土增添适量的吲哚 丁酸 IBA 和萘乙酸 NAA 能增强植株的光合速 率 蒸腾速率和水分利用率 因此 在基质中添 加一些助剂 开发具有特定功能如抗病性 抗虫 性 抗逆性 保水性 肥效缓释等功能为一体的 复合型生物基质 是一个值得期待的方向 志谢 本论文的基础性资料搜集工作由硕士研 究生袁明珠和博士研究生张帅威完成 特此致谢 参考文献 1 孙 锦 李谦盛 岳 冬 等 国内外无土栽培技术 研究现状与应用前景 J 南京农业大学学报 2022 45 5 898 915 2 孟宪民 我国基质产业面临的问题与对策 J 中国蔬 菜 2017 8 342 22 26 3 闫 杰 罗庆熙 韩丽萍 工厂化育苗基质研究进展 J 中国蔬菜 2006 2 34 37 4 张 钰 孙 锦 郭世荣 基质中添加微生物制剂对 黄瓜幼苗生长和枯萎病抗性的影响 J 西北植物学 报 2013 33 4 780 786 5 孟宪民 欧美国家基质产业发展历程与我国创新发展 对策 J 农业工程技术 2018 38 34 12 16 6 ZHENG C Y WANG G ZHANG C et al Growing me dia they all have an environmental footprint J PEAT LANDS International 2013 1 8 11 986 11期 7 KNUPFER M GROBOSCH M TRESKE U et al Growing media in balance J PEATLANDS International 2013 1 12 13 15 8 雷先德 微生物菌剂在作物化肥减量化技术上的应用 研究 D 上海 上海交通大学 2012 9 吴亚胜 郭世荣 张 杰 等 亚精胺和丛枝菌根真 菌对黄瓜生长的影响 J 应用生态学报 2018 29 3 891 898 10 DU N S YANG Q GUO H et al Dissection of Paeni bacillus polymyxa NSY50 Induced defense in cucumber roots against fusarium oxysporum f sp cucumerinum by targetmetaboliteprofiling J Biology 2022 11 7 1028 11 王其传 孙 锦 束 胜 等 微生物菌剂对日光温 室辣椒生长和光合特性的影响 J 南京农业大学学 报 2012 35 6 7 12 12 王红菊 王幼珊 张淑彬 等 丛枝菌根真菌在蔬 菜基质育苗上的应用研究 J 华北农学报 2011 26 2 152 156 13 裴红霞 谢 华 崔静英 等 风沙土施用土壤改 良剂对樱桃番茄生育及产量的影响 J 北方园艺 2011 23 138 140 14 刘肖肖 董元华 李建刚 不同土壤改良剂对番茄 青枯病的防治效果 J 农业环境科学学报 2013 32 7 1368 1374 15 李 冬 胡莹莹 魏 珉 等 日光温室架式栽培 番茄适宜栽植密度研究 J 山东农业科学 2014 46 3 21 24 16 饶 霜 卢 阳 黄 飞 等 生物炭对土壤微生物 的影响研究进展 J 生态与农村环境学报 2016 32 1 53 59 17 梁玉芹 董 畔 宋炳彦 等 肥料减施对设施番 茄产量和品质的影响 J 河北农业大学学报 2017 40 1 21 24 53 18 张 苗 施娟娟 曹亮亮 等 添加三种外源蛋白 研制生物有机肥及其促生效果 J 植物营养与肥料 学报 2014 20 5 1194 1202 19 CAI F CHEN W WEI Z et al Colonization of Tricho derma harzianum strain SQR T037 on tomato roots and its relationship to plant growth nutrient availability and soil microflora J Plant and Soil 2015 388 1 2 337 350 20 王倡宪 郝志鹏 邵红涛 等 AM真菌Glomus ver siforme对连作土壤上黄瓜生长及养分吸收的影响 J 中国农学通报 2018 34 28 50 55 21 贺忠群 李焕秀 汤浩茹 立枯丝核菌侵染下AMF 对黄瓜内源激素的影响 J 中国农学通报 2010 26 17 187 190 22 王 勇 蜡质芽孢杆菌AR156及其合剂对青枯病生 防机理的研究 D 南京 南京农业大学 2014 23 孙 锦 高洪波 田 婧 等 我国设施园艺发展 现状与趋势 J 南京农业大学学报 2019 42 4 594 604 24 王锐竹 贺超兴 王怀松 等 丛枝菌根真菌对不 同甜瓜品种产量及营养品质的影响 J 园艺学报 2010 37 11 1767 1774 25 COPETTA A BARDI L BERTOLONE E et al Fruit production and quality of tomato plants Solanum ly copersicum L are affected by green compost and ar buscular mycorrhizal fungi J Plant Biosystems 2011 145 1 106 115 26 袁高雅 崔佳维 陈小明 等 复合微生物肥料对 基质培空心菜生长及品质的影响 J 蔬菜 2016 2 32 34 27 PRZEMIENIECKI S W KUROWSKI T P KOTLARZ K et al Bacteria isolated from treated wastewater for biofertilization and crop protection against Fusarium spp Pathogens J Journal of Soil Science and Plant Nutri tion 2019 19 1 1 11 28 张 丽 孙书娥 利用微生物防治植物病害研究进 展 J 农药研究与应用 2010 14 6 10 13 24 29 赵 娟 柳燕丽 宁国庆 等 绿菜花有机栽培技 术规程 J 现代农业科技 2010 18 114 115 30 程 亮 游春平 肖爱萍 拮抗细菌的研究进展 J 江西农业大学学报 2003 5 732 737 31 申光辉 薛泉宏 张 晶 等 草莓根腐病拮抗真 菌筛选鉴定及其防病促生作用 J 中国农业科学 2012 45 22 4612 4626 32 张 钰 孙 锦 郭世荣 基质中添加功能型生防 菌对黄瓜幼苗生长及抗病性的影响 D 西安 中国 园艺学会2012年学术年会论文集 2012 33 REN L X ZHANG N WU P et al Arbuscular mycor rhizal colonization alleviates Fusarium wilt in watermel on and modulates the composition of root exudates J Plant Growth Regulation 2015 77 1 77 85 34 SONG Y Y CHEN D M LU K et al Enhanced tomato disease resistance primed by arbuscular mycorrhizal fun gus J Frontiers in plant science 2015 6 786 35 王开宇 张之帆 孟 源 等 育苗基质中添加微 生物菌剂对烟草生长及病害的影响 J 植物医生 2018 31 11 45 48 孙 锦 生物基质的功效及其应用研究 987 2卷 36 刘超杰 醋糟发酵菌剂的选用及醋糟基质在主要蔬菜 作物上的应用研究 D 南京 南京农业大学 2010 37 王其传 蔬菜育苗基质的发酵工艺及抗病促长效果 研究 D 南京 南京农业大学 2014 38 卯婷婷 陶 刚 赵兴丽 等 4种微生物菌剂对辣 椒主要病害的生物防治作用 J 中国生物防治学报 2020 36 2 258 264 39 VITTI A LA MONACA E SOFO A et al Beneficial ef fects of Trichoderma harzi