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1、微生物肥料及土壤改良目 录 微生物 微生物肥料的种类和作用机理 土壤改良一、什么是微生物？一、什么是微生物？生物界的组成生物界的组成生物界宏生物动物、植物微生物真核微生物、原核微生物非细胞型病毒 微生物:是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益跟有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。微生物定义表解微生物定义表解 微小微小 微生物微生物 简单简单 低等低等微米级微米级 ( m 10-6 m ) 光镜下能见光镜下能见( 细胞细胞 )纳米级纳米级 (nm 10-9 m ) 电镜下可见电镜下可
2、见( 亚细胞亚细胞 )单细胞单细胞 ( 各个细胞独立生存各个细胞独立生存)多细胞多细胞 (一类细胞联合生存一类细胞联合生存,类似于单细胞类似于单细胞)非细胞非细胞 (细胞内生存与胞外非生命态细胞内生存与胞外非生命态)原核类：细菌、蓝细菌、粘细菌、放线菌原核类：细菌、蓝细菌、粘细菌、放线菌真核类：真菌、原生动物、显微藻类、地衣真核类：真菌、原生动物、显微藻类、地衣非细菌类：病毒、亚病毒非细菌类：病毒、亚病毒微生物肥料 微生物肥料的概念： 微生物肥料是指一类含有活的微生物并在使用后能获得特定肥料效应，能增加植物产量或提高产品质量的微生物制剂。 微生物肥料又称细菌肥料、生物肥料，有些国家称为接种剂接
3、种剂或拌种剂拌种剂。在我国，有些人将特殊效能的微生物（如根瘤菌、解钾细菌、解磷菌）经发酵技术生产扩大培养后与草炭等载体混合，且使用量很少的称为接种剂、拌种剂接种剂、拌种剂。 而将微生物和有机物（畜禽粪便、草炭等）或微生物与无机肥料混合，经过加工制成的用于底肥、追肥，且使用量较大的称为微生物肥料微生物肥料。发展微生物肥料的必要性发展微生物肥料的必要性 首先： 化肥使用量逐年增加，化肥利用率和增产效益下降； 我国单位面积施用化肥量是日本的2倍，美国的2.4倍，加拿大的4.4倍，澳大利亚的8.2倍，俄罗斯的9.0倍！ 化肥利用率仅为30%！ 应用化肥引起水质和环境污染。发展微生物肥料的必要性发展微生
4、物肥料的必要性 第二，土壤肥力下降，土壤退化荒漠化逐渐加剧； 第三，土壤生态环境恶化，土壤生态功能下降； 第四，中国化学肥料资源严重不足，这对农业的可持续发展构成了严重的挑战。开发和应用微生物肥料的意义开发和应用微生物肥料的意义土壤肥力的改良；节约能源，保护环境： 1、提高化肥的利用率，即提高了能源利用率；2、本身无毒害作用，不污染环境；3、减少土壤营养流失和富营养化的产生。4、可以此实现固体废弃物资源化_堆肥。可持续发展的要求。 实践证明， 微生物肥料在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中发挥着重要作用。 目前，微生物肥料逐步成为中国国家生态示范区、绿色和有
5、机农产品基地等肥料的主力军，正在农业生产中发挥着越来越明显的经济效益、社会效益和生态效益。微生物肥料的主要功效与机理微生物肥料的主要功效与机理一、增加土壤肥力，促进植物对营养元素的吸收一、增加土壤肥力，促进植物对营养元素的吸收1、氮磷钾大量元素营养：根瘤菌、自生和联合固氮菌；硅酸盐细菌的解钾作用。2、土壤中大量微生物的活动使土壤有机质转化形成腐土壤有机质转化形成腐殖质，促进土壤团粒结构的形成殖质，促进土壤团粒结构的形成，提高土壤肥力，改善土壤理化形状，增强土壤保肥、保水能力，从而提高作物的产量和品质。二、分泌多种生理活性物质刺激调节植物生长：二、分泌多种生理活性物质刺激调节植物生长： 大量研究
6、表明，微生物活动产生的植物生长调节物质以及维生素都不同程度地刺激和调节植物的生长。1、分泌植物激素生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯和酚类物质；2、酸类物质的产生：有机酸的作用。三、对有害微生物起到生物防治作用：三、对有害微生物起到生物防治作用： 通过在植物根际大量生长繁殖成为作物根际的优势菌，与病原微生物争夺营养物质，在空间上限制其它病原微生物的繁殖机会，对病原微生物起到挤压、抑制作用，从而减轻病害。 这类微生物也叫做根圈促生细菌（PGPR）。微生物肥料的主要功效与机理微生物肥料的主要功效与机理四、产生抗病和抗逆作用，间接促进植物生长：四、产生抗病和抗逆作用，间接促进植物生长：1、产生多种抗病物质
7、：、产生多种抗病物质：抗生素2、提高植物的抗逆性：、提高植物的抗逆性：由于微生物肥料的施用，其所含的菌种能诱导作物产生超氧化物歧化酶菌种能诱导作物产生超氧化物歧化酶，在植物受到病害、虫害、干旱、衰老等逆境时，消除因逆境而产生的自由基来提高作物的抗逆性，减轻病害。微生物肥料的主要功效与机理微生物肥料的主要功效与机理 枯草芽孢杆菌（Bs）微生物杀菌剂，能稳定地在土壤和植物表面定殖、产生抗生素、分泌刺激植物生长的激素、并能诱导寄主产生抗病性，是一种理想的微生物杀菌剂，有广阔的应用前景。如：美国Alabama州用Bs处理多种作物种子，平均产量增加9%，根病明显减轻；日本用Bs及其分泌物防治西红柿立枯病
8、获得良好防效；国内北京大学和河南省农科院报告Bs对小麦赤霉病、西瓜枯萎病、烟草青枯病、棉花枯萎病等多种病害有良好的田间防治效果，并有明显的增产效应。江苏省农科院植保所与国际水稻研究所长期合作研究，研制开发出生物杀菌剂Bs-916，经大面积示范推广试验证明，Bs-916对纹枯病防效达75-85%，对稻曲病防效达63.8-85.7%。国内外专家这一研究成果高度评价，认为用Bs杀菌剂防治水稻纹枯病是目前生物防治叶部病害研究中最先进的，且已具备了转向商品化生产条件。 农用链霉素为放线菌所产生的代谢产物，杀菌谱广，特别是对多种细菌性病害效果较好（对真菌也有防治作用），具有内吸作用，能渗透到植物体内，并传
9、导到其他部位。对人、畜低毒，对鱼类及水生生物毒性亦很小。主要用于喷雾，也可作灌根和浸种消毒等。 阿维菌素阿维菌素是由日本北里大学大村智等和美国Merck公司首先开发的一类具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，由链霉菌中灰色链霉菌Streptomyces avermitilis发酵产生。微生物肥料的种类微生物肥料的种类微生物肥料按作用机理分：微生物肥料按作用机理分：u固氮菌类肥料（根瘤菌肥料、自生固氮菌肥、固氮蓝固氮菌类肥料（根瘤菌肥料、自生固氮菌肥、固氮蓝藻等）藻等） 解磷菌类肥料解磷菌类肥料 解钾菌类肥料解钾菌类肥料（硅酸盐细菌硅酸盐细菌） 抗生菌肥料抗生菌肥料uPGPR菌肥菌肥
10、 堆肥菌剂和发酵菌剂堆肥菌剂和发酵菌剂u复合微生物肥料复合微生物肥料1. 固氮菌肥_根瘤菌肥料 根瘤菌肥料是用人工选育出来的高效根瘤菌根瘤菌肥料是用人工选育出来的高效根瘤菌株经大量繁殖用载体吸附制成的，是迄今为株经大量繁殖用载体吸附制成的，是迄今为止世界上研究最早、应用时间最长、生产量止世界上研究最早、应用时间最长、生产量最多、应用最广泛和效果最稳定的微生物肥最多、应用最广泛和效果最稳定的微生物肥料之一。料之一。 根瘤菌与豆科植物间的共生根瘤菌与豆科植物间的共生-形成根瘤共生体形成根瘤共生体t 根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；氮素养料；t 豆科植
11、物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定 的生长条件。的生长条件。Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumes豆类Soybean root nodulesUnnodulated soybeanNodulated soybeanCK Spr4-5生物固氮在氮循环中的作用生物固氮在氮循环中的作用大气中的大气中的N N2 2尿素及动尿素及动植物遗体植物遗体NONO3 3- -土壤中的微生物土壤中的微生物NHNH3 3NONO3 3- -氮素化肥氮素化肥细菌
12、与豆科植物的共生细菌与豆科植物的共生根瘤菌根瘤菌形态特征形态特征 一般生理特征一般生理特征根瘤菌与宿主的共生特性根瘤菌与宿主的共生特性根瘤根瘤根瘤形成过程的主要步骤根瘤形成过程的主要步骤豆血红蛋白豆血红蛋白 根瘤菌的形态特征：根瘤菌的形态特征：p 属于属于细菌细菌，在分类上归属于变性杆菌门的根瘤菌目。细胞呈，在分类上归属于变性杆菌门的根瘤菌目。细胞呈杆状，常内含许多折光性聚杆状，常内含许多折光性聚羟基颗粒（贮藏性物质），羟基颗粒（贮藏性物质），使细胞染色不均匀，有时呈环节状。使细胞染色不均匀，有时呈环节状。p 能与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气。能与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中
13、的氮气。p 在生活史中表现出多形态，存在于根瘤中的根瘤菌在形态和在生活史中表现出多形态，存在于根瘤中的根瘤菌在形态和功能上都同培养基上生长的根瘤菌有很大的区别，形态不规功能上都同培养基上生长的根瘤菌有很大的区别，形态不规则，则， 这些这些变形的菌体称为类菌体，具有固氮功能变形的菌体称为类菌体，具有固氮功能。寄生的豆。寄生的豆科植物的范围也有所不同，但在寄生后形成根瘤的状态下，科植物的范围也有所不同，但在寄生后形成根瘤的状态下，都可进行显著的固氮作用。该菌在以铵盐等作氮源时，即使都可进行显著的固氮作用。该菌在以铵盐等作氮源时，即使不在豆科植物上也能生长，并可被纯分离。不在豆科植物上也能生长，并可
14、被纯分离。寄生于豆科以外寄生于豆科以外的植物（赤杨、毒水晶花等）根部的植物（赤杨、毒水晶花等）根部，也能形成根瘤进行固氮也能形成根瘤进行固氮的的放线菌放线菌的的Frankia属细菌，也可称为广义的根瘤菌。属细菌，也可称为广义的根瘤菌。p 在根瘤中菌体常呈棒状、在根瘤中菌体常呈棒状、T形和形和Y形。形。 一般生理特性：一般生理特性： 化能有机营养型能利用化能有机营养型能利用NO3-、NH4+，但培养基中含，但培养基中含植物性氮素物质（豆芽汁、酵母汁等）时大多数根瘤菌植物性氮素物质（豆芽汁、酵母汁等）时大多数根瘤菌生活得更好。需要多种灰分元素：生活得更好。需要多种灰分元素：P素素的要求尤其高；的要
15、求尤其高；铁铁是合成豆血红蛋白和铁蛋白的必要元素。当缺少某些是合成豆血红蛋白和铁蛋白的必要元素。当缺少某些二价阳离子（二价阳离子（Ca2+、Mg2+）时生活力显著下降；钼是）时生活力显著下降；钼是固氮酶的成分；钴用于合成维生素固氮酶的成分；钴用于合成维生素B12，并能防止，并能防止Ni和和Cu的毒害作用。的毒害作用。适合中性和微碱性条件，适合的适合中性和微碱性条件，适合的pH在在6.5-7.5，适合的温度，适合的温度25-30。 互接种族互接种族：从一个属植物根瘤中分离的根瘤菌从一个属植物根瘤中分离的根瘤菌能够在能够在其它属植物上结瘤其它属植物上结瘤，人们将这种能相互，人们将这种能相互利用同一
16、根瘤菌菌株形成共生体系的豆科植物利用同一根瘤菌菌株形成共生体系的豆科植物称为称为“互接种族互接种族”。如：大豆族只有大豆一属。如：大豆族只有大豆一属植物；豇豆族包括豇豆、花生、绿豆、赤豆、植物；豇豆族包括豇豆、花生、绿豆、赤豆、猪屎豆和胡枝子等许多植物。猪屎豆和胡枝子等许多植物。 表表2 根瘤菌根瘤菌-豆科植物互接种族豆科植物互接种族微生物肥料的特点和正确使用微生物肥料的特点和正确使用(4)4 4、注意、注意适用作物和适用地区适用作物和适用地区，是微生物肥料功能发挥的重要保证。，是微生物肥料功能发挥的重要保证。 一个产品不可能适用于一切作物，适用于一切地区等等。一个产品不可能适用于一切作物，适用于一切地区等等。 我国国土面积大，土壤类型多，肥力状况差异极大。我国国土面积大，土壤类型多，肥力状况差异极大。 作物种类多，品种更迭快。作物种类多，品种更迭快。 一种微生物肥料是否适用于本地区，应该做规范的田间试验一种微生物肥料是否适用于本地区，应该做规范的田间试验。 生产菌种的获得毕竟是从某一局部分离得到或有某种针对性筛选出来生产菌种的获得毕竟是从某一局部分离得到或有某种针对性筛选出来 的，如
