固氮菌的生产 应用现状及研究方向

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固氮菌在土壤改良中的应用前景

固氮菌在土壤改良中的应用前景

固氮菌在土壤改良中的应用前景土壤是植物生长的基础,而固氮菌则是土壤中一类非常重要的微生物。

固氮菌可以将空气中的氮转化为植物可用的氮,促进植物生长,并改善土壤的质量。

因此,固氮菌在土壤改良中有广泛的应用前景。

本文将从固氮菌的特点、应用方法以及应用前景三个方面谈论固氮菌在土壤改良中的潜力。

一、固氮菌的特点固氮菌是一种能够固定氮气的细菌。

它们能够将空气中的氮气转化为植物可用的氮,弥补了大气中氮元素的不足。

这是因为植物所需要的氮素是以亚硝酸盐、硝酸盐和氨态氮的形式出现的,而大气中的氮气是无法直接转化为植物可用的氮素的。

另外,固氮菌对土壤具有诸多益处。

首先,固氮菌产生的氨在土壤中能够与土壤粒子结合,形成可用氮的沉淀物,从而增加土壤的肥力。

其次,固氮菌能够抑制土壤中的真菌和其他有害微生物的生长,从而改善土壤生态环境。

此外,固氮菌还可以对抗土壤侵蚀和退化,促进土壤发酵过程,提高土壤质量和农作物的产量。

二、固氮菌在土壤改良中的应用方法在农业生产中,可以采用固氮菌的人工接种技术来改善土壤肥力,提高农作物的产量。

比较常用的方法有以下几种:1. 外施肥料加菌剂:在施用化肥的同时,加入适量的固氮菌菌剂,通过固氮菌对废弃物和肥料的降解,促进土壤有机质的分解和形成,从而提高土壤的肥力。

2. 固氮菌生态系统:在农田的中心地带,建设一个被固氮菌菌群所占主导地位的小生态系统,通过菌群间的互惠互利,形成一个固氮菌与农作物共生的关系。

3. 旋耕归还法:种植一些固氮菌菌种能够茂盛生长的豆科作物,如黄豆等,再将其残留物旋耕回土壤中,这样可以让土壤充分吸收养分和质量,提高土壤肥力。

三、随着社会发展和农业生产水平的提高,土壤的肥力和质量问题越来越受到人们的重视。

而固氮菌在土壤改良中的应用具有诸多优点,其应用前景也越来越广泛:1. 环保节能:固氮菌在土壤改良中的应用无需使用大量的化肥,而又可以提高土壤肥力,不仅减少了化肥对环境的影响,还可以为农业节能减排做出贡献。

人工合成微生物固氮技术的研究现状

人工合成微生物固氮技术的研究现状

人工合成微生物固氮技术的研究现状随着人类社会的不断发展,人们对于农业生产和粮食安全的需求也日益增加。

其中,农作物的氮素需求量尤为关键。

于是,人们开始探究一种新的方法——微生物固氮技术。

微生物固氮技术是什么?微生物固氮技术是指利用一些可以独立生存的微生物,将氮态氮固定成大分子化合物,以提供农作物的氮素营养。

这一技术的核心是细菌通过转化生物大分子,将空气氮气转化为可供植物利用的氨态氮、亚硝酸态氮和硝酸态氮,从而达到提高作物产量的目的。

人工合成微生物固氮技术的研究现状当前,人工合成微生物固氮技术已经成为了固氮领域的一个重要研究方向。

国内外不少科研机构都在开展相关的研究工作。

首先就是在前沿科技领域——合成生物学领域,不断涌现着具有微生物固氮能力的新型生物。

例如,美国农业部2018年曾发表一篇论文介绍了一种新型的光合细菌——Rhodobacter sphaeroides,它在细菌界中具有很强的氮固定能力。

然而,这种细菌的分离和培养非常困难,因此,科学家们经过多年的探究,利用基因编辑技术和基因拼接技术,成功合成了带有Rhodobacter sphaeroides关键氮固定基因的新型微生物,从而形成了一项全新的微生物固氮技术。

其次,很多国内外大学都在开展微生物固氮的新型研究。

例如,中国农业大学生命科学学院的蒲龙教授团队一直在从事微生物固氮、根瘤菌与大豆互作等领域的研究。

他们也成功构建了一些新型的微生物固氮功能模块,并进行了一系列的检测和验证工作。

不仅如此,还有很多与微生物固氮技术相关的领域也在紧锣密鼓地开展着相关研究。

例如,一些光合细菌的应用研究、土壤微生物种群结构与功能变化的研究等等,都具备着推动微生物固氮技术实现更大突破的潜力。

微生物固氮技术的应用前景由于微生物固氮技术具有很高的氮转化效率、高附加值和环境友好度等优点,因此其在土地修复、农业生产等领域的应用可谓是无限广阔。

首先,微生物固氮技术能够辅助农业进行有机化生产。

生物固氮原理、应用和研究进展

生物固氮原理、应用和研究进展

生物固氮的原理、应用及研究进展摘要:生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的,海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨,陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨,而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。

可见,生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长,直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。

关键词:生物固氮;联合固氮菌;自生固氮菌一、生物固氮的原理1982年,Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式,至今仍被广泛采用其总反应式为:N2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH3+nMg-ADP+nPi固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶,其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中,需要e和H+,还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1],简单地说,即在ATP提供能量的情况下,e和H+通过固氮酶传递给N2,使它们还原成NH3,而乙炔和N2具有类似的接受e还原成乙烯的能力。

二、固氮微生物的种类固氮微生物多种多样,不同的划分标准满足了不同的要求。

从它们的生物固氮形式来分,有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。

①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。

在自然界,自生固氮微生物种类很多,分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中;并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。

前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等,其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利;后者的种类很多。

根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求,可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2];需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等;以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。

自生固氮微生物中的某些种类,在有些情况下可以与植物进行联合固氮。

生物固氮的研究进展及发展趋势

生物固氮的研究进展及发展趋势

生物固氮的研究进展及发展趋势
生物固氮是一种自然界中重要的氮循环过程,其在农业和生态系统中具有重要的意义。

研究生物固氮的进展以及未来的发展趋势,对于提高农作物产量、节约化肥资源、增加土壤肥力以及保护环境都具有重大意义。

近年来,生物固氮的研究取得了一系列重要的进展。

首先,对于固氮微生物群落结构和功能的理解不断深化。

通过使用分子生物学技术,可以快速检测和鉴定土壤和根际中的固氮微生物,了解它们的多样性和分布情况。

此外,通过基因组学和转录组学等方法,可以深入研究固氮微生物的基因表达和代谢途径,进一步揭示其固氮机制。

其次,关于如何提高固氮效率的研究也取得了进展。

通过选择性培育具有高效固氮能力的微生物或植物品种,可以显著提高固氮效率。

同时,研究表明,与其他生物有机肥料和化学肥料的联合使用可以进一步提高固氮效率。

此外,通过调控固氮微生物与宿主植物的共生关系,可以提高植物对固氮微生物的利用效率。

在生物固氮的未来发展中,一方面,研究人员将继续深入探索固氮微生物的多样性和功能,通过开展元基因组学和功能基因组学研究,预期会发现更多新的固氮微生物。

另一方面,研究人员将努力开发新的技术和方法,以提高固氮效率。

例如,通过基因编辑和代谢工程等手段,改良固氮微生物的代谢途径和固氮酶的催化效率。

此外,研究人员还将关注固氮微生物与植物之间的信号交流和共生调控机制,以更好地控制和利用生物固氮过程。

综上所述,生物固氮研究取得了不少进展,并且未来的发展趋势也比较明确。

通过深入研究固氮微生物群落结构和功能,以及努力提高固氮效率,我们有望实现更加可持续和高效的氮肥利用,在农业生产和环境保护中发挥重要作用。

固氮菌在农业生产中的应用

固氮菌在农业生产中的应用

固氮菌在农业生产中的应用近年来,随着人们对环境保护和资源利用率的重视,农业生产中使用创新型生物技术成为了研究热点之一。

其中,固氮菌就是一种备受关注的生物技术。

固氮菌是一种可生长在根际土壤中的微生物,它具有固定空气中氮气的能力,将氮气转化成可以被植物吸收的氨基化合物,可与作物根系共生,为植物提供“肥料”。

在农业生产中,固氮菌的应用也越来越广泛。

下面,本文将从农业生产的角度来介绍固氮菌的应用及其优势。

一、固氮菌在作物种植中的应用作物需要吸收氮元素来生长,但自然界中大量的氮元素都是以氮气的形式存在,无法被植物直接吸收利用。

而通过固氮菌的作用,将氮气转化成氨基化合物后,可以被作物吸收利用,给植物提供充足的氮素营养。

因此,种植作物时,添加含固氮菌的肥料可以提高作物的产量和品质。

二、固氮菌在农作物生态环境中的作用在农作物生态环境中,固氮菌也有其独特的作用。

固氮菌通过与植物根系共生,形成根瘤,为植物提供氮素养分。

同时,它还可以抑制土壤中的有害细菌、真菌和线虫的生长,保持土壤生态环境的平衡和稳定。

因此,固氮菌可以促进农作物生态环境的生态平衡,并提高土地的持续利用价值。

三、相对于传统肥料的优越性相对于传统的氮肥肥料,使用固氮菌具有以下几个优势:1. 固氮菌是一种天然的生物肥料,不含任何化学成分,对环境无污染,对农作物的安全性和质量无影响。

2. 固氮菌具有提高肥料效果的作用,增强成本效益,减少生产成本。

3. 固氮菌可以提高土壤肥力,增强作物抗病性、抗逆性和适应性,提高农业生产的可持续性。

四、固氮菌在现代农业中的应用前景随着现代农业的不断发展,固氮菌的应用前景也越来越广阔。

固氮菌的应用可以提高农业生产效率和农业产品品质,同时对于环境保护也有着积极的作用。

因此,固氮菌将会在未来农业生产中发挥更加重要的作用,成为现代农业发展的重要推手。

总之,固氮菌是一种非常有潜力的生物技术,在农业生产中应用前景很广阔。

而我们也应该重新审视当下农业生产中化肥使用的问题,在合适的情况下,应该适当地使用固氮菌等生物肥料,更好地为农业生产贡献力量,也为环境保护做出自己应有的贡献。

生物固氮在农业生产方面应用的研究现状与展望

生物固氮在农业生产方面应用的研究现状与展望

(上转第 61 页)氮肥的 55%以上, 随着豆科种植业的发展,至 2002 年美 国化学氮肥消耗量已降至 1087 万吨左 右。1990 年,澳大利亚年消耗化学氮 肥 44 万 吨, 而 豆 科 植 物 根 瘤 菌 固 定 的氮素却有 140 万吨,是化学氮肥使 用量的 3 倍以上。巴西种植大豆全部 不用氮肥,只接种根瘤茵剂,大豆产 量仅次于阿根廷,为世界第二,每年 仅节约的氮肥价值就达 25 亿美元之多 [5]。
小镇在自然山水的基础上人为地营造了异国他乡轻松 宁静的环境,湖畔的木质桌椅、石板街道、古朴的街灯, 均采用不带刺激性淡雅古朴的原木色调,植物配置上也选 择了枝叶柔软的植物。轻松的氛围有利于放松人们的心情, 消除游客体力疲劳和调剂心理及精神上的疲惫。小镇在设 计上充分地满足了游客休闲游憩的需求。
2、茵特拉根酒店。 幽静的湖对面是茵特拉根酒店,米黄色的建筑加上几 个圆锥形塔尖,玻璃穹顶大堂典雅迷人,别墅群高低错落, 自由穿插,因地制宜,巧妙地利用自然而又融于自然之中。 山、别墅与眼前清澈的山海 景观完美结合,既延续了欧洲提倡自然庭园的思想,又使 建筑与园林融为一体,园林成了建筑的户外延续部分。酒 店在湖光山色中,与小镇交相辉映,浑然一体,湖水赋予 了酒店无限的灵气和清澈,似乎这些群山之中的别墅酒店 因为有了柔美清澈的水,出落成一个美得不食人间烟火的 童话城堡,这也许就是华侨城在设计上的独到之处吧。 结语 东部华侨城成功地将瑞士因特拉根小镇搬到了这里, 完全没有了中国风格,撷取瑞士阿尔卑斯山麓茵特拉根的 建筑、赛马特的花卉、谢菲尔德的彩绘等多种题材和元素, 实现了中欧山地建筑风格与三洲田优美自然景观的完美结 合。茶溪谷主题公园突出了环境生态和园林绿化,加强了 生态宣传,在设计上将环保节能低碳做到极致,湿地花园 更是将生态环保的科普主题溶入其中,这是中国大型生态 旅游区发展模式的跨越式探索和开创世界级度假旅游目的 地的发展创新试验。

固氮菌的生产 应用现状及研究方向

固氮菌的生产 应用现状及研究方向

固氮菌的生产应用现状及研究方向前言:固氮菌可以增加作物的产量,在农业生产中具有重要的作用。

目前应用最多的主要是根瘤菌,生物固氮越来越受到重视,它将向更深更远的方向发展。

population can increase the plant's output in agriculture has an important role. at present, the most applied largely root nodule truffles, and biological nitrogen fixation more attention, it will more further developed.引言:固氮作用是将空气中的氮气固定成氨。

人类与许多其它生物一样需要氮素作为合成蛋白质的原料,但不能自我合成有机氮。

虽然空气中有78%是氮气,但是绝大多数生物不能直接利用空气中的氮气。

关键词:固氮菌生产根瘤菌应用研究方向这里所说的固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物菌生产出来的固氮菌类肥料生产中以联合固氮菌肥为。

这是由于联合固氮体系存在广泛,特异性不强,应用的范围;它的不足之处是作物与微生物只是松散的联合,它们之间没有形成共生的组织结构,因此固氮的活动容易受许多条件的制约。

例如,环境中速效氮含量高时,固氮活动受到抑制,有些芽胞细菌在有氧情况下常常停止1应用基础此类微生物肥料在生产实践中应用不少,其原因是除了它们能固定一定量的氮以外,这些微生物当中的许多菌株在生长繁殖过程中,它们能够产生多种植物激素类物质,促进作物生长。

2目前,用于生产此类微生物肥料的菌种主要有:园褐固氮菌或称为褐球固氮菌(Azotobacter chroococum);棕色固氮菌亦称维涅兰德固氮菌(Azotobacter chroococum);德氏拜叶林克氏固氮菌(Beijerinckia derxii)和克氏杆菌属(Klebsiella spp.)、肠道杆菌属(Enterobacter spp.)及产碱菌属(Alcaligenes spp.)中的某些菌种。

固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展

固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展

固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展植物固氮是指某些特定的微生物通过与植物共生关系,将空气中的氮转化为植物可直接利用的形态。

其中,植物中最为常见的固氮通路是通过与根际土壤中的固氮菌共生来实现的。

固氮菌菌剂作为一种可用于农业生产中的微生物制剂,被广泛研究和应用。

本文将探讨固氮菌菌剂在农业生产中的应用研究进展。

首先,固氮菌菌剂在作物生长促进方面发挥着重要作用。

通过与植物根际共生,固氮菌菌剂可以为作物提供可直接利用的氮源,从而提高作物的氮素吸收效率。

研究表明,添加固氮菌菌剂可以显著提高作物的生长速度和生物产量,尤其在氮素限制的环境下,其增产效果更为明显。

此外,固氮菌菌剂还具有促进作物根系发育和增加根系表面积的作用,进一步增加作物对土壤养分的吸收能力。

其次,固氮菌菌剂对土壤质地改良和保持农田生态系统平衡也具有重要意义。

固氮菌菌剂可以改善土壤性状,增强土壤持水能力和肥力。

固氮菌通过将大气中的氮转化为植物可利用的形式,同时还能产生有机酸、酶和抗生素等物质,促进土壤微生物活动,提高土壤结构和肥力。

此外,固氮菌菌剂还能降低农药的使用量,减少对环境的污染。

另外,固氮菌菌剂对农作物的抗逆性和生物安全性也有一定的影响。

固氮菌菌剂可以提高作物的抗逆性和抗病虫害能力,降低农作物受到逆境因素和病虫害侵袭的风险。

同时,固氮菌菌剂本身具有较低的毒性和环境风险,对土壤生态系统和人体健康无明显危害。

然而,固氮菌菌剂在农业生产中的应用还面临着一些挑战。

首先,固氮菌菌剂的保存和贮存条件要求较为严格,容易受到环境因素的影响。

其次,固氮菌菌剂在大面积应用时需考虑与其他农业管理措施的配合问题,以最大化其应用效果。

此外,固氮菌菌剂的质量和标准化问题也是亟待解决的难题。

为了更好地推动固氮菌菌剂在农业生产中的应用,研究人员需要进一步深入探索其作用机制,并开展相关技术改进和应用示范。

此外,加强固氮菌菌剂的标准化和质量控制,制定相应的管理规范和监管制度,也是必不可少的工作。

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固氮菌的生产应用现状及研究方向前言:固氮菌可以增加作物的产量,在农业生产中具有重要的作用。

目前应用最多的主要是根瘤菌,生物固氮越来越受到重视,它将向更深更远的方向发展。

population can increase the plant's output in agriculture has an important role. at present, the most applied largely root nodule truffles, and biological nitrogen fixation more attention, it will more further developed.引言:固氮作用是将空气中的氮气固定成氨。

人类与许多其它生物一样需要氮素作为合成蛋白质的原料,但不能自我合成有机氮。

虽然空气中有78%是氮气,但是绝大多数生物不能直接利用空气中的氮气。

关键词:固氮菌生产根瘤菌应用研究方向这里所说的固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物菌生产出来的固氮菌类肥料生产中以联合固氮菌肥为。

这是由于联合固氮体系存在广泛,特异性不强,应用的范围;它的不足之处是作物与微生物只是松散的联合,它们之间没有形成共生的组织结构,因此固氮的活动容易受许多条件的制约。

例如,环境中速效氮含量高时,固氮活动受到抑制,有些芽胞细菌在有氧情况下常常停止1应用基础此类微生物肥料在生产实践中应用不少,其原因是除了它们能固定一定量的氮以外,这些微生物当中的许多菌株在生长繁殖过程中,它们能够产生多种植物激素类物质,促进作物生长。

2目前,用于生产此类微生物肥料的菌种主要有:园褐固氮菌或称为褐球固氮菌(Azotobacter chroococum);棕色固氮菌亦称维涅兰德固氮菌(Azotobacter chroococum);德氏拜叶林克氏固氮菌(Beijerinckia derxii)和克氏杆菌属(Klebsiella spp.)、肠道杆菌属(Enterobacter spp.)及产碱菌属(Alcaligenes spp.)中的某些菌种。

圆褐固氮菌是固氮菌属中的一种,革兰氏阴性杆菌,细胞呈大卵圆形,大小2微米×5微米,常成对,周生鞭毛运动,不形成芽胞,但能形成厚壁的胞囊和荚膜粘液。

不产生水溶性的色素,但在琼脂培养基上的生长物具有特征性的非水溶性的褐色色素,有些菌株的这种色素时间长会变成黑色。

细胞内含有许多颗粒体,菌体外面有荚膜。

需要说明的是,园褐固氮菌的菌体形态多变,幼龄时菌体为杆状,细胞单独存在或两个联接呈”8”字形,老龄细胞缩短,呈椭圆形或圆形。

不同的园褐固氮菌菌株固氮作用存在明显差异,低的菌株利用1克葡萄糖仅能固定氮素5毫克,最高的可达20毫克。

棕色固氮菌也是固氮菌属中的一个种,在形态和培养特征上都非常相似,但能产生在紫外光灯下呈绿色水溶性的荧光色素;在琼脂培养基上的生长物具有特征性的非水溶性的棕色色素;它可利用鼠李糖,这是棕色固氮菌与该属的其它种的区别。

肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)的某些菌株发现有一定的固氮作用和刺激作用,从分类的角度上看,该菌属于可能的条件致病菌,1997年山东潍坊医学院报导了9例新生儿脐带感染的9株病原菌中有4株是肺炎克氏杆菌。

所以选用肺炎克氏杆菌作生产菌株必须进行有关毒性、病源等方面的鉴定,证明其无毒和非病源性后才能应用。

③在应用中须注意的几个问题:A.适用作物:多为禾本科,也有用于蔬莱;有小麦、玉米和水稻专用;也有不强调作物种类的。

B.使用剂量:符合国家标准的固体菌剂每亩地用量250~1000克,液体菌剂每亩100~200毫升。

C.使用技术:多为拌种,水稻还可用于插秧时的蘸根,也可用于作物生长关键阶段的叶面喷施。

使用时尽量避免与速效氮联合使用,不能与杀细菌药剂、草木灰等同时并用。

使用时避免直射阳光,当天拌种,当天用完。

D.菌剂保存:由于是活的生物制剂,需要一定的保存条件,尤以温度影响较大,高温是菌剂保存时间长短的重要制约因素。

剂型种类也对有效菌的保存有较大影响。

E.固氮菌肥与有机肥配合使用:有机肥对固氮菌的活动有良好的影响,在施用大量有机肥的同时使用固氮菌肥可获得好的增产效果。

(二)共生固氮微生物肥料的农业应根瘤菌肥是这类肥料在农业生产中主要品种,它是微生物肥料中使用最早,应用的国家和地区最多,应用效果最稳定的微生物制剂。

1根瘤菌肥的应用原理将科学家经过各种手段筛选出来的固氮能力、侵染结瘤和竞争能力强的根瘤菌株制成根瘤菌肥,在豆科作物种植之前拌在种子上或接种在土壤里,以形成二者的共生固氮,达到增产和提高品质的目的。

这是一条农业上事半功倍的有效途径。

根瘤菌肥在我国应用的经济效益十分良好,投入和产出之比在1∶10~20以上。

2根瘤菌肥料的生产和应用根瘤菌肥料的生产过程与一般的微生物肥料的生产基本一致。

但其对于无菌条件的要求更为严格,这是因为快生根瘤菌繁殖一代的时间3~4小时,慢生根瘤菌需8~10小时,这比各种杂菌来,显然要长得多。

在生产中,稍有疏忽或设备上的小漏洞常常造成发酵失败。

用于生产根瘤菌肥料的菌种较多,根据它们的生长繁殖速度可分为快生根瘤菌和慢生根瘤菌,它们的形态和鉴别特征简述如下。

快生根瘤菌在培养条件下为杆状,大小是1.5~0.9微米×1.2~3.0微米;在不利生长条件下或老龄时呈多形性;有2~6根周生鞭毛,或一根端生或侧生鞭毛,能运动;不形成芽胞;在相差显微镜下可见折光性的B-羟基丁酸盐颗粒,使细胞染色不均匀,有时呈环节状;革兰氏染色阴性;菌落为圆形,半透明,半粘稠;在通用根瘤菌培养基上28℃培养2~3天,形成2~5毫米直径大小的菌落;利用碳源较为广泛,但不利用纤维素和淀粉;在甘露醇或其它碳水化合物培养基上生长产酸,并产生大量胞外多糖粘液;最佳生长温度为25~30℃,最佳生长pH 值为6~7。

慢生根瘤菌的形态和鉴别特征和上述快生根瘤菌大体相似,但菌落多为不透明,呈白色、凸起;生长速度慢,在酵母-甘露醇培养基上28℃培养5~7天,其菌落直径不超过1毫米;在甘露醇或其它碳源上生长产碱。

生产的根瘤菌肥料种类较多,不仅有用于大豆、花生、菜豆、绿豆等粮食、油料和蔬菜豆科接种剂,也有三叶草、苜蓿、紫云英等豆科牧草或绿肥的接种剂。

根瘤菌肥的剂型主要是液体和固体两类,固体剂型国内生产多为草炭粉剂,也有用肥土、稻壳、蛭石、褐煤、秸秆、堆肥、糖厂废料等作为吸附材料。

用于吸附的载体细度须达到一定的要求,并需预先灭菌。

载体灭菌的方法主要有Γ射线灭菌、微波灭菌、湿热蒸气灭菌及瞬间干燥灭菌法等,载体的pH应在6.5~7.0左右。

在实际生产中为了保证根瘤菌肥的功效,一些企业常采用种子球化(种子丸衣化)技术,即豆科作物的种子表面用粘着剂粘着根瘤菌剂,外面包上一些包衣材料如碳酸钙、保水剂、少量的化肥,然后播种。

常用的粘着剂是羧甲基纤维素。

③根瘤菌肥料的应用中除了与其它微生物肥料的有效使用条件外,需强调的还有以下几点:A.所用的根瘤菌剂必须与播种的豆科作物相一致,如有品系要求的更须对应。

大豆根瘤菌只能用于大豆,用于豌豆无效,反之亦同。

B.根瘤菌剂的质量必须合格。

C.选好适宜地区和增施磷、钾肥。

D.根瘤菌剂与钼及其它微量元素肥料的配合使用。

这些都将提高根瘤菌使用效果。

4. 生物固氮的应用及发展前景4.1生物固氮在农业生产中的应用生物固氮在农业生产中具有十分重要的作用。

氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素,土壤每年因此要失去大量的氮素。

如果土壤每年得不到足够的氮素以弥补损失,土壤的含氮量就会下降。

土壤可以通过两条途径获得氮素:一条是含氮肥料(包括氮素化肥和各种农家肥料)的施用;另一条是生物固氮。

科学家在20世纪80年代推算过,全世界每年施用的氮素化肥中的氮素大约有8*107t,而自然界每年通过生物固氮所提供的氮素,则高达4*108t。

对豆科作物进行根瘤菌拌种,是提高豆科作物产量的一项有效措施。

播种前,将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌,这显然有利于该种豆科作物结瘤固氮。

特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中,根瘤菌很少,并且常常不能使豆科作物结瘤固氮,更需要进行根瘤菌拌种。

对比实验表明,在其他条件相同的情况下,经过根瘤菌拌种的豆科作物,可以增产10%~20%。

用豆科值物做绿肥,例如将田箐、苜蓿或紫云英等的新鲜植物直接耕埋或堆沤后施用到农田中,可以明显增加土壤中氮的含量。

科学家统计过,一般地说,1hm2农田使用7500kg绿肥,可以增产粮食750kg。

如果用新鲜的豆科植物饲养家畜,再将家畜的粪便还田,则既可以使土壤肥沃,又可以获得更多的粮食和畜产品。

4.2 我国固氮研究历史的突出亮点我们这门科学是一个交叉学科,包括农学、化学、物理学和生物学,而生物学中又包括遗传学、分子生物学、生物化学、生物物理学等学科。

我国最早开始这方面研究的老前辈是卢嘉锡、唐敖庆、蔡启瑞、沈善炯和陈华葵等,他们在国内带起了一支研究固氮的队伍。

由于固氮酶催化固氮的活性中心实际上是金属原子簇,上世纪70年代,卢嘉锡等科学前辈用量子化学计算出这个金属原子簇是一个网兜模型,1992年,这个金属原子簇的空间结构被美国加州理工学院解析出来,证实了这种晶体结构与卢先生预测的几乎一模一样。

这个成就在国际上是公认的。

4.3 固氮研究的国际背景研究生物固氮的意义主要有以下两个方面。

(1)能源问题。

由于氮肥的制造是一个高耗能的过程,生物固氮研究的重要性一般都是在石油资源有危机的时候凸现出来。

如上世纪70年代的石油危机,以及目前海湾地区的不稳定性和石油价格飞涨,都使生物固氮研究得到更加应有的重视。

(2)环境压力。

化肥施到土地里,只有30%被植物吸收,另外70%进入土壤水体,造成富营养化。

有资料显示,我国农业对环境污染的“贡献率”达到20%以上,如滇池污染中,农业面源污染对于总氮、总磷含量的贡献率已分别高达43.3%和37.1%。

因为我国是施用氮肥最多的国家之一,化肥作为一种农业生产资料得到国家的控制,相对比较便宜的同时,滥施现象也比较严重。

而生物固氮就不会对环境造成破坏。

如果主要农作物能够自主固氮,就可以摆脱对化肥的依赖性,既节省能源,又能对环境友好。

这是继工业革命之后,人们期待的一次“绿色革命”。

4.4 生物固氮的研究方向随着分子生物学的进展,固氮的遗传工程受到了广泛重视,已成为目前最活跃的研究领域。

遗传工程是用人工方法去改变生物体的遗传特性或者按照人们的意愿去创造新物种。

对于固氮微生物来说,固氮基因操纵和调节固氮酶的合成,从而使固氮微生物具有固氮作用。

如果将固氮基因进行人工转移,就可能获得具有固氮作用的新物种。

有关这方面的研究目前主要在以下几方面进行探索:一是培育新的固氮微生物,以提高固氮效率或赋予非固氮微生物以固氮能力;二是改变结瘤的识别过程或将固氮基因转移到根瘤病杆菌中,以使非豆科植物结瘤固氮,扩大固氮作物的范围;三是应用遗传工程培育不依赖固氮微生物的自主固氮的植物。

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