微生物微生物肥料土壤改良

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 为接种剂或拌种剂。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。
Unnodulated soybean Nodulated soybean
CK
Spr4-5
生物固氮在氮循环中的作用
大气中的N2
尿素及动
NO3-
NO3-
植物遗体 土壤中的微生物 NH3
氮素化肥
细菌与豆科植物的共生 ➢Ⅰ根瘤菌 ✓①形态特征 ✓②一般生理特征 ✓③根瘤菌与宿主的共生特性 ➢Ⅱ根瘤 ✓①根瘤形成过程的主要步骤 ✓②豆血红蛋白
①根瘤菌的形态特征： 属于细菌，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β—羟基颗粒（贮藏性物质）， 使细胞染色不均匀，有时呈环节状。
能与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气。
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 则， 这些变形的菌体称为类菌体，具有固氮功能。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， 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。寄生于豆科以外 的植物（赤杨、毒水晶花等）根部，也能形成根瘤进行固氮 的放线菌的Frankia属细菌，也可称为广义的根瘤菌。
• 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。
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。
生物固氮的利用价值
1. 将圆褐固氮菌制成菌剂，施到 土壤中，可提高农作物产量
2.对豆科植物进行根瘤菌拌种， 也能提高豆科作物的产量
3.用豆科植物做绿肥，可明显增加 土壤中氮的含量
固氮菌菌剂
自生和联合固氮微生物的固氮能力比自生固氮的根瘤菌 要少得多，而且在使用过程中更易受到环境条件中氮素 含量的影响。
微生物肥料的种类
微生物肥料按作用机理分：
固氮菌类肥料（根瘤菌肥料、自生固氮菌肥、固氮蓝 藻等）
• 解磷菌类肥料 • 解钾菌类肥料（硅酸盐细菌） • 抗生菌肥料 PGPR菌肥 • 堆肥菌剂和发酵菌剂 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 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 最多、应用最广泛和效果最稳定的微生物肥 料之一。
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 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。
微生物肥料的主要功效与机理
但在实践中发现，它们对作物的作用除了固氮外，更重 要的是它们能够产生多种植物激素类物质。 1991年Coppla等从圆褐固氮菌细胞浸出液中发现了 植物刺激物质； 1974年Barea等用雀稗固氮菌培养物处理几种植物的 幼苗和根部，均有根、叶增重的结果。
• 常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌 、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻 为代表的具有异形胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶，可以进行生 物固氮）。
所含的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。
• 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
• 有效性：并不是能够结瘤的菌株都能固氮，据它们 在根瘤中是否固氮而分为有效菌株和无效菌株，它 们形成的根瘤分别称为有效根瘤和无效根瘤。许多 无效根瘤的结瘤能力比有效根瘤强 。
根瘤菌肥的生产
• 拌种剂和复合肥料。 拌种剂：粉状、液体、冻干粉。 复合肥料：同一根瘤菌属的不同菌株复合，或
与其他微生物合用以增强结瘤能力。 • 生产过程： 菌种培养—固体扩大—收集菌泥制菌粉—装瓶 液体扩大—吸附剂—拌种—装袋。
• 共生固氮微生物只有和植物互利共生时，才能固定空气中的分子态氮 。共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤 菌，以及与桤木属、杨梅属和沙棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放 线菌；另一类是与红萍（又叫做满江红）等水生蕨类植物或罗汉松等 裸子植物共生的蓝藻。由蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。
• 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。
二、分泌多种生理活性物质刺激调节植物生长：
大量研究表明，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。
微生物肥料的主要功效与机理
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
根瘤菌与豆科植物间的共生
------形成根瘤共生体
根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；
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 的生长条件。
Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumes豆类
Soybean root nodules
微生物定义表解
微生物
微小 简单 低等
微米级 (m 10-6 m ) 光镜下能见( 细胞 ) 纳米级 (nm 10-9 m ) 电镜下可见( 亚细胞 ) 单细胞 ( 各个细胞独立生存) 多细胞 (一类细胞联合生存,类似于单细胞) 非细胞 (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 真核类：真菌、原生动物、显微藻类、地衣 非细菌类：病毒、亚病毒
互接种族：从一个属植物根瘤中分离的根瘤菌
能够在其它属植物上结瘤，人们将这种能相互 利用同一根瘤菌菌株形成共生体系的豆科植物 称为“互接种族”。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、 猪屎豆和胡枝子等许多植物。
表2 根瘤菌--豆科植物互接种族
微生物肥料的特点和正确使用(4)
4、注意适用作物和适用地区，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。 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。 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 的，如从北京地区某处分离得到的菌种不见得既适应黑龙江省又适应 海南省。我们提倡有针对性的选育生产菌种，例如针对碱性土壤、酸 性土壤的菌种，或是针对某特定作物的菌种，当前在这方面差距比 较大，要逐步往这方面发展。
➢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
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
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：抗生素 2、提高植物的抗逆性：由于微生物肥料的施用，其
• 根瘤的的寿命较寄主植物短得多，在植物成熟之 前根瘤就开始衰败，表现为类菌体周膜破坏，类 菌体裂解，根瘤内部由浅红色变为绿褐色。
根瘤菌与宿主的共生特性：
• 侵染性：根瘤菌能进入豆科植物根内，在其中繁殖， 并形成根瘤。
• 立共生关系形成根瘤。
在根瘤中菌体常呈棒状、T形和Y形。
②一般生理特性：
化能有机营养型能利用NO3-、NH4+，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 生活得更好。需要多种灰分元素：P素的要求尤其高； 铁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（Ca2+、Mg2+）时生活力显著下降；钼是 固氮酶的成分；钴用于合成维生素B12，并能防止Ni和 Cu的毒害作用。适合中性和微碱性条件，适合的pH在 6.5-7.5，适合的温度25-30℃。