第6章+微生物肥料

第六章微生物肥料

microbial

manure

第一節(jié)概述微生物肥料的概念：是一類含有活的微生物的特定制品，運(yùn)用于農(nóng)業(yè)消費(fèi)中，可以獲得特定的肥料效應(yīng)。在這種效應(yīng)的消費(fèi)中，制品中的活的微生物起關(guān)鍵作用，符合上述定義的制品均應(yīng)歸入微生物肥料。——陳華癸教授，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)或者：微生物肥料是指一類含有活的微生物并在運(yùn)用后能獲得特定肥料效應(yīng)，能添加植物產(chǎn)量或提高產(chǎn)質(zhì)量量的微生物制劑。微生物肥料又稱細(xì)菌肥料、生物肥料，有些國(guó)家稱為接種劑或拌種劑。在我國(guó)，有些人將特殊效能的微生物〔如根瘤菌、解鉀細(xì)菌、解磷菌〕經(jīng)發(fā)酵技術(shù)消費(fèi)擴(kuò)展培育后與草炭等載體混合，且運(yùn)用量很少的成為接種劑、拌種劑。而將微生物和有機(jī)物〔畜禽糞便、草炭等〕或微生物與無(wú)機(jī)肥料混合，經(jīng)過(guò)加工制成的用于底肥、追肥，且運(yùn)用量較大的稱為微生物肥料。開(kāi)展微生物肥料的必要性首先，化肥運(yùn)用量逐年添加，化肥利用率和增產(chǎn)效益下降；我國(guó)單位面積施用化肥量是日本的2倍，美國(guó)的2.4倍，加拿大的4.4被，澳大利亞的8.2倍，俄羅斯的9.0倍！化肥利用率僅為30%！運(yùn)用化肥引起水質(zhì)和環(huán)境污染。第二，土壤肥力下降，土壤退化荒漠化逐漸加?。坏谌?，土壤生態(tài)環(huán)境惡化，土壤生態(tài)功能下降；第四，中國(guó)化學(xué)肥料資源嚴(yán)重缺乏，這對(duì)農(nóng)業(yè)的可繼續(xù)開(kāi)展構(gòu)成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。開(kāi)發(fā)和運(yùn)用微生物肥料的意義土壤肥力的改良；節(jié)約能源，維護(hù)環(huán)境：1、提高化肥的利用率，即提高了能源利用率；2、本身無(wú)毒害作用，不污染環(huán)境；3、減少土壤營(yíng)養(yǎng)流失和富營(yíng)養(yǎng)化的產(chǎn)生。4、可以此實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源化_堆肥。可繼續(xù)開(kāi)展的要求。實(shí)際證明，微生物肥料在綠色有機(jī)食品消費(fèi)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境維護(hù)以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的繼續(xù)開(kāi)展中發(fā)揚(yáng)著重要作用。目前，微生物肥料逐漸成為中國(guó)國(guó)家生態(tài)示范區(qū)、綠色和有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品基地等肥料的主力軍，正在農(nóng)業(yè)消費(fèi)中發(fā)揚(yáng)著越來(lái)越明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。我國(guó)微生物肥料的研發(fā)歷程我國(guó)自50年代從國(guó)外引進(jìn)自生固氮菌、磷細(xì)菌和硅酸鹽細(xì)菌制劑。從豆科植物上運(yùn)用根瘤菌接種劑開(kāi)場(chǎng)的，起初只需大豆和花生根瘤菌劑。60年代推行運(yùn)用放線菌制成的“5406〞抗生菌肥料和固氮藍(lán)綠藻肥。70—80年代中期，開(kāi)場(chǎng)研討VA菌根，以改善植物磷素營(yíng)養(yǎng)條件和提高水分利用率。80年代中期—90年代，農(nóng)業(yè)消費(fèi)中又相繼運(yùn)用結(jié)合固氮菌和生物鉀肥作為拌種劑。微生物肥料研制單位相繼推出結(jié)合固氮菌肥、硅酸鹽菌劑、光合細(xì)菌菌劑、PGPR制劑和有機(jī)物料(秸稈)腐熟劑等順應(yīng)農(nóng)業(yè)開(kāi)展需求的新種類。微生物肥料的主要效果與機(jī)理一、添加土壤肥力，促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收1、氮磷鉀大量元素營(yíng)養(yǎng)：根瘤菌、自生和結(jié)合固氮菌；硅酸鹽細(xì)菌的解鉀作用。2、土壤中大量微生物的活動(dòng)使土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化構(gòu)成腐殖質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒構(gòu)造的構(gòu)成，提高土壤肥力，改善土壤理化外形，加強(qiáng)土壤保肥、保水才干，從而提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。二、分泌多種生理活性物質(zhì)刺激調(diào)理植物生長(zhǎng)：大量研討闡明，微生物活動(dòng)產(chǎn)生的植物生長(zhǎng)調(diào)理物質(zhì)以及維生素都不同程度地刺激和調(diào)理植物的生長(zhǎng)。1、分泌植物激素生長(zhǎng)素、赤霉素、零落酸、乙烯和酚類物質(zhì)；2、酸類物質(zhì)的產(chǎn)生：有機(jī)酸的作用。微生物肥料的主要效果與機(jī)理三、對(duì)有害微生物起到生物防治作用：經(jīng)過(guò)在植物根際大量生長(zhǎng)繁衍成為作物根際的優(yōu)勢(shì)菌，與病原微生物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在空間上限制其它病原微生物的繁衍時(shí)機(jī)，對(duì)病原微生物起到擠壓、抑制造用，從而減輕病害。這類微生物也叫做根圈促生細(xì)菌〔PGPR〕。微生物肥料的主要效果與機(jī)理四、產(chǎn)生抗病和抗逆作用，間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)：1、產(chǎn)生多種抗病物質(zhì)：抗生素2、提高植物的抗逆性：由于微生物肥料的施用，其所含的菌種能誘導(dǎo)作物產(chǎn)生超氧化物歧化酶，在植物遭到病害、蟲(chóng)害、干旱、衰老等逆境時(shí)，消除因逆境而產(chǎn)生的自在基來(lái)提高作物的抗逆性，減輕病害。微生物肥料的主要效果與機(jī)理第二節(jié)微生物肥料的種類微生物肥料按作用機(jī)理分：固氮菌類肥料〔根瘤菌肥料、自生固氮菌肥、固氮藍(lán)藻等〕解磷菌類肥料解鉀菌類肥料〔硅酸鹽細(xì)菌〕抗生菌肥料PGPR菌肥堆肥菌劑和發(fā)酵菌劑復(fù)合微生物肥料1.固氮菌肥_根瘤菌肥料根瘤菌是含有大量根瘤菌活菌體的生物制劑，接種于豆科植物種子上，在土壤條件適宜情況下，根瘤菌能在豆科植物根際進(jìn)展活潑的生命活動(dòng)，并侵入豆科植物根部結(jié)瘤，固定空氣中的氮素為NH3或NH4+。是用人工選育出來(lái)的高效根瘤菌株經(jīng)大量繁衍用載體吸附制成的，是迄今為此世界上研討最早、運(yùn)用時(shí)間最長(zhǎng)、消費(fèi)量最多、運(yùn)用最廣泛和效果最穩(wěn)定的微生物肥料之一。根瘤菌與豆科植物間的共生------構(gòu)成根瘤共生體根瘤菌固定大氣中的氣態(tài)氮為植物提供氮素養(yǎng)料；豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生長(zhǎng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供維護(hù)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件。RootNoduleBacteriaandSymbiosiswithlegumes豆類SoybeanrootnodulesUnnodulatedsoybeanNodulatedsoybean生物固氮在氮循環(huán)中的作用大氣中的N2尿素及動(dòng)植物遺體NO3-土壤中的微生物NH3NO3-氮素化肥根瘤固氮菌普通生理特性：化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型能：利用NO3-、NH4+，但培育基中含植物性氮素物質(zhì)〔豆芽汁、酵母汁等〕時(shí)大多數(shù)根瘤菌生活得更好。需求多種灰分元素：P素的要求尤其高；鐵是合成豆血紅蛋白和鐵蛋白的必要元素。鉬是固氮酶的成分。適宜中性和微堿性條件，適宜的pH在6.5-7.5，適宜的溫度25-30℃。根瘤菌甘露醇瓊脂培育基甘露醇5g；蔗糖5g；酵母粉0.5g；磷酸氫二鉀0.5g；硫酸鎂0.2g；氯化納0.lg；硫酸鈣0.lg；鉬酸鈉溶液lmL；硫酸錳溶液1ml；檸檬酸鐵l%溶液1mL；硼酸l%溶液1mL；剛果紅1%溶液2.5mL；瓊脂18~20g，水l000mL，pH值7.0

據(jù)根瘤菌在酵母汁甘露醇培育基上生長(zhǎng)速度可分為快生型和慢生型：快生型在含甘露醇或其他碳水化合物的培育基上產(chǎn)酸，代時(shí)2-4h；慢生型在含甘露醇或其他碳水化合物的培育基上產(chǎn)堿，代時(shí)6-8h；也存在中間類型。

①根瘤構(gòu)成過(guò)程的主要步驟：特定的根瘤菌與相應(yīng)的豆科植物相互辯認(rèn)使根瘤菌特異地吸附在根毛上二者相互作用使根毛變形，主要表現(xiàn)卷曲或分枝細(xì)菌進(jìn)入根內(nèi)構(gòu)成侵入線侵入線開(kāi)展，進(jìn)入根皮層后導(dǎo)致一部份細(xì)胞轉(zhuǎn)化為分生組織，細(xì)胞分裂和分化，根瘤開(kāi)場(chǎng)發(fā)育根瘤菌從侵入線內(nèi)釋放到根瘤細(xì)胞中繁衍，而后轉(zhuǎn)化成類菌體形狀豆血紅蛋白出現(xiàn)，固氮作用開(kāi)場(chǎng)。StepsintheformationofrootnoduleinalegumeinfectedbyRhizobium根瘤菌與宿主的共生特性：侵染性：根瘤菌能進(jìn)入豆科植物根內(nèi)，在其中繁衍，并構(gòu)成根瘤。專注性：每一種根瘤菌只與其有專注性對(duì)應(yīng)的幾種豆科植物建立共生關(guān)系構(gòu)成根瘤。有效性：并不是可以結(jié)瘤的菌株都能固氮，據(jù)它們?cè)诟鲋心芊窆痰譃橛行Ь旰蜔o(wú)效菌株，它們構(gòu)成的根瘤分別稱為有效根瘤和無(wú)效根瘤。許多無(wú)效根瘤的結(jié)瘤才干比有效根瘤強(qiáng)。根瘤菌肥的消費(fèi)拌種劑和復(fù)合肥料。拌種劑：粉狀、液體、凍干粉。復(fù)合肥料：同一根瘤菌屬的不同菌株復(fù)合，或與其他微生物合用以加強(qiáng)結(jié)瘤才干。消費(fèi)過(guò)程：菌種培育—固體擴(kuò)展—搜集菌泥制菌粉—裝瓶液體擴(kuò)展—吸附劑—拌種—裝袋。2.自生固氮菌肥料單獨(dú)生活時(shí)能固定空氣中的氮的一類微生物稱為自生固氮菌，分為光合細(xì)菌和非光合細(xì)菌。主要類群：藍(lán)細(xì)菌、圓褐固氮菌、假單胞菌、多黏芽孢桿菌等。固氮才干比共生固氮差。自生固氮微生物：圓褐固氮菌圓褐固氮菌代謝類型是？異養(yǎng)需氧型圓褐固氮菌能產(chǎn)生生長(zhǎng)素，促進(jìn)植株生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育。生物固氮的利用價(jià)值將圓褐固氮菌制成菌劑，施到土壤中，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量2.對(duì)豆科植物進(jìn)展根瘤菌拌種，也能提高豆科作物的產(chǎn)量3.用豆科植物做綠肥，可明顯添加土壤中氮的含量磷素是作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一。雖然土壤中磷含量很高，但能被植物吸收利用的有效態(tài)無(wú)機(jī)磷卻很低，土壤中絕大部分磷為無(wú)效磷。磷是許多開(kāi)展中國(guó)家農(nóng)業(yè)消費(fèi)重要的限制要素，提高土壤中磷的利用效率將具有戰(zhàn)略性意義。3.解磷菌肥料解磷微生物菌劑能分解土壤中難溶態(tài)磷的細(xì)菌制成的解磷細(xì)菌肥料，使解磷細(xì)菌在作物根際構(gòu)成一個(gè)磷素供應(yīng)較為充分的微區(qū)。細(xì)菌解磷機(jī)制解磷微生物溶解難溶性磷化物的機(jī)制可歸結(jié)為以下幾類：(1)分泌有機(jī)酸起作用：這些酸既能降低pH值，又可與鐵、鋁、鈣等離子結(jié)合，從而使難溶性磷酸鹽溶解；經(jīng)過(guò)代謝活動(dòng)產(chǎn)生有機(jī)酸(細(xì)菌普通分泌乳酸、氨基酸、草酸、延胡索酸和檸檬酸等，真菌主要分泌草酸、丙二酸和乳酸等)，這些酸一方面直接溶解土壤中難溶性磷酸鹽。(2)有機(jī)酸另一方面那么是經(jīng)過(guò)鰲協(xié)作用釋放出土壤磷素：腐解植物殘?bào)w而產(chǎn)生胡敏酸和富里酸。這兩種酸能與復(fù)合磷酸鹽中的鈣、鐵鰲合，從而釋放出磷酸根，與鐵、鋁及磷酸鹽構(gòu)成穩(wěn)定的可溶性復(fù)合物，可以被植物吸收利用。(3)生物礦化作用。即經(jīng)過(guò)分泌植酸酶、核酸酶和磷酸脂酶等物質(zhì)，分別將植酸、核酸和磷酸脂等有機(jī)磷降解。宏大芽胞桿菌〔Bacillusmegatheriumvar.phosphaticum〕1.菌體形狀特征：此菌的菌體真實(shí)粗大，因此拉丁文學(xué)稱號(hào)其為為宏大芽孢桿菌。2.芽孢形狀特征：有大芽孢，橢圓形偏端或中位；孢囊多為背端生，芽孢內(nèi)不著色，無(wú)色；成熟孢囊不膨大。3.菌落形狀特征：在公用培育基上菌落圓形，有同心圈，外表光滑；菌落不透明，由灰白色變棕黃色，邊緣整齊；菌落扁平，微隆起微縐折。4.生理生化特征：革蘭氏染色陽(yáng)性；在肉湯培育基中生長(zhǎng)很快，有較強(qiáng)分解核酸和卵磷脂的才干，也能從難溶的無(wú)機(jī)磷灰石中釋放出正磷酸鹽。解磷才干的測(cè)定解磷才干是表征解磷微生物作用的重要目的，可采用定性法和定量法兩種方法測(cè)定。定性法普通指的是平板溶磷圈法;平板溶菌圈法：將溶磷菌株在含有難溶性磷酸鹽或有機(jī)磷的固體平板培育基上培育，測(cè)定周圍菌落產(chǎn)生透明圈的大小。無(wú)機(jī)磷平板普通采用磷酸鈣鹽固體培育基，接種菌株培育數(shù)天后，以磷酸鈣鹽平板上菌落周圍出現(xiàn)透明圈的視為有解無(wú)機(jī)磷才干的菌株。有機(jī)磷平板普通采用卵黃平板培育基，以卵黃平板上菌落周圍出現(xiàn)混濁圈的視為有解有機(jī)磷才干(卵磷脂被水解構(gòu)成脂肪和磷酸)。溶磷圈直徑〔D〕和菌落生長(zhǎng)直徑(d)的比值(D/d)是表征解磷菌相對(duì)解磷才干的一個(gè)目的。解磷微生物的種類解磷細(xì)菌：芽孢桿菌屬(Bacillus)歐文氏菌屬(Erwinia)假單孢菌屬(Pseudomonas)土壤桿菌屬(Agrobacterium)沙雷氏菌屬(Serratia)黃桿菌屬(Flavobacterium)腸細(xì)菌屬(Enterbacter)解磷真菌：青霉屬(Penicillium)、曲霉屬(Aspergillus)、根霉屬(Rhizopus)、鐮刀菌屬(Fusarium)、AM菌根菌4、解鉀細(xì)菌菌肥解鉀細(xì)菌，又稱硅酸鹽細(xì)菌。解鉀細(xì)菌，又稱硅酸鹽細(xì)菌。硅酸鹽鉀可溶性鉀解鉀細(xì)菌具有莢膜，為多糖類物質(zhì)，促進(jìn)土壤微聚會(huì)體的構(gòu)成；解鉀細(xì)菌還能將土壤中的無(wú)效率轉(zhuǎn)化為有效磷；并有微弱的固氮才干。膠質(zhì)芽孢桿菌5.抗生菌肥54065406菌肥，又稱放線菌肥料，是在放線菌肥料研制之初以“5406〞號(hào)放線菌為主要菌種參與到載體之中制成，所以稱為5406菌肥，簡(jiǎn)稱“5406〞。5406涇陽(yáng)鏈霉菌的生物學(xué)特性：菌落圓形、凸起，開(kāi)場(chǎng)生長(zhǎng)時(shí)淺黃色至淡紅色。氣生菌絲粉白色，上面生滿成串孢子呈粉紅色。最適生長(zhǎng)溫度為26～32℃。5406菌肥作用機(jī)理1、抗生菌肥5406分泌抗生素，對(duì)植物病原真菌、寄生細(xì)菌有很好的拮抗作用。抑制有害微生物，添加了根際微生物的生理活性。2、刺激與調(diào)理作物生長(zhǎng)：分泌多種不同類型的刺激素。3、轉(zhuǎn)化土壤和肥料的營(yíng)養(yǎng)元素：將不能吸收利用的N、P、K轉(zhuǎn)化為可利用形狀，可提高水解N、速效P和速效K的含量。4、促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，提高對(duì)纖維素的分界才干，加強(qiáng)對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解；改善土壤物理性能；施用后，P提高60%~70%；土壤團(tuán)粒構(gòu)造添加，通氣性好。6、堆肥菌劑和發(fā)酵菌劑微生物肥料的現(xiàn)狀(1)微生物肥料產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有微生物肥料消費(fèi)企業(yè)500個(gè)以上，年產(chǎn)量約為500萬(wàn)t，在肥料家族中所占的比例逐年添加，運(yùn)用面積累計(jì)近億畝。(2)產(chǎn)品種類不斷