微生物在農(nóng)業(yè)中的應用課件

第九章微生物在農(nóng)業(yè)中的應用1第一節(jié)微生物肥料微生物殺蟲劑第二節(jié)生物修復第三節(jié)第九章微生物在農(nóng)業(yè)中的應用2

大豆根瘤第一節(jié)微生物肥料3田菁莖瘤4

生長期為6個月的松樹幼苗A:沒有接種菌根；b：接種菌根5又稱生物肥料，是利用微生物的生命活動及代謝產(chǎn)物的作用，改善作物養(yǎng)分供應，向農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素、生長物質，調控其生長，達到提高其產(chǎn)量和品質，減少化肥使用，提高土壤肥力的目的。微生物肥料的定義6微生物肥料主要是提供有益的微生物群落，而不是提供礦質營養(yǎng)養(yǎng)分人們無法用肉眼觀察微生物，所以微生物肥料的質量人眼不能判定，只能通過分析測定合格的微生物肥料對環(huán)境污染少微生物肥料用量少，每畝通常使用500～1000克微生物菌劑微生物肥料作用的大小，容易受到微生物生存環(huán)境的影響，例如：光照、溫度、水分、酸堿度、有機質等；細菌有期限、微生物肥料有它的有效期限，通常為半年至一年一、微生物肥料的特點71.提高土壤肥力固氮微生物肥料、解磷、解鉀菌肥料2.制造和協(xié)助農(nóng)作物吸收營養(yǎng)根瘤菌固氮把氮轉化為氨進而轉化成谷氨酸等營養(yǎng)氮素。

3.增強植物抗病蟲和抗旱能力植物根圈促生細菌4.減少化肥的施用量和提高作物品質固氮菌的使用減少了氮肥的用量

二、微生物肥料的作用8按微生物的種類分：細菌肥料：根瘤菌、固氮菌、磷細菌、鉀細菌、光合細菌放線菌肥料：抗生菌類真菌類肥料：菌根真菌類三、微生物肥料的種類9根據(jù)作用機理分：根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、解鉀菌類肥料；按肥料的組成劃分：分為單一的微生物和復合微生物肥料（包括多種微生物類群的復合和微生物類群與有機物無機物的復合）10初步形成了微生物肥料產(chǎn)業(yè)，具有一定的規(guī)模和水平。目前，我國已有幾百家企業(yè)生產(chǎn)各種微生物肥料，年產(chǎn)量超過100萬t。但是，就總體而言，無論是生產(chǎn)設備，還是生產(chǎn)工藝都與國外先進水平存在較大的差距產(chǎn)品種類繁多。我國生產(chǎn)的微生物肥料不僅有傳統(tǒng)的根瘤菌，而且有聯(lián)合固氮菌、芽孢桿菌、光合細菌、解磷解鉀細菌等。劑型主要有液體、固體、顆粒劑型以及凍于劑型等四.我國微生物肥料的現(xiàn)狀11使用范圍不斷擴大，產(chǎn)品穩(wěn)定性逐步提高。經(jīng)過多年的推廣，各種微生物肥料已經(jīng)在絕大多數(shù)作物上得到應用，使用效果初步得到了廣大農(nóng)民的認可，有些微生物肥料還出現(xiàn)了供不應求的局面行業(yè)管理初步形成，質量意識逐漸深入人心。目前，微生物肥料已經(jīng)納入農(nóng)業(yè)部“一肥兩劑”檢驗登記管理范圍，已經(jīng)發(fā)布5個行業(yè)標準12基礎研究力度不夠，科研人員相對不足菌株目標效能不穩(wěn)定，配伍不盡合理，抗逆性差生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品質量不穩(wěn)微生物肥料產(chǎn)品質量標準有待進一步完善五、我國微生物肥料研制應用中存在的問題13由豆科作物接種劑向非豆科用肥方面發(fā)展由單一菌種向復合菌種方面發(fā)展由單功能向多功能方面發(fā)展由無芽孢菌轉向芽孢菌種六、我國微生物肥料研制的發(fā)展趨勢14七、常見微生物肥料的介紹1、根瘤菌肥料根瘤菌菌肥是推廣最早，效果顯著的一種高效菌肥，可使豆科植物增產(chǎn)并提高土壤中的氮素含量。目前生產(chǎn)根瘤菌肥料的菌種有花生根瘤菌、大豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌等。在植物根上形成根瘤，生活在根瘤里的根瘤菌類菌體利用豆科植物宿主提供的能量將空氣中的氮轉化為氨，進而轉化成谷氨酸和谷氨酰胺類等植物能吸收利用的優(yōu)質氮素，供給豆科植物一生中氮素主要需求（50%~60%）（一）細菌肥料15固體培養(yǎng)基上：短桿狀細菌，端生或周生鞭毛，能運動，革蘭氏染色陰性，無芽孢。侵入根部后：為短小桿狀，無鞭毛；隨著根瘤的增大：菌體停止分裂，逐漸延長變大，形成一端膨大的棒狀或分叉變形；16培養(yǎng)特性：為好氣菌，最適生長溫度為25~28℃，最適pH值為6.5~7.5，需碳素營養(yǎng)（葡萄糖、蔗糖、甘露醇）、氮素營養(yǎng)（氨基酸、銨鹽、硝酸鹽）、礦物元素（磷、硫、鉀、鈣、鎂和鐵等）和B族微生素。17注意：（1）一種根瘤菌劑只能用于相應的豆科植物。（2）根瘤菌劑是用來拌種的，不能撒施做基肥或追肥。（3）常溫保存，易在傍晚或陰天撒播。（4）不要與農(nóng)藥、過磷酸鈣一起拌，會殺死根瘤菌。182、磷細菌肥料磷細菌肥料是一類促使土壤中不能被作物利用的有機態(tài)或無機態(tài)磷化物轉化為有效磷，從而改善作物的磷素營養(yǎng)，促使作物增產(chǎn)的菌肥。19按其對磷的轉化作用分為兩類：（1）通過細菌產(chǎn)生的酸使不溶性磷礦物溶解為可溶性的磷酸鹽，稱為無機磷細菌，如氧化硫硫桿菌；（2）通過某些細菌，如巨大芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌等產(chǎn)生的一類酸性物質，如乳酸、檸檬酸和植物酶類物質，使土壤中難溶性磷素和磷酸鐵、磷酸率以及有機磷酸鹽礦化，形成作物能夠吸收利用的可溶性磷，稱為有機磷細菌。20培養(yǎng)特性：有機質豐富、中性或微酸性、水分充足和通氣良好。最適溫度為30~37℃。菌苔白色，邊緣整齊，表面光滑。21使用方法：（1）拌種或浸種：把菌肥加水調成漿，拌入種子，稍晾干后即播種。也可用原菌液直接浸種12h，陰干后播種。（2）蘸根：把菌肥與少量草木灰混勻，加水調成泥漿，作物移栽時用于蘸根。（3）基肥：每公頃用菌肥22.5~75kg，混入有機肥料中施用。（4）追肥：開花前施于作物根部，保持土壤濕潤。22提高磷細菌肥效的幾項措施：（1）無機磷細菌菌肥和有機磷細菌菌肥混合使用。（2）磷細菌肥和固氮菌肥混合使用。（3）早施磷細菌肥料233、固氮菌肥料除了根瘤菌以外的固氮菌，有自生固氮菌和聯(lián)合固氮菌。244、鉀細菌肥料又稱生物鉀肥、硅酸鹽菌劑，是用人工選育的高效硅酸鹽細菌經(jīng)過工業(yè)發(fā)酵而成的一種生物肥料。主要有效成分是活的硅酸鹽細菌。如膠質芽孢桿菌和環(huán)狀芽孢桿菌等。具有分解磷灰石并釋放磷、鉀礦物中的磷、鉀元素的作用，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品品質。255、光合細菌肥料光合細菌是一類將光能轉化成微生物代謝活動能量的原核微生物，如莢膜紅假單胞菌、球紅假單胞菌等，有固氮、為植物根系分泌氨基酸和核酸、提高作物抗病性的作用。26（二）抗生菌肥料是一種能分泌抗菌物質和刺激素的放線菌餅粉和土（1：10）發(fā)酵而成。具有成本低、肥效高、抗病害、對作物無害等優(yōu)點。使用菌種通常都是放線菌，如細黃鏈霉菌?！?406”抗生菌肥即屬此類。27（三）復合微生物肥料將兩種或兩種以上的微生物菌（復合）或一種生物菌與其他營養(yǎng)物質復配（復混）而成的肥料。28（四）PGPR類制劑所謂的PGPR(plantgrowth-promotingrhizobacteria)即一群定殖于植物根際、與植物根密切相關的根際細菌，當接種于植物種子、根系、塊根、塊莖或土壤時，能夠促進植物生長29PGPR的直接促生機理1、提供植物營養(yǎng)物質

A、生物固氮作物

B、提高植物根際養(yǎng)分的可利用性

C、增強其他有益的共生作用

PGPR可以在很多情況下，作為“助手”細菌協(xié)同其他有益共生關系。D、復合促生作用（combinationofmodesofaction）302、產(chǎn)生植物生長調節(jié)物質（phytostimulators）

多種PGPR通過產(chǎn)生植物激素、ACC脫氨酶、揮發(fā)性物質等促進植物生長。并且能促進植物根生長、改變根形態(tài)、增加根長度、根毛數(shù)、側根數(shù)、根質量及根表面積。常見的產(chǎn)物為：

A、生長素（indole-3aceticacid)

B、細胞分裂素（cytokinin）

C、赤霉素（gibberellin）

D、ACC脫氨酶

E、揮發(fā)性物質

F、輔因子（PQQ）

PQQ是一種植物生長促生劑，在植物體內可以作為一種抗氧化劑

G、其他生長調節(jié)物質

PGPR可以增加根呼吸速率促進根系生長

313、植物根際生物修復劑（rhizoremediators）

細菌對土壤污染物的降解面臨的最大問題是：很難適應非根際土壤環(huán)境。目前開發(fā)了一種解決方法：根際生物修復系統(tǒng)（rhizoremediation）：篩選降解污染物根際細菌，以便其利用植物根際分泌物作為主要營養(yǎng)。目前獲得一株能高效利用根際分泌物，又能降解根際污染物萘的惡臭假單胞菌PCL1444，保護植物免受萘傷害。324、環(huán)境脅迫調節(jié)劑（stresscontroller）

目前研究的多得是ACC脫氨酶，其可以降低植物體內乙烯水平。并可解除植物病原細菌、多環(huán)芳烴碳氫化合物、重金屬Ni2+和Ca2+、鹽、干旱及淹水等生物和非生物壓力對植物的危害33微生物農(nóng)藥是利用微生物及其基因產(chǎn)生或表達的各種生物活性成份，制備出用于防治植物病蟲害、環(huán)衛(wèi)昆蟲、雜草、鼠害，以及調節(jié)植物生長的制劑的總稱。

EPA：微生物、轉微生物基因的工程植物。第二節(jié)微生物農(nóng)藥34一、跟化學農(nóng)藥相比及其特點微生物殺蟲劑對人畜要安全的多有選擇性，可有效的利用天然的保護不易產(chǎn)生抗藥性經(jīng)濟有效，即可工業(yè)化生產(chǎn)，也可用簡易的固體發(fā)酵法進行生產(chǎn)，便于農(nóng)村推廣不污染環(huán)境，有利于改善環(huán)境和保護水資源生產(chǎn)原料主要為農(nóng)副產(chǎn)品和副產(chǎn)物，便于就地取材生產(chǎn)和應用35二、微生物農(nóng)藥優(yōu)點無污染，不積累微生物農(nóng)藥對防治對象不產(chǎn)生抗性對害蟲天敵危害小持效期長刺激植物生長取材容易，費用低廉操作簡單，安全可靠36三、微生物農(nóng)藥缺點藥效發(fā)揮緩慢制劑成分復雜，活性成分易分解批量生產(chǎn)原材料難以保證有些微生物農(nóng)藥的活性成分存在于生物的特殊部位或特殊地域環(huán)境37四、為何使用微生物農(nóng)藥？防止農(nóng)藥污染已成為當前世界上很多國家關切的環(huán)境問題。農(nóng)藥的使用和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)等關系密切，因而，農(nóng)藥對土壤的污染是重要的環(huán)境問題之一。另外，殺菌，殺蟲，除草等功能有較高的效率。38為何使用微生物農(nóng)藥？39五、微生物農(nóng)藥的分類包括細菌，真菌，病毒，原生動物，線蟲等，主要是前三者。1、微生物殺蟲劑

細菌殺蟲劑

真菌殺蟲劑

病毒殺蟲劑

微孢子殺蟲劑

線蟲殺蟲劑2、微生物殺菌劑

農(nóng)用抗生素

細菌殺菌劑

真菌殺菌劑3、微生物除草劑40球孢白僵菌(Beauveriabassiana)的菌絲長出金龜甲尸體表面球孢白僵菌殺死松毛蟲、蝗蟲和家蠶松毛蟲41僵蠶(家蠶幼蟲感染白僵菌而致死的干燥帶菌蟲體)性味和功用辛、咸，平。歸肺、肝、胃經(jīng)。祛風解痙，化痰散結。用于肝風頭痛眩暈，驚風抽搐，咽喉腫痛，中風失音，喉痹，痰熱結核，齒痛，瘰疬，風瘡丹毒作癢。常用量5～10克。42棉鈴蟲幼蟲的環(huán)節(jié)處被核型多角體病毒感染.80%的昆蟲病毒都是農(nóng)林業(yè)中常見的鱗翅目害蟲的病原體，因此是害蟲生物防治的巨大資源庫。43（一）微生物殺蟲劑

——細菌殺蟲劑（bacterialinsecticide）是利用對某些昆蟲有致病或致死作用的殺蟲細菌，及其所含有的活性成分制成，用于防治和殺死目標害蟲的生物殺蟲制劑。作用機制是胃毒作用，通過腸細胞吸收，進入體腔和血液，使之得敗血癥導致全身中毒死亡全世界約有30多個國家100多家公司生產(chǎn)細菌殺蟲劑，品種可達150多個，并已逐漸應用于蔬菜、林業(yè)、園藝、衛(wèi)生害蟲等領域的害蟲防治中六、微生物農(nóng)藥簡介44蘇云金桿菌（Bt）用途最廣、開發(fā)時間最長、產(chǎn)量最大、應用最成功占生物防治劑總量的95％以上，已有60多個國家登記了120多個品種美國用以防治蔬菜害蟲和玉米害蟲的面積分別占總面積的80％和50％，銷售額從80年代末的4000萬美元上升到90年代的5億多美元45BT=

Bacilussthuringiensis=蘇云金芽孢桿菌46BT殺蟲機理47我國于1959年引進Bt殺蟲劑，1965年在武漢建成國內第一家Bt殺蟲劑生產(chǎn)企業(yè)我國目前已登記的Bt殺蟲劑粉劑有16種，液劑12種，生產(chǎn)廠家達76家，年產(chǎn)量達2.0×108kg-3.0×108kg由我國構建的高效殺蟲重組蘇云金桿菌，已于2000年底通過了安全評價，并獲準進行商品化生產(chǎn)48Bt應用的劑型：油懸劑

是指一類用經(jīng)過試驗可以作為菌劑助劑且不污染作物的油類作為載體的一種劑型。油類包括植物油或礦物油。作為稀釋劑，要求油類本身具有良好的帖著性和展著性。容易附于蠟質或光滑的葉面。所以油懸劑具有粘著性和展著性好、抗雨沖刷能力強等優(yōu)點

湖北省農(nóng)業(yè)科學院生物農(nóng)藥工程研究中心對棉鈴蟲的田間防效達85.3％96.0％49微囊劑

是指將有效成分包在囊壁物質中制成幾微米至兒百微米的微小球體?？扛淖兡冶诤穸群涂讖酱笮】刂扑幬镝尫潘俣忍K云金芽胞桿菌微膠囊制劑已開發(fā)了3種類型，一種是可噴灑性制劑，加水后形成的懸液可以直接用常規(guī)噴霧器噴灑；另一種是傳統(tǒng)的顆粒餌劑，經(jīng)過干、濕過程后顆粒之間仍保持相互分離；第三種是粘著性顆粒劑，與水接觸后會發(fā)生部分膨脹，干燥后仍可粘著在作物葉片上50漂浮塊劑

是緩釋劑的一種類型。主要用于蚊蟲幼蟲的防治。蘇善強等用粘合劑、凝結劑和松散劑按一定比例混合，加熱溶解、攪拌、冷卻后按所需劑量加入蘇云金桿菌H14粉劑，壓縮成邊長1.5cm的正立方體塊狀緩釋劑?，F(xiàn)場毒殺埃及伊蚊幼蟲的實際效果顯示，按劑量0.0005％投藥后1個月，室內幼蟲密度布雷圖指數(shù)從投藥前的123.26降至2.56；投藥后3個月，室外布雷圖指數(shù)從投藥前的136.11降至3.33，滅蚊持效時問達3個月以上51油煙霧劑

煙霧載藥技術防治植物病蟲害具有工效高、用藥經(jīng)濟、使用方便、收效快等優(yōu)點，尤其適用于交通不便、水源困難、山坡陡峭、林木高大的林區(qū)病蟲害防治

能直接對家蠶致死52火箭拋撒劑型

將蘇云金芽胞桿菌工業(yè)菌粉進行復配后，裝入火箭彈頭，裝菌量700g~50g。彈頭將菌粉帶到空中爆炸拋撤落粉，分布在防治目標的葉面上。彈頭射高100～150m。射距200~300m，拋撒散落直徑大于30m，拋撒環(huán)境溫度低于65℃。經(jīng)檢測，拋撒后菌粉對馬尾松毛蟲的毒力效價不但沒有下降，而且還因復配改良的原因有所上升。結果表明。這一拋撒方式有利于保護蘇云金芽胞桿菌的生物活性，爆炸拋撒對菌粉芽胞也無不良影響53紫外線防護劑型

蘇云金芽胞桿菌制劑直接與適量化學紫外線吸收劑混合，即可取得防護效果蘇云金桿菌制劑中加入木質素及蔗糖溶液，可以防止紫外線的傷害，提高殘效期54世界上已記載的殺蟲真菌約有100屬，800多種。各國應用研究最多的是白僵菌，其次是綠僵茵。此外，還有赤僵菌、蟲生藻菌等（二）微生物殺蟲劑

——真菌殺蟲劑551、白僵菌(Beaurevriabassiana)研制較早，普及面積大、應用最廣。美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的兩種白僵菌制劑，即：B.bassianoStrainTBl，Bb147和CHA，以及B.brongniar。菌株Bb-147是從被感染的玉米螟幼蟲體上分離得到，其生產(chǎn)工藝由INRA研制而成。菌株TBI由美國的一家研究中心從墨西哥棉鈴蟲體內獲得56被用于防治螫草等地下害蟲、天牛等蛀干害蟲以及蘋果食心蟲，并且對蚊子幼蟲也有效?。最近，由我國研制的綠僵菌農(nóng)藥，雖速效性較低，但7-9天可使蝗蟲集中大量死亡，能有效控制蝗蟲種群數(shù)量。藥后持效期15天以上2、綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)57微生物殺菌劑是一類控制植物病原菌的制劑，主要有農(nóng)用抗生索、細菌殺菌劑、真菌殺菌劑和病毒殺菌劑等類型。微生物殺菌劑主要抑制病原菌能量產(chǎn)生、干擾生物合成和破壞細胞結構。內吸性強、毒性低，有的兼有刺激植物生長的作用。目前，生產(chǎn)上應用的微生物殺菌劑，包括有井岡霉素、公主嶺霉素、赤霉索、春雷霉素、農(nóng)抗120、農(nóng)抗5102、中生菌素、武夷菌素、瀏陽霉素等·（三）微生物殺菌劑58除草劑雙丙胺磷具有強烈的廣譜殺草活性，能防治一年生和多年生的雜草，同時具有很高的殺螨活性1963年，我國首次將真菌用于雜草的生物防治，利用炭疽病“魯保一號”防治大豆菟絲子。1966年以后，生物除草劑“魯保一號”推廣到全國2O多個省、市、自治區(qū)，防治效果穩(wěn)定在80％以上（四）微生物除草劑59植物生長調節(jié)劑中的品種有細胞分裂素、赤霉素、脫落酸、多聚寡糖（oligosaccharins）和超敏蛋白（Harpinprotein）巾國農(nóng)業(yè)科學院，于20世紀5O年代發(fā)現(xiàn)“5406”，其活性有效成分為玉米素和激動素，在浙江嘉善微生物農(nóng)藥廠實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)已廣泛用于蔬菜、柑桔、茶葉、煙草、人參等多種植物上國內植物生長調節(jié)劑發(fā)酵罐單罐生產(chǎn)最大噸位已達到50t，最小噸位也達20t

赤霉素（五）微生物植物生長調節(jié)劑60科學保管

必須保存于閉光、低溫、通風、干燥的地方看天用藥

氣溫在10～27℃在5～9月的陰天或晴天下午對癥選用農(nóng)藥

應用范圍相對較窄適當提前用藥

提前3～5天七、微生物農(nóng)藥的使用方法61濃度適宜，科學間隔

細菌性殺蟲劑一般每hm2用活孢子數(shù)在100億／克上的菌粉2200～2500g。蟲口量大、世代重疊、蟲齡不齊、單位面積一次用藥量大，間隔期短；蘇云金桿菌防治小菜蛾、大菜粉蝶間隔10～15天；防治三化螟間隔5～6天噴灑均勻

一般以胃毒為主，均勻噴施可提高防效正確配方，混合使用

農(nóng)藥混配可擴大應用范圍，提高藥效62技術落后

多為發(fā)酵制作，生產(chǎn)工藝停留在自然篩選上，導致成本偏高價格偏高

生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、設備差、缺乏資金和技術落后科研成果轉化率低

廣泛推廣應用的主要是井岡霉素、阿維菌索和赤霉素3種八、微生物農(nóng)藥面臨的問題63農(nóng)藥市場比較混亂假冒偽劣農(nóng)藥充斥市場發(fā)展速度緩慢推廣周期長，至少要六、七年時間；品種也不齊全，在農(nóng)藥中所占比例不到10％產(chǎn)品質量不穩(wěn)定開發(fā)力度小投資太少，導致新產(chǎn)品開發(fā)的后勁不足，上市的微生物農(nóng)藥品種也不夠齊全；生產(chǎn)結構不合理、企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、研究開發(fā)與生產(chǎn)銜接不力64第三節(jié)生物修復生物修復利用特定的生物，包括微生物（土著微生物或外源微生物）、植物、動物，在一定的條件下進行去除或富集環(huán)境污染物，從而達到對污染環(huán)境進行恢復或改良的生物過程。65一、生物修復的特點生物修復的產(chǎn)生盡管只有30多年的歷史，但其發(fā)展勢頭是其他修復技術無可比擬的。與傳統(tǒng)或現(xiàn)代的物理、化學修復方法相比，生物修復技術具有以下優(yōu)點。優(yōu)點可以現(xiàn)場進行，節(jié)省了很多治理費用；環(huán)境影響??；最大限度地降低污染物濃度；可以同時處理受污染的土壤和地下水。局限性耗時長；條件苛刻；并非所有的污染物都能被生物利用；特定生物只能降解特定類型的化學物質。66修復土壤、同時綠化周圍環(huán)境;屬原位修復,對環(huán)境擾動少；使地表穩(wěn)定,控制風蝕水蝕,減少水土流失,有利于生態(tài)環(huán)境的改善和野生動植物的繁衍；使土壤有機質含量和土壤肥力增加,被植物修復的土壤適合多種農(nóng)作物的生長;