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，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠獲得特定的肥料效應(yīng)。在這種效應(yīng)的生產(chǎn)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?！惾A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使用后能獲得特定肥料效應(yīng)，能增加植物產(chǎn)量或提高產(chǎn)品質(zhì)量的微生物制劑。微生物肥料又稱細(xì)菌肥料、生物肥料，有些國家稱為接種劑或拌種劑。在我國，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)生產(chǎn)擴(kuò)大培養(yǎng)后與草炭等載體混合，且使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）或微生物與無機(jī)肥料混合，經(jīng)過加工制成的用于底肥、追肥，且使用量較大的稱為微生物肥料。開發(fā)和應(yīng)用微生物肥料的意義土壤肥力的改良；節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境：

1、提高化肥的利用率，即提高了能源利用率；2、本身無毒害作用，不污染環(huán)境；3、減少土壤營養(yǎng)流失和富營養(yǎng)化的產(chǎn)生。4、可以此實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源化_堆肥?？沙掷m(xù)發(fā)展的要求。實(shí)踐證明，微生物肥料在綠色有機(jī)食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。目前，微生物肥料逐步成為中國國家生態(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)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。我國微生物肥料的研發(fā)歷程我國自50年代從國外引進(jìn)自生固氮菌、磷細(xì)菌和硅酸鹽細(xì)菌制劑。從豆科植物上應(yīng)用根瘤菌接種劑開始的，起初只有大豆和花生根瘤菌劑。60年代推廣使用放線菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮藍(lán)綠藻肥。70—80年代中期，開始研究VA菌根，以改善植物磷素營養(yǎng)條件和提高水分利用率。80年代中期—90年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中又相繼應(yīng)用聯(lián)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聯(lián)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)腐熟劑等適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的新品種。微生物肥料的主要功效與機(jī)理一、增加土壤肥力，促進(jìn)植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收1、氮磷鉀大量元素營養(yǎng)：根瘤菌、自生和聯(lián)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)化形成腐殖質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤肥力，改善土壤理化形狀，增強(qiáng)土壤保肥、保水能力，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。三、對(duì)有害微生物起到生物防治作用：通過在植物根際大量生長繁殖成為作物根際的優(yōu)勢(shì)菌，與病原微生物爭(zhēng)奪營養(yǎng)物質(zhì)，在空間上限制其它病原微生物的繁殖機(jī)會(huì)，對(duì)病原微生物起到擠壓、抑制作用，從而減輕病害。這類微生物也叫做根圈促生細(xì)菌（PGPR）。微生物肥料的主要功效與機(jī)理四、產(chǎn)生抗病和抗逆作用，間接促進(jìn)植物生長：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，在植物受到病害、蟲害、干旱、衰老等逆境時(shí)，消除因逆境而產(chǎn)生的自由基來提高作物的抗逆性，減輕病害。微生物肥料的主要功效與機(jī)理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)行活躍的生命活動(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+。

是用人工選育出來的高效根瘤菌株經(jīng)大量繁殖用載體吸附制成的，是迄今為此世界上研究最早、應(yīng)用時(shí)間最長、生產(chǎn)量最多、應(yīng)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------形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，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定的生長條件。RootNoduleBacteriaandSymbiosiswithlegumes豆類SoybeanrootnodulesUnnodulatedsoybeanNodulatedsoybean根瘤固氮菌一般生理特性：

化能有機(jī)營養(yǎng)型能：利用NO3-、NH4+，但培養(yǎng)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。需要多種灰分元素：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。適合中性和微堿性條件，適合的pH在6.5-7.5，適合的溫度25-30℃。

根瘤菌甘露醇瓊脂培養(yǎng)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養(yǎng)基上生長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養(yǎng)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養(yǎng)基上產(chǎn)堿，代時(shí)6-8h；也存在中間類型。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)，在其中繁殖，并形成根瘤。專一性：每一種根瘤菌只與其有專一性對(duì)應(yīng)的幾種豆科植物建立共生關(guān)系形成根瘤。

有效性：并不是能夠結(jié)瘤的菌株都能固氮，據(jù)它們?cè)诟鲋惺欠窆痰譃橛行Ь旰蜔o效菌株，它們形成的根瘤分別稱為有效根瘤和無效根瘤。許多無效根瘤的結(jié)瘤能力比有效根瘤強(qiáng)。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。固氮能力比共生固氮差。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)生生長素，促進(jìn)植株生長和果實(shí)的發(fā)育。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)菌在作物根際形成一個(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；通過代謝活動(dòng)產(chǎn)生有機(jī)酸(細(xì)菌一般分泌乳酸、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)酸另一方面則是通過鰲合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、鋁及磷酸鹽形成穩(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。即通過分泌植酸酶、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。巨大芽胞桿菌（Bacillusmegatheriumvar.phosphaticum）1.菌體形態(tài)特征：此菌的菌體實(shí)在粗大，因而拉丁文學(xué)名稱其為為巨大芽孢桿菌。2.芽孢形態(tài)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，無色；成熟孢囊不膨大。3.菌落形態(tài)特征：在專用培養(yǎng)基上菌落圓形，有同心圈，表面光滑；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：革蘭氏染色陽性；在肉湯培養(yǎng)基中生長很快，有較強(qiáng)分解核酸和卵磷脂的能力，也能從難溶的無機(jī)磷灰石中釋放出正磷酸鹽。解磷能力的測(cè)定解磷能力是表征解磷微生物作用的重要指標(biāo)，可采用定性法和定量法兩種方法測(cè)定。

定性法一般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)磷的固體平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)，測(cè)定周圍菌落產(chǎn)生透明圈的大小。無機(jī)磷平板一般采用磷酸鈣鹽固體培養(yǎng)基，接種菌株培養(yǎng)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機(jī)磷能力的菌株。有機(jī)磷平板一般采用卵黃平板培養(yǎng)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)磷能力(卵磷脂被水解形成脂肪和磷酸)。溶磷圈直徑（D）和菌落生長直徑(d)的比值(D/d)是表征解磷菌相對(duì)解磷能力的一個(gè)指標(biāo)。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)土壤微團(tuán)聚體的形成；解鉀細(xì)菌還能將土壤中的無效率轉(zhuǎn)化為有效磷；并有微弱的固氮能力。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)放線菌為主要菌種加入到載體之中制成，所以稱為5406菌肥，簡(jiǎn)稱“5406”。5406涇陽鏈霉菌的生物學(xué)特性：菌落圓形、凸起，開始生長時(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，增加了根際微生物的生理活性。2、刺激與調(diào)節(jié)作物生長：分泌多種不同類型的刺激素。3、轉(zhuǎn)化土壤和肥料的營養(yǎng)元素：將不能吸收利用的N、P、K轉(zhuǎn)化為可利用狀態(tài)，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)養(yǎng)分的吸收，提高對(duì)纖維素的分界能力，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)粒結(jié)構(gòu)增加，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，已成為我國農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。國內(nèi)現(xiàn)有微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)500個(gè)以上，年產(chǎn)量約為500萬t，在肥料家族中所占的比例逐年增加，應(yīng)用面積累計(jì)近億畝。(2)產(chǎn)品種類不斷增加,使用菌種不斷擴(kuò)大。在農(nóng)業(yè)部登記的產(chǎn)品分為菌劑類和菌肥