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1、第六章微生物在农业上的应用,一、微生物肥料二、生物农药三、食用菌四、微生物饲料 五、沼气,（一）微生物肥料的概念及主要作用国际上对于广泛用于农业生产的菌肥称为生物肥料(Bio-fertilizer)，我国称之为微生物肥料(Microbial fertilizer)。,我国微生物肥料的研究应用和国际上一样，是从豆科植物应用根瘤菌接种剂开始的。起初只称为大豆或花生根瘤菌剂。联合国粮农组织(FAO)和一些生物固氮组织近二十年来发展并推广这项技术，取得了十分好的效果。从土壤肥力而言，根瘤菌肥料还有增加土壤氮素提高土壤肥力的作用，这是其它非豆科植物所没有的，因此豆科植物与根瘤菌共生固氮在农业和牧草生产上
2、有重要意义。,微生物肥料的作用 1、提高土壤肥力 2.促进作物生长 3.增强植物抗病、抗虫等抗逆能力 4.提高产量，改善品质,(二)微生物肥料种类 1.根瘤菌菌剂 用于豆科作物结瘤、固氮的接种剂。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，是迄今为此世界上研究最早、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。,但不同形状的类菌体，受寄主细胞的制约，如花生根瘤中呈球形，蚕豆根瘤中常呈梨形或膨大杆状，大豆根瘤中主要以稍大有杆状存在。形态上高度分化的成熟类菌体一般不能再分裂繁殖（只有形态上分化不明显的类菌体大部份在培养基上可以再分裂繁殖，如大豆），它们将随着根瘤的
3、衰败而解体，释放到土壤中，呈小杆状、球状。,有效性：类菌体的高效的固氮能力。但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。,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。,根瘤的形成 根瘤形成过程的主要步骤：特定的根瘤菌与相应的豆科植物相互辩认使根瘤菌特异地吸附在根毛上 二者相互作用使根毛变形，主要表现卷曲
4、或分枝 细菌进入根内 形成侵入线 侵入线发展，进入根皮层后导致一部份细胞转化为分生组织，细胞分裂和分化，根瘤开始发育 根瘤菌从侵入线内释放到根瘤细胞中繁殖，而后转化成类菌体形态 豆血红蛋白出现，固氮作用开始。,2.固氮菌菌剂 自生固氮微生物的固氮能力比共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。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。,3.解磷微生物菌剂 能分解土
5、壤中难溶态磷的细菌制成的解磷细菌肥料，使解磷细菌在作物根际形成一个磷素供应较为充分的微区，因磷细菌在生长代谢过程中能够产生一些有机酸和如植酸酶的酶类，使土壤中的难溶性磷形成作物能够吸收利用的可溶性磷，供作物吸收利用。目前生产上应用较多的菌种为巨大芽孢扦菌。,4.硅酸盐微生物菌剂 分解土壤中难溶的磷、钾等营养元素，并在生长、代谢过程中分泌可以刺激作物生长的激素类物质，在植物根际形成优势种群，可抑制其它病原菌的生长，因而达到增产效果。,5.光合细菌菌剂 光合细菌是地球上最早的光合生物，广泛分布于海洋、江河、湖泊、沼泽、池塘、活性污泥及水稻、水葫芦、小麦等根际土壤中。它能促进土壤中放线菌、固氮菌等微
6、生物的生长，增强农产品的耐贮性和提高品质，降解土壤中残留的农药及其它有毒物质。与生产应用关系密切的光合细菌主要是红螺菌科中的一些种、属。,7.促生菌剂 指通过接种在植物根际增殖且具有促进生长作用的土壤细菌称为植物促生根际细菌（PGPR）。作用机理:分泌植物促生物质；改善植物根际的营养环境。加强了土壤中有机物的分解，促进了植物营养元素的矿化，增强了对作物营养的供应；对作物病害的生物控制作用,主要是能够产生抗生素、胞外溶解酶、氰化物和铁载体，还有可能是改变根际微环境平衡，促进作物生长；对污染物的降解；对豆科植物结瘤的促生作用。,6.菌根菌剂 使用的菌种包括由多数内囊霉科属或种形成丛枝状菌根,简称A
7、M真菌。目前的土法生产已能够解决小批量生产问题，用于名贵花卉、苗木、药材，有较好的应用前景。,8.抗生菌肥料 指用分泌抗生物质和刺激素的微生物制成的肥料产品，使用菌种通常是放线菌，如细黄链霉菌（Streptomyces jingyangesis）。我国应用多年的“5406”即属此类，应用后不仅有肥效作用而且能抑制一些作物病害，刺激和调节作物生长。,9.复合微生物肥料 是由两种或两种以上的微生物或一种微生物与其它营养物质复配而成的一种新型肥料。,二、微生物农药 利用微生物或其产物来防治植物病虫害和杂草危害的一类微生物制剂。当这些病原体和拮抗微生物或其代谢产物为昆虫吞食、接触或病菌感染后，通过微生
8、物的活动、毒素的作用而使害虫和病原菌的新陈代谢受影响，破坏其机体器官，影响其发育繁殖或变态，从而达到灭菌防病的目的。,微生物农药的种类 细菌杀虫剂真菌杀虫剂病毒杀菌剂农用抗生素微生物除草剂,微生物农药的特点：对脊椎动物和人类无害,不污染环境；对植物无毒害；能保护害虫天敌；昆虫不易产生抗药性；自然传播感染能力:有些昆虫病原微生物,可在昆虫群落中自然传播感染成流行病；容易进行大量生产。,三、食用菌食用菌资源十分丰富，全世界可供食用的真菌有2000多种。常见栽培品种有双孢蘑菇、草菇、金针菇、平菇、香菇、猴头菌、木耳、银耳、灵芝、和茯苓等。原料：主要是农副产品下脚料。,四、微生物饲料,（一）微生物饲料
9、的概念及主要微生物 微生物饲料是利用微生物的新陈代谢和个体的繁殖来生产和调制的饲料。大体上分为两大类：一类主要是利用微生物的发酵作用改变饲料原料的理化性状，如增加适口性，提高消化率及营养价值，或解毒、脱毒和积累有益的中间代谢产物。包括乳酸饲料、粗饲料发酵、担子菌发酵饲料、禽畜粪便发酵饲料等；,饲料微生物,与微生物饲料生产与调制有关，能提供菌体蛋白和有益代谢物，或具备解毒、脱毒功能的有益微生物，称为饲料微生物。主要有细菌、酵母菌、担子菌和单细胞藻类等,五、沼气发酵,沼气（marsh gas或swamp gas）：又称生物气（biogas），是一种混合可燃气体，其中主要成分为甲烷、还含有少量H2、
10、N2、CO2等。沼气发酵：其生化本质是一种由产甲烷细菌进行的甲烷形成（methanogenesis）过程。,甲烷形成的理论,甲烷形成的三阶段理论。即：大分子降解产酸，厌氧和兼性厌氧菌，产物为有机酸、氨、H2、CO2；产氢产乙酸细菌，产物为乙酸和H2；产甲烷菌群，严格厌氧产物为甲烷。,沼气发酵的意义,生物量的概念：某一时刻存在于一个生态系统中的全部生物体有机物质的总和，称为生物量。植物秸杆和其它动植物残体是含量最高的生物量，是一类可再生资源（renewable）或永续资源。一步利用燃烧，快速取得其中约10%左右的热能和草木灰梯级利用方式：粉碎做牲畜饲料畜粪沼气发酵，利用其中约90%化学能固体残渣可做优质肥料，甚至添加到饲料中产甲烷菌是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个成员,
