微生物在农业中的应用知识讲解.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。微生物在农业中的应用-微生物肥料在农业中的应用摘要:微生物肥料可以有效改善土壤的物理性质，促进并提高农作物对土壤中营养元素的利用率。微生物肥料的理论研究和实际应用中各种问题的解决，有助于微生物肥料在农业中更有效更广泛的应用。关键词:微生物肥料农业生产应用微生物肥料是以微生物的生命活动促使作物得到特定肥效的生物性肥料。微生物肥料的使用可减少化肥的使用量，提高化肥利用率，使用微生物肥料还可充分利用再生资源。要使微生物肥料在农业生产中有更好的应用，就要清楚微生物肥料的种类、作用效果、优势，微生物肥料的生产、开发，微生物肥料在实际中的应用，微生物肥料的研究进展及应用前景等。为明确这一新型肥料在农业中的应用，现从以上列举几个方面加以分析说明。1.微生物肥料的种类1.1根瘤菌肥料根瘤菌能和豆科植物共生,结瘤,固氮,利用该菌生产的微生物肥料,称为根瘤菌肥料。属于这种共生固氮体系,除了根瘤菌和豆科植物外,还有费氏菌和非豆科植物,鱼腥藻和红萍两个体系。1.2固氮菌肥料自生固氮菌不与植物共生,没有寄主的选择,独立生存于土壤中,能固定空气中游离的分子态氮,并能将其转化成为植物可利用的化合态氮素。自生固氮菌和自生固态氮统称为自生固氮微生物;利用该菌生产的肥料,称为固氮菌肥料。1.3磷细菌肥磷细菌能分解土壤和有机物质中有机磷化合物或转化土壤中难溶性磷酸盐。利用该菌生产的肥料称为磷细菌肥料。如磷细菌、解磷真菌、菌根菌剂等。磷酸盐菌肥能把土壤中云母、长石等含钾的磷酸盐及磷灰石进行分解,释放出钾,如磷酸盐细菌、其他解盐微生物制剂。1.4钾细菌肥料钾细菌又名“硅酸盐细菌”,能强烈分解土壤中硅酸盐中的钾,使其转化为作物可利用的有效钾。此外,兼有分解土壤中难溶性磷的能力。利用该菌生产的微生物肥料成为钾细菌肥料。1.5复合微生物肥料利用两种或两种以上的微生物肥料,称为复合微生物肥料。此外,根据产品中添加有机肥,无机肥,微量元素肥料,植物生长刺激素等其他物质。又可以区分为有机生肥,有机-无机复合生物肥等。2.微生物肥料的主要特点微生物肥料的核心是微生物,因此具有微生物的特性。微生物资源丰富,种类和功能繁多,可以开发成不同功能,不同用途的肥料。而且微生物菌株可以经过人工选育并不断纯化、复壮以提高其活力,特别是随着生物技术的进一步发展,通过基因工程的法获得所需的菌株已成为可能。微生物肥料中含有微生物的一些次生代谢产物,其中一些是作物的生长刺激素,可在作物幼苗期刺激作物生长发育,在作物成熟期还可以提高作物的品质还有一些则有防治病虫害的功能2。另外,从环境资源角度来看,微生物肥料具有资源再利用,无毒、无害、无污染、成本低的特点。3.微生物肥料的作用效果将微生物肥料应用于生产，可增进土壤肥力，协助植物吸收营养，增强植物抗病及抗旱能力，节约能源，降低生产成本，减少环境污染2。微生物肥料可以增加土壤中的氮素来源。多种分解磷、钾矿物的微生物，如一些芽孢杆菌、假单胞菌的应用，可以将土壤中难溶的磷、钾溶解出来，转变为作物能吸收利用的磷、钾离子，使作物生活环境中的营养充足。微生物还含有调节植物生长的调节剂，氨基酸等3。多种微生物可以诱导植物的过氧化物酶、多酚氧化酶、苯甲氨酸解氨酶、脂氧合酶、几丁质酶等参与植物防御反应，利于防病抗病。有的微生物种类还能产生抗菌素类物质，有的则是形成了优势种群，降低了作物病虫害的发生。菌根真菌由于在植物根部的大量生长，其菌丝除可为植物提供营养元素外，还可增加水分吸收，有利于提高植物的抗旱能力。微生物肥料和化肥、有机肥等混合施用，比传统施肥增产的报道占98%，其中增产幅度超过5%的报道占87.4%，超过10%的报道占56.6%。微生物肥料种类以固氮菌类、解磷细菌类、解钾细菌类和复合微生物肥料为主。菌根菌类、复合微生物肥料、PGPR类、氮菌类、光合细菌类和解钾菌微生物肥料的平均增产依次为22.3%、21.2%、16.5%、14.7%、13.6%和12.2%。1989年以来非根瘤菌类微生物肥料的文献以应用效果试验的报道为主，其中增产的、占98%2。除了上述特殊功能外，微生物菌肥还含有大量的微生物活体，施入土壤后，使土壤中微生物量、酶活性显著增加，促进土壤难溶性矿物质养分的释放。同时，某些微生物能产生植物激素，从而促进作物生长，有些真菌还能分解土壤中的有机物质，释放出糖类，促进固氮菌的生长，进一步提高土壤养分的有效性，而随着有益微生物的增加，还有拮抗病原生物的作用（其可分泌多种抗生素、杀虫物质及植物生长激素）。此外，由于有机物的矿化作用，可在土壤中产生大量的CO2，也增加了土壤的保温性能，同时土壤保肥、保水性能也得到加强。葛均青等研究认为，微生物肥料施入土壤后能活化土壤养分，改善植物营养环境或产生生理活性物质，刺激调节植物生长，具有低投入、高产出、高效益和无污染等特点。综上可以看出，微生物肥料的作用具有综合性。最主要的功能是它能增加土壤肥力，提高植物对土壤中营养元素的利用率3。4.微生物肥料的优势与传统化肥和农药相比，微生物肥料具有极大的优势。其能够有效的改良土壤肥力，提高化肥的利用率同时提高能源的利用率。同时，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的作用。其作用主要体现在以下五个方面：改善作物品质、提高作物产量；降低了生产成本；减少了环境污染；有效地利用了大气中的氮素或土壤中的养分资源；能在一定程度上改善土壤的理化性质。4.1改善作物品质、提高作物产量微生物肥料促进植物生长的机制是产生生长素、抑制病原菌、根际固氮和分解难溶性磷钾元素等2-4。4.2降低了生产成本微生物肥料之所以能降低生产成本是因为它能够增加土壤中的有效养分，因而需用量并不大，而微生物的生产过程中耗能较少，同时由于土壤元素利用率的增加，施用的化肥量会减少，这些因素的综合作用是降低了生产成本14。4.3减少了环境污染微生物本身一般无毒害作用，不污染环境，同时，施用生物肥料如固氮类生物肥料，不仅可适当减少化学肥料的施用量，而且其所固定的氮素可直接贮存在生物体内，相对而言，对环境污染的机会也就小得多。4.4有效地利用了大气中的氮素或土壤中的养分资源如何将土壤中的无效态磷、钾转化成可供作物吸收利用的有效态养分，微生物肥料的应用无疑为这一问题的解决提供了一个很好的解决方案如，我们已知的各类固氮微生物可能在其中扮演重要角色。4.5能在一定程度上改善土壤的理化性质化肥的使用量减少，就减少了其对土壤养分、结构等方面的不良影响，又能够减少土壤营养流失和富营养化的产生，同时又使微生物的活动能力得到增强，还可以实现固体废弃物的资源化堆肥，实现可持续发展4。5.微生物肥料的开发、生产5.1微生物肥料的开发我国微生物肥料具有品种种类多、应用范围广的特点,尤其是在功能微生物与有机、无机营养物质复合方面,处于国际领先地位。但也存在不足，很多微生物肥料基础研究和应用研究仅仅停留在增产原因分析、菌株分离和大田试验方面，对于微生物肥料及其产品中微生物本身的生物学特性、定植机理和存活繁殖动态、生态行为、作用机制、影响肥效的制约因子等机理问题缺乏了解，对于最佳生产工艺、设备、新原料的研究缺少投入，并且人力资源缺乏、管理粗放、研究与生产脱节的矛盾仍然严重。微生物肥料行业整体水平依然不高，很多厂家生产技术创新不够、设备简陋、工艺不完善、破坏环境、肥料效果不稳定，这些问题都制约了微生物肥料的进一步发展5。现阶段对微生物肥料的开发，首先要注重微生物各种生化性质，以及影响其生长的各种因子的研究，同时国家应该在这方面加大投入，努力使我国微生物肥料的开发有较大的进展。若能开发出新的微生物肥料使其可以直接由使用者自己生产，这样可以减少中间环节的运输，从而可能提高菌种的活菌数量比例。5.2微生物肥料的生产微生物肥料的生产工艺涵盖了现代生物工程的许多方面，虽已取得一定进步，但仍需不断提高完善。例如培养基原料的选择。合理配方，发酵温度及调控，发酵过程条件的调控，通气的条件和指标，有机质的选择和预处理，无机原料的配比，后处理的环节，包装材料和过程，连续发酵的条件等，这些都是微生物肥料生产的技术核心，需要不断总结和提高，从而达到更优化的结构，以更低的成本获得更高的收益率。微生物肥料生产成本的降低将使得农业生产的成本也随之降低。6.微生物肥料的研究进展与国外相类似，我国微生物肥料的研究应用是从豆科植物上应用根瘤菌接种剂开始的，只是国外比我国有更长的研究应用史。我国起初只有大豆和花生根瘤菌剂；20世纪50年代，开始从原苏联引进自生固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌剂，称为细菌肥料；20世纪60年代推广使用放线菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮蓝绿藻肥；7080年代中期开始使用VA菌根以改善植物磷素营养条件和提高水分利用率；80年代中期至90年代相继应用联合固氮菌和生物钾肥作为拌种剂；近几年来主要推广应用由固氮菌、磷细菌、钾细菌和有机肥复合制成的生物肥料，做基肥施用。我国微生物制剂的发展经历了根瘤菌剂、细菌肥料（菌肥）到微生物肥料的变迁，由豆科接种剂、菌种拌种发展为各种农作物的基肥，有的微生物由于能产生活性物质，有时也用作叶面喷施肥料。目前，国内外出现了基因工程菌肥、作基肥和追肥用的有机无机复合菌肥、生物有机肥、非草炭载体高密度的菌粉型微生物接种剂肥料以及其他多种功能类型和名称的微生物肥料7。目前主要的研究内容包括以下几个方面:（1）研究固氮的分子基础，以提高微生物的固氮水平；（2）通过DNA重组技术改造共生细菌，提高其竞争力，使之能超过天然共生细菌，促进根瘤的形成；（3）筛选产生铁载体的微生物菌株，将铁螯合起来，抑制有害微生物的生长，或寻找合成多种抗生素的微生物，以阻止植物病原微生物的生长；（4）寻找并改造产生植物激素的微生物，使之能释放特定水平的某种激素，以促进植物的生长和发育；（5）完善微生物肥料的产品标准，加强对微生物肥料的质量监督和管理；（6）规范微生物肥料产品的质量检测体系。7.微生物肥料的应用现状及前景目前，我国微生物肥料生产尚存在产品活菌数低、品种少、效果不稳定、成本和价格较高等问题。此外，该产业中存在大量鱼龙混杂、参差不齐和知识产权受侵害等现象，这也在一定程度上影响了微生物肥料产业化进程，削弱了种植户施用微生物肥料的积极性。另外，生产微生物肥料需要先进的机械设备，具备一定规模的工业生产条件（如专用的造粒设备、干燥设备等），只有研制和生产微生物肥料专用的机械设备，才能有效推动微生物肥料加工业的发展，为市场提供大量优质的微生物肥料1。微生物肥料要推广还需要应用技术的成熟，而这需要国家和广大微生物工作者的努力。7.1适用品种多，市场需量大：适宜施用微生物肥料的作物种类繁多，各种豆科作物、粮食作物、经济作物、蔬菜瓜果等都可以应用微生物肥料提高产量、改善品质。据不完全统计，我国目前微生物肥料年产量在10万吨到40万吨，与同期化肥（约12000万吨）相比，微不足道，微生物肥料市场容量是相当大的。 7.2生产成本低，应用效果好：1997年4月，在意大利召开的“生物固氮、全球挑战和未来需求”会议指出，生物固氮比工业氮肥更能满足植物对氮肥的需要。因为生物固氮可以持续不断供应氮素营养，并且能够减少环境污染和温室效应，投资少，成本低。化肥生产成本的提高，价格上涨幅度过快，已令广大农民难以接受7。7.3生产无公害绿色食品，减少环境污染的需要：无公害的绿色食品对当今的农业提出了更高的要求。随着绿色农业（生态农业）的发展，生产安全、无公害的绿色食品已成为一个发展趋势；并且由于大量使用化肥，土壤物理性质恶化，土壤质量下降，地下水污染等问题日益突出；消纳城市、农村废弃物的压力愈来愈大，因此，无污染的微生物肥料的综合利用和开发显示出它的应用优势和良好发展前景。 7.4微生物肥料本身的发展为其扩大应用奠定了基础：通过筛选优良菌种、改进生产工艺和生产设备，为生产优质的微生物肥料创造了条件，而且基因工程新菌株的出现使微生物肥料的广泛应用成为可能。近年来兴起的植物根际促生细菌（PGPR）的研究和开发，更为微生物肥料的应用开辟了广阔前景。目前，微生物肥料逐步成为绿色和有机农产品基地等肥料的主力军，正在发挥着越来越明显的经济效益、社会效益和生态效益。从现代农业生产中倡导的绿色农业、生态农业的发展趋势看，国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品，不污染环境的无公害生物肥料，必将会在未来农业生产中发挥重要作用。同时其将作为一种保护生态环境，维护人类健康的理想肥料，但怎样使其料更多地替代化肥，更稳定地发挥其生态作用是未来研究的主要内容之一4。参考文献:1.潘殿莲；微生物肥料的种类及其应用；科技致富向导,ASPT来源刊  CJFD收录刊,2009年19期  2.张岩；微生物肥料的作用及效果；吉林农业ASPT来源刊  CJFD收录刊；2010年01期3.尹丽华邸文静于连海郭戎方董环宇；微生物肥料及其应用与推广；ASPT来源刊  CJFD收录刊；2010年17期4.潘莹；微生物肥料的优势及发展前景；中国商界(下半月),BusinessChina,ASPT来源刊  CJFD收录刊2010年08期  5.韩庆岭;滕跃;微生物肥料开发策略探讨；上海蔬菜,ShanghaiVegetables,ASPT来源刊  CJFD收录刊；2010年04期  6.曹宝玲吴细华葛诚；复合微生物肥料的生产及应用探讨；中国热带农业,ChinaTropicalAgriculture,ASPT来源刊  CJFD收录刊；2008年02期 7.袁田;熊格生;刘志;贺利雄;微生物肥料的研究进展；湖南农业科学,HunanAgriculturalSciences,ASPT来源刊  CJFD收录刊；2009年07期-