微生物及微生物肥料.ppt
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1、微生物及微生物肥料微生物及微生物肥料v微生物的基础知识微生物的基础知识v为什么发展微生物肥料?为什么发展微生物肥料?v微生物肥料作用机理与效果微生物肥料作用机理与效果v微生物肥料合理使用微生物肥料合理使用提提纲纲一、微生物的基础知识一、微生物的基础知识1、微生物的定义、微生物的定义 微生物微生物(microorganism,microbe):存在于自然界中的存在于自然界中的一群体型细小、结构简单、肉眼看不见,必须借助一群体型细小、结构简单、肉眼看不见,必须借助于特殊仪器放大后才能观察到的微小生物。于特殊仪器放大后才能观察到的微小生物。葡萄球菌葡萄球菌 酵母菌(芽痕)酵母菌(芽痕)酵母菌(芽痕)
2、酵母菌(芽痕)棒状杆菌棒状杆菌棒状杆菌棒状杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌弧状菌弧状菌弧状菌弧状菌链球菌链球菌链球菌链球菌2、微生物的分类、微生物的分类 按其结构、化学组成及生活习性可分为按其结构、化学组成及生活习性可分为:原核类:仅有原始核质,无核仁或核膜,细胞器很不完善。如细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体等。真核类:细胞核的分化程度较高,有核膜、核仁和染色体,细胞器完整。如真菌(酵母菌和霉菌)、原生动物、显微藻类。非细胞类:体积微小,能通过除菌过滤器。如病毒和亚病毒等。按其致病性可分为按其致病性可分为:病原性微生物 非病原性微生物3 3、微生物的特点、微生物的特点个体小,面积大
3、:个体小,面积大:小于小于0.1mm。肉眼不可见。肉眼不可见。吸收多,转化快:吸收多,转化快:发酵乳糖的细菌在发酵乳糖的细菌在1小时内可分小时内可分解其自重解其自重100010000倍的乳糖;产朊假丝酵母合倍的乳糖;产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比食用公牛强成蛋白质的能力比食用公牛强10万倍万倍生长旺,繁殖快:生长旺,繁殖快:微生物有惊人的繁殖速度,大多微生物有惊人的繁殖速度,大多数微生物几十分钟内就可以繁殖一代数微生物几十分钟内就可以繁殖一代适应性强,易变异适应性强,易变异(耐药性产生的原因)(耐药性产生的原因)分布广,分布广,种类多(种类多(10万多种)万多种):自然界中到处都:自然界中到处
4、都有,如水、空气、土壤等有,如水、空气、土壤等,土壤中的数量最多。土壤中的数量最多。4、微生物的分布、微生物的分布土壤:土壤:是微生物生活的最适环境是微生物生活的最适环境水:水:仅次于土壤的微生物分布、定居的第二仅次于土壤的微生物分布、定居的第二场所场所空气空气:空气中的微生物主要来源于带有微生空气中的微生物主要来源于带有微生物菌体及孢子的灰尘,这类微生物大多数是物菌体及孢子的灰尘,这类微生物大多数是腐生性的,还来源于人和动物,它们大多数腐生性的,还来源于人和动物,它们大多数是通过呼吸道排出的,其中也包含有病原微是通过呼吸道排出的,其中也包含有病原微生物,悬浮在大气中。生物,悬浮在大气中。5、
5、微生物的作用及危害、微生物的作用及危害 1.微生物的作用微生物的作用 绝大多数微生物对人和动物是有益的,已广泛应用于农业、绝大多数微生物对人和动物是有益的,已广泛应用于农业、食品、医药、酿造、化工、制革、石油等行业,发挥了越来食品、医药、酿造、化工、制革、石油等行业,发挥了越来越重要的作用。例如与我们日常生活密切相关的如酸奶、酒越重要的作用。例如与我们日常生活密切相关的如酸奶、酒类、抗生素、疫苗等。类、抗生素、疫苗等。2.微生物的危害微生物的危害 微生物中也有一部分能引起人及动、植物发生病害,这些微生物中也有一部分能引起人及动、植物发生病害,这些具有致病性的微生物,称为病原微生物。如人类的许多
6、传染具有致病性的微生物,称为病原微生物。如人类的许多传染病(感冒、伤寒、痢疾、结核、脊髄灰质炎、病毒性肝炎等)病(感冒、伤寒、痢疾、结核、脊髄灰质炎、病毒性肝炎等),均是由病原微生物引起的。,均是由病原微生物引起的。从药品生产的卫生学而言,微生物对药品的原料、生产环从药品生产的卫生学而言,微生物对药品的原料、生产环境和成品的污染是造成生产失败、成品不合格的重要因素境和成品的污染是造成生产失败、成品不合格的重要因素。二、二、为什么发展微生物肥料?为什么发展微生物肥料?长期、长期、过量施用化肥的危害过量施用化肥的危害l危害之一:削弱庄稼生产能力危害之一:削弱庄稼生产能力造成了土壤板结,土壤有机质含
7、量降低,肥力下降,土壤中有益微生物的生存空间变小,数量减少。农作物的抗病、抗寒、抗旱、抗倒伏能力减弱,病虫害的发生越来越严重,导致农作物品质下降,产量降低。l危害之二:加剧环境污染。过多施用的肥料如果超过土壤的保持能力时,就会流入周围的水中,形成农业面源污染、造成水体富营养化,导致藻类滋生,继而破坏水环境。据统计,中国每年因不合理施肥造成1000多万吨的氮素流失到农田之外,直接经济损失约300亿元。过量的肥料还会渗入20米以内的浅层地下水中,使得地下水硝酸盐含量增加。l危害之三:浪费大量紧缺资源。如果能够把浪费掉的化肥节省下来,就会缓解我国的能源紧缺状况。仅在2004年,我国化肥生产消耗了大约
8、1亿吨标准煤,超过国家能源消耗比重的5。此外,我国化肥生产每年消耗的高品位磷矿石超过了1亿吨,而磷矿石已经列入国土资源部2010年后紧缺资源之列;化肥生产还消耗了我国72的硫资源。因此在这种情况下,20世纪70年代,国际上成立了“有机农业联盟”,在世界范围内呼吁不用或者尽量少用化肥,并积极研究化肥的代替品。大家都知道,几十年前我国农业生产主要施用农家肥,最近几十年主要应用化肥,而今后微生物肥料的使用量将越来越大,这是生产绿色食品和发展可持续农业的必然趋势。我国的微生物肥料产业近几年发展迅速,并已成为我国农业生物产业的重要组成部分。目前登记的微生物肥料产品数量达1200个(截止2010年10月)
9、,应用面积在一亿亩以上。微生物肥料年产量800万吨,在国家生态示范区、绿色和有机农产品基地中已成为肥料主力军,其用量超过450万吨,约占我国微生物肥料年产量的50%,且这一数字还呈不断上升趋势。国家支持微生物肥料行业发展 u出台出台促进生物产业加快发展的若干政策促进生物产业加快发展的若干政策(国办发(国办发200945号)号)u实施实施绿色农用生物产品高技术产业化专项绿色农用生物产品高技术产业化专项(发改(发改办高技办高技2009536号;号;u国家高技术产业化示范工程项目(发改委)国家高技术产业化示范工程项目(发改委);u国家土壤有机质提升试点补贴项目(农业部):秸秆国家土壤有机质提升试点补
10、贴项目(农业部):秸秆还田中,政府采购腐熟菌剂,提供农民使用;还田中,政府采购腐熟菌剂,提供农民使用;u中小企业创新基金:中小企业创新基金:u七大新型战略产业之一七大新型战略产业之一三、微生物肥料的作用机理与效果三、微生物肥料的作用机理与效果微微生生物物种种类类繁繁多多,在在长长期期的的生生物物进进化化和和环环境境适适应应中中,不不同同种种类类的的微微生生物物具具备备了了相相应应的的作作用用机机理理,表现出表现出多样化的功能与效果多样化的功能与效果;选选择择和和应应用用这这些些功功能能微微生生物物,是是微微生生物物肥肥料料(农农用用微生物产品微生物产品)新品种研发、生产和应用的新品种研发、生产
11、和应用的基础基础。1、微生物肥料定义、微生物肥料定义v中国科学院院士,我国土壤微生物学的奠基人、华中农业大学陈华癸教授就微生物肥料的含义问题指出,所谓微生物肥料,“是指一类含有活微生物的特定制品,应用于农业生产中,能够获得特定的肥料效应,在这种效应的产生中,制品中活微生物起关键作用,符合上述定义的制品均应归入微生物肥料”。u目前目前“国家标准(国家标准(GB20287-2006GB20287-2006)”的定义:微生物肥的定义:微生物肥料料(microbial fertilizer/biofertilizer)-(microbial fertilizer/biofertilizer)-含有特定
12、微生物活体的含有特定微生物活体的制品,应用于农业生产,通过其中所含微生物的生命活动,制品,应用于农业生产,通过其中所含微生物的生命活动,增加增加植物养分的供应量或促进植物生长植物养分的供应量或促进植物生长,提高,提高产量产量,改善农,改善农产品产品品质品质及及农业生态环境农业生态环境。2、微生物肥料的种类、微生物肥料的种类n微生物菌剂:一种或一种以上的微生物经工业化生产增殖后直接使用,或经浓缩或经载体吸附而制成的活菌制品(NY/T 1113-2006)。n生物有机肥:是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如禽畜粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料
13、和有机肥效应的肥料。n复合微生物肥料:是指特定微生物与营养物质复合而成,能提供、保持或改善植物营养,提高农产品产量或改善农产品品质的活体微生物制品(NY/T 798-2004)。3、微生物肥料六大功能机理、微生物肥料六大功能机理vNY/T1847-2010微生物肥料生产菌株质量评价通用技术要求中总结的6个方面:提供或活化养分功能;提供或活化养分功能;产生促进作物生长活性物质能力;产生促进作物生长活性物质能力;促进有机物料腐熟功能;促进有机物料腐熟功能;改善农产品品质功能;改善农产品品质功能;增强作物抗逆性功能;增强作物抗逆性功能;改良和修复土壤功能。改良和修复土壤功能。提供或活化养分功能:提供
14、或活化养分功能:生物固氮生物固氮微生物固氮肥料是微生物肥料中施用历史最久、应用范围最微生物固氮肥料是微生物肥料中施用历史最久、应用范围最广的一类。广的一类。根瘤菌根瘤菌及其制剂产品:如花生根瘤菌及其制剂产品:如花生根瘤菌Bradyrhizobiumsp.(Arachis hypogae);大豆根瘤菌大豆根瘤菌(B.japonicum或B.elkanii或Sinorhizobium fredii);自生固氮菌自生固氮菌/联合固氮菌及其制剂联合固氮菌及其制剂:圆褐固氮菌圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)、拜氏固氮菌、拜氏固氮菌(Azotobacter beijerimck
15、ii);巴西固巴西固氮螺菌氮螺菌(Azospirillium brasilense)、粪产碱菌、粪产碱菌(Alcalige faecalis)图图A 大豆根瘤大豆根瘤图图B 大豆根瘤菌大豆根瘤菌根瘤菌能与其它生物共生来固定空气中的氮素,并产生很多激素类物质来刺激作物生长。根瘤菌能与其它生物共生来固定空气中的氮素,并产生很多激素类物质来刺激作物生长。图图B花生根瘤菌花生根瘤菌图图A花生根瘤花生根瘤圆褐固氮菌(带夹膜)圆褐固氮菌(带夹膜)圆褐固氮菌具有较强的固氮能力,也能分泌某些维生素及吲哚乙酸等刺激作物圆褐固氮菌具有较强的固氮能力,也能分泌某些维生素及吲哚乙酸等刺激作物根系生长,进而促进植株的生
16、长和果实的发育,因此,将圆褐固氮菌制成菌剂,根系生长,进而促进植株的生长和果实的发育,因此,将圆褐固氮菌制成菌剂,施用到土壤中,可以提高农作物的产量。施用到土壤中,可以提高农作物的产量。它不形成根瘤菌,而是利用土壤中的有机质或根系分泌的有机质作碳源固定空它不形成根瘤菌,而是利用土壤中的有机质或根系分泌的有机质作碳源固定空气中的氮素,也能直接利用铵盐和硝酸盐等无机氮化物,有氮化合物时它不固气中的氮素,也能直接利用铵盐和硝酸盐等无机氮化物,有氮化合物时它不固定分子态氮。定分子态氮。v我我国国磷磷矿矿资资源源缺缺乏乏,尤尤其其是是高高品品位位的的磷磷矿矿;土土壤壤中中积积累累了了大大量量的的难难溶溶
17、性性磷磷,研研究究开开发发溶溶磷磷菌菌剂剂十十分分必必要。要。v微微生生物物解解磷磷或或溶溶磷磷机机理理是是:通通过过产产生生有有机机酸酸(如如乳乳酸酸、柠柠檬檬酸酸)和和一一些些酶酶类类(如如植植酸酸酶酶),使使土土壤壤中中的的难难溶溶性性磷磷素素如如磷磷酸酸铁铁、磷磷酸酸铝铝以以及及有有机机磷磷酸酸盐盐矿矿化形成作物能够吸收利用的可溶性磷。化形成作物能够吸收利用的可溶性磷。v将将分分解解利利用用不不同同磷磷素素来来源源如如分分解解卵卵磷磷脂脂类类的的细细菌菌称称为为有有机机磷磷细细菌菌,分分解解磷磷酸酸三三钙钙的的细细菌菌称称为为无无机机磷磷细细菌菌。提供或活化养分功能:提供或活化养分功能
18、:溶磷溶磷v目前主要研究和应用的菌种有以下一些种:目前主要研究和应用的菌种有以下一些种:细细菌菌:巨巨大大芽芽胞胞杆杆菌菌(Bacillus Bacillus megatheriummegatherium);氧氧化化硫硫硫硫杆杆菌菌(Thiobacillus Thiobacillus thiooxidansthiooxidans);假假单单胞胞菌菌属属的的一一些些种种(PseudomonasPseudomonas spp.)spp.);芽芽胞胞杆杆菌菌属属或或 类类 芽芽 胞胞 杆杆 菌菌 属属 的的 一一 些些 种种(Bacillus Bacillus spp.spp.或或Paenibaci
19、llusPaenibacillus spp.)spp.);许许多多真真菌菌:(例例如如青青霉霉菌菌、黑黑曲曲霉霉,菌菌根根等等)具具有有非常强的溶磷能力。非常强的溶磷能力。提供或活化养分功能:提供或活化养分功能:溶磷溶磷巨大芽孢杆菌在肉汤培养基上的菌落巨大芽孢杆菌菌体巨大芽孢杆菌能利用多种碳源,巨大芽孢杆菌能利用多种碳源,营养要求低,生长快,巨大芽孢营养要求低,生长快,巨大芽孢杆菌在杆菌在2837都能很好地生长。都能很好地生长。在营养琼脂上,生长堆积,有光泽在营养琼脂上,生长堆积,有光泽或中度暗淡;随菌龄的增长,有时或中度暗淡;随菌龄的增长,有时微起褶皱,常呈黄色色调;长时间微起褶皱,常呈黄色
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- 微生物 肥料
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