微生物在农业中的应用(定)

1、第九章第九章 微生物在农业中的应用微生物在农业中的应用第一节第一节微生物肥料微生物肥料微生物杀虫剂微生物杀虫剂第二节第二节生物修复生物修复第三节第三节第九章第九章 微生物在农业中的应用微生物在农业中的应用 大豆根瘤大豆根瘤第一节第一节微生物肥料微生物肥料田菁茎瘤田菁茎瘤 生长期为生长期为6个月的松树幼苗个月的松树幼苗A:没有接种菌根；没有接种菌根；b：接种：接种菌根菌根又称生物肥料，是利用微生物的生命又称生物肥料，是利用微生物的生命活动及代谢产物的作用，改善作物养活动及代谢产物的作用，改善作物养分供应，向农作物提供营养元素、生分供应，向农作物提供营养元素、生长物质，调控其生长，达到提高其产长物

2、质，调控其生长，达到提高其产量和品质，减少化肥使用，提高土壤量和品质，减少化肥使用，提高土壤肥力的目的。肥力的目的。微生物肥料的定义微生物肥料的定义 1.提高土壤肥力提高土壤肥力 固氮微生物肥料、解磷、解钾菌肥料固氮微生物肥料、解磷、解钾菌肥料 2.制造和协助农作物吸收营养制造和协助农作物吸收营养 根瘤菌固氮把氮转化为氨进而转化成谷根瘤菌固氮把氮转化为氨进而转化成谷 氨酸等营养氮素。氨酸等营养氮素。 3.增强植物抗病虫和抗旱能力增强植物抗病虫和抗旱能力 植物根圈促生细菌植物根圈促生细菌 4.减少化肥的施用量和提高作物品质减少化肥的施用量和提高作物品质 固氮菌的使用减少了氮肥的用量固氮菌的使用减

3、少了氮肥的用量 二、微生物肥料的作用二、微生物肥料的作用 按微生物的种类分：按微生物的种类分： 细菌肥料：根瘤菌、固氮菌、磷细菌、钾细菌肥料：根瘤菌、固氮菌、磷细菌、钾细菌、光合细菌细菌、光合细菌 放线菌肥料：抗生菌类放线菌肥料：抗生菌类 真菌类肥料：菌根真菌类真菌类肥料：菌根真菌类三、微生物肥料的种类三、微生物肥料的种类 根据作用机理分：根据作用机理分： 根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、解钾菌类肥料；解钾菌类肥料； 按肥料的组成划分：按肥料的组成划分： 分为单一的微生物和复合微生物肥料（包分为单一的微生物和复合微生物肥料（包括多种微生物类群的复合和微生

4、物类群与括多种微生物类群的复合和微生物类群与有机物无机物的复合）有机物无机物的复合）七、常见微生物肥料的介绍七、常见微生物肥料的介绍1、根瘤菌肥料根瘤菌肥料 根瘤菌菌肥是推广最早，效果显著的一种高效菌肥，可使根瘤菌菌肥是推广最早，效果显著的一种高效菌肥，可使豆科植物增产并提高土壤中的氮素含量。豆科植物增产并提高土壤中的氮素含量。 目前生产根瘤菌肥料的菌种有花生根瘤菌、大豆根瘤菌、目前生产根瘤菌肥料的菌种有花生根瘤菌、大豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌等。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类菌体利用在植物根上形成根瘤，生活在根瘤里的根瘤菌类菌体利用豆科植物宿主提供的能量将空气中的氮转化

5、为氨，进而转豆科植物宿主提供的能量将空气中的氮转化为氨，进而转化成谷氨酸和谷氨酰胺类等植物能吸收利用的优质氮素，化成谷氨酸和谷氨酰胺类等植物能吸收利用的优质氮素，供给豆科植物一生中氮素主要需求（供给豆科植物一生中氮素主要需求（50%60%）（一）（一）细菌肥料细菌肥料 固体培养基上：短杆状细菌，端生或周生固体培养基上：短杆状细菌，端生或周生鞭毛，能运动，革兰氏染色阴性，无芽孢。鞭毛，能运动，革兰氏染色阴性，无芽孢。 侵入根部后：为短小杆状，无鞭毛；侵入根部后：为短小杆状，无鞭毛； 随着根瘤的增大：菌体停止分裂，逐渐延随着根瘤的增大：菌体停止分裂，逐渐延长变大，形成一端膨大的棒状或分叉变形；长变

6、大，形成一端膨大的棒状或分叉变形； 培养特性：为好气菌，最适生长温度为培养特性：为好气菌，最适生长温度为2528，最适，最适pHpH值为值为6.56.57.57.5，需碳素营，需碳素营养（葡萄糖、蔗糖、甘露醇）、氮素营养养（葡萄糖、蔗糖、甘露醇）、氮素营养（氨基酸、铵盐、硝酸盐）、矿物元素（氨基酸、铵盐、硝酸盐）、矿物元素（磷、硫、钾、钙、镁和铁等）和（磷、硫、钾、钙、镁和铁等）和B B族微生族微生素。素。 注意：注意： （1）一种根瘤菌剂只能用于相应的豆科植）一种根瘤菌剂只能用于相应的豆科植物。物。 （2）根瘤菌剂是用来拌种的，不能撒施做）根瘤菌剂是用来拌种的，不能撒施做基肥或追肥。基肥或追

7、肥。 （3）常温保存，易在傍晚或阴天撒播。）常温保存，易在傍晚或阴天撒播。 （4）不要与农药、过磷酸钙一起拌，会杀）不要与农药、过磷酸钙一起拌，会杀死根瘤菌。死根瘤菌。2、磷细菌肥料磷细菌肥料 磷细菌肥料是一类促使土壤中不能被作物磷细菌肥料是一类促使土壤中不能被作物利用的有机态或无机态磷化物转化为有效利用的有机态或无机态磷化物转化为有效磷，从而改善作物的磷素营养，促使作物磷，从而改善作物的磷素营养，促使作物增产的菌肥。增产的菌肥。 按其对磷的转化作用分为两类：按其对磷的转化作用分为两类： （1）通过细菌产生的酸使不溶性磷矿物溶解为）通过细菌产生的酸使不溶性磷矿物溶解为可溶性的磷酸盐，称为无机磷

8、细菌，如氧化硫硫可溶性的磷酸盐，称为无机磷细菌，如氧化硫硫杆菌；杆菌； （2）通过某些细菌，如巨大芽孢杆菌和蜡状芽）通过某些细菌，如巨大芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌等产生的一类酸性物质，如乳酸、柠檬酸孢杆菌等产生的一类酸性物质，如乳酸、柠檬酸和植物酶类物质，使土壤中难溶性磷素和磷酸铁、和植物酶类物质，使土壤中难溶性磷素和磷酸铁、磷酸率以及有机磷酸盐矿化，形成作物能够吸收磷酸率以及有机磷酸盐矿化，形成作物能够吸收利用的可溶性磷，称为有机磷细菌。利用的可溶性磷，称为有机磷细菌。 培养特性：有机质丰富、中性或微酸性、水培养特性：有机质丰富、中性或微酸性、水分充足和通气良好。最适温度为分充足和通气良好。最适

9、温度为3037。 菌苔白色，边缘整齐，表面光滑。菌苔白色，边缘整齐，表面光滑。 使用方法：使用方法： （1）拌种或浸种：把菌肥加水调成浆，拌入种）拌种或浸种：把菌肥加水调成浆，拌入种子，稍晾干后即播种。也可用原菌液直接浸种子，稍晾干后即播种。也可用原菌液直接浸种12h，阴干后播种。，阴干后播种。 （2）蘸根：把菌肥与少量草木灰混匀，加水调）蘸根：把菌肥与少量草木灰混匀，加水调成泥浆，作物移栽时用于蘸根。成泥浆，作物移栽时用于蘸根。 （3）基肥：每公顷用菌肥）基肥：每公顷用菌肥22.575kg，混入有机，混入有机肥料中施用。肥料中施用。 （4）追肥：开花前施于作物根部，保持土壤湿）追肥：开花前施

10、于作物根部，保持土壤湿润。润。 提高磷细菌肥效的几项措施：提高磷细菌肥效的几项措施： （1）无机磷细菌菌肥和有机磷细菌菌肥混）无机磷细菌菌肥和有机磷细菌菌肥混合使用。合使用。 （2）磷细菌肥和固氮菌肥混合使用。）磷细菌肥和固氮菌肥混合使用。 （3）早施磷细菌肥料）早施磷细菌肥料3、固氮菌肥料固氮菌肥料 除了根瘤菌以外的固氮菌，有自生固氮菌除了根瘤菌以外的固氮菌，有自生固氮菌和联合固氮菌。和联合固氮菌。4、钾细菌肥料钾细菌肥料 又称生物钾肥、硅酸盐菌剂，是又称生物钾肥、硅酸盐菌剂，是用用人工选人工选育的高效硅酸盐细菌经过工业发酵而成的育的高效硅酸盐细菌经过工业发酵而成的 一种生物肥料。主要有效成

11、分是活的硅酸一种生物肥料。主要有效成分是活的硅酸盐细菌。如胶质芽孢杆菌和环状芽孢杆菌盐细菌。如胶质芽孢杆菌和环状芽孢杆菌等。等。 具有分解磷灰石并释放磷、钾矿物中的磷、具有分解磷灰石并释放磷、钾矿物中的磷、钾元素的作用，促进农业增产，提高农产钾元素的作用，促进农业增产，提高农产品品质。品品质。5、光合细菌肥料、光合细菌肥料 光合细菌是一类将光能转化成微生物代谢光合细菌是一类将光能转化成微生物代谢活动能量的原核微生物，如荚膜红假单胞活动能量的原核微生物，如荚膜红假单胞菌、球红假单胞菌等，有固氮、为植物根菌、球红假单胞菌等，有固氮、为植物根系分泌氨基酸和核酸、提高作物抗病性的系分泌氨基酸和核酸、提

12、高作物抗病性的作用。作用。（二）（二）抗生菌肥料抗生菌肥料 是一种能分泌抗菌物质和刺激素的放线菌是一种能分泌抗菌物质和刺激素的放线菌饼粉和土（饼粉和土（1：10）发酵而成。具有成本低、）发酵而成。具有成本低、肥效高、抗病害、对作物无害等优点。肥效高、抗病害、对作物无害等优点。 使用菌种通常都是放线菌，如细黄链霉菌。使用菌种通常都是放线菌，如细黄链霉菌。 “5406”抗生菌肥即属此类。抗生菌肥即属此类。（三）（三）复合微生物肥料复合微生物肥料 将两种或两种以上的微生物菌（复合）或将两种或两种以上的微生物菌（复合）或一种生物菌与其他营养物质复配（复混）一种生物菌与其他营养物质复配（复混）而成的肥料

13、。而成的肥料。（四）（四）PGPR 类制剂类制剂 所谓的所谓的PGPR(plant growth-promoting rhizobacteria)即一群定殖于植物根际、与即一群定殖于植物根际、与植物根密切相关的根际细菌，当接种于植植物根密切相关的根际细菌，当接种于植物种子、根系、块根、块茎或土壤时，能物种子、根系、块根、块茎或土壤时，能够促进植物生长够促进植物生长PGPR的直接促生机理的直接促生机理1、提供植物营养物质、提供植物营养物质 A、生物固氮作物、生物固氮作物 B、提高植物根际养分的可利用性、提高植物根际养分的可利用性 C、增强其他有益的共生作用、增强其他有益的共生作用 PGPR可以在

14、很多情况下，作为可以在很多情况下，作为“助手助手”细菌细菌协同其他有益共生关系。协同其他有益共生关系。D、复合促生作用（、复合促生作用（combination of modes of action）2、产生植物生长调节物质（、产生植物生长调节物质（phytostimulators） 多种多种PGPR通过产生植物激素、通过产生植物激素、ACC脱氨酶、挥发性物质等促脱氨酶、挥发性物质等促进植物生长。并且能促进植物根生长、改变根形态、增加根长度、进植物生长。并且能促进植物根生长、改变根形态、增加根长度、根毛数、侧根数、根质量及根表面积。常见的产物为：根毛数、侧根数、根质量及根表面积。常见的产物为：

15、A、生长素（、生长素（indole-3acetic acid) B、细胞分裂素（、细胞分裂素（cytokinin） C、赤霉素（、赤霉素（gibberellin） D、ACC脱氨酶脱氨酶 E、挥发性物质、挥发性物质 F、辅因子（、辅因子（PQQ） PQQ是一种植物生长促生剂，在植物体内可以作为一种抗氧化是一种植物生长促生剂，在植物体内可以作为一种抗氧化剂剂 G、其他生长调节物质、其他生长调节物质 PGPR可以增加根呼吸速率促进根系生长可以增加根呼吸速率促进根系生长 3、植物根际生物修复剂（、植物根际生物修复剂（rhizoremediators） 细菌对土壤污染物的降解面临的最大问题是：很难适应

16、非根际土壤环境。目前开发了一种解决方法：根际生物修复系统（rhizoremediation）：筛选降解污染物根际细菌，以便其利用植物根际分泌物作为主要营养。目前获得一株能高效利用根际分泌物，又能降解根际污染物萘的恶臭假单胞菌PCL1444，保护植物免受萘伤害。4、环境胁迫调节剂（、环境胁迫调节剂（stress controller） 目前研究的多得是目前研究的多得是ACC脱氨酶，其可以降低脱氨酶，其可以降低植物体内乙烯水平。并可解除植物病原细菌、植物体内乙烯水平。并可解除植物病原细菌、多环芳烃碳氢化合物、重金属多环芳烃碳氢化合物、重金属Ni2+和和Ca2+、盐、干旱及淹水等生物和非生物压力对植

17、物的盐、干旱及淹水等生物和非生物压力对植物的危害危害微生物农药是利用微生物及其基因产生或表达的各种生物活性成份，制备出用于防治植物病虫害、环卫昆虫、杂草、鼠害，以及调节植物生长的制剂的总称。 EPA：微生物、转微生物基因的工程植物。第二节第二节 微生物农药微生物农药一、跟化学农药相比及其特点一、跟化学农药相比及其特点微生物杀虫剂对人畜要安全的多有选择性，可有效的利用天然的保护不易产生抗药性经济有效，即可工业化生产，也可用简易的 固体发酵法进行生产，便于农村推广不污染环 境，有利于改善环境和保护水资源生产原料主 要为农副产品和副产物，便于就地取材生产和应用 二、微生物农药优点二、微生物农药优点无

18、污染，不积累微生物农药对防治对象不产生抗性对害虫天敌危害小持效期长刺激植物生长取材容易，费用低廉操作简单，安全可靠三、微生物农药缺点三、微生物农药缺点药效发挥缓慢制剂成分复杂，活性成分易分解批量生产原材料难以保证有些微生物农药的活性成分存在于生物的特殊部位或特殊地域环境四、为何使用微生物农药？四、为何使用微生物农药？防止农药污染已成为当前世界上很多国家关切的环境问题。农药的使用和农业、林业、牧业等关系密切，因而，农药对土壤的污染是重要的环境问题之一。另外，杀菌，杀虫，除草等功能有较高的效率。为何使用微生物农药？为何使用微生物农药？五、微生物农药的分类五、微生物农药的分类包括细菌，真菌，病毒，原

19、生动物，线虫等，主要是前三者。1、微生物杀虫剂 细菌杀虫剂 真菌杀虫剂 病毒杀虫剂 微孢子杀虫剂 线虫杀虫剂2、微生物杀菌剂 农用抗生素 细菌杀菌剂 真菌杀菌剂3、微生物除草剂球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的菌丝长出金龟甲尸体表面球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕松毛虫僵蚕僵蚕(家蚕幼虫感染白僵菌而致死的干燥带菌虫体家蚕幼虫感染白僵菌而致死的干燥带菌虫体)性味和功用性味和功用 辛、咸，平。归肺、肝、胃经。祛风解痉，化痰辛、咸，平。归肺、肝、胃经。祛风解痉，化痰散结。用于肝风头痛眩晕，惊风抽搐，咽喉肿痛，中风失音，散结。用于肝风头痛眩晕，惊风抽搐

20、，咽喉肿痛，中风失音，喉痹，痰热结核，齿痛，瘰疬，风疮丹毒作痒。常用量喉痹，痰热结核，齿痛，瘰疬，风疮丹毒作痒。常用量510克。克。棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染.80%的昆虫病毒都是农林业中常见的鳞翅目害虫的昆虫病毒都是农林业中常见的鳞翅目害虫的病原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库的病原体，因此是害虫生物防治的巨大资源库 。BT= Baciluss thuringiensis=苏云金芽孢杆菌BT杀虫机理杀虫机理第三节第三节 生物修复生物修复生物修复生物修复 利用特定的生物，包括微生物（土著微生物利用特定的生物，包括微生物（土著微生物或外源微生物

21、）、植物、动物，在一定的条件下或外源微生物）、植物、动物，在一定的条件下进行去除或富集环境污染物，从而达到对污染环进行去除或富集环境污染物，从而达到对污染环境进行恢复或改良的生物过程。境进行恢复或改良的生物过程。一、生物修复的特点一、生物修复的特点生物修复的产生尽管只有生物修复的产生尽管只有3030多年的历史，但其发展势头是多年的历史，但其发展势头是其他修复技术无可比拟的。与传统或现代的物理、化学修其他修复技术无可比拟的。与传统或现代的物理、化学修复方法相比，生物修复技术具有以下优点。复方法相比，生物修复技术具有以下优点。优优点点 可以现场进行，节省了可以现场进行，节省了很多治理费用；很多治理

22、费用； 环境影响小；环境影响小； 最大限度地降低污染物最大限度地降低污染物浓度；浓度； 可以同时处理受污染的可以同时处理受污染的土壤和地下水。土壤和地下水。局局限限性性 耗时长；耗时长； 条件苛刻；条件苛刻； 并非所有的污染物都能并非所有的污染物都能被生物利用；被生物利用； 特定生物只能降解特定特定生物只能降解特定类型的化学物质。类型的化学物质。 修复土壤、同时绿化周围环境修复土壤、同时绿化周围环境; ; 属原位修复属原位修复, ,对环境扰动少；对环境扰动少； 使地表稳定使地表稳定, ,控制风蚀水蚀控制风蚀水蚀, ,减减少水土流失少水土流失, ,有利于生态环境有利于生态环境的改善和野生动植物的

23、繁衍；的改善和野生动植物的繁衍； 使土壤有机质含量和土壤肥力使土壤有机质含量和土壤肥力增加增加, ,被植物修复的土壤适合被植物修复的土壤适合多种农作物的生长多种农作物的生长; ; 费用仅费用仅0.02-1.0 $/m0.02-1.0 $/m2 2. .1、植物修复的特点、植物修复的特点 周期长，效率低周期长，效率低; ; 易受病虫害的影响；易受病虫害的影响； 针对不同污染物种类、污染针对不同污染物种类、污染程度的土壤选择不同的植物程度的土壤选择不同的植物; ; 用于重金属吸附的植物器官用于重金属吸附的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属重新返回土壤。径使重金属重新

24、返回土壤。（二）（二）重金属污染土壤的植物修复重金属污染土壤的植物修复 以植物忍耐和超量富集某种或某些化学元素的理论为以植物忍耐和超量富集某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一门环境污染治理技术。一门环境污染治理技术。2、重金属污染植物修复原理与方法、重金属污染植物修复原理与方法 重金属不同于有机物，它不能被生物所降解，只能通重金属不同于有机物，它不能被生物所降解，只能通过生物的吸收得以从土壤中去除。过生物的吸收得以从土壤中去除。 植物具有生物量大且易于后处理的优势，因此利用植植物具有生物量大且易于后处理的优势，因此利用植物对金属污染位点进行修复是解决环境中重金属污染问题物对金属污染位点进行修复是解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。的一个很有前景的选择。（1）植物修复的原）植物修复的原理理 植物固定植物固定 污染物浓度低时也有较高积累速率污染物浓度低时也有较高积累速率; ; 能在体内积累高浓度的污染物；能在体内积累高浓度的污染物； 同时积累几种金属；同时积累几种金属； 生长快，生物量大；生长快，生物量大； 抗虫抗病能力抗虫抗病能力（2）植物修复的方）植物修复的方法法 植物挥发植物挥发 植物吸收植物吸收三、超富集植物三、超富集植物 部分植物