微生物在农业上的应用

关于微生物在农业上的应用第一页，共一百一十九页，2022年，8月28日第一节微生物农药

昆虫数量和种类很多危害农作物，传播疾病等无机和有机砷化物

DDT（20世纪40年代）昆虫、无机和有机砷化物

后果：有机氯、有机磷农药对动物、人和整个生态系统;

都具有很强的短期副作用，长期滞留,造成非常严重的环境问题;

多种害虫对化学物质产生抗性;

高浓度，对环境更大的危害.第二页，共一百一十九页，2022年，8月28日微生物农药：利用微生物本身及其代谢产物防治植物病、虫害及其杂草的制剂。类型：微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除草剂生物防治：用生物农药来对病虫害和杂草进行防治.优点：不污染环境，有效控制病虫害，杂草；保持生态平衡.第三页，共一百一十九页，2022年，8月28日

一.微生物杀虫剂

控制害虫更为安全、有效的方法

生物杀虫剂的优点：特异性高可进行生物降解昆虫对它的抗性产生较慢

生物杀虫剂的不足：杀虫效果较差，成本较高第四页，共一百一十九页，2022年，8月28日(一)病毒杀虫剂

昆虫受病原微生物侵染死亡很常见,如病毒、细菌、真菌、原生动物和线虫等,已发现的昆虫病毒有1200种.

包含体（inclusionbody）在显微镜下可以识别的病毒合成和积贮的部位，常是细胞内的病毒晶体。

呈圆形、多角形，保护病毒粒子,不溶于水、乙醇、氯仿、苯酚、蛋白酶等,昆虫碱性肠道水解，病毒释放，侵染，昆虫死亡.第五页，共一百一十九页，2022年，8月28日

主要昆虫病毒的特征病毒核酸包含体包含体内病毒粒细胞内寄主形状病毒数目子形状增殖部位昆虫核型多DNA多角体多个杆状细胞核鳞膜角体V双脉质型多RNA多角体多个二十面体细胞质鳞等角体颗粒体DNA近圆形1-2个杆状核、质鳞病毒昆虫痘DNA球、肾形多个砖、线细胞质鳞鞘病毒卵圆等双无包含体研究较少第六页，共一百一十九页，2022年，8月28日

1.核型多角体病毒

nucleopolyhedrosisvirus,NPV

世界卫生组织和粮农组织推荐寄主范围广、专一，对人、植物、天敌无害包含体在离开宿主后仍具生物活性杀虫效应具有流行性和持续性目前应用最成功的昆虫病毒我国已有棉铃虫NPV商品问世第七页，共一百一十九页，2022年，8月28日棉铃虫幼虫取食吃进NPVNPV在昆虫肠道中溶解病毒粒子释放并侵染中肠上皮细胞昆虫细胞病变死亡

NPV的专一性很强

棉铃虫NPV除侵染棉铃虫外还侵染烟草夜蛾包含体形态上是多角的，直径0.8~5m

受感染的昆虫一般并不立即死亡宿主死亡和分解后，包含体仍具毒力包含体被其他幼虫吞食，病毒在昆虫群体中传播第八页，共一百一十九页，2022年，8月28日

核型多角体病毒（单粒包埋）第九页，共一百一十九页，2022年，8月28日第十页，共一百一十九页，2022年，8月28日第十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日高节狂躁爬行第十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日腹足基部乳白气门周围水渍状病斑第十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日第十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日第十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.质型多角体病毒

cytoplasmicpolyhedrosisvirus,CPV

呼肠孤病毒科，质型多角体病毒属致病机理和NPV相似CPV不仅侵染幼虫，还能经卵传染给子代在实际应用中具有重要意义第十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日

形状与结构

六角形二十面体，有两个同心的正二十面体壳，外观呈球形。直径60~70nm，有12个顶点，各有1衣粒，每衣粒外伸一四节突起（25~27nm），先端有一12nm的球状体。第十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日第十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日群体症状第十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日个体症状第二十页，共一百一十九页，2022年，8月28日由于核酸代谢紊乱，代谢产物尿酸积累所致。第二十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日3.颗粒体病毒

granulosisvirus,GV

包含体圆形、椭圆形、一个包含体只含一个病毒颗粒，病毒颗粒杆状，双链DNA；云杉卷叶蛾颗粒体病毒、菜粉蝶颗粒体病毒等；昆虫食入停止进食，血液变成乳白色而死亡；我国：菜粉蝶颗粒体病毒用于生物防治。第二十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日4.用DNA重组技术改造杆状病毒杀虫剂

野生型缺陷：杀虫慢，感染到死亡需几天到星期，毒力低，在野生条件下容易失活，杀虫范围窄。对杆状病毒基因改造主要集中在三个方面

1）引入外源毒蛋白，增强杆状病毒的毒性2）引入能扰乱昆虫正常生活周期的基因3）对病毒基因进行修饰或加工，以增强病毒的活性，提高毒性第二十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日（二）细菌杀虫剂（Bt生物杀虫剂）

已知的昆虫病原细菌90多种

Bacillus（杆菌）

Enterobacter（肠杆菌）

Pseudomonus（假单胞菌）最重要的是苏云金芽孢杆菌（教材P128）（Bacilllusthuringiensis,Bt）第二十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日1.Bt生物杀虫剂简介

G+，短杆菌，形成芽孢，周身鞭毛或无鞭毛伴孢晶体

1902年发现，1951年发现商业价值寄生130多种鳞翅目幼虫中膜翅目、双翅目、直翅目和鞘翅目体内控制毛虫、毒蛾、白菜金翅夜蛾、烟草天蛾等第二十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.致病机理

主要靠芽孢和毒素

芽孢在肠道中萌发，大量增殖，穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症

毒素：主要是毒素和毒素

毒素是所有Bt共有的毒素，存在于伴孢晶体中

毒素是胞外毒素，水溶性，热稳定性好，是

RNA聚合酶的竞争性抑制剂第二十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日

伴胞晶体第二十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日3.毒素形成的过程

主要由蛋白质和糖类组成

Bt伴孢晶体在昆虫肠道

碱性条件逐步水解一定大小的分子具有毒性第二十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日第二十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日4.毒性机理第三十页，共一百一十九页，2022年，8月28日

5.毒素基因及定位

正常情况，芽孢形成时才合成Bt前毒素蛋白芽孢形成过程中，转录因子与活跃基因启动子结合，毒素基因的启动子受这一因子的控制。从蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）质粒组成型表达的四环素抗性基因，启动子+毒素基因（无自身启动子）克隆到质粒上，导入Bt中，在Bt生活史的各个时期都表达有毒素蛋白。第三十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日

伴孢晶体第三十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日

6.基因工程操作使P.fluorescens

携带毒素基因第三十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日3.真菌杀虫剂

昆虫病原微生物中种类最多的是真菌，数量达到750种，占60%，孢子在昆虫体表萌发后侵染虫体，也可以通过取食过程侵染虫体，真菌孢子四处飞扬，昆虫真菌病易流行。

致病真菌：结合菌亚门的虫霉目半知菌亚门的丝孢目第三十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日“白僵病”真菌（教材P130）

半知菌类感染真菌分泌毒素杀死寄主在寄主尸体上生长发育虫尸因充满菌丝而僵硬白僵菌属引起的昆虫死亡约占21%第三十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日白僵菌（Beauveriabassiana）分生孢子可直接由表皮侵染通过取食或呼吸而侵染宿主侵染鳞翅目直翅目同翅目鞘翅目的多种害虫螨类第三十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日

二.防治植物病害的微生物

植物病害是威胁农业生产的一个严重问题植物防治微生物的主要作用机理

1.拮抗作用向环境中释放一些化学物质（抗生素），抑制其他微生物的生长。木霉对18个属，29种植物病原真菌具有拮抗作用

第三十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.寄主作用有些微生物寄生在植物病原微生物体内干扰、抑制病原微生物正常生命活动3.竞争作用争夺营养和生存空间而相互抑制4.共生微生物的保护作用共生真菌可以形成外生菌根，保护与其共生的植物少受病害的侵染。第三十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日三农用抗生素概念:由微生物产生的对微生物、昆虫、植物等其他生物显示特异性药理作用的化学物质，是微生物产生的代谢产物。类型:按用途区分，有杀菌剂、杀虫剂、杀螨剂、除草剂和植物生长调节剂等.第三十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日第四十页，共一百一十九页，2022年，8月28日20世纪40年:代医用抗生素发展的基础上研究开发的。最初，将某些医用抗生素如链霉素、土霉素、灰黄霉素等用于防治农作物病害，取得了一定的效果。同时也筛选出一些农业专用的抗生素如放线酮、抗霉素和一些多烯类抗生素。50年代以来，广泛使用化学农药带来了环境污染问题，这促进了寻找比较安全的生物源农药的研究，因此农用抗生素得到较快的发展，日本在这方面处于领先地位。1961年，日本开发了杀稻瘟素－S用于防治稻瘟病,是世界上第一个大规模生产的农用抗生素，它成功地取代了公害严重的有机汞制剂。60～70年代，日本又开发了春日霉素、多氧霉素、有效霉素等高效品种。第四十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日70年代以来，一些具有防治昆虫、螨、动物寄生原虫和蠕虫、除草和调节动植物生长功能的农用抗生素，不断研究开发出来，扩大了农用抗生素的应用领域。70年代后期，日本农用抗生素的年总产量已达到400t以上（按有效成分计）。

中国从50年代起研究开发农用抗生素，在20多年里陆续投产了赤霉素、灭瘟素、春雷霉素、多抗霉素和井冈霉素等品种。其中产量最大的是井冈霉素，到80年代年产量已接近1kt（有效成分）、占全国农用抗生素产量的95％以上，成为防治水稻纹枯病首选的安全有效的药剂。1953年，我国植病学家尹莘耘先生自陕西泾阳老苜蓿地根中分离得到”5406”菌株，开展防治棉花枯黄萎病.第四十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日井冈霉素的杀菌效果对照第四十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日生产

农用抗生素的工业生产，通常采用液体深层通气培养的发酵工程，世界上生产农用抗生素用的发酵罐容积最大的已达300m

各种农用抗生素生产过程的发酵工序大体相同，而分离和纯化工序则因品种而异，有的有效成分存在于发酵液中,有的则存在于菌丝体中,要采用不同的分离纯化流程来制取。例如：井冈霉素存在于发酵液中，过滤后浓缩、萃取纯化，再加入助剂调制即成为制剂产品。

第四十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日农用抗生素具有以下特点

①结构复杂；②活性高、用量小、选择性好；③易被生物或自然因素所分解，不在环境中积累或残留；④生产原料为淀粉、糖类等农产品，属于再生性能源；⑤采用发酵工程生产，同一套设备只要改变菌种即可生产不同的抗生素，生产菌大多是土壤中的放线菌，也有真菌和细菌。

第四十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日中国研制成功新型农用抗生素——瑞拉菌素瑞拉菌素是一种农用抗生素，属于生物农药的主要品种。它与过去使用的杀虫剂、杀菌剂等常规化学农药相比，是天然物质，容易被生物分解，不易产生抗药性，对生态环境无破坏作用，属于无公害农药。这种抗生素对梨黑星病菌、苹果腐烂病菌、辣椒疫病、番茄早疫病菌、烟草赤星病、小麦全蚀病、赤霉病和黄瓜炭疽病菌有极强抵抗和杀灭作用。

第四十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日我国农用抗生素的研究开发现状及展望

我国研究开发农用抗生素的单位有20多家。目前研究侧重点为：研究发现新抗菌素或新结构，研究新剂型和改造已有抗菌素结构。开发的农抗品种有145。已取得应用性成果的有井岗霉素、阿维菌素。农抗120及多氧霉素。农抗研究中存在的问题是经费投入少而分散、研究项目重复及田间效果不稳定。建议今后应加强农抗品种的开发，重点扶持优良品种上马，加强推广应用研究，加强农抗作用机理研究，确定新的筛选方法。第四十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日四微生物除草剂狭义的微生物除草剂是直接利用微生物本身进行杂草防除。微生物源除草剂是利用微生物所产生的次生代谢产物——即植物毒素，进行杂草防治的一种新型的微生物除草剂。

第四十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日常用于微生物除草剂研究的植物病原菌主要有三大类：细菌:大多是革兰氏阴性菌,如：假单孢菌属欧文氏菌属黄单孢菌属]和少量革兰氏阳性菌，如：疮痂病链霉菌和缠绕棒杆菌和一些非荧光假单孢菌.真菌:产植物毒素的真菌多来自于链格孢属（Alternaria）、镰孢属（Fusarium）、刺盘孢属（Coletotrichum）等；病毒:第四十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日微生物除草剂必需具备以下几个条件：

①这种病原菌可以进行人工繁殖；②这种病原菌在喷施处理后，其生长速度要迅速，否则不能在一定时间内抑制杂草生长直至死亡；③这种病原菌要适合工业生产；④这种病原菌要便于包装、运输和使用。

第五十页，共一百一十九页，2022年，8月28日第二节微生物肥料微生物肥料：菌肥，利用微生物生命活动,作物不能利用物质可被吸收利用物质改善作物的营养条件，提高产量.设备简单，成本低，易于土法上马改善土壤理化性质.第五十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日

一微生物肥料的种类1.氮肥：增加土壤氮素和作物氮素营养，如根瘤菌、固氮菌、固氮蓝藻2.分解土壤有机质的菌肥：有机磷细菌肥料、综合性菌肥等3.分解土壤中难溶矿物质，钾细菌、无机磷细菌肥料等4.防治植物病害，刺激植物生长：抗生素5.增加作物根吸收营养能力：菌根菌肥料第五十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日二.微生物肥料的生产及质量保证（一）菌肥生产

1.菌肥用菌种的活化及大量繁殖

2.吸附剂的准备，菌和吸附剂的拌合（二）质量

1.菌种的有效性，有效活菌数含量，无污染

2.菌肥含水量、pH值

3.保存：0~10°C，一般菌肥3~6个月

第五十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日

三.菌肥的使用

优良菌肥+合理使用=良好效果1.使用方法：播种时作为种肥，固氮菌肥料与有机肥料混合使用2.菌肥的使用量：没有统一的标准3.菌肥的混合使用:菌肥一般不与杀虫农药混合使用第五十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日

四.生物固氮

N2NH3(固氮酶催化)N2+8H++8e-+16MgATP→2NH3+H2+16MgADP+16Pi

1888年Beijerinck(贝依林克)首次分离到固氮微生物.

种类：原核生物：真细菌、古菌、蓝细菌真核生物：尚未发现共同特点：环境中缺少化合态氮时进行第五十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日自生固氮微生物

生理特性庞杂类群:多种营养类型和呼吸类型

1.化能有机营养固氮菌(化能异养菌)1.1好氧性固氮细菌10个科的30个属发现固氮细菌固氮菌科全部能固氮，其余各科部分属、种固氮。

第五十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日

固氮菌营养类型：化能异养呼吸类型：严格好氧细菌碳源：简单碳水化合物氮源：N2、铵盐、硝酸盐、尿素等生态：广泛存在于温带土壤中第五十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日1.2兼性厌氧固氮细菌

肠杆菌科的一些属、种芽孢杆菌属的一些种在有氧、无氧条件下都能生长只有在无氧或低氧分压条件下固氮1.3厌氧固氮细菌

梭菌属（Clostridium）中的有些种如巴斯德芽孢梭菌（Cl.pasteurianum）广泛分布于各种土壤中固氮效率不高第五十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.化能无机营养固氮细菌巴氏甲烷八叠球菌，属古菌（Archae）固氮古菌的发现说明固氮微生物广泛分布3.光合固氮细菌固氮红螺菌：光照、厌氧生活时进行固氮红色红螺菌（Rhodospirillumrubrum），主要固氮种类，第一个被分离的光能营养固氮细菌。第五十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日固氮蓝细菌

大多数都是有异形胞的多细胞丝状蓝绿藻在异形胞中进行固氮，营养细胞只在无氧条件下能诱导固氮酶活性固氮蓝细菌在自然界中分布广泛,在pH6~9范围内生长，最适温度20~30C第六十页，共一百一十九页，2022年，8月28日第六十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日

不同固氮体系的固氮作用比较固氮体系固氮量（Nkg/h年）豆科植物：大豆57~94

豇豆84

三叶草104~160

羽扇豆150~169非豆科植物：赤扬40~300

沙棘2~179植物-蓝藻共生：红萍313

地衣39~84自生微生物：蓝藻25

固氮菌属0.3第六十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日五.根瘤菌肥料根瘤菌“种豆美田”__(共生固氮微生物)

根瘤菌与豆科植物形成共生固氮体系—根瘤是两个共生伙伴结合而成的特殊器官，在功能上高度统一。根瘤菌是(好氧、厌氧、兼性厌氧）微生物？第六十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日

根瘤形成的过程根瘤菌感染植物根毛，进入植物体，在皮屑细胞中大量增殖，刺激植物根部皮屑和周鞘进行细胞分裂和生长，形成根瘤。

第六十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日识别吸附（LPS与植物凝集素Lectin）根毛变形，根瘤菌进入根毛产生新细胞壁将根瘤菌包围根瘤菌分裂繁殖并向根毛基部推进根毛细胞壁延伸形成侵入线，进入皮层皮层细胞分裂，根瘤发育根瘤菌释放到根瘤细胞中繁殖，形成类菌体第六十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日1根瘤菌

在培养条件下根瘤菌为杆状，

0.5~0.91.2~3.0m，G-

能运动，周身鞭毛或端生或侧生鞭毛不形成芽孢细胞内含有聚-羟基丁酸颗粒第六十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.根瘤菌在形成根瘤过程中的变化进入根内时为杆状，随着根瘤的发育菌体变大、变形，类菌体，具固氮能力.3.根瘤菌生理特性

化能异养菌、好氧，碳源、氮源、生长因子无机盐：Fe合成豆血红蛋白和铁蛋白

钼是固氮酶的成分4.根瘤菌的感染性、专一性及感染过程

感染性：进入豆科植物根内，促成根瘤的形成专一性：寄主专一性有效性:第六十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日5.类菌体

根瘤菌在固氮根瘤中的形态不规则，分支状、T形、Y形、梨状、膨大杆状、圆球形等类菌体被植物合成的类菌体周膜包裹根瘤中豆血红蛋白是一个氧的缓冲系统调节呼吸作用和固氮作用的正常进行第六十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日6.根瘤中气体交换和豆血红蛋白的功能

类菌体—氧化磷酸化—能量—固氮作用氧气是影响根瘤固氮效率的重要因素正常大气氧分压下固氮作用受氧气抑制单靠氧气扩散不能满足对固氮作用的需要豆血红蛋白对氧气的调节非常重要第六十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日7.豆血红蛋白（leghaemoglobin,Lb）

Lb存在于类菌体周膜的内外分子量（大豆）：15~20KDa

蛋白质部分（植物细胞合成）

血红素部分（类菌体合成）

Lb以充氧和脱氧两种状态存在

Lb-氧气（结合态）类菌体呼吸消耗氧第七十页，共一百一十九页，2022年，8月28日

六.磷细菌肥料

土壤中的磷只有1%左右能被植物利用微生物转化固定的磷成为有效磷发挥土壤潜在肥力资源的有效途径

1.无机磷细菌：氧化硫硫杆菌、硅酸盐细菌产酸溶解磷矿物可溶性磷酸盐

2.有机磷细菌：假单胞菌、巨大芽孢杆菌蜡状芽孢杆菌等分解有机磷释放出无机磷酸盐第七十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日3.磷细菌肥料的使用方法

1）拌种或浸种：菌液拌种，晾干播种

2）蘸根：菌肥与塘泥、草木灰和水等调成浆水稻、甘薯等栽时蘸根

3）基肥：作为基肥与有机肥料混合使用

4）追肥：作物开花前施与作物根部施肥后防阳光暴晒，保持土壤湿润第七十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日4.提高磷细菌肥料肥效的措施

1）无机、有机磷细菌肥料混合使用提高土壤中无效磷的总转化率配合有机肥，为磷细菌生长繁殖提供环境2）磷细菌肥和固氮菌肥混合使用磷细菌提供有效磷，固氮菌提供氮化物3）磷细菌与纤维分解菌混合使用第七十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日

七.5406抗生菌肥料新型微生物肥料，5406与饼粉和土（1：10）中发酵而成1.5406生物学特性细黄链霉菌（Streptomycesmicroflav）

5406”抗生菌是1953年从老苜蓿的根际土壤中分离出来的一种放线菌

固体培养基上菌落圆形，隆起初期表面光滑，浅黄略带绿色后表面粉末状，白色略粉红，背面黄褐色第七十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.5406抗生菌的作用

1）抗病驱虫产生不同抗生素，抑制30多种植物病原菌,可防止水稻烂秧、小麦锈病等.2）刺激作物生长分泌刺激素，刺激作物细胞分裂促进种子生根、发芽、分蘖，提前成熟3）增加土壤有效养分含量饼土本身含有一定量N、P、K,还起磷细菌的作用.第七十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日八.PGPR（植物根际促生细菌）（PlantGrowthPromotingRhizobacteria）

1.PGPR的寄主植物及其效应促进植物生长，控制农作物病（虫）害对大麦、小麦、水稻、玉米、花生、菜豆、蔬菜和经济作物促进生长、增加植物种子干重第七十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日2.PGPR的作用1）分泌植物促生物质，如赤霉素、植物生长激素等，多种维生素和氨基酸2）对豆科植物的结瘤具促生作用3）促进出芽的作用4）对土壤传病害的生物调控作用5）对植物病原线虫的生物控制第七十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日3.PGPR的作用机理作用是多方面的1）产生载铁体，将铁螯合起来，从而限制了有害微生物的生长2）产生抗生素3）分泌胞外溶解酶4）改变根际微环境平衡，促进植物生长第七十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日九V-A菌根和菌根菌真菌与植物根部互利共生的共生体。植物体供应真菌所需的糖类等有机物。真菌的菌丝深入土壤形成网状分布。增加植物诶水及无机物的吸收。分解土壤中的有机物，供植物吸收。有些真菌分泌生长因子，促进根的生长和分支。菌根菌与植物体间的共生关系有专一性。第七十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日种植于没有真菌的土壤中（土壤经消毒）种植于含有真菌的土壤中，形成菌根植物缺乏菌根时生长不良第八十页，共一百一十九页，2022年，8月28日外生菌根真菌的菌丝围绕在植物根部的外面，形成真菌外鞘，真菌外鞘伸入最外层皮层的细胞间，并不进入细胞。红菇类与台湾杜鹃、红楠形成外生菌根。第八十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日内生菌根真菌菌丝侵入植物根部细胞內，成网状分布并形成吸盘直接于植物细胞交换物质。95﹪微管束植物有內生菌根。第八十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日

菌根对宿主的有益功能

菌根菌的人工接种

第八十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日接种菌根菌及2%鹽分處理草海桐苗木之根部微细构造(A：橫線=30mm；B：橫線=12mm)未接种菌根菌草海桐苗木之根部微丝构造

(A：橫線=300mm；B：橫線=12mm)第八十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日TRRT

T.harzianum

(T)寄生在立枯絲核菌(R)菌株上的情形第八十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日馬桑根瘤第八十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日第三节微生物能源——沼气发酵厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵：是指有机废物在厌氧细菌作用下转化未甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）（或称沼气）的过程。第八十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气技术的发展1866年，勃加姆波（Bechamp）首先指出甲烷的形成是一种微生物学的过程。1896年在英国埃克塞特市，用马粪发酵制取沼气点燃街灯。1936年，英国首先在泰晤士河畔的废水工厂中应用厌氧消化技术，并将回收的沼气作为补充能源。1950年洪格特创造了厌氧技术。1958年全国不少省市曾推广过沼气。20世纪70年代，又一次重视并大力推进沼气建设，再次掀起了沼气建设高潮。

20世纪八十年代以后，开展了大量有关沼气发酵的理论和应用技术的研究，并取得了可喜的研究成果，我国的沼气建设开始稳步发展。90年代以来，经过多年的研究、开发、试点示范沼气建设技术获得重大突破。第八十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日微生物处理污水的原理污水微生物O2气体清水残渣沼气废渣（有机肥）厌氧发酵第八十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日生物强化的途径第九十页，共一百一十九页，2022年，8月28日生物强化的途径第九十一页，共一百一十九页，2022年，8月28日一沼气发酵沼气发酵的意义沼气发酵的三个阶段甲烷形成的生化机制第九十二页，共一百一十九页，2022年，8月28日1沼气发酵的意义提供了能源；扩大了肥源；杀死了病菌虫卵。能量转化率高，有机物去除率高达80－90％发酵过程无需能耗，运行费用低发酵过程产出沼气－清洁能源产生污泥量少具有降解某些难降解物质和有毒的有机物的能力第九十三页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气（marshgas或swampgas）：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、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。甲烷形成的阶段理论：1906年，Omeliansky提出，由纤维素等复杂有机物经甲烷菌分解直接产生CH4和CO2；1930年代有人将其分为产酸和产气两阶段；1979年Bryant提出三阶段理论。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。第九十四页，共一百一十九页，2022年，8月28日

2沼气发酵的原理

沼气发酵是有机物在隔绝空气并在一定温度、湿度条件下由多种厌气性有机营养型细菌参与的发酵过程，分三个过程。

(A)水解阶段；

(B)产酸阶段；（C）产气阶段。第九十五页，共一百一十九页，2022年，8月28日液化(水解)、产酸和产甲烷(产气)三个阶段碳水化合物有机质：蛋白质脂肪发酵性细菌糖类氨基酸脂肪酸甘油产氢产乙酸细菌挥发酚醇类中性化合物H2，CO2等产甲烷细菌CH4，H2N2，CO2CO，H2S等液化阶段产酸阶段产甲烷阶段厌氧发酵三阶段第九十六页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气发酵的三个阶段之水解纤维素、淀粉水解成单糖，并进而形成丙酮酸；蛋白质水解成氨基酸，进而形成有机酸和氨；脂类水解成甘油和脂肪酸，进而形成丙酸、乙酸、丁酸、琥珀酸、乙醇、氢气和二氧化碳。作用细菌主要有：专性厌氧菌梭菌属（Clostridium）拟杆菌属(Bacteriodes)

丁酸弧菌属(Butyrivibrio)优杆菌属(Eubacterium)

双歧杆菌属（Bifidobacterium）兼性厌氧菌链球菌属(0Streptococcus)一些肠道菌等。第九十七页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气发酵的三个阶段之产酸有机酸分解成乙酸、氢气和二氧化碳。起作用的微生物：S菌株:发酵乙醇产生乙酸和分子氢，MOH菌株(methanobacteriumoxidisinghydrogen)菌株，能利用分子氢产生甲烷。第九十八页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气发酵的三个阶段之产气一碳化合物、乙酸、氢气形成甲烷。主要微生物类群甲烷杆菌目甲烷球菌目甲烷微球目第九十九页，共一百一十九页，2022年，8月28日二沼气发酵的条件(影响发酵的因素)1温度在一定温度范围内，温度越高，产气量越大。2pH值甲烷细菌要求的pH值范围很窄，约为7.0。最佳pH值应维持在6.8～7.5之间。3搅拌以保证发酵装置有较高的池容产气率和不致出现局部酸积累。搅拌方式有机械搅拌、充气搅拌和充液搅拌。第一百页，共一百一十九页，2022年，8月28日厌氧消化的影响因素添加物和抑制物厌氧条件接种物温度原料配比搅拌pH其它因素第一百零一页，共一百一十九页，2022年，8月28日三沼气发酵工艺1类型:①自然温度半批量投料发酵工艺；②自然温度连续投料发酵工艺。2工艺流程整个工艺分供料准备、发酵、堆肥、废水处理、沼气利用和空气处理六大部分。第一百零二页，共一百一十九页，2022年，8月28日沼气发酵的基本工艺流程

有机废物剩余污泥(可用作肥料)储存沼气净化调节池预处理厌氧消化器后处理用户排放第一百零三页，共一百一十九页，2022年，8月28日

根据消化温度划分工艺类型

自然温度消化工艺最佳温度范围是47～55℃，此时有机物分解旺盛，消化快，物料在厌氧池内停留时间短，非常适用于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理培养高温消化菌、维持高温、投料和排料、搅拌消化物料目前我国农村都采用这种消化类型。这种工艺的消化池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广，但受季节影响明显消化周期须视季节和地区的不同加以控制

高温消化工艺厌氧消化工艺第一百零四页，共一百一十九页，2022年，8月28日

根据投料运转方式划分工艺类型

连续消化工艺半连续消化工艺两步消化工艺投料启动后，经一段时间的消化产气，连续定量的添加消化原料和排出旧料；其消化时间能够长期连续进行。工艺易于控制，能保持稳定的有机物消化速率和产气率，但该工艺要求较低的原料固形物浓度启动时一次性投入较多的消化原料，当产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。农村较适用两个反应器；根据两段理论设计厌氧消化工艺第一百零五页，共一百一十九页，2022年，8月28日回流搅拌

厌氧消化反应池

沉淀池

贮气柜

备料池

有机固体废物

回流备料

肥料

用户

池底污泥或消化料液

消化产气

加水封池

入池堆沤

大换料

拌料接种

备料

肥料

定期或不定期出料

定期或不定期加料

活性污泥或其他接种物

连续消化工艺半连续消化工艺厌氧消化工艺

第一百零六页，共一百一十九页，2022年，8月28日水压式消化池水压式沼气池具有结构简单、造价低、施工方便；但由于温度不稳定，产气量不稳定，因此原料的利用率低。红泥塑料沼气池

批量进料半塑式沼气池/二块模式全塑沼气池/袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼气池

长方形甲烷消化池消化器第一百零七页，共一百一十九页，2022年，8月28日3发酵原料(Fermentationrawmaterial)堆肥原料都可以作沼气发酵原料。厌氧发酵原料的适宜碳氮比为20∶1－30∶1，碳氮比大35∶1时，产气量明显下降。第