新型肥料学课件第四章微生物肥料(xiugai)

第四章微生物肥料

教学要求：

掌握微生物肥料的概念及种类

掌握微生物肥料的生产过程

掌握几种常见微生物肥料的使用技术微生物肥料涵义微生物肥料的分类生物肥力提出发展微生物肥料的必然性我国微生物肥料的研发历程一、微生物肥料涵义第一节概述微生物肥料定义

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”。微生物肥料定义

目前“国家标准（GB20287-2006）”的定义：微生物肥料(microbialfertilizer/biofertilizer)---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，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境。

微生物肥料定义的发展/新提法：国外生物肥料是一种极为重要的有效生态营养系统，该系统主要与生物，特别是微生物过程有关。这种有效的生物营养过程是土壤中存活的某些（功能/特定）微生物活动的必然结果，它可为植物提供氮、磷、钾等营养和一些有用的化合物。微生物可以活化土壤、提高土壤肥力、并为作物和其他生物的持续发展起到原动力的作用。

突出养分的有效性转化和生态营养系统过程微生物肥料种类的三种分法按其制品中特定的微生物种类可分为：细菌菌剂肥料(如根瘤菌肥、固氮菌肥);放线菌菌剂肥料(如抗生菌肥料);真菌类菌剂肥料(如菌根真菌);复合微生物菌剂肥料。二、微生物肥料的分类按其作用机理分：有根瘤菌菌剂肥料;固氮菌菌剂肥料(自生或联合共生类);解磷菌类菌剂肥料;硅酸盐菌类菌剂肥料，等。按其制品内组成分：含有单一的微生物肥料和复合(或复混)微生物肥料。复合(或复混)微生物肥料又有菌、菌复合，也有菌和各种添加剂复合的。在登记管理上划分的微生物肥料种类产品分为两个大类:

微生物菌剂(简称菌剂类产品)：9个品种

微生物肥料类(简称菌肥类产品)：2个品种菌剂类包括：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂（秸秆、粪便）、促生菌剂、复合菌剂、菌根菌剂和生物修复菌剂（农药残留降解、克服作物重茬）

菌肥类包括：生物有机肥（菌+有机质/肥）和复合微生物肥料（菌+无机养分）菌剂类产品菌剂类产品:指一种或一种以上的目标微生物经工业化生产扩繁后直接使用或仅与利于该培养物存活的载体吸附所形成的活体制品。它在单位面积上的用量少，一般每公顷使用量不超过50千克（每亩不多于5千克）。具体种类:按产品中特定的微生物种类或作用机理又可分为：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、复合菌剂、菌根菌剂和生物修复菌剂等。

微生物菌剂有机物料腐熟剂微生物肥料类产品微生物肥料类产品:指目标微生物经工业化生产扩繁后与营养物质等复合（/复混）而成的、含有该培养物活体的制品。它在单位面积上的用量较大，一般每公顷使用量超过450千克（每亩多于30千克）。具体品种有：复合微生物肥和生物有机肥。生物有机肥复合微生物肥料含有功能微生物和速效养分；25公斤以上的大包装，用量在每亩25公斤以上要实现农业可持续发展，保障土壤的持续生产力，认为土壤肥力仅由物理肥力和化学肥力构成，提出了质疑？一是土壤养分含量增加，但化肥报酬急剧递减：1975年：2005年：25kg谷粒/kg化肥

10谷粒/kg化肥15kg油料/kg化肥

7油料/kg化肥10kg棉花/kg化肥

5棉花/kg化肥30年递减50％～60％二是土壤物理结构的恶化：在2001年澳大利亚学者（LynetteK.AbbottandDanielV.Murphy）提出了生物肥力(soilbiologicalfertility

)的概念三、生物肥力提出的背景土壤生物肥力（soilbiologicalfertility）概念与微生物肥料理论基础土壤肥力包括土壤生物肥力、土壤化学肥力和土壤物理肥力三个组分。土壤微生物（组成、数量和功能）是土壤生物肥力的核心。土壤生物肥力概念：是指生活在土壤中的微生物、动物、植物根系等有机体为植物生长发育所需营养的贡献。同时，生物过程对土壤的物理、化学特性起到良好的促进和维持作用。土壤生物肥力（soilbiologicalfertility

）概念与微生物肥料理论基础关于微生物肥料的理论基础的问题，一直在研究和探索之中。这主要是因为土壤环境中各种养分的转化与物质循环均在微生物主导作用下的复杂过程的结果。近几年中国农大的学者提出“养分生物有效性”和“根际（层）养分调控技术”也肯定了微生物在其中的不可或缺的作用。2003年澳大利亚学者L.K.Abbott等提出“土壤生物肥力（soilbiologicalfertility）”概念和相关的评价体系，丰富了微生物肥料的理论内涵。

土壤肥力与3个组分的概念与微生物肥料理论基础

中国肥料行业现状我国化学肥料应用方面存在的问题微生物肥料是农业可持续发展的必然选择四、发展微生物肥料必然性

1、产能过剩：目前产能6000万吨；表现在国内氮肥、磷肥产品自给有余；氮肥产能过剩40％；磷肥产能过剩60％；钾肥自给率显著提高；复混肥产能已经过剩。2、肥料品种结构有一定的改善：配方肥、有机无机复混肥的比例逐年提高，以微生物肥料等新型肥料品种不断得到发展壮大。3、主要技术装备实现国产化。4、面临的主要问题有：天然气资源紧张，高品位磷矿短缺，钾资源垄断；优惠政策可能逐步收紧，出口政策存在不确定性；环境保护政策日益严格等。国内肥料行业现状：生产和使用居世界第一

1、肥料使用结构不合理：

重化肥，轻有机肥和微生物肥料；重氮肥轻磷钾肥、重大量元素轻中微量元素。2、肥料使用量大，是发达国家的50％以上；施用技术粗放。3、肥料利用率低。4、对环境造成污染。

我国化学肥料应用方面存在的问题：使用结构不合理、过量施用和利用率低氮肥利用率仅10～30%！磷肥当季的利用率不到10％

我国用肥最高的200个县年施氮522kg/ha。——(张维理,2004)菜地单季施化肥高达569-2000kg/ha！肥料利用率低，施用量大废水排放蓝藻爆发

赤潮水华微生物肥料是农业可持续发展的必然选择

中国农业面临的主要问题：1、人口增长的压力，粮食保障安全：2、资源紧缺，持续供给能力：耕地、能源、动植物、微生物资源减少、水资源短缺严重3、土壤环境污染，可持续发展能力：土壤生产力下降，环境的恶化4、农产品质量安全忧患，人类健康、社会稳定和谐问题：品质下降、农残、除草剂、重金属、抗生素污染、毒害。供给不足，总量保障危机，价格上涨。石油污染土壤甲拌磷污染的土壤除草剂的药害我国农业必须走可持续发展的道路1、保持稳定、持续增长的农业生产率。2、保持稳定、持续的土壤肥力。3、保持健康、协调的生态环境。4、保持资源与环境的持续利用平衡协调：动物、植物、微生物关系和谐五、我国微生物肥料的研发历程我国自50年代从国外引进自生固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌制剂。从豆科植物上应用根瘤菌接种剂开始的，起初只有大豆和花生根瘤菌剂。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。70—80年代中期，开始研究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—90年代，农业生产中又相继应用联合固氮菌和生物钾肥作为拌种剂。微生物肥料研制单位相继推出联合固氮菌肥、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、PGPR制剂和有机物料(秸秆)腐熟剂等适应农业发展需求的新品种。第二节微生物肥料的种类微生物肥料按作用机理分：固氮菌类肥料（根瘤菌肥料、自生固氮菌肥、固氮蓝藻等）解磷菌类肥料解钾菌类肥料（硅酸盐细菌）

抗生菌肥料PGPR菌肥堆肥菌剂和发酵菌剂复合微生物肥料一、固氮菌肥_根瘤菌肥料根瘤菌是含有大量根瘤菌活菌体的生物制剂，接种于豆科植物种子上，在土壤条件适宜情况下，根瘤菌能在豆科植物根际进行活跃的生命活动，并侵入豆科植物根部结瘤，固定空气中的氮素为NH3或NH4+。

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。

根瘤菌与豆科植物间的共生------形成根瘤共生体

根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供

氮素养料；

豆科植物的根系分泌物能刺激根瘤菌的生

长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定

的生长条件。RootNoduleBacteriaandSymbiosiswithlegumes豆类SoybeanrootnodulesUnnodulatedsoybeanNodulatedsoybean生物固氮在氮循环中的作用大气中的N2尿素及动植物遗体NO3-土壤中的微生物NH3NO3-氮素化肥

根瘤固氮菌一般生理特性

化能有机营养型能：利用NO3-、NH4+，但培养基中含植物性氮素物质（豆芽汁、酵母汁等）时大多数根瘤菌生活得更好。需要多种灰分元素：P素的要求尤其高；铁是合成豆血红蛋白和铁蛋白的必要元素。钼是固氮酶的成分。适合中性和微碱性条件，适合的pH在6.5-7.5，适合的温度25-30℃。

根瘤菌肥的生产拌种剂和复合肥料。拌种剂：粉状、液体、冻干粉。复合肥料：同一根瘤菌属的不同菌株复合，或与其他微生物合用以增强结瘤能力。生产过程：菌种培养—固体扩大—收集菌泥制菌粉—装瓶液体扩大—吸附剂—拌种—装袋。2.自生固氮菌肥料单独生活时能固定空气中的氮的一类微生物称为自生固氮菌，分为光合细菌和非光合细菌。主要类群：蓝细菌、圆褐固氮菌、假单胞菌、多黏芽孢杆菌等。固氮能力比共生固氮差。自生固氮微生物：圆褐固氮菌圆褐固氮菌代谢类型是异养需氧型.圆褐固氮菌能产生生长素，促进植株生长和果实的发育。生物固氮的利用价值1、将圆褐固氮菌制成菌剂，施到土壤中，可提高农作物产量；2、对豆科植物进行根瘤菌拌种，也能提高豆科作物的产量；3、用豆科植物做绿肥，可明显增加土壤中氮的含量。磷素是作物生长发育所必需的营养元素之一。虽然土壤中磷含量很高，但能被植物吸收利用的有效态无机磷却很低，土壤中绝大部分磷为无效磷。磷是许多发展中国家农业生产重要的限制因素，提高土壤中磷的利用效率将具有战略性意义。3.解磷菌肥料

解磷微生物类肥料

能分解土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。解磷微生物产生磷酸酯酶，分解有机磷化物，提供植物所必须的磷元素。巨大芽孢杆菌假单孢菌能产生有机酸、碳酸、硝酸和硫酸，增加磷酸钙的溶解性，提高土壤可溶性磷的含量。溶磷微生物假单孢菌属产碱杆菌属黄杆菌属节杆菌属欧文氏菌属菌根菌能溶解无机磷化物，分解有机磷化物，增加菌根菌周围的有效磷含量。菌根菌硬果孢霉属无柄孢霉属巨孢霉属球孢霉属细菌解磷机制解磷微生物溶解难溶性磷化物的机制可归结为以下几类：(1)分泌有机酸起作用：

通过代谢活动产生有机酸(细菌一般分泌乳酸、氨基酸、草酸、延胡索酸和柠檬酸等，真菌主要分泌草酸、丙二酸和乳酸等)，这些酸一方面直接溶解土壤中难溶性磷酸盐。

这些酸既能降低pH值，又可与铁、铝、钙等离子结合，从而使难溶性磷酸盐溶解；。细菌解磷机制(2)有机酸另一方面则是通过鳌合作用释放出土壤磷素：腐解植物残体而产生胡敏酸和富里酸。这两种酸能与复合磷酸盐中的钙、铁鳌合，从而释放出磷酸根，与铁、铝及磷酸盐形成稳定的可溶性复合物，可以被植物吸收利用。(3)生物矿化作用。即通过分泌植酸酶、核酸酶和磷酸脂酶等物质，分别将植酸、核酸和磷酸脂等有机磷降解。巨大芽胞杆菌（Bacillusmegatheriumvar.phosphaticum

）1.菌体形态特征：此菌的菌体实在粗大，因而拉丁文学名称其为为巨大芽孢杆菌。2.芽孢形态特征：有大芽孢，椭圆形偏端或中位；孢囊多为背端生，芽孢内不着色，无色；成熟孢囊不膨大。3.菌落形态特征：在专用培养基上菌落圆形，有同心圈，表面光滑；菌落不透明，由灰白色变棕黄色，边缘整齐；菌落扁平，微隆起微绉折。4.生理生化特征：革兰氏染色阳性；在肉汤培养基中生长很快，有较强分解核酸和卵磷脂的能力，也能从难溶的无机磷灰石中释放出正磷酸盐。解磷能力的测定

解磷能力是表征解磷微生物作用的重要指标，可采用定性法和定量法两种方法测定。

定性法一般指的是平板溶磷圈法;

平板溶菌圈法：将溶磷菌株在含有难溶性磷酸盐或有机磷的固体平板培养基上培养，测定周围菌落产生透明圈的大小。无机磷平板一般采用磷酸钙盐固体培养基，接种菌株培养数天后，以磷酸钙盐平板上菌落周围出现透明圈的视为有解无机磷能力的菌株。有机磷平板一般采用卵黄平板培养基，以卵黄平板上菌落周围出现混浊圈的视为有解有机磷能力(卵磷脂被水解形成脂肪和磷酸)。溶磷圈直径（D）和菌落生长直径(d)的比值(D/d)是表征解磷菌相对解磷能力的一个指标。解磷微生物的种类解磷细菌：芽孢杆菌属(Bacillus)欧文氏菌属(Erwinia)假单孢菌属(Pseudomonas)土壤杆菌属(Agrobacterium)沙雷氏菌属(Serratia)黄杆菌属(Flavobacterium)肠细菌属(Enterbacter)解磷真菌：青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)、根霉属(Rhizopus)、镰刀菌属(Fusarium)、AM菌根菌4、解钾细菌菌肥解钾细菌，又称硅酸盐细菌。硅酸盐钾可溶性钾解钾细菌具有荚膜，荚膜的组成分为多糖类物质，促进土壤微团聚体的形成；解钾细菌还能将土壤中的无效磷转化为有效磷；并有微弱的固氮能力。胶质芽孢杆菌转化钾矿物的微生物

能分解长石和云母等硅酸盐类矿物产生有效钾的微生物。最重要的是胶冻样芽孢杆菌芽孢椭圆形产生大荚膜革兰氏染色阳性固氮和分解矿物钾低分子量的酸性代谢物（如柠檬酸、乳酸等）解钾机理细菌胞外多糖的形成5.抗生菌肥

-5406抗生菌肥：能分泌抗菌物质和刺激素的微生物制成的肥料产品，含有抗生菌的制品即为抗生菌肥。抗生菌肥能提高土壤肥力，增强作物抗病、抗虫能力，刺激作物生长和增加作物抗旱、抗寒能力。例如：5406菌肥，又称放线菌肥料，是在放线菌肥料研制之初以“5406”号放线菌为主要菌种加入到载体之中制成，所以称为5406菌肥，简称“5406”。5406泾阳链霉菌的生物学特性：菌落圆形、凸起，开始生长时浅黄色至淡红色。气生菌丝粉白色，上面生满成串孢子呈粉红色。最适生长温度为26～32℃。5406菌肥作用机理1、抗生菌肥5406分泌抗生素，对植物病原真菌、寄生细菌有很好的拮抗作用。抑制有害微生物，增加了根际微生物的生理活性。2、刺激与调节作物生长：分泌多种不同类型的刺激素。3、转化土壤和肥料的营养元素：将不能吸收利用的N、P、K转化为可利用状态，可提高水解N、速效P和速效K的含量。4、促进农作物对养分的吸收，提高对纤维素的分解能力，加强对有机质的分解；改善土壤物理性能；施用后，P提高60%~70%；土壤团粒结构增加，通气性好。6、堆肥菌剂和发酵菌剂7、根际促生细菌肥料（PGPR）根际微生物菌根菌是一类产生促进生长物质，产生促生作用的根际细菌肥料。根际微生物根际微生物是指根表面和离根表面5mm范围内的微生物。植物根部的分泌物在根际形成营养带，促进了微生物的大量繁殖，这种效应称为根际效应。根际效应根际微生物对植物的促进作用产生活性物质核酸生长激素、细胞分裂素赤霉素、乙烯和脱落酸水杨酸产生铁载体抑制病害抑病作用产生抑制真菌病害的酶产生抗生素抑制病害农杆菌属、无色杆菌属假单孢菌根际促生微生物的种类硝化细菌、反硝化细菌链霉菌小单孢菌放线菌细菌霉菌毛霉、根霉、腐霉青霉、曲霉、木霉、镰刀霉菌根菌对植物的促进作用①提高植物对毒物的耐受能力②提高植物对不良环境的耐受范围③产生抗生素抑制植物病害8、光合细菌肥料是一类能将光能转化成生物代谢能量的微生物。如蓝细菌、紫细菌、绿细菌和盐细菌等，广泛分布于自然界中。9、复合微生物肥料

指含一种以上有益微生物及其他营养物质的混合制剂，选择配制复混微生物肥料的主要原则是：各种微生物必须彼此没有抑制作用，并且在同一载体中不会互相争夺营养，在微生物与营养物质复配中所加入的营养干物质数量及其对微生物的存活没有影响六大功能机理NY/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；产生促进作物生长活性物质能力；促进有机物料腐熟功能；改善农产品品质功能；增强作物抗逆性功能；改良和修复土壤功能。

第三节微生物肥料作用机理一、提供或活化养分功能：生物固氮

根瘤菌及其制剂产品：如花生根瘤菌[Bradyrhizobiumsp.(Arachishypogae)];大豆根瘤菌(B.japonicum或B.elkanii或Sinorhizobiumfredii);紫云英根瘤菌自生固氮菌/联合固氮菌及其制剂：圆褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)、拜氏固氮菌(Azotobacterbeijerimckii);

雀稗固氮菌（A.paspali）等；巴西固氮螺菌(Azospirilliumbrasilense)、粪产碱菌(Alcaligefaecalis)巴西、阿根廷、美国等大豆主要生产国，在大豆种植中均不施化学氮肥，使用根瘤菌菌剂即可满足大豆对氮肥的需要。溶磷我国磷矿资源缺乏，尤其是高品位的磷矿；土壤中积累了大量的难溶性磷，研究开发溶磷菌剂十分必要。微生物解磷或溶磷机理是：通过产有机酸（如乳酸、柠檬酸）和一些酶类（如植酸酶），使土壤中的难溶性磷素如磷酸铁、磷酸铝以及有机磷酸盐矿化形成作物能够吸收利用的可溶性磷。将分解利用不同磷素来源如分解卵磷脂类的细菌称为有机磷细菌，分解磷酸三钙的细菌称为无机磷细菌。溶磷目前主要研究和应用的菌种有以下一些种：

细菌：巨大芽胞杆菌(Bacillusmegatherium)；氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)；假单胞菌属的一些种(Pseudomonasspp.)；芽胞杆菌属或类芽胞杆菌属的一些种(Bacillusspp.或Paenibacillusspp.)；

许多真菌：(例如青霉菌、黑曲霉，菌根等)具有非常强的溶磷能力。+AM-AM解钾解钾菌种主要有：胶质芽胞杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)、环状芽胞杆菌(B.circulans)

。前者的全基因组系列即将完成。施用硅酸盐菌剂常规施肥示范试验地点：山西省平遥增产23.9～60％，增收1600元溶解中量元素能力

难溶性钙、镁或硫元素的活化，提供给作物利用微生物种类：产生铁载体：Thiobacillusthiooxidans

（氧化硫硫杆菌）

Rhizopusarrhizus(根霉)微生物肥料提高化肥利用率，减少化肥的使用量微生物肥料与化肥配合使用，可提高化肥的利用率，减少化肥的流失，从而降低化肥的施用量（10%--30%）。巴西、阿根廷种植大豆不施化学氮肥，美国仅施5Kg/公顷氮肥。我国则施用150Kg/公顷氮肥，产量比国外低30％以上。有经济上的意义，而且有生态学方面的价值，对环境也有益处。二、产生促进作物生长活性物质能力种类多：菌种主要有醋杆菌(Acetobacterdiazotrophicus)、气单胞菌(Aeromonascaviae)、柠檬节杆菌(Arthrobactercitreus)、巴西固氮螺菌(Azospirllumbrasilense)、自生固氮菌(Azotobacterspp.)、巨大芽胞杆菌(Bacillusmegaterium)、多粘类芽胞杆菌(Paenibacilluspolymyxa)、枯草芽胞杆菌(B.subtilis)、阴沟肠杆菌(Enterobactercloaced)、荧光假单胞菌(P.fluorescens)，等。多粘类芽胞杆菌(Paenibacilluspolymyxa)的全基因组序列不久前完成。二、产生促进作物生长活性物质能力应用范围广：在农业上有良好的应用前景，尤其是这类微生物可以单独使用，更可以与其它微生物种类复合使用，使促生作用、肥效作用更好地结合起来，以提高和加强应用效果。这种复合剂型的研制是一个发展方向。

三、促进有机物料腐熟功能

腐熟菌剂产品使用的菌种：50个种

细菌（13）：枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、黄褐假单胞菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌、多食鞘氨醇杆菌、戊糖片球菌、解淀粉芽孢杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、施氏假单胞菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌；放线菌（15）：白色链霉菌、天青链霉菌、白浅灰链霉菌、热紫链霉菌、唐德链霉菌、细黄链霉菌、嗜热灰色链霉菌、灰肉红链霉菌、除虫链霉菌、泾阳链霉菌、微白黄链霉菌、灰螺链霉菌，等;

霉菌（15）：里氏木霉、绿色木霉、黑曲霉、米曲霉、温特曲霉、帚状曲霉、杂色曲霉、嗜热性侧孢霉、米根霉、卷枝毛霉;酵母菌（7）：粉状毕赤酵母、酿酒酵母、热带假丝酵母、扣囊拟内孢霉、乳酸可鲁维酵母，等。促进有机物料发酵腐熟

(除臭、缩短发酵时间、定向腐熟)秸秆还田:国家需求

机割秸秆还田人工秸秆还田试点及瓜类品种测定批次中心含糖边缘含糖菌剂CK菌剂CK金山“93－1”西瓜510.19.67.56.5浦东“特小凤”西瓜311.911.1

金山“古拉巴”甜瓜215.014.2

四、改善农产品品质功能

菌剂试验瓜平均含糖量（％）(2001年上海试验)

降低蔬菜中硝酸盐的含量

五、增强作物抗逆性功能减轻作物病虫害发生（病情指数）提高作物抗倒伏、抗旱、抗寒克服作物连作障碍等方面的能力

提高植物耐干旱等抗性能力+菌根-菌根菌根菌侵染—抗性基因表达---植物激素平衡PGPR的抑病作用产生铁载体产生卵磷脂酶和几丁质酶产生抗生素铁载体是一种低分子量配位体，可以与三价铁离子形成络合物，其功能是向细胞提供铁养分作用于植物细胞膜，影响其通透性和其他一系列生理活性;破坏病原真菌细胞壁合成。有些微生物可以通过产生抗生素抑制植物病害增强植物对重金属污染的抗性六、改良和修复土壤功能农药等污染物的生物修复作用：新的热点

微生物由于数量大、种类多，变异快，降解有机物的潜力相当大，而且干净彻底、无二次污染，几乎所有能造成环境污染的有机物都能被微生物所分解、利用，这为我们消除农药残留环境污染提供了一条崭新的途径—农药面源污染的微生物修复（微生物降解的全面性）。生物修复在美国已经形成了一门新兴的生物技术产业，有几十家生物修复公司，专门提供污染环境（土壤和水体的石油、化工污染）生物修复的技术方案和产品，在美国生物修复市场的营业额已经达到了百亿美元（新兴的生物技术产业）。农药污染是中国等发展中国家所面临的迫切需要解决的问题，国内在农药残留的微生物降解方面进行了很多的研究，逐步在加大应用（现实迫切需要）。第四节

微生物肥料生产一、微生物肥料生产工艺的要求要有优良的菌种选择适合的生产工艺选择适宜的吸附剂生产生物肥料所需的硬件条件生产菌种及其保存条件无菌操作间/台发酵设备空气过滤设备热动力设备（锅炉、烘干、灭菌设备等）后处理混合和分装设备质检所需仪器设备技术上的要求菌种保存、复壮、纯化技术；菌种组合；

发酵控制技术(发酵工艺)；后处理的均匀混合、包装技术载体要求：草炭等有利于微生物存活、增殖---如何生产合格产品:把好四个关原料关：稳定、价廉，降低生产成本菌种关：纯度、好的生产性能、活性高、抗逆性强；（关键）发酵关：工艺合理，降低运行成本；（基础）包装及储运关：（保质期）原菌种(右)

接种操作(下)纯菌种:菌落形态一致(側胞芽胞杆菌培养4天)纯菌种:菌体形态一致圆褐固氮菌菌体形态无菌操作间（上）

无菌操作台（右）无菌操作间种子扩大培养向种子罐中利用负压接种（A-1）年产1000吨微生物发酵工厂7-70L全自动微生物发酵系统

第一，要有优良菌种。所采用的菌种应该是在实验室进行反复筛选、理化鉴定、作用机制及特性比较清楚的基础上经过反复田间验证，证明无毒、符合生产要求、肥效作用好的优良菌种。

第二，选择符合要求的发酵设备，能够防止各环节的污染。培养基配方，酸碱度，温度，通气量，吸附剂的选择和灭菌等均应符合该种微生物的要求。

第三，吸附剂的选择和灭菌。吸附剂是具有一定营养的、疏松的、颗粒很小的、pH为中性的物质（不足中性的，用前应调整到中性），用前应灭菌。它对于在一定时期内维持微生物肥料中特定的微生物活性数量有十分重要的作用，最常用的有草炭和蛭石。草炭蛭石二、微生物菌肥的生产流程混合、干燥、成品一级种子培养（斜面菌种）固体培养二级种子培养（三角瓶振荡培养）液体深层通气培养吸附剂液体浅层培养灭菌原始菌种固体扩大培养三、微生物肥料的剂型优质剂型应该具有的特点①有一个好的菌体载体。现在已研究出的载体物质有20余种，但是最好的载体仍是草炭。②对菌株存活有良好的保护性能，保存期要有一年，使接种到种子上或土壤里有足量的活菌数。③在保存期内，菌株的死亡率要低。这主要受保存温度、菌剂中培养的纯度和保存期间水分丢失等方面的影响。因此，要求菌剂应是高纯度的，并能保持一个较恒定的含水量和气体交换量。微生物肥料剂型的种类

（1）固体粉状草炭机型（2）液体剂型

（3）颗粒接种菌剂

（4）浓缩冷冻液体菌剂

（1）固体粉状草炭剂型

这种剂型以湿润草炭为主。将发酵好的菌液，按一定的菌液浓度和草炭拌匀后，封存于塑料袋内。这是国际上最常用的一种菌剂。（2）液体剂型

用发酵液直接分装或分装后上部用矿油封面。用于实验室和扩大营养接种，或直接施用。但应在尽可能短的时间内用完。（3）颗粒接种菌剂

为了避免粉状剂型拌种时与杀菌剂、化学肥料直接接触或者为提高微生物肥料的接种效果而采用的。（4）浓缩冷冻液体菌剂

用高浓度的浓缩菌液（1012个/mL），分装，突然快冻，并借助干冰将其保存在冰冻状态下。在0℃下，至少可保存9个月，使用时需在24h一次融化。四、常见微生物肥料的生产基本过程（一）大豆根瘤菌剂的生产第一步：根瘤菌菌种的筛选第二步：根瘤菌的鉴定第三步：根瘤菌剂的生产

（1）固体培养：克氏瓶装固体培养基，灭菌后摆成平面，接种，培养6~8d，每瓶菌体达3000亿以上，将菌苔洗下，然后拌入灭菌的草炭。（2）液体深层发酵生产工艺流程原菌种一级斜面克氏瓶固体菌种种子罐菌液二级斜面三级斜面发酵罐液体（摇瓶）三级培养草炭自然干燥粉碎过筛灭菌混拌吸附保温密封包装说明：

各级培养的培养基基本相同，一级菌种培养培养的传代为，一支母种扩大20~50之斜面，二级菌种培养接种量为10%~20%，三级菌种接种量为10%，通气量为0.4~0.8L，搅拌速度120~200r/min，要求菌数达20~30×108/ml，种子罐、发酵罐接种量为10%，需要对罐及管道灭菌，每隔12小时抽样检验杂菌数及含菌量（二）其它微生物肥料生产过程基本与大豆根瘤菌的生产过程相似，只是培养基、接种量、培养条件（时间、温度、通气等）有差异。（三）复合固体微生物肥料的生产（1）、防治枯萎病病菌的拮抗菌菌种病原菌普通菌株拮抗菌1、抗病菌种抑制西瓜枯萎病盆栽效果（2）、抑制枯萎病病菌生长的生防真菌（木霉）哈茨木霉竞争性抑制枯萎病病原菌绿色木霉竞争性抑制枯萎病病原菌病原菌尖孢镰刀菌病原菌尖孢镰刀菌绿色木霉哈茨木霉绿粘帚霉绿粘帚霉竞争性抑制枯萎病病原菌高效木霉菌种资源拮抗棉花黄萎病菌株黄萎病病原菌拮抗菌的抑制效果黄萎病病原菌（3）、抑制棉花黄萎病的拮抗菌实验室利用15－150全自动发酵系统研究发酵条件

150L发酵罐15L种子罐(1)、实验室研究在位控制装置2、发酵生产各种抗病菌种(2)、大规模发酵生产抗病菌种

－－－年产1500吨抗病菌种生产能力1－2－5吨发酵系统1-2-5吨发酵系统3、固体有机载体的生产

（1）利用中药渣废弃物生产载体（2）、利用酒糟生产有机载体

－－－江苏花厅肥料有限公司（3）、利用畜禽粪便生产有机载体

－－－江苏田粮农业科技有限公司（4）、利用饼粕固体发酵生产载体－－－江苏新天地氨基酸肥料有限公司4、固体复合微生物有机肥生产流程功能菌发酵液（≥5×109个/ml）根据配方进行配伍腐熟有机肥1腐熟有机肥2腐熟有机肥3二次发酵（2－3天）低温干燥（≤80℃）包装（造粒或者粉状）固体菌种真空包装生产线配料技术注意事项：

配料因原料来源、发酵方法、微生物种类和设备的不同而各有差异。

配料的一般原则是：在总物料中的有机质含量应高于30％，最好在50％－70％；碳氮比为（30：1）～（35：1），腐熟后达到（15：1）~(20:1);pH为6～7.5之间，水分含量控制在50％左右为宜，但加菌发酵时水分含量可调节至50％～70％。具体配方因有机物料成分来源而定。第五节微生物肥料的使用及管理一、微生物肥料的施用（一）通用技术要求产品选择：选择在农业部获得登记的产品产品贮存：阴凉干燥的场所，避免阳光直射或雨淋产品使用：施用时期、次数及数量（二）产品使用要求

液体菌剂：拌种、浸种、喷施、蘸根、灌根固体菌剂：拌种、蘸根、混播、混施（与有机肥或细土混匀后施用）有机物料腐熟剂：将菌剂均匀拌入腐熟物料中，调节物料的水分、碳氮比等，堆置发酵并适时翻堆。复合微生物肥料：基肥、种肥、追肥

拌种：先将种子表面用水喷潮湿，然后将种子放入菌肥中搅拌，使种子表面均匀粘满菌肥即可播种。

育秧：床式或盘式育苗时，可将菌肥拌入育苗土中堆置3天后，再做成苗床或装入育苗盘

穴施：先将菌肥与湿润的细土拌均匀，施在移栽或插秧的穴内，然后移栽幼苗或插秧覆土。

蘸根：将菌肥加一些细土，加适量的水拌成泥浆，将移栽秧或扦插苗在泥浆中浸数分钟，然后带浆移栽秧苗或扦插。追施：将菌肥配成菌肥水溶液，浇灌在作物行间或果树周围的浅沟内，浇完后即覆土。(沟施法、穴施法、灌根法、冲施法)喷施：有些液体菌肥，可作叶面肥施用，方法是加水100倍后充分混匀，喷洒在叶片的正反面即可。

(三)应用时的注意事项：1、选用质量合格的微生物肥料。质量低下、杂菌含量高或过期的产品不能施用。2、施用时要尽量减少微生物的死亡。菌肥要避免阳光直射，拌种时应在阴凉处操作，拌种后要及时播种，并立即覆土。菌肥不可与有害农药、化肥混合施用。3、创造适宜的土壤环境。酸性土壤应中和土壤酸度。土壤过分干燥时，应及时灌浇，大雨后要及时排除田间积水，应改良土壤，合理耕作，提高土壤的通透性。应针对性地补施微生物必须的矿质营养。4、因地制宜推广应用微生物肥料。根瘤菌肥料增产效果明显，可在豆科作物上广泛应用。对其他微生物肥料，应探索不同菌肥的效应，施用量、施用方法逐步推广。（四）固氮菌肥的施用方法

拌种

要注意固氮菌对土壤湿度、pH（最适宜7.4~7.6）、温度（25~30℃），土壤中施用大量氮肥后，应隔10d左右再施固氮菌肥。浸种：

把适量菌剂倒入盆中，再倒入清水，菌剂与清水按1:1比例混合，摇匀后把种子放入菌液中，搅拌，浸泡8-12h，捞出阴干后播种，可提高种子发芽率，增强抗病能力。微生物肥料的特点和正确使用(1)

微生物肥料是一类活菌制品，要发挥它的效能必须注意以下5个方面：1、微生物肥料的核心是制品中特定的有效的活微生物，必须保证有一定数量的有效活菌。此外，还应有不同微生物特有的活性指标，目前有关活性指标尚在试验、探索之中，用什么样的指标，多大的数字量化需要研究、试验、验证。我国现行的由农业部颁布的微生物肥料标准对各种微生物肥料产品均规定了相应的最低的活菌含量。

微生物肥料的特点和正确使用(2)2、要从生产到使用都要给产品中的有效微生物一个生存的合适环境：水分含量、pH、温度、载体中残糖含量、包装材料等等，尤其是产品中杂菌含量应注意严格控制。

产品中水分含量过高易滋生霉菌，过多的霉菌常可造成种子的霉烂，导致缺苗断垅。温度过高(如长时间在35℃以上)可致产品中有效微生物减少，杂菌增加。

产品冰冻或反复冻融也是造成产品中有效微生物数量骤减的一个重要原因。

微生物肥料的特点和正确使用(3)3、

微生物肥料作为活菌制剂有一个有效期问题。此类产品刚生产出来时活菌含量较高，随着保存时间和不当的运输、保存条件的变化，产品中的有效微生物数量逐步减少。当减少到一定数量时其有效作用显示不出来，我们通常认为的失效，就是这个意思。不同的微生物肥料的有效期是不同的。使用者一方面要注意在有效期内使用，另一方面注意维持微生物生命活动的必要条件。微生物肥料的特点和正确使用(4)4、注意适用作物和适用地区，是微生物肥料功能发挥的重要保证。一个产品不可能适用于一切作物，适用于一切地区等等。我国国土面积大，土壤类型多，肥力状况差异极大。作物种类多，品种更迭快。一种微生物肥料是否适用于本地区，应该做规范的田间试验。生产菌种的获得毕竟是从某一局部分离得到或有某种针对性筛选出来的，如从北京地区某处分离得到的菌种不见得既适应黑龙江省又适应海南省。我们提倡有针对性的选育生产菌种，例如针对碱性土壤、酸性土壤的菌种，或是针对某特定作物的菌种，当前在这方面差距比较大，要逐步往这方面发展。微生物肥料的特点和正确使用(5)5、

施用技术上的问题：微生物肥料使用时一定注意勿使长时间暴露在阳光下，以免紫外线杀死肥料中的微生物。配合禁忌是另一个必须注意的问题，有的产品不宜与化肥混施，尤其是一些与固氮有关的微生物肥料不宜与化学氮肥混施。杀菌剂(杀细菌制品)不能与各种微生物肥料混用，以免杀死其中的有效菌。

二、微生物肥料的管理（一）、登记管理机构：农业部类型:

临时登记：有效期1年

正式登记：有效期5年

续展登记：

临时登记或正式登记的登记证有效期满，需要继续生产、销售产品的，生产者应当申请续展登记（临时登记2个月，正式登记6个月）

变更登记：

在登记证有效期内，改变产品使用范围、产品名称和企业名称等微生物肥料生产菌种的相关要求

要说明产品菌种的来源、分类地位、相应的鉴定报告，产品的安全性报告。

菌种及安全鉴定单位应为农业部认定的鉴定机构如中国科学院微生物研究所、国家级菌种保藏中心，农业部微生物肥料和食用菌菌种质检中心、中国疾病预防控制中心及农业部确定的其它单位（二）、微生物肥料的技术指标微生物肥料行业标准一览表类别标准名称标准号通用标准1、微生物肥料术语NY/T1113-20062、农用微生物产品标识要求NY885-2004菌种安全标准3、微生物肥料生物安全通用技术准则NY1109-20064、硅酸盐细菌菌种NY882-2004产品标准5、农用微生物菌剂GB20287-20066、复合微生物肥料NY/T798-20047、生物有机肥NY884-2004方法标准8、肥料中粪大肠菌群值的测定GB/T19524.1-20049、肥料中蛔虫卵死亡率的测定GB/T19524.2-2004技术规程10、农用微生物菌剂生产技术规程NY/T883-200411、微生物肥料实验用培养基技术条件NY/T1114-200612、微生物肥料田间试验技术规程及肥效评价指南NY/T1536-200713、微生物肥料使用准则NY/T1535-200714、根瘤菌生产菌株质量评价技术规范NY/T1735-200915、微生物肥料菌种鉴定技术规范NY/T1736-200916、微生物肥料生产菌株质量评价通用技术要求

NY/T1847-201017、微生物肥料生产菌株鉴别--PCR方法制订中18、微生物肥料检验技术规程制订中农用微生物菌剂产品技术指标项目剂型液体粉剂颗粒有效活菌数(cfu)a

，亿/g(mL)≥2.02.01.0霉菌杂菌数，个/g(mL)≤3.0×1063.0×1063.0×106杂菌率，%≤10.020.030.0水分，%≤-35.020.0细度，%≥-8080pH值5.0~8.05.5~8.55.5~8.5保质期b，月≥36a复合菌剂，每一种有效菌的数量不得少于0.01亿/g(mL)；以单一的胶质芽胞杆菌制成的粉剂产品中有效活菌数不少于1.2亿/g。b此项仅在监督部门或仲裁双方认为有必要时检测。有机物料腐熟剂产品技术指标项目剂型液体粉剂颗粒有效活菌数(cfu)，亿/g(mL)≥1.00.500.50纤维素酶活a，U/g（mL）≥30.030.030.0蛋白酶活b，U/g(mL)≥15.015.015.0水分，%≤-35.020.0细度，%≥-7070pH值5.0～8.55.5～8.55.5～8.5保质期c，月≥36a以农作物秸秆类为腐熟对象测定纤维素酶活。b以畜禽粪便类为腐熟对象测定蛋白酶活。c此项仅在监督部门或仲裁双方认为有必要时检测。复合微生物肥料的产品技术指标项目剂型液体粉剂颗粒有效活菌数(cfu)a

，亿/g(mL)≥0.500.200.20总养分（N+P2O5+K2O），%≥4.06.06.0杂菌率，%≤15.030.030.0水分，%≤—35.020.0pH值3.0~8.05.0~8.05.0~8.0细度，%≥—80.080.0有效期b，月≥36a含两种以上微生物的复合微生物肥料，每一种有效菌的数量

不得少于0.01亿/g(mL)；b此项仅在监督部门或仲裁双方认为有必要时才检测。生物有机肥产品技术指标项目剂型粉剂颗粒有效活菌数(cfu)

，亿/g≥0.200.20有机质（以干基计），%≥25.025.0水分，%≤30.015.0pH值5.5~8.55.5~8.5粪大肠菌群数，个/g(mL)≤100蛔虫卵死亡率，%≥95有效期，月≥6产品无害化技术指标参数标准极限粪大肠菌群数，个/g(mL)≤100蛔虫卵死亡率，%≥95砷及其化合物（以As计），mg/kg≤75镉及其化合物（以Cd计），mg/kg≤10铅及其化合物（以Pb计），mg/kg≤100铬及其化合物（以Cr计），mg/kg≤150汞及其化合物（以Hg计），mg/kg≤5（三）、微生物肥料田间试验技术规程及肥效评价指南范围：本标准规定了微生物肥料田间试验的方案设计、试验实施、数据分析、效果评价和试验报告撰写。术语和定义

常规施肥

regularfertilizing亦称习惯施肥，指当地前三年的平均施肥量（主要指氮、磷、钾肥）、施肥品种和施肥方法。

空白对照

control指无肥处理，用于确定肥料效应的绝对值，评价土壤自然生产力和计算肥料利用率等。

基质

substrate

指不含目的微生物或目的微生物被灭活的物料。项目产品种类微生物菌剂类产品1复合微生物肥料和生物有机肥处理设计1、供试肥料＋常规施肥2、基质＋常规施肥3、常规施肥4、空白对照1、供试肥料＋减量施肥22、基质＋减量施肥23、常规施肥4、空白对照试验面积1、旱地作物（小麦、谷子等密植作物除外）小区面积30m2；2、水田作物、小麦、谷子等密植旱地作物小区面积20m2；3、设施农业种植作物小区面积15m2，并在一个大棚内安排整个区组试验；4、多年生果树每小区不少于4株，要求土壤地力差异小的地块和树龄相同、株形和产量相对一致的成年果树。重复次数不少于3次区组配置及小区排列小区采用长方形，随机排列。施用方法按样品标注的使用说明或试验委托方提供的试验方案执行。试验点数或试验年限一般作物试验不少于2季或不少于2种不同地区，果树类不少于2年。注1：根瘤菌菌剂产品可设减少氮肥用量的处理。注2：减量施肥是根据产品特性要求，适当减少常规施肥用量。微生物肥料的效果评价（1）产量效果评价

增产差异显著水平的试验点数达到总数的2/3以上者，判定该产品有增产效果。品质效果评价

外观指标包括外形、色泽、口感、香气、单果重/千粒重、大小、耐储运性能等；

内在品质指标，如粮食作物测定淀粉及蛋白质含量；叶菜类作物测定硝酸盐含量、维生素含量；瓜果类作物主要以糖分、维生素、氨基酸等。微生物肥料的效果评价（2）抗逆性效果评价

抗逆性包括抑制病虫害发生（病情指数记录）、抗倒伏、抗旱、抗寒及克服连作障碍等方面。土壤改良效果评价

若经过同一地块两季以上的肥料施用，可测定土壤中的微生物种群与数量、有机质、速效养分、pH、土壤容重（团粒结构）等。安全指标评价

对试验作物或土壤进行农药残留、重金属等监测，以评价产品是否具有降解和转化功能。（四）、目前的肥料管理：

多部门分段式管理：工商部门负责肥料企业的工商注册及其市场监管；农业部门负责肥料的产品登记及其管理，指导使用；质检/技术监督部门负责复混肥产品等生产许可，肥料生产环节的监管；国家发改委负责肥料产业政策、价格调控，大项目审批，宏观调控。

存在问题：政出多门、管理混乱、重复执法、乱管滥罚现象突出；监管效率低、协调性差；企业负担过重。肥料登记：由农业部负责实施管理。国外的通行做法。主要从产品的有效性、安全性、适用性进行管理。主要是养分含量、养分配比、有毒有害元素限量等使用层面内容。工业产品生产许可证：由国家质量监督检验检疫总局负责实施管理。强调的是企业的生产条件和产品质量检验水平，考察的是企业是否具备持续生产合格产品的能力。主要是企业的生产能力、检验能力、管理能力等生产层面内容。1、肥料登记管理和生产许可管理的比较肥料登记管理产品：包括复混肥料（复合肥料）、掺混肥料、有机无机复混肥料、有机肥料、各种水溶性肥料、微生物肥料、各种新型肥料、土壤调理剂、床土调酸剂、配方肥料。工业产品生产许可证管理的产品：包括复混肥料（复合肥料