生物肥料科技科普知识

什么是微生物肥料?

  是指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的肥料产品。

微生物肥料的种类?

1)有机物料腐熟剂;2)土壤修复菌剂(重茬、农药解毒、除草剂降解等)功能菌剂;3)根瘤菌剂;4)溶磷菌剂;5)新型的复合微生物肥料;6)生物有机肥等6大类产品。

微生物肥料的六项功效

  • 提供或活化养分的功能;2)产生促进作物生长活性物质的能力;3)促进有机物料腐熟功能;4)改善农产品品种功能;5)增强作物抗逆性;6)改良和修复土壤功能;

微生物肥料为何成为国家发展战略选择?

    今年3月,制定的((到2020年化肥使用量零增长行动方案))明确指出要调整化肥使用结构,提高肥料利用率,发展新型肥料。微生物肥料质量监督检验中心李俊主任表示,由于长期使用化肥肥料,导致农业生产出现一系列问题,加上中国耕地复种指数高和连作生产,土壤持续生产能力、肥料利用率下降,土壤质量、农产品质量安全问题日益严重,而解决这些问题,离不开微生物肥料。

微生物肥料具有“四两拨千斤”的独特功能,既能活化土壤,提升肥效,又能保障农产品质量安全,是农业可持续发展不可缺失的投入品。同样,微生物肥料功能多样,能够充当分解者(秸秆分解、土壤有毒有害物质降解)、转化者(磷、钾、钙、镁等养分的有效转化)、生产者(生物固氮、产生各种促生物质)等。

“微生物肥料的功能特点与国家农业可持续发展道路相吻合,是国家战略的必然选择。”李俊讲到,其在提高肥料利用率、减少化肥用量方面将大有可为。

在产业政策和产业定位上,2013年发布的((生物产业发展规划))将微生物肥料列为高新技术产业和战略新兴产业;国家发改委也把微生物肥料列为现代农业优先发展的技术之一。

被化肥“喂瘦”了的土地到底缺什么?

     中央电视台近期((焦点访谈))播出了题目为((被化肥“喂瘦”了的耕地))的新闻专题调查,鲜明地指出了我国农业由于长期、大量并依赖性地使用化学肥料,已将我们本来健康、肥沃的土地“喂”得板结、酸化、盐渍化、地力衰竭,其恶化程度触目惊心!土壤污染、水污染、大气污染、各种病害,其严重程度令人发指!农民感受颇深的“增加化肥使用量不增加产量”甚至“化肥用得越多产量越低”、农产品重金属严重超标、品质恶化、卖难、效益低等等“乱象”已成了普遍现象,土壤危机、农业危机已为我们国家的粮食安全、食品安全乃至国民经济可持续发展敲响了警钟!

对于土地贫瘠、地理衰竭,((焦点访谈))中指出了个中原因,譬如用肥不平衡、缺乏有机质等等,但是从营养学、土壤健康学的角度看,这个论断尚不全面,甚至没有找到根源!

依笔者看来,按照土、肥、水、气,或者按照化肥、有机质、微生物各自的功效来进行分析一一比照和深入分析,不外乎以下几个方面的原因。

  • 被化肥“喂瘦”的板结、酸化、盐渍化、不通透、不保水保肥、营养匮乏、地力衰竭的土壤,毫无疑义是由于化肥成分在土壤中长期积累、残存、得不到有效分解和营养转化所致。那么,化学肥料、土壤营养的转化、分解和吸收靠什么?那就是“微生物”的生命活动!
  • 被化肥“喂瘦”的板结、酸化、盐渍化、不通透、不保水保肥、营养匮乏、地力衰竭的土壤,其保水保肥、通透性、地力提升靠什么?显然要靠土壤中的团粒结构、有机质、腐殖酸。腐殖质的生成也要靠“微生物”的生命活动。
  • 被化肥“喂瘦”的土壤里的各种污染物,譬如农药残留、化肥成分残留、各种重金属残留等等,怎样的理化反应中才能得到消解、降解或者无害化转化?还是要靠“微生物”的生命活动在其繁殖和代谢过程中,对上述污染物进行分解、转化、固化、转移以及新的无害化合成等等,从而达到彻底降解目标,恢复土壤健康!

     从严格意义上讲,微生物菌不是土壤肥料,但是从其功能意义上讲,微生物却是土壤的“好厨师”、“营养师”、“清洁师”!因为对植物的健康茁壮成长具有特殊的作用,体现出肥料效应,所以命名为微生物肥料。

国家苹果工程研究中心杨杰教授指出:“作物长不好的原因是作物的根不好,作物的根不好是因为土不好,土不好的原因是因为土壤中缺乏大量的有益微生物菌!”,可谓震耳发聩,一语中的!

我们的土壤中缺乏的不是“肥力”,真正缺乏的是“地力”!而土壤缺乏地力的根本原因则在于土壤缺乏有机质和微生物菌!

在实践中,各地采用优质微生物菌剂改良板结、酸化、盐渍化、病害严重、污染超标、地力衰竭的土壤,提高土壤有机质、修复土壤健康、恢复地力、促进作物增产、改良品质,已经取得了很大的成功,投入少,见效快,生态效果持久。

最后,我们用山东省林业厅张繁亮研究员的话做结语并给出本文的答案:“要彻底解决土壤健康问题,走出农业生产发展困境和危机,让土地真正“肥”起来,我们必须在用肥方面进行彻底的变革,那就是要尽快、大量使用有机肥和微生物菌剂!”。

 

生物菌对作物和土壤的功效

   介绍以下14种生物菌对作物和土壤的功效

   一、枯草芽孢杆菌:增加作物抗逆性、固氮。

   二、巨大芽孢杆菌:解磷(磷细菌),具有很好的降解土壤中有机磷的功效。                        

   三、胶冻样芽孢杆菌:解钾,释放出可溶磷钾元素及钙、硫、镁、铁、锌、钼、锰等中微量元素。

   四、地衣芽孢杆菌:抗病、杀灭有害菌。

   五、苏云金芽孢杆菌:杀虫(包括根结线虫),对鳞翅目等节肢动物有特异性的毒杀活性。

   六、侧孢芽孢杆菌:促根、杀菌及降解重金属。

   七、胶质芽孢杆菌:有溶磷、释钾和固氮功能,分泌多种酶,增强作物对一些病害的抵抗力。

   八、泾阳链霉菌:具有增强土壤肥力、刺激作物生长的能力。

   九、菌根真菌:扩大根系吸收面,增加对原根毛吸收范围外的元素(特别是磷)的吸收能力。

   十、棕色固氮菌:固定空气中的游离氮,增产。

   十一、光合菌群:是肥沃土壤和促进动植物生长的主力部队。

   十二、凝结芽孢杆菌:可降低环境中的氨气、硫化氢等有害气体。提高果实中氨基酸的含量。  

   十三、米曲霉:使秸秆中的有机质成为植物生长所需的营养,提高土壤有机质,改善土壤结构。      十四、淡紫拟青霉:对多种线虫都有防治效能,是防治根结线虫最有前途的生防制剂。

 

          三种以上多种复合菌相互促进、相互补充,抗土传病害效果远远大于单一菌种。有益菌群相互协同,共同作用,能使作物达到高产丰产的效果。

   1、促进快速生长:菌群中的巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌等有益微生物在代谢过程中产生大量的植物内源酶,可明显提高作物对氮、磷、钾等营养元素的吸收率。

   2、调节生命活动,增产增收:菌群中的胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有益菌可促进作物根系生长,须根增多。有益微生物菌群代谢产生的植物内源酶和植物生长调节剂经由根系进入植物体内,促进叶片光合作用,调节营养元素往果实流动,膨果增产效果明显。与施用化肥相比,在等价投入的情况下可增产15%—30%。                    

   3、果实品质明显提高:菌群中的侧孢芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等可降低植物体内硝酸盐含量20%以上,能降低重金属含量,可使果实中Vc含量提高30%以上,可溶性糖提高2—4度。乳酸菌、嗜酸乳杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等可提高果实中必需氨基酸(赖氨酸和蛋氨酸)、维生素B族和不饱和脂肪酸等的含量。果实口感好,耐储藏,卖价高。                    

   4、分解有机物质和毒素,防止重茬:菌群中的米曲菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等有益微生物能加速有机物质的分解,为作物制造速效养分、提供动力,能分解连作有毒有害物质,防止重茬。                    

   5、根际环境保护屏障:菌群中的地衣芽孢杆菌等有益微生物施入土壤后,迅速繁殖成为优势菌群,控制根际营养和资源,使重茬、根腐、立枯、流胶、灰霉等病原菌丧失生存空间和条件。使植物根系细胞的细胞壁增厚,纤维化、木质化,并生成角质双硅层,形成阻止病原菌侵袭的坚固屏障。                    

   6、增强抗逆性:菌群中的地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌等有益微生物可增强土壤缓冲能力,保水保湿,增强作物抗旱、抗寒、抗涝能力;同时侧孢芽孢杆菌还可强化叶片保护膜,抵抗病原菌侵染,抗病,抗虫。

 

菌种知识

    1.侧孢短芽孢杆菌

  生防菌名称 : 侧孢短芽孢杆菌 

  生防菌拉丁学名 : Brevibacillus laterosporu 

  生防菌类别 : 细菌 

  形态特征 : 在延迟期, 短芽孢杆菌为革兰氏染色阴性,菌体呈细长的杆状;在对数生长期,为革兰氏染色阳性,菌体成短而粗的杆状;在静止期,革兰氏染色又转为阴性,菌体成细长的杆状,偶尔也能观察到椭圆形的芽孢。图1是50号菌用1%H2SO4(pH6.8)负染后的电镜照片:菌体杆状、周生鞭毛、大小约0.88μm×2.2μm。 

  生理生化特征 : 不从碳水化合物产气;不水解淀粉;兼性厌氧,葡萄糖培养液中培养物的pH小于8.0。 

  防治对象 : 线虫 

  生防机理及特点 : 作为非脊椎动物的病原菌,有关研究人员曾报道了这种细菌的杀线虫能力,由于所报道的这些侧孢短芽孢杆菌菌株都不产生伴孢晶体,所以这些菌株的杀线虫毒力因子并非来自于具有特征性的伴孢晶体。然而,Smirnova TA,et al.分离到了2株能形成大的伴孢晶体的侧孢短芽孢杆菌菌株,这两株菌显示出很强的杀昆虫能力,研究证实,这种能力与菌体在形成芽孢过程中的伴孢晶体相关。有趣的是,Singer的实验表明,一株侧孢短芽孢杆菌的杀线活性源于一个热稳定蛋白的毒性。所有这些研究表明,不同侧孢短芽孢杆菌菌株拥有不同的线虫致病因子。牛秋红研究小组分离到的侧孢短芽孢杆菌G4菌株具有显著的杀线虫功能,但其并不产生伴孢晶体。从该菌株的发酵液里提取的粗蛋白酶液在12h内能杀死所有测试线虫并在24h内完全降解。从侧孢短芽孢杆菌G4菌株中纯化出的丝氨酸胞外蛋白酶可水解多种底物,包括胶原和线虫体壁,具有很强的杀线虫能力,组织病理电镜实验证实这种蛋白酶严重破坏了线虫体壁。而且,蛋白酶将线虫体壁分解成为一些氨基酸或小肽,这些营养物使病原细菌更好的生长繁殖。该蛋白酶基因异源表达的菌株表现出了明显的杀线虫活性,重组蛋白酶在体外对线虫体壁降解,而蛋白酶缺失菌株丧失了大部分的杀线活性,死亡线虫在生测中保持了完整的体壁,表明蛋白酶在线虫侵染中起主要作用。 

 

  • 枯草芽孢杆菌

    枯草芽孢杆菌,是芽孢杆菌属的一种。单个细胞 0.7~0.8×2~3微米,着色均匀。无荚膜,周生鞭毛,能运动。革兰氏阳性菌,芽孢0.6~0.9×1.0~1.5微米,椭圆到柱状,位于菌体中央或稍偏,芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明,污白色或微黄色,在液体培养基中生长时,常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉,分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛,对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中,易在枯草浸汁中繁殖,故名。有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌;有的菌株具有强烈降解核苷酸的酶系,故常作选育核苷生产菌的亲株或制取5′-核苷酸酶的菌种。 

作用机理

  1、枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质,这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用; 

  2、枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧,造成肠道低氧,促进有益厌氧菌生长,并产生乳酸等有机酸类,降低肠道PH值,间接抑制其它致病菌生长; 

  3、刺激动物免疫器官的生长发育,激活T、B淋巴细胞,提高免疫球蛋白和抗体水平,增强细胞免疫和体液免疫功能,提高群体免疫力; 

  4、枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类,在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用; 

  5、能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素,提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性。  

功效特点

  1、本品对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理,在孢子状态下稳定性好,能耐氧化;耐挤压;耐高温,能长期耐60°C高温,在120°C温度下能存活20分钟;耐酸碱,在酸性胃环境中能保持活性,可以耐唾液和胆汁的攻击,是饲料微生物中可100%直达大小肠的活菌。 

  2、枯草芽孢杆菌以孢子状态进入消化道后,迅速由休眠状态复活,在短期内繁殖成高含菌量的优势种群,消耗掉肠道内大量氧气,并能产生过氧化氢、细菌素,建立微生态平衡,促进有益厌氧微生物的繁殖,抑制有害细菌(大肠杆菌、沙门氏杆菌)的生长,从而预防腹泻、下痢等肠胃道疾病。 

  3、在快速繁殖过程中,产生大量多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶(特别是碱性蛋白酶)、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶,能降解植物性饲料中复杂的有机物,从而促进消化吸收,提高饲料利用率,防止动物消化不良,出现“饲料便”等状况发生。 

  4、本品安全高效,无药残,无毒副作用,能减少抗生素药物的使用,增强免疫力。同时缓解动物不进食,生长缓慢等不良应激反应状态,恢复由于用药造成的动物体质下降,提高疫苗抗体水平等综合抗病力。 

  5、除臭驱蝇,减少污染,控制细菌性疾病,能减少粪便中氮、磷、钙的排泄量,减少粪便臭味及有害气体排放,表现为动物粪便臭味逐步减轻,减少饲料蛋白质分解为氨气浪费,从而减少环境污染。  

应用范围

  枯草芽孢杆菌不仅在饲料中应该比较广泛,在污水处理及生物肥发酵或发酵床制作中应用也相当广泛,是一种多功能的微生物. 

  1、 市政和工业污水处理,工业循环水处理,腐化槽、化粪池等处理,畜牧养殖动物废料、臭味处理,粪便处理系统,垃圾、粪坑、粪池等处理。 

  2、 畜牧、家禽、特种动物及宠物养殖,水产养殖。 

  3、可以与多种菌种混配,在农业生产中具有重要作用;(如:JT菌种) 

注意事项

  1、可与低浓度抗生素同时使用,不得与杀菌剂、消毒剂、化学药品、农药等同时存放使用。 

2、若使用过量不会对动物造成任何伤害。

  3、包装开启后最好一次性用完,未用完密封保存。 

  【贮 藏】密封,阴凉、干燥处防潮、避光保存。 

【[保 质 期】未开封时,不少于24个月。 

 

 

解淀粉芽孢杆菌

 

功   用:解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)属于解磷解钾类细菌,由于其自身具有广泛地抑制真菌与细菌的能力,因而成为具有生物农药、生物药肥开发潜力的微生物。

应用原理:解淀粉芽孢杆菌是一种与枯草芽孢杆菌亲缘性很高的细菌,在其自身的生长过程中可以产生一系列的酶及其代谢产物,这些代谢产物使得解淀粉芽孢杆菌能够具有广泛地抑制真菌和细菌活性的能力;同时高活性多种类酶具有分解有机物质、蛋白物质、脂肪类物质的能力,其代谢物质和降解废弃物质又为植物提供了良好的生长环境条件及其营养物质来源。

作用简介:芽孢杆菌(Bacillus)是植物病害生物防治研究中的重要微生物之一,其种类多分布广,是土壤和植物微生态的优势种群,该类微生物是自然界中广泛存在的一种非致病性细菌, 通过分泌抗生物质和生长竞争, 可以产生对植物病原真菌有抑菌活性的抗菌物质,这些抗菌物质主要有低分子量的抗生素如肽类、脂肽类、细菌素以及高分子量蛋白类抗菌物质,主要抑制革兰氏阳性菌;有些还能抑制革兰氏阴性菌、霉菌和酵母。在防治植物病害方面发挥多种有益作用,它们易于繁殖,适应环境能力强,因而在生物防治中起着重要的作用。同时能产生多种酶活性物质,对降解有机废弃物质有重要作用,亦能分解磷钾化合类物质,能为植物生长提供良好的环境条件及其营养基质来源。

 

嗜热脂肪芽孢杆菌

  嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)属嗜热性需氧芽孢杆菌,但兼有厌氧的特性,细菌繁殖体G兰氏染色阴性呈紫色,细菌芽胞孔雀绿着色。其细菌繁殖体对培养基要求低,在溴甲酚紫葡萄糖蛋白胨琼脂上生长良好,表面粗糙呈米黄色。其最低生长温度为28℃,最高生长温度70~77℃。最适生长繁殖温度为56~65℃,培养24h即可形成菌落,37℃下24h看不到菌落。 

  在pH 6.8~7.2的培养基中生长良好,当pH值接近5时就不能生长。因此,这种菌只能在pH5以上的罐头食品中生长。它在pH≥5的食品中生长,使食品中糖类分解而产酸(乳酸、甲酸、醋酸),不产气(有时在含氮物质的罐头食品中微量产气),使汤汁呈现浑浊并有酸味和异味,是引起低酸性罐头食品的典型平酸菌之一,通常在青豌豆、青刀豆、芦笋、蘑菇、红烧肉、猪肝酱等罐头中生长而引起腐败。由于罐头外观还是正常、罐底和盖仍是平的,但内容物已变酸,故称平盖酸败。其耐热性D值D121.1=4.0~5.0min(指在121.1℃下减少菌数90%所需要的时间)高于嗜温菌。 

  嗜热芽孢杆菌存在抗药性质粒;嗜热脂肪芽孢杆菌(60℃)含有多种抗药性隐蔽质粒。因此人们认为,它们的嗜热性可能与菌体内存在着某种染色体外遗传因子有关,但还有待进一步地研究和证实。另外,这些嗜高温特性是否与该菌产生热稳定性酶和胞膜的特殊性质有一定相关性,这种酶是什么样的酶,这种膜具有什么样的特殊构造等问题均需要作深入的研究。内因的代表是各种酶蛋白。酶以及许多蛋白质的耐热性是由其本身的结构特性所决定,热稳定性起因于微妙的结构差异,这种差异一般隐藏在种间或属间的氨基酸排列顺序上的差异之中。嗜热细菌的酶几乎全是热稳定性的。 

 

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