农业常识
土壤微生物在农业生产中的应用
发布时间：2014-09-28 16:53:49 点击次数：
摘要：土壤微生物在土壤有机物质分解、矿化和营养物质循环中有重要作用，且与土壤中物质能量转化、土壤肥力、植物生长有密切关系，故土壤微生物已成为国内外诸多学者感兴趣的话题。 土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能，加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定件与生产力及农产品质量的重要途径。本文便就土壤微生物做一个简单介绍，并进一步探讨土壤微生物在农业生产中的开发应用。 土壤微生物是生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类的总称。其个体微小，一般以微米或毫微米来计算，数量也很大，1克土壤中就有几亿到几百亿个。其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。土壤微生物指的是其中的全部，不是专指在某些范围内的特殊微生物。但是在应用时，我们更着重于对作物生长发育更有益的一些种类。下面就对土壤微生物的主要种类及它们与土壤的关系做些介绍： （1）细菌：细菌适于中性及微酸性的生存条件。一般在20-30℃时会大量繁殖。它通常分为两类，一类称自养细菌，它有同化二氧化碳的能力，所以这个种群的作用是直接影响土壤的理化性质，平衡土壤的酸碱度高低。另一类称异养细菌，这一类细菌通常都是以和作物共生的状态存在，对作物生长有直接促进作用，如豆科植物的根瘤菌等，具强大的固氮作用，产生明显的增产效果。 （2）放线菌、霉菌：在土壤中放线菌是以需氧性异养状态生活，它们的主要活动是分解土壤中的纤维素、木质素和果胶类物质等，通过这些作用来改善土壤的养分状况，便于作物直接吸收利用土壤养分。在酸性的土壤中，以霉菌的活动为主，而在中性和微碱性的土壤中，则是以放线菌的活动为主。 （3）藻类：藻类为一类单细胞，通常为丝状的微生物。它与高等植物一样有叶绿素，可营碳素同化作用。它的主要作用，通常是可以起固定空气中氮素营养的作用，帮助植物多方式利用各种状态存在的氮素养分。与以上几种菌类不同的是，它更适于在碱性环境下发挥作用，一般说来，酸性的土壤中多以放线菌和霉菌起作用，碱性土壤中就主要靠这些藻类微生物来维持辅助作用了。 土壤微生物大部分对作物生长发育是有益的，它们对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。对作物来讲是影响其生长发育的重要环境条件之一，其具体作用有：形成土壤结构、分解有机质和矿物质、固氮、调节植物生长、防治土传病害等。而从土壤中分离获得的微生物在农业生产中的应用也相当广泛，已经成为产品的实例不计其数，给人们带来极大的经济效益和社会效益。 微生物肥料：微生物肥料的菌种相当庞大，主要有根瘤菌、固氮菌、放线菌、光合细菌肥料、硅酸盐细菌、微生物生长调节剂等。 根瘤菌是目前使用相当广泛的微生物肥料，根瘤菌可以将环境中的植物不能直接利用的氮元素固定成植物可以利用的氨，以增加氮元素在植物体内的循环效率。这一过程没有任何的环境污染，且利用率相当高，使用过程无氮流失。因此，根瘤菌肥料在农业生产中所发挥的经济效益、生态效益等越来越受到重视。 硅酸盐细菌肥料和磷解细菌肥料能分解土壤中难溶性的硅酸盐和磷等矿物，并把它们转化成易溶性的矿质化合物，帮助植物对这些矿质元素的吸收。 光合细菌肥料可促进植物的光合作用，作为叶面肥已经广泛应用。光合细菌也在渔业中有所应用，以增加鱼塘的养分含量。 微生物生长调节剂主要是一些微生物代谢产生的激素类产品，如生长素、赤霉素等。这类微生物肥料在施用后，可刺激和调控植物的生长，促进植物代谢的作用。 微生物农药：微生物农药是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂，包括保护生物活体的助剂、保护剂和增效剂，以及某些杀虫毒素和抗生素的人工合成的制剂。目前主要产品有细菌杀虫剂、细菌杀菌剂、抗生素、病毒杀虫剂和真菌杀虫剂以及微生物除草剂。 以苏云金芽孢杆菌及其产生的晶体蛋白制作的细菌杀虫剂是研究最深入，应用最广泛的微生物杀虫剂。其作用机理是依靠其所产生的伴孢晶体、外毒素及卵磷脂等致病物质引起害虫肠道等病症而使昆虫致死。目前，杀虫剂被广泛用于防治农、林、贮藏害虫等农业领域。 病毒杀虫剂的研究和开发利用起步较晚，其基本原理是由病毒感染种群并引发病毒流行病传播，使害虫持续感病死亡，达到调节害虫种群数量、减轻危害的目的。 芽孢杆菌目前在微生物农药的领域应用越来越广泛，已经成为研究热点。笔者所在的课题组从土壤中分离获得多株具有生防功能芽孢杆菌。 土壤中一些的枯草芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌等菌种都可以作为微生物农药来使用，可以防治多种土生的抗菌蛋白。农用抗生素是由细菌、真菌和放线菌等微生物在传真菌病害，如镰刀菌等产生的霉菌病、枯萎病等。其机理主要是营养竞争和菌种产生长代谢过程中所产生的次级代谢产物，此类物质能够抑制某些农作物有害生物。 真菌杀虫剂有白僵菌、黄僵菌、绿僵菌等杀虫真菌被开发应用。此外，微生物除草剂是利用杂草的病原微生物制剂大面积喷洒来防除杂草。 微生物饲料：用于微生物饲料生产的土壤微生物种类众多，主要有细菌、酵母菌及担子菌等真菌微生物等。主要产品有发酵饲料、单细胞蛋白、添加剂、酶制剂、赖氨酸等。用于生产发酵饲料的菌种有纤维素降解菌、霉菌及酵母菌等。微生物饲料添加剂主要由芽孢杆菌属、乳酸菌属、链球菌属，还包括酵母、双歧杆菌属及部分霉菌等菌种产生。乳酸菌广泛用作微生物饲料添加剂及饲料发酵剂，它是动物肠道内寄生的一类正常有益菌，在动物肠道内和饲料中，乳酸本身既是营养物质，又有抑制其他致病性微生物和腐败微生物的作用。不但蛋白质含量丰富，而且还含有脂肪、糖、核酸、维生素和无机元素，因此是一种具有较高价值的多功能食品或饲料。部分微生物制剂在动物体内的作用主要有改善倡导微生态环境，提高饲料转化率和免疫刺激等。 用细菌、霉菌发酵生产的淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶等酶制剂参与生物体内各种反应，提高酶促反应的速度，有利于饲料养分的吸收。在饲料中添加由微生物产生的赖氨酸，可加快猪禽增重，并改善动物体品质，提高瘦肉率等。 微生物药物和食品：现代生物技术的发展使得人们可以在在工厂里生产出“天然、营养、保健”的食品和药物。这些微生物产品能为人们提供生存需要的蛋白质、脂肪、有机物、维生素、矿物质等生物活性物质，而这些物质正在发挥着普通药物和食品不具备的生物活性。 微生物药物的制备通过发酵方法生产微生物代谢产物，通过现代的生化技术进行分离提取生物活性物质，而研制生产生物药品。在不断的研究工作进行中发现许多食用菌类都产生具有的抗肿瘤、抗病毒、增强免疫力、降糖、降压、抗衰老、抗辐射等功能的蛋白、小肽和多糖等物质，也越来越受到人们的关注。 微生物食品包括食用菌、微型藻食品、生态食品、食品添加剂等。食用菌是一种优质微生物食品，其含有丰富的蛋白质和多糖，具有较高的营养和食疗价值。食用菌蛋白质的氨基酸含量丰富，种类齐全，几乎所有食用菌类都含有人体所必需的氨基酸、多糖等成分，因此，食用菌已被国际食品界列为二十一世纪八大营养保健食品之一。螺旋藻是最具典型的微型藻食品，其中蛋白质含量丰富，同时含维生素和矿物质等多种营养成分。 微生态食品如酸奶、干酪、红茶菌活菌制产品也在逐渐的进入现代人的家庭，成为日常生活食品的重要组成部分。 微生物生态保护剂：近 20 年来国外在开发微生物制剂，用来消除空气、水、土壤中的有毒气体和有害物质方面的研究成效卓著，从土壤中分离获得的新菌株可以净化空气和水中的有害物质，许多除臭剂和净化器的开发和应用具有广阔的天地。微生物生态环境保护剂将会成为环保的一项新兴大产业。 正因为微生物在土壤中的储量丰富，且随着环境的差异和时间的延续发生着变化。新菌株的筛选将极大提高微生物在农业中应用的效率。通过现代分子生物学技术，将筛选获得的新菌株的功能性基因片段分离克隆，进行人工构建，塑造新的生物活性菌种，将成为重要的科研方向，用微生物治理污染，改善环境将是主题。但是，随着土壤的破坏，微生物的栖息地也在被逐渐的破坏，因此，保护土壤微生物资源也尤为重要。土壤微生物从农药到饲料，从肥料至食品都将有广阔的应用前景。（转载自网络）
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