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微生物肥料提高土壤肥力的作用机理

作者: 发布日期: 2018-6-14 14:58:39 人气:

 微生物肥料的功效与营养元素的来源、有效性,与作物吸收营养、水分和抗病虫有关。它利用微生物的生命活动来增加土壤中的氮素或有机磷、钾的含量,将土壤中一些作物不能直接利用的物质转化成可被吸收利用的营养物质,或提高作物生产刺激物质、抑制植物病原菌的活性,从而提高土壤肥力,改善作物的营养条件,提高作物产量,其主要功能有以下几方面。
一、增进土壤肥力
这是微生物肥料的主要功效之一。各种自主、联合或共生的固氮微生物肥料,可以增加土壤中的氮素来源,其中多种溶磷、解钾的微生物,如一些芽孢杆菌、假单胞菌将土壤中难溶的磷、钾化合物,使作物生产环境中的营养元素供应增加。一些微生物肥料的应用,增加了土壤中的有机质,进而增加了土壤的肥力。例如,施用固氮菌每亩能固定45kg氮,磷细菌每亩能释放出P2O5 30kg,钾细菌每亩能释放出K2O 45kg,由此可推知增加了土壤肥力并减少化肥用量30%左右。
二、协助农作物吸收营养
微生物肥料中最重要的品种之一是根瘤菌肥料(接种剂),肥料中的根瘤菌可以浸染豆科植物根部,在根上形成根瘤。根瘤菌类菌剂利用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。供给豆科植物一生中氮素的主要需求(一般为50%-60%,视豆科植物宿主和根瘤菌品系的不同有所差异),也就是根瘤菌在根瘤中的生命活动给豆科植物制造和提供了氮素营养来源。微生物肥料与化学氮肥相比具有无可比拟的优越性。化学氮肥是外源性氮素,施入土壤后,由于环境和微生物的作用,其中很大部分通过氮气形态从土壤的植物体系中挥发。以N2O的形态脱氮,以硝态氮的形式由土壤中流失,长期过多地施用化学氮肥,引起了土壤养分平衡的失调,而且利用率不高,一般认为仅30%左右,一方面造成了经济损失,使投入的能量难以回收,另一方面也给环境带来了不良影响,地下水、地表水的硝酸盐积累,海洋、湖泊的富营养化,大气污染等。污染气体的增加及温室效应气体浓度的升高已成为当今农业和环境中一大问题。而根瘤菌在根瘤中固定的氮素通过长期进化形成的氨同化系统和吸收途径几乎全部为豆科植物所吸收利用,以营养为基础,1吨根瘤生物肥固定的氮相当于100吨肥料氮(每公顷施用500g根瘤菌微生物肥料约能固定50kg氮),以土壤为基质的蓝细菌(蓝藻)生物肥氮则相当于2吨的肥料氮(每公顷施用10公斤生物肥料能固定20公斤的氮)。迄今为止,把豆科作物---根瘤菌共生固氮的模式体系应用到禾本科作物上一直是人类的目标。研究证明,豆科作物与禾本科作物间作时,通过根部豆科作物能将根瘤菌固定的氮转移到禾本科作物根部,被禾本科作物吸收利用。虽然,非豆科作物的共生固氮问题还未突破,但豆科植物---根瘤菌共生固氮体系在农业和畜牧业中的潜力还远未发挥出来,大有研究和开发应用的前景。
AM真菌使一种土壤真菌,它与多种植物根系共生,真菌丝可以吸收更多的营养供给植物吸收利用,其中以对磷的吸收最明显。研究发现,AM真菌对土壤中活动性、移动缓慢的元素如锌、铜、钙等元素也有加强吸收的作用。除此以外,许多用作微生物肥料生产的微生物种类还产生大量的植物生长激素,能够刺激和调节作物生长,使其生长健壮, 营养状况改善。
三、增强植物抗病虫和抗旱能力
20多年来对有益微生物研究得比较多的是植物根圈促生细菌的细菌群体,简称PGPR,包括了好多科的多种细菌,由于这个类群的作用是多种多样的,在国内外的生产中也开始应用,有些表现出广阔的应用前景,受到许多国家的重视。
四、减少化肥的使用量和提高作物品质
国外的许多研究者在根瘤菌的应用研究中,常常在田间试验中设立减少氮素化肥的对照区,用以说明使用根瘤菌以后由于固氮而相当于减少氮素化肥施用量的多少,不同的菌株施用后,减少氮肥用量不同,表明了菌株之间在固氮效率上的不同。除了根瘤菌肥以外,其他的微生物肥料在施用后也有减少化肥施用的效果。在同样有效的产量构成情况下,减少化肥的使用不仅有经济上的意义,而且有生态学方面的价值,对环境也有益处。许多研究证明,使用微生物肥料后对提高农产品品质,如蛋白质、糖、维生素等的含量有一定作用。
五、目前正在研究开发的微生物肥料的作用
有关微生物肥料作用的外延和拓展其一是对土壤环境的净化作用;其二是对城市垃圾和作物秸秆腐熟用于秸秆还田和培肥地力的作用。2011年,我国粮食总产量达到5.71亿吨,人均粮食占有量达到创纪录的426kg,全年秸秆总产量超过7亿吨。有1/4的秸秆需要腐熟后还田,在农业可持续发展中意义重大;其三是近些年正在研究的植物内生菌及其在生产汇总的潜在作用,尤其是与固氮有关的内生菌。
应用微生物肥料还有一些间接的好处:第一,可以节约能源,降低生产成本,与化学肥料相比,在生产时所消耗的能源要少、用量小。第二,微生物肥料无毒无害,不会污染环境。

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