超高效固氮菌和生物有机肥的创新与应用前景

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1、超高效固氮菌和生物有机肥的创新与应用前景【摘要】氮气约占空气的78%,取之不尽，用之不竭，利用微生物固氮来满足农作物对氮素的需求是最节能、经济和环保的途径。本文介绍了超级固氮菌、解磷菌和解钾菌的选育，及其替代化肥的生物有机肥的创造和应用效果，展望了微生物肥料在改良土壤、提高农产品品质、节约资源、保护环境和推动现代农业持续发展中的应用前景引言二十世纪的世界农业因化肥和农药的问世而发展，但因长期大量使用化肥和农药，土壤酸化和盐渍化日益突出，质地劣化，污染日益严重，生态功能不断减退，对全球气候变化的负面影响日益加大，农业的可持续发展受到严重制约。含高效固氮菌的生物有机肥的发展将是为人

2、类提供高质量的绿色食品的核心基础，从而减少合成氨对能源的消耗、二氧化碳的排放，克服了化肥对土壤的板结和荒漠化，避免化肥对地不水和地表水的污染，降低了化肥、农药给人类健康带来的危害。超高效同氮菌的创新和开发，是二十一世纪农业的一场新科技革命，它将推动动土壤改良、生态农业、绿色食品、节能、环保等领域的发展。以超高效固氮菌为主开发的微生物有机肥具有提高作物产量、改善品质、抗病虫害和改善生态环境等多种功效，将是对人类的重大贡献。1、作物的营养需求与来源1.1、作物的营养需求作物生长发育必需碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、硅(

3、Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、猛(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、硼(B)、氯(CI)十七种营养元素。且不同农作物对其的需求量不同，大多数元素都可从土壤、空气和有机肥中得到满足。因作物对氮(N)、磷(P)、钾(K)和碳的需耍量大,需要通过施肥来满足作物生长的需要。二十世纪传统农业的标忐之一就是施用化肥来满足氮磷钾的需求。1.2、生物固氮与固氮菌的开发应用现状A前已知的固氮细菌主要有自生固氮菌、共生固氮菌和联合固氮菌三种。自生阀氮菌主耍包括阀氮菌属、氮单孢菌属、拜耶林克氏菌属和德克斯氏菌属，其中固氮菌属是制造固氮微生物肥料主要菌种。而井生固氮菌和联合固氮菌则因其对共生植物和环境

4、耍求严格，难以被广泛应用。自生固氮细菌有严格好氧性，为有机营养型，能直接固定空气中的氮素，将大气中的分子态氮气转化为农作物能利用的氨，进而为其提供合成蛋白质所必需的氮素营养。生物固氮是在极其温和的常温常压条件下进行的生物化学反应，不需要化肥生产中的高温、高压和催化剂。所以，生物固氮是最便宜、最干浄、效率最高的施肥过程。但是，现从自然界发现的天然自生岡氮菌，因同氮率较低，尚不能完全满足农作物对氮素营养的需求。因此，从天然固氮菌属的细菌中选择性能稳定的菌种，像农作物育种一样利用现代生物技术进行新蘭种选育，是创造超高效固氮菌满足农作物对氮素营养的需求必然途径。1.3、生物有机肥替代化

5、肥的核心技术生物有机肥替代化肥的核心技术一是超高效岡氮菌的选育创造，二是高活性解磷菌和解钾菌的筛选及驯化。磷和钾都是天然矿质元素，可供连续大量持久开釆的资源有限，应珍惜资源并科学开发利用，利用高效解磷和解钾细菌，将矿质的和植物残体固化的不能被植物吸收的元素转化为水溶性元素，是相对容易做到的，因为自然界解磷和解钟菌种类较多，菌种易于被驯化和改良。空气屮氮气含量约占78%,谁能创造高效固氮菌，直接利用空气中的氮来替代合成氨，谁就掌握了替代化肥，推动二十一世纪现代农业可持续发展，优化农业生态环境的核心技术。2、超级固氮菌的创造及替代化肥的生物有机肥的开发应用2.1、天然固氮菌的发现与

6、超级固氮菌的创造2006年，我们在山东省泰安市岱岳区房村大棚蔬菜种植区，从蔬菜连土壤中发现的一株具有较强固氮功能的芽孢杆菌，经鉴定为解淀粉芽孢杆菌。将此菌株在低碳培养基和氮气饱和下进行长期多代诱导选育，历经5年菌株选育和功能鉴定，获得超高效固氮菌新菌株，其体内固氮酶活性提高4.5倍，固氮能力提高62.7倍，且性能稳定。为创造完全替代化肥生物有机肥掌握了核心技术。2.2、解磷和解钾菌的创造以能够降解有机磷等农药的天然解淀粉芽孢杆菌为基础，分别在含磷矿粉和钾矿粉的培养基上长期筛选驯化和功能鉴定，创造了具有解磷和解钾功能的解淀粉芽孢杆菌。该解磷和解钾菌不仅能转化利用磷矿粉和钾矿粉，而

7、且能将土壤屮不易被植物利用的磷和钾直接转化利用，还能降解土壤中的农药残留。2.3、替代化肥生物有机肥的开发以超高效固氮菌、解磷菌、解钾蘭和拮抗蘭4大菌群为功能菌，按照抗生素的生产标准建设发酵条件；用腐殖酸、磷矿粉、钾矿粉等天然材料做载体和碳源,制备成颗粒状生物有机肥（专利带请号：20140798221.8）。2011年以来的推广应用实践证明，该菌群可根据各种农作物对氮、磷、钾等养分需求，通过超高效同氮菌从大气中获得氮素；从添加的矿质磷和钾，以及土壤中富含的矿物质中解离出速效的磷和钾化合物；腐