小小微生物,发挥大作用!(中国农业大学陈腊)

发布时间:2019-06-17作者:中国农业大学陈腊浏览量:1577

土壤中存在着大量的微生物,通常每克土壤中有几亿到几百亿个,其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。其中在植物根际土壤中存在一部分微生物能够固定空气中的氮素(固氮菌),或能活化土壤中的养分,改善植物的营养环境,或在微生物的生命活动过程中,产生活性物质,促进植物生长,我们统称之为植物根际促生菌。

1. 植物根际促生菌的种类多且应用广

植物根际促生菌的种类有很多,目前应用较广的有根瘤菌、枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、酿酒酵母、侧孢短芽孢杆菌、细黄链霉菌、植物乳杆菌、黑曲霉等。2013年,美国出版了《微生物养活世界》一书,书中着重强调通过调控土壤微生物区系能够增产20%,减少20%的化肥与农药,是未来环境友好、经济高效的农业新出路。目前,这些有益菌类广泛应用于蔬菜、果树、粮食、中草药等作物,每年在我国累计应用面积超过4亿亩,产能1800万吨以上,取得了巨大的经济效益和生态效益。那么,这些植物促生菌是如何发挥作用的呢?

2. 植物根际促生菌的直接促生作用

植物根际促生菌与植物的促生关系可分为直接作用(图1)和间接作用(图2)。直接作用主要为:1)有益微生物通过自身固氮、磷溶解钾或产生铁载体直接供给植物营养;2)有益微生物形成的植物激素、次生代谢产物和裂解酶等促进根毛形成、横向根的发育和刺激主根生长;3)有益微生物可诱导植物根细胞中的基因转录和代谢合成,进一步改变根系生理机能。

图1 植物促生菌的直接促生作用示意图

 

图2. 植物促生菌的间接促生作用示意图

 

3. 植物根际促生菌的间接促生作用

间接作用常指生物防治作用,包括抗病和抗虫,抗病机理是有益微生物通过分泌抗生素杀死病原菌、或与病原菌争夺营养和生态位产生拮抗作用、或通过信号物质诱导植物获得系统抗性等而减轻病菌的危害;抗虫机理是通过产生挥发性物质趋避害虫,或吸引害虫天敌起到抗虫作用;真菌的抗虫作用还有直接寄生于害虫,从而杀死害虫。此外,植物根际促生菌还有抗逆(盐碱、旱涝、农药、营养胁迫等)和污染土壤的修复等作用,但仍有未知的功能可能尚未发现。

4. 微生物肥料发辉大作用

我国农业生产中肥料施用量大,利用率不高且流失严重。化肥的长期过量施用对土壤也造成了一定的损伤,如土壤板结,酸化,盐碱化,微生物群体结构的破坏(有益微生物的减少,有害微生物的增多)等一系列问题,对食品安全问题也造成了一定的威胁。那么如何有效解决这些我国农业生产障碍问题和实现农业的可持续性发展呢?这正好与上述有益微生物的功能相吻合。我们已经了解到有益微生物的功能丰富多样,具有巨大的开发利用价值,利用其研发的微生物肥料可有效替代部分化肥农药的施用,符合我国农业绿色发展的需求,也具备国家战略需求的特征。微生物肥料将在我国农作物种植减肥减药的计划中大有作为,同时也是实现我国农业绿色发展不可或缺的产品!

 

1. 第十三届全国微生物学术研讨会暨第六届全国微生物肥料生产技术研讨会--论文摘要集,2018.

2. Vacheron J, Desbroses G, Bouffaud ML, et al. Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning. Frontiers in Plant Science, 2013,4.

3. Haas D, Defago G. Biological control of soil-borne pathogens by flourescent pseudomonas. Nature Reviews Microbiology.



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