根瘤菌近年受到各方的关注,比如大豆根瘤菌对大豆减肥增效有重要的意义。生物固氮,通过微生物活动获得绿色氮源,减少化肥利用,保障国产大豆产量。银河YH1122代理生物依托自身强大技术储备和菌种筛选纯化能力,大豆根瘤菌于今年投入生产,助力大豆增产增效。大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)为慢生根瘤菌科、大豆根瘤菌属。大豆根瘤菌是一种活的微生物制剂根瘤内的根瘤菌与豆科植物互利共生:豆科植物通过光合作用制造的有机物,一部分供给根瘤菌;根瘤菌通过生物固氮制造的氨,则供给豆科植物。
大豆根瘤菌是一类能够与豆科作物共生,通过固定大气中的氮来满足作物生长所需氮素的微生物。大豆接种根瘤菌后,可减少一半以上的氮肥投入,有效缓解和改善大豆重迎茬及根腐病,同时具有改良土壤、提高地力的作用。
一、氮素的固定方式和形式
氮素的固定方式有生物固氮、闪电固氮、工业固氮,其中生物固氮是指有固氮酶的微生物在常温常压下将空气中的氮气还原成NH3的过程。生物固氮量约达工业固氮量的3倍,约占总固氮量的65~70%,在自然界氮循环中起重要的作用。其化学反应式简写为:N2+8H++8e-+16ATP→2NH3+H2+16ADP+16Pi。
生物固氮有三种形式:自生固氮、联合固氮、共生固氮。微生物在土壤中独立生活,独立进行固氮的方式称自生固氮。微生物在植物体腔或根际生活,不形成特殊器官,但可为植物提供氮素的固氮过程叫联合固氮(图3)。微生物与植物互利共生形成根瘤,在根瘤中的固氮过程叫共生固氮。其中共生固氮效率最高、分布最广,其固氮量占生物固氮的80%。
二、农作物生长的氮素来源
自然界中的氮绝大部分以单质分子N₂存在于大气中,不能被植物直接吸收利用。工业生产氮肥就是将氮气转化的方式之一,农业生产对氮肥的需求逐年增加。1913年,Haber-Bosch发明了在高温高压催化N₂转化为NH₃的化学方法来生产氮肥,世界各国大量投资生产工业氮肥,为达到预期的粮食产量,化肥消耗的年增长率达0.7%-1.3%。特别是我国,化肥的生产量和使用量都居世界首位,使用量约是澳大利亚的8倍、美国的3倍。但是化肥过量使用带来了一系列问题,比如化肥利用率降低,仅35%或更低,造成环境污染,使土壤板结和肥力下降,给能源供给造成很大压力等。
相比工业固氮,生物固氮不仅固氮量巨大,而且廉价、无污染、能减少化肥的用量和节约能源力等,是未来农业生产节本增效的有效手段,也是将来现代化农业生产的主要氮源之一。
大豆生产中使用根瘤菌是一项成熟的、广泛使用的技术,能够大幅度地提高大豆生长期中的自身固氮能力,供给充足的氨素,供大豆生产所需。大豆根瘤菌有液体、固体两种剂型。
大豆根瘤菌剂作用机理
大豆根瘤菌剂属于无污染、无公害、低成本、肥沃土壤的环境友好型制剂,可增强作物抗病、抗逆性,显著提高作物的品质与产量。大豆应用根瘤菌,可以使大豆产量提高10%以上,同时大豆的蛋白质含量提高2%、粗脂肪含量提高1~2%。
1、制造和协助农作物吸收营养
根瘤菌在豆科植物根部结瘤并高效率的固定空气中的氮素,供作物直接吸收利用;与此同时根瘤菌在繁殖过程中产生大量的植物生长激素,可刺激和调节作物生长,促便植株生长健壮,并促进作物对其它营养的吸收利用,提高了土壤养分利用效率。
2、增强作物抗病和抗旱能力
根瘤菌由于在作物根部大量生长繁殖,减少或抑制了病原微生物的繁殖机会,起到抗病原微生物的作用。根瘤菌还可诱导植物产生系统抗性,从而减轻作物发生病害的几率。根瘤菌还可促使作物抗旱能力提高,可增强作物抗逆能力。
3、改良土壤及增进土壤肥力
根瘤菌可以增加土壤中的氮元素来源,同时根瘤菌脱落、残留及分泌到土壤中的氮,可增加土壤肥力从而改良土壤,生产上用豆科植物与其它作物间作、轮作,就是利用根瘤菌的固氮作用,并且减少了化学氮肥的施入,可有效降低土壤板结。
4、提高作物品质及增产增收
生产实践报告数据证明,在减少总氮肥50%,相当于减少尿素70%的条件下,作物仍可增产5~25%。若每亩减少尿素70%,折合底肥尿素可减少4~6公斤,则每亩地可节省投资费用8~12元,平均每亩约为10元;若每亩地增产5~25%,折合增加产量可为5.6~28公斤,平均每亩增产约为16.8公斤。
三、共生固氮在农业生产中的应用
中国古代的劳动人民很早就知道种植大豆可以提高土壤肥力,人们用豆科植物和其他非豆科植物轮作来提高农作物产量、改良土壤环境。在100多年前人们就明确地利用根瘤菌接种豆科植物来提高产量,1886年H.Hellrigel发现和证明了根瘤菌具有共生固氮作用。波兰学者Prazmoski于1889年率先用根瘤菌接种豆科植物,并获得成功。
如今,世界各国积极进行根瘤菌接种剂的开发应用,对生物固氮分子机制的不断认识也加快了生产应用研究。在当今环境污染、资源短缺、生态环境破坏严重的形势下,开发根瘤菌这一绿色生态的生物氮肥,显得更为重要。
目前国内外根瘤菌菌剂产品主要集中在经济作物大豆和花生上,银河YH1122代理生物菌种库里有多株不同来源的大豆和花生根瘤菌菌种(图6、图7),银河YH1122代理生物技术团队凭借多年扎实的根瘤菌研发技术积累和沉淀,在菌株的筛选、功能验证、菌种的发酵和规模化生产、田间应用方面具有规范成熟的配套体系和方案,适应目前我国大豆和花生固氮根瘤菌的大面积推广应用的急迫形势。
大豆根瘤菌使用技术要点
选择合适的大豆根瘤菌品种采集大豆生产区的主要土壤类型,进行土壤、根瘤菌匹配试验,筛选活性强、效果好、适应当地土壤和气候的大豆根瘤菌品种。采用适宜的施用方法根据大豆根瘤菌的剂型,固体菌剂采用拌种或造粒后随大豆种子、肥料穴施;液体菌剂采用浸种方式使用。也可以在种子包衣时加入大豆根瘤菌菌
四、大豆根瘤菌剂使用方法
1、拌种时首先将小袋内保护剂和塑料袋内根瘤菌剂混合均匀后再拌种。
2、拌种及播种要求。如需进行其它药剂包衣时,宜在72小时后再进行根瘤菌剂拌种,在播种前将根瘤菌液和种子搅拌均匀,15~20分钟后即可播种。如遇阴雨天气不能及时播种,应在阴凉避光环境下存放,确保在3天内种子及时播种,以免影响根瘤菌剂效果。
五、大豆根瘤菌剂注意事项
1、拌种过程直在室内或阴凉处进行,拌种时不能兑水。
2、拌过根瘤菌的种子要尽快播种,种子在田头要防止阳光直照。
3、本品应存放在室内阴凉处,保质期12个月;开袋后应一次用完。
4、施肥应避免用硝酸类氨肥,因为硝酸类氮肥对根瘤菌抑制作用最强。最好减少50~70%尿素的使用量(氮肥过多抑制根瘤菌的作用效果)。同时注意包衣剂和根瘤菌剂之间应相互匹配,不能因种衣剂药效抑制根瘤菌的活性。
5、大豆根瘤菌是一种活的微生物制剂,在储藏、运输、使用过程中,要避免温度过高或者过低;同时不能与杀菌剂类农药混用。
转载老燕说农,内容有改编
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