第十一章微生物在农业及环保上的应用 第一节微生物肥料 近十年来，化肥总用量与粮食单产的增加己不成正比例，这不仅造成大量能 源被浪费，更导致大片环境被污染，这种严峻的现实给发展微生物肥料提供了 个良好的发展契机。 一、徽生物肥料的概念和作用 微生物肥料实际上是一种含有活性微生物的特定产品，产品中活性微生物起 关键性作用。这类微生物菌剂能够提供一种或多种、对作物生长有益的微生物群 落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较 高的基质混合在一起，所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料。 微生物肥料的作用主要是提供对作物生长有益的微生物群落，而不是营养 元素。这些有益的微生物施到土壤中后，根据微生物种类的不同而起不同的作用。 徽生物肥的施用能促进土壤提高肥力（有些产品中有解磷、解钾微生物、 固氮徽生物)，同时，微生物在土壤中的生活、活动，产生一些分泌物，这些分 泌物对作物的生长有刺激作用。微生物肥的施用能制定和协调农作物吸收营养， 刺激和调控作物生长，减少或降低作物病虫害，影响作物品质。同时还可以减 少化肥用量，利于保护环境。 概括来讲，微生物肥料的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到 土裹中的营养养分的变化。士壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长 情况当然也要变化。所以，微生物的作用是作用于土壤中、反应在作物上。如果 土壤养分本身不足，微生物肥料（菌剂）是无能为力的。 定义：微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所 产生的促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，通过一定工艺过 程而成的生物肥料。 二、徽生物肥料的类型 能够提供一种微生物群落的叫单一微生物肥料或专一微生物菌剂（肥料）： 能够提供两种以上多种微生物群落的叫复合徽生物菌剂（肥料）。 (一)根际促生菌
1 第十一章 微生物在农业及环保上的应用 第一节 微生物肥料 近十年来，化肥总用量与粮食单产的增加已不成正比例，这不仅造成大量能 源被浪费，更导致大片环境被污染，这种严峻的现实给发展微生物肥料提供了一 个良好的发展契机。 一、 微生物肥料的概念和作用 微生物肥料实际上是一种含有活性微生物的特定产品，产品中活性微生物起 关键性作用。这类微生物菌剂能够提供一种或多种、对作物生长有益的微生物群 落。由于农业上应用的微生物菌剂常常和草炭、泥炭、有机肥料等有机质含量较 高的基质混合在一起，所以习惯上把微生物菌剂称为微生物肥料。 微生物肥料的作用主要是提供对作物生长有益的微生物群落，而不是营养 元素。这些有益的微生物施到土壤中后，根据微生物种类的不同而起不同的作用。 微生物肥的施用能促进土壤提高肥力（有些产品中有解磷、解钾微生物、 固氮微生物），同时，微生物在土壤中的生活、活动，产生一些分泌物，这些分 泌物对作物的生长有刺激作用。微生物肥的施用能制定和协调农作物吸收营养， 刺激和调控作物生长，减少或降低作物病虫害，影响作物品质。同时还可以减 少化肥用量，利于保护环境。 概括来讲，微生物肥料的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到 土壤中的营养养分的变化。土壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长 情况当然也要变化。所以，微生物的作用是作用于土壤中、反应在作物上。如果 土壤养分本身不足，微生物肥料（菌剂）是无能为力的。 定义：微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所 产生的促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，通过一定工艺过 程而成的生物肥料。 二、微生物肥料的类型 能够提供一种微生物群落的叫单一微生物肥料或专一微生物菌剂（肥料）； 能够提供两种以上多种微生物群落的叫复合微生物菌剂（肥料）。 （一）根际促生菌
PGPR是指自由生活在土壤或附生于植物根的一类可促进植物生长及其对矿 质营养的吸收和利用，并能抑制有害徽生物的有益菌类。 1978年，Burr和Schroth首先报道了马铃薯上的PGPR,此后，大量的研究 证实PGPR广泛存在于多种植物的根围。鉴定的菌株主要包括假单胞菌属和芽孢 杆菌属。 而荧光假单胞菌在很多植物的根围都占绝对优势，可达60%-93%的比例。 PGPR之所以能够促进植物生长，其作用主要有： (1)分泌植物促生物质（植物生长激素，维生素》 (2)促进接瘤。这类微生物被称为接瘤促生根细菌，在印度，加拿大将NPR 与根瘤菌联合使用，开发，利用第二带豆科植物接种剂 (3)促进植物出芽 (4)对病害的生物调控（铁载体，抗生素） 另外也有研究表明PGPR能产生胞外溶解酶和氢化氰，或是促进根部木质素 增加，以诚轻病害：研究还发现能抑制植物病原线虫的生长、繁殖和危害。许多 属的PGPR对除草剂“敌稗”及其他除草剂具有高降解能力，表明这些细菌还具 有生物降解有毒有机物的潜力。 目前研究的PGPR宿主植物主要是一些农作物和树木。 应用方面最早成功应用的是枯草芽孢杆菌A13,能抑制病原菌生长和促进植 物的生长。1988年在美国注册，主要应用在花生上，90年应用在棉花和豌豆上。 最新研究表明，不仅在根围分离到PGPR,在叶区也有类似PGPR微生物存在，因 此，PGPR的概念需要进一步拓展和完善。 此外，新型PGPR的组成和生产工艺复合菌剂的研制、开发和应用是目前微 生物制剂一个热点方向，如几种不同PGPR与其他有益菌群组合，但微生物的复 合也不是越多越好，应该是在深入了解有关微生物特性的基础上，恰当，巧妙组 合。 (二)菌根菌剂 菌根是一些真菌和植物的根形成具有特定形态结构和功能的共生体。菌根 分为外生菌根和内生菌根。研究最多的是外生菌根和丛枝菌根。 1、外生菌根
2 PGPR 是指自由生活在土壤或附生于植物根的一类可促进植物生长及其对矿 质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类。 1978 年，Burr 和 Schroth 首先报道了马铃薯上的 PGPR，此后，大量的研究 证实 PGPR 广泛存在于多种植物的根围。鉴定的菌株主要包括假单胞菌属和芽孢 杆菌属。 而荧光假单胞菌在很多植物的根围都占绝对优势，可达 60%-93%的比例。 PGPR 之所以能够促进植物生长，其作用主要有： （1）分泌植物促生物质（植物生长激素，维生素） （2）促进接瘤。这类微生物被称为接瘤促生根细菌，在印度，加拿大将 NPR 与根瘤菌联合使用，开发，利用第二带豆科植物接种剂 （3）促进植物出芽 （4）对病害的生物调控（铁载体，抗生素） 另外也有研究表明 PGPR 能产生胞外溶解酶和氢化氰，或是促进根部木质素 增加，以减轻病害；研究还发现能抑制植物病原线虫的生长、繁殖和危害。许多 属的 PGPR 对除草剂“敌稗”及其他除草剂具有高降解能力，表明这些细菌还具 有生物降解有毒有机物的潜力。 目前研究的 PGPR 宿主植物主要是一些农作物和树木。 应用方面最早成功应用的是枯草芽孢杆菌 A13，能抑制病原菌生长和促进植 物的生长。1988 年在美国注册，主要应用在花生上，90 年应用在棉花和豌豆上。 最新研究表明，不仅在根围分离到 PGPR，在叶区也有类似 PGPR 微生物存在，因 此，PGPR 的概念需要进一步拓展和完善。 此外，新型 PGPR 的组成和生产工艺复合菌剂的研制、开发和应用是目前微 生物制剂一个热点方向，如几种不同 PGPR 与其他有益菌群组合，但微生物的复 合也不是越多越好，应该是在深入了解有关微生物特性的基础上，恰当，巧妙组 合。 （二）菌根菌剂 菌根是一些真菌和植物的根形成具有特定形态结构和功能的共生体。菌根 分为外生菌根和内生菌根。研究最多的是外生菌根和丛枝菌根。 1、外生菌根
外生菌根存在于30多科植物的许多属种中，主要是乔木和灌木树种。真闲 主要是担子菌其次是子囊菌，个别为接合菌和半知菌。 主要特征是形成菌套和哈蒂氏网 作用是对植物具有促进生长和预防病害的作用 2、丛枝茵根 内囊莓科的部分真菌和植物形成的共生体系。普遍存在，最普遍的是豆科和 禾本科植物。 主要特征是丛枝和无隔菌丝 作用是促进营养吸收和防病。 (三)固氮菌接种剂和根瘤菌接种剂 主要指自生固氮菌和联合固氮菌， 常见的菌株P277 固氮效率低，不如共生固氮。 土壤中没有特异的士著根瘤菌群或者士著菌群的数量极少的情况下，有必要 给豆科作物接种菌剂。例如法国和西班牙的豆科作物常常接种菌剂。 目前常用的菌剂主要分成干性产品（粉尘、颗粒和煤饼）和悬着液（油悬浮 或水悬浮以及乳剂悬浮)两种类型。此外，还有一些特殊类型的菌剂如冻干培养 物和微囊制剂。泥炭基质菌剂（粉末型）是最常用的类型，可以制成种子包衣或 直接施用于土壤(Roughley和Vincent,1967)。 液体菌剂这种类型的微生物菌剂就是菌体在液体中形成的悬浮液，最常用 的液体是水，无机油、有机油或凝固状态的油也可以。播种前，可以将种子沾到 菌剂中或者人工均匀地向种子上喷洒液体菌剂。烘干后，再播种。目前，液体菌 剂在美国、加拿大、阿根廷和巴西都被普遍使用，主要用于接种大豆，也用于小 扁豆、豌豆和花生。 胶囊制剂不同类型的多聚物如明胶、淀粉、纤维素或海藻酸盐已用来生产 菌剂胶囊。胶囊能够很好的保护菌剂不受光照和农化药品等环境因子的影响。其 它的复合物（如阿拉伯胶或蔗糖）可以用来提高菌剂与种子表面的黏附能力。但 是，价格大大高于比泥炭基质菌剂： 3
3 外生菌根存在于 30 多科植物的许多属种中，主要是乔木和灌木树种。真菌 主要是担子菌其次是子囊菌，个别为接合菌和半知菌。 主要特征是形成菌套和哈蒂氏网 作用是对植物具有促进生长和预防病害的作用 2、丛枝菌根 内囊霉科的部分真菌和植物形成的共生体系。普遍存在，最普遍的是豆科和 禾本科植物。 主要特征是丛枝和无隔菌丝。 作用是促进营养吸收和防病。 （三）固氮菌接种剂和根瘤菌接种剂 主要指自生固氮菌和联合固氮菌， 常见的菌株 P277 固氮效率低，不如共生固氮。 土壤中没有特异的土著根瘤菌群或者土著菌群的数量极少的情况下，有必要 给豆科作物接种菌剂。例如法国和西班牙的豆科作物常常接种菌剂。 目前常用的菌剂主要分成干性产品（粉尘、颗粒和煤饼）和悬着液（油悬浮 或水悬浮以及乳剂悬浮）两种类型。此外，还有一些特殊类型的菌剂如冻干培养 物和微囊制剂。泥炭基质菌剂（粉末型）是最常用的类型，可以制成种子包衣或 直接施用于土壤(Roughley 和 Vincent， 1967)。 液体菌剂 这种类型的微生物菌剂就是菌体在液体中形成的悬浮液，最常用 的液体是水，无机油、有机油或凝固状态的油也可以。播种前，可以将种子沾到 菌剂中或者人工均匀地向种子上喷洒液体菌剂。烘干后，再播种。目前，液体菌 剂在美国、加拿大、阿根廷和巴西都被普遍使用，主要用于接种大豆，也用于小 扁豆、豌豆和花生。 胶囊制剂 不同类型的多聚物如明胶、淀粉、纤维素或海藻酸盐已用来生产 菌剂胶囊。胶囊能够很好的保护菌剂不受光照和农化药品等环境因子的影响。其 它的复合物（如阿拉伯胶或蔗糖）可以用来提高菌剂与种子表面的黏附能力。但 是，价格大大高于比泥炭基质菌剂;
固体基质菌剂.固体基质根瘤菌菌剂有两个基本组分：细菌培养物和固体 载体。前一组分是所选菌株的高浓度纯培养物。后一组分常用泥炭土。 泥炭土基质菌剂由研磨的泥炭土(200目筛)和饱和的根瘤菌液体培养物 (◇10°个/毫升)按一定的质量体积比混合(~)，混匀的混合物按重量百分比 计最终湿度在35-50%，以免过稀形成泥浆。肉汤培养基和泥炭土的比例取决于 载体的性质和保湿能力(F)。或者，菌剂可由稀释的细菌培养物制备（稀释 1000倍)，可以减少肉汤培养基体积用量，降低成本。以上情况，都要用灭菌 的载体，因为接种后要继续培养，保证根擅菌进一步繁殖（固相发酵）达到质量 标准，即形成高浓度的根瘤菌纯培养物。如果是混合菌剂，则要分离每个菌株 的纯培养物，而后，再按所需的比例混合。 载体灭菌、湿度和存储温度是影响菌株存活的关键因子。蒸气灭菌会改变 泥炭土的组成，产生对根瘤菌有毒的复合物。因此，现在生产者趋向于采用Y 射线照射灭菌。 菌剂在农业生产使用前通常低温储存。大多数研究报道菌剂在低温条件下 储藏存活率更高。 产品质量控制包括菌剂生产开始前菌株效力（共生能力）的预检测。 生产流程： 微生物肥料在我国使用己有近半个世纪的历史，但由于生产和应用情况存在 问题较多，如基础和应用研究菱缩，产品质量不稳定，普及工作不力导致这个产 品出现波浪式的发展。尽管微生物肥料与化肥相比有价格便宜、不污染环境的优 势，且由于它是活菌制剂，从生产到使用都受到一定环境影响，不注意就会影响 效果甚至可能完全失败，这也是这不易推广的客观原因。 微生物肥料的缺点和推广的局限性 微生物肥料的生产和使用均需要一定适宜的条件，其次是微生物肥料有效 期非常严格，刚生产出来的活菌量很高，随保存的时间增长和运输，保存条件的 变化，产品中有效微生物就会逐步减少，当少到一定数量时就等于失效。最后还 要注意到适用作物和地区，这就是目前微生物肥料应用的最大难题。现在有 些不切合实际的宜传产品的功效，似乎使用其微生物产品就能包揽一切，实际上 这种“广谱”性的微生物是非常少，结果却造成其产品不利于推广和发展
4 固体基质菌剂. 固体基质根瘤菌菌剂有两个基本组分：细菌培养物和固体 载体。前一组分是所选菌株的高浓度纯培养物。后一组分常用泥炭土。 泥炭土基质菌剂由研磨的泥炭土（200 目筛）和饱和的根瘤菌液体培养物 （>109个 / 毫升）按一定的质量体积比混合(w/v)，混匀的混合物按重量百分比 计最终湿度在 35-50%，以免过稀形成泥浆。肉汤培养基和泥炭土的比例取决于 载体的性质和保湿能力（pF）。或者，菌剂可由稀释的细菌培养物制备（稀释 1000 倍），可以减少肉汤培养基体积用量，降低成本。以上情况，都要用灭菌 的载体，因为接种后要继续培养，保证根瘤菌进一步繁殖（固相发酵）达到质量 标准，即形成高浓度的根瘤菌纯培养物 。如果是混合菌剂，则要分离每个菌株 的纯培养物，而后，再按所需的比例混合。 载体灭菌、湿度和存储温度是影响菌株存活的关键因子。蒸气灭菌会改变 泥炭土的组成，产生对根瘤菌有毒的复合物。因此，现在生产者趋向于采用γ- 射线照射灭菌。 菌剂在农业生产使用前通常低温储存。大多数研究报道菌剂在低温条件下 储藏存活率更高。 产品质量控制包括菌剂生产开始前菌株效力（共生能力）的预检测。 生产流程： 微生物肥料在我国使用已有近半个世纪的历史，但由于生产和应用情况存在 问题较多，如基础和应用研究萎缩，产品质量不稳定，普及工作不力导致这个产 品出现波浪式的发展。尽管微生物肥料与化肥相比有价格便宜、不污染环境的优 势，且由于它是活菌制剂，从生产到使用都受到一定环境影响，不注意就会影响 效果甚至可能完全失败，这也是这不易推广的客观原因。 微生物肥料的缺点和推广的局限性 微生物肥料的生产和使用均需要一定适宜的条件，其次是微生物肥料有效 期非常严格，刚生产出来的活菌量很高，随保存的时间增长和运输，保存条件的 变化，产品中有效微生物就会逐步减少，当少到一定数量时就等于失效。最后还 要注意到适用作物和地区，这就是目前微生物肥料应用的最大难题。现在有一 些不切合实际的宣传产品的功效，似乎使用其微生物产品就能包揽一切，实际上 这种“广谱”性的微生物是非常少，结果却造成其产品不利于推广和发展
第二节微生物农药 生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治 方法。 内容包括：(1)利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分 泌抗生物质的抗生菌，如应用白僵菌防治马尾松毛虫（真菌），苏云金杆 菌各种变种制剂防治多种林业害虫（细菌），病毒粗提液防治蜀柏毒蛾、 松毛虫、泡桐大袋蛾等（病毒），5406防治苗木立枯病（放线菌）微孢子 虫防治舞毒蛾等的幼虫（原生动物），泰山1号防治天牛（线虫）。(2) 利用寄生性天敌防治。主要有寄生蜂和寄生蝇，最常见有赤眼蜂、寄生蝇 防治松毛虫等多种害虫，肿腿蜂防治天牛，花角蚜小蜂防治松突圆蚧。(3) 利用捕食性天敌防治。这类天敌很多，主要为食虫、食鼠的脊椎动物和捕 食性节肢动物两大类。鸟类有山雀、灰喜雀、啄木鸟等捕食害虫的不同虫 态。鼠类天敌如黄鼬、猫头鹰、蛇等，节肢动物中捕食性天敌有瓢虫、螳 螂、蚂蚁等昆虫外，还有蜘蛛和螨类。 微生物防治是生物防治中的主要手段之一。 一、徽生物杀虫剂 1、细菌杀虫剂 B.t是一种广谱性细菌杀虫剂，能防治上百种害虫，对鳞翅目害虫特别有 效。并且对人畜安全，对植物无药害，不伤害天敌。目前国外生产应用B 逐年稳步增加，北美防治舞毒蛾的面积达130多万公顷，占实际防治面积 的48%，东欧国家也都注重发展Bt杀虫剂防治森林害虫。我国在“八五” 期间通过攻关研究，实现了产品标准化，在总体上已达到国际先进水平， 杀虫机制主要是靠芽孢和毒素。在菌体的一端形成芽孢，另一段形成菱形 的蛋白质晶体，不同的Bt所含的蛋白晶体数量和种类有很大的不同，这些 蛋白晶体本身并不能杀虫，它只是毒素的前体。当昆虫吞食后，肠道中碱 性条件下，伴胞晶体被分解出毒素的前体，或称为原毒素，在肠道中特异
5 第二节 微生物农药 生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治 方法。 内容包括：（1）利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分 泌抗生物质的抗生菌，如应用白僵菌防治马尾松毛虫（真菌），苏云金杆 菌各种变种制剂防治多种林业害虫（细菌），病毒粗提液防治蜀柏毒蛾、 松毛虫、泡桐大袋蛾等（病毒），5406 防治苗木立枯病（放线菌）微孢子 虫防治舞毒蛾等的幼虫（原生动物），泰山 1 号防治天牛（线虫）。（2） 利用寄生性天敌防治。主要有寄生蜂和寄生蝇，最常见有赤眼蜂、寄生蝇 防治松毛虫等多种害虫，肿腿蜂防治天牛，花角蚜小蜂防治松突圆蚧。（3） 利用捕食性天敌防治。这类天敌很多，主要为食虫、食鼠的脊椎动物和捕 食性节肢动物两大类。鸟类有山雀、灰喜雀、啄木鸟等捕食害虫的不同虫 态。鼠类天敌如黄鼬、猫头鹰、蛇等，节肢动物中捕食性天敌有瓢虫、螳 螂、蚂蚁等昆虫外，还有蜘蛛和螨类。 微生物防治是生物防治中的主要手段之一。 一、 微生物杀虫剂 1、 细菌杀虫剂 B.t 是一种广谱性细菌杀虫剂，能防治上百种害虫，对鳞翅目害虫特别有 效。并且对人畜安全，对植物无药害，不伤害天敌。目前国外生产应用 Bt 逐年稳步增加，北美防治舞毒蛾的面积达 130 多万公顷，占实际防治面积 的 48%，东欧国家也都注重发展 Bt 杀虫剂防治森林害虫。我国在“八五” 期间通过攻关研究，实现了产品标准化，在总体上已达到国际先进水平， 杀虫机制主要是靠芽孢和毒素。在菌体的一端形成芽孢，另一段形成菱形 的蛋白质晶体，不同的 Bt 所含的蛋白晶体数量和种类有很大的不同，这些 蛋白晶体本身并不能杀虫，它只是毒素的前体。当昆虫吞食后，肠道中碱 性条件下，伴胞晶体被分解出毒素的前体，或称为原毒素，在肠道中特异