植物的共生固氮体系

Z i x u n t a i 豆科植物共生固氮是自然界中最强的生物固氮体系。

大豆从根瘤菌中得到的氮素营养可占其一生氮素营养的30%～70%。

大豆根瘤菌肥增产机理明确，在大豆播种前接种根瘤菌是国际公认的生物固氮技术。

推广大豆根瘤菌是促进大豆增产、提质、环保和可持续发展的实用技术，是一件利国利民的好事。

由于重迎茬面积大，大豆表现为根瘤少、病害多，产量一直徘徊不前。

因此在我县推广使用该技术意义重大。

大豆根瘤菌接种是一项增产节肥、投资少、收益大、简而易行的措施。

是降低大豆生产成本。

提高大豆产量的有效措施。

它对于大豆有两个方面的作用。

一是通过将空气中丰富的氮素资源转化为大豆可以直接利用的铵态氮，解决大豆的氮肥供应；二是根瘤菌分泌的酶，促进大豆的生长发育。

一、试验目的通过试验，检验大豆根瘤菌在不同地区的固氮效果，及其对大豆的增产效果的作用。

二、试验方法。

采用小区试验和生产田对比试验同步进行。

1、基本情况试验在呼玛县农业技术推广中心院内和福利院南地，生育期期间降雨量为461毫米。

生育期100天，有效积温2000℃。

土壤均为暗棕壤土。

地势平坦，土壤肥力中上等，土壤养分含量为有机质，速效氮162mg/kg，速效磷30mg/kg，速效钾129mg/kg。

前茬为大豆，60cm垄上双行精量点播。

采用品种昊江166、北豆23。

2、试验材料根瘤菌包衣剂：由哈尔滨华龙科技有限公司提供；用菌量225ml/垧供试材料：大豆：昊江166、北豆23号，公顷保苗40万株；播种量为100kg/垧。

化肥：尿素（含量46%），重过磷酸钙(含量46%),硫酸钾（含量50%）3、试验设计试验设3个处理，常规施肥无根瘤菌剂作对照，试验无重复。

小区顺序排列，每个处理6行，行长30米，行距65cm，垄上播双行，5月10日播种施肥，播前精细整地，机械精量播种。

其它田间管理按垄三栽培技术规程操作。

处理1、施肥量为：尿素30kg/公顷、磷酸二铵100kg/公顷,硫酸钾50kg/公顷。

大豆根瘤菌应用技术作者：张再峰金重明来源：《农民致富之友》2010年第22期豆科植物共生固氮是自然界中最强的生物固氮体系。

大豆从根瘤菌中得到的氮素营养可占其一生氮素营养的30～70%。

大豆根瘤菌肥增产机理明确，在大豆播种前接种根瘤菌是国际公认的生物固氮技术。

推广大豆根瘤菌是促进大豆增产、提质、环保和可持续发展的实用技术，是一件利国利民的好事。

一、根瘤菌的作用1、固氮作用大豆根瘤菌以大豆光合作用产物为能源，将空气中的氮素转变成大豆生长发育所需要的营养元素，根瘤菌与大豆是共生固氮的关系，开始大豆根瘤菌固氮很少，到开花至鼓粒初期是大豆根瘤菌固氮的高峰，以后由于豆粒发育消耗了大量植株光合产物，限制了对根瘤菌养分的供应，根瘤菌逐渐衰老，固氮能力下降。

大豆根瘤菌在大豆生长中起着非常重要的作用。

大豆一生需要氮肥60%左右是大豆根瘤菌提供的，其余的由土壤和肥料提供。

而大豆籽粒中的氮素，根瘤菌提供80%左右，土壤和肥料中的氮素大部分供给大豆根、茎、叶的生长。

2、增产作用大豆应用根瘤菌，可以使大豆产量提高10%以上，同时大豆的蛋白质提高2%、粗脂肪含量提高1—2%，每亩净收入增加40—50元。

经过施用根瘤菌增加了根瘤菌的数量和重量，提高了大豆固氮能力。

表现出大豆生长旺盛，产量增加。

2008年9月由东北农业大学等5个单位的专家对大豆应用根瘤菌剂示范项目进行田间鉴评。

结果表明：大豆应用根瘤菌剂拌种，株高、植株干重分别增加了4～12cm、7～27克，单株根瘤数明显增加。

3、减少氮肥施用量大豆根瘤菌在固氮之前，植株生长需要一定的氮素，但施氮过多会抑制根瘤菌生长，从而影响根瘤菌固氮能力，影响产量，所以在施根瘤菌条件下应施多少氮肥，使作物既不缺氮，又不出现氮素过剩。

科研站以前做了这方面的研究，认为接种根瘤菌后，施纯氮1kg左右大豆增产最多，根据我们现在施肥水平施入根瘤菌可节省2kg左右的尿素。

二、技术要点1、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。

生物固氮作用的生态学及生物学意义植物需要氮素来合成蛋白质和核酸等生命组分，然而土壤中的氮素大部分是无机形式，难以被植物直接吸收利用。

因此，很多植物依赖于生物固氮作用来获取氮素，特别是生长在缺氮环境下的植物。

生物固氮作用是指某些微生物通过将氮气转化为氨或亚硝酸盐等化合物，为植物提供可利用的氮素。

通常，生物固氮活动由细菌、青藻和苔藓等微生物完成。

它们中的一些类型能够与植物形成共生关系，形成根瘤或叶瘤，为植物固氮提供场所和基地。

生物固氮作用对生态系统的运作和生物多样性等方面具有重要的意义。

在这篇文章中，我们将探讨生物固氮活动对生态系统和微生物学的贡献，以及其在生物学中的意义。

1. 生态学意义1.1 社区结构和物种多样性微生物在各种生态系统中发挥着多种重要角色。

生物固氮作用是其中的一个关键功能。

通过固氮活动，微生物可以为植物提供额外的生命能量，进而影响整个生态系统的能流和物质循环。

通过新陈代谢和固氮等生命进程，微生物可以影响周围生态环境的基本特性，包括土壤 pH 值、水分、氮素含量等。

这些环境变量的改变可以显著影响物种组成和多样性。

例如，氮素含量通常会影响植物的生长和竞争，从而对生态系统的物种丰富度和组成产生影响。

1.2 营养循环和土壤质量生物固氮还可以促进营养循环、养分转移和土壤氮素的积累。

在植物-微生物共生体系中，菌根真菌的参与可能增加了土壤有机物分解和微生物的生长速率，从而促进了营养循环。

同时，固氮活动产生的不同化合物也可以影响有机物分解和氮素的转移。

生物固氮活动还可以改善土壤质量和结构，通过减少对化学肥料的使用来减少环境污染。

由于化学肥料的使用可能导致水质污染和生物死亡等问题，所以尽可能地依赖生物固氮作用，尤其是在农业生产中，可以促进可持续农业的实现。

2. 生物学意义2.1 抗旱生物固氮还有一些生物学意义，包括提高植物对环境中水分的利用效率。

在缺水和高温的环境下，以及在干旱和半干旱地区，许多植物靠与细菌共生来固氮。

固氮转基因植物菌根共生实例解释固氮是指将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物的过程，而转基因植物是通过人为干预改变其遗传物质的一种方法。

菌根则是植物根系与真菌之间的共生关系。

在这篇文章中，将详细解释固氮转基因植物与菌根共生的实例，以展示这种关系对植物生长和生态系统的重要性。

一种典型的实例是将固氮基因导入转基因植物中，使其在根系统与菌根共生时能够固定氮气。

这个实例中，我们以豆科植物为例，因为豆科植物与固氮菌根共生关系最为常见。

固氮菌根共生关系是通过植物根部与特定的固氮细菌相互作用而建立的。

固氮转基因植物的基因工程技术可以通过引入固氮细菌的基因来改变植物的基因组。

这些细菌通常包含有能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物的酶。

一旦这些基因被引入转基因植物中，它们就会在菌根共生时表达，并允许植物利用大气中的氮气。

一个著名的例子是通过将大豆植物转化为具有固氮能力的转基因植物。

固氮细菌根据不同的条件，可能是土壤中的蓝藻或细菌，与植物根部形成菌根共生。

这些菌根共生关系通常以根瘤的形式出现在植物根系上。

在这种共生关系中，固氮细菌进入植物的根瘤中，并形成一个受菌细胞内部被称为泡状结构的固氮细菌类囊体。

在这个类囊体中，固氮细菌能够利用植物提供的碳源和营养物质将大气中的氮气转化为氨。

一旦氨生成，植物就能够利用它来满足其氮营养需求。

通过将此固氮机制引入转基因植物，植物就能够从大气中直接固定氮气，而不需要依赖于土壤中的氮源。

这为农业生产带来了许多潜在好处，特别是在氮肥使用和农田管理方面。

其中一个潜在的好处是减少对化学合成氮肥的依赖。

化学合成氮肥在农业生产中广泛使用，但其使用有很多负面影响，例如环境污染和水体富营养化。

通过利用固氮转基因植物，农民可以减少对氮肥的使用，从而降低这些负面影响。

此外，固氮转基因植物还可以改善土壤质量和生态系统的健康。

固氮菌根共生可以增加土壤中的氮含量，并提供给其他植物和生物利用。

这对保持农田的可持续性和生态系统的平衡至关重要。

【高中生物】高中生物知识点：生物固氮生物固氮：1、概念：指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。

固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以，固氮生物又叫做固氮微生物。

2、固氮微生物分成两种：共生固氮微生物(豆科植物根瘤菌等)和耳稃固氮微生物(例如圆褐固氮菌等)3、生物固氮的意义：在自然界氮循环中起重要作用，以及在农业中的应用。

科学知识指点：1、圆褐固氮菌：原核微生物，属于自生固氮菌，其代谢类型是异养需氧型。

利用的是土壤中的腐殖质，故在生态系统中的成分是分解者。

自生固氮微生物就是所指在土壤中能单一制展开固氮的微生物，其中，多数就是一类叫作自生固氮菌的细菌。

自生固氮菌大多就是杆菌或短杆菌，单生或卵圆形。

经过两三天的培育，雄雀的菌体呈圆形“8”字形排序，并且外面存有一层厚厚的荚膜。

自生固氮菌中，人们应用领域得最少的就是圆褐固氮菌(azotobocterchroococcum）。

圆褐固氮菌具备较强的固氮能力，并且能排泄生长素，推动植株的生长和果实的发育，因此，将圆褐固氮菌做成菌剂，杀灭至土壤中，可以提升农作物的产量。

2、根瘤菌：根瘤菌(rootnodulebacteria）是与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。

这种共生体系具有很强的固氮能力。

已知全世界豆科植物近两万种。

根瘤菌是通过豆科植物根毛、侧根杈口（如花生）或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。

科学知识开拓：根瘤菌拌种：对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高豆科作物产量的一项有效措施。

播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，这显然有利于该种豆科作物结瘤固氮。

特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，并且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进行根瘤菌拌种。

对比实验表明，在其他条件相同的情况下，经过根瘤菌拌种的豆科作物，可以增产10%～20%。

植物体内固氮基因
植物体内固氮是一种重要的生物学过程，它通过固定空气中的氮气来为植物提供氮源。

在这个过程中，一些植物可以与一些细菌共生，这些细菌可以将氮气转化为可供植物使用的氨基化合物。

这些细菌中的一些具有固氮能力的基因，被称为固氮酶基因。

固氮酶是固氮细菌体内一个重要的酶，它能够将氮气转化为氨，从而提供给植物使用。

固氮酶是由多个基因编码的，其中最重要的是nifH基因。

nifH基因编码一种铁蛋白，这种铁蛋白是固氮酶复合体中的主要组成部分之一，负责催化氮气的还原反应。

除了nifH基因，固氮细菌还具有nifD、nifK、nifE等基因，这些基因编码的蛋白质都是固氮酶复合体的组成部分，它们协同作用来实现固氮作用。

总的来说，固氮酶基因是植物体内固氮的重要基础，它们的表达和调控对于植物与固氮细菌共生的稳定性和效率有着重要的影响。

1/ 1。

根瘤菌—豆科植物共生固氮在农业及生态环境中的作用随着我国人口的增加和城市化进程的加快，我国的环境问题日显突出：水资源紧缺，水土流失严重，荒漠化土地面积扩大，草地沙化、碱化、退化面积增加，物多样性遭到严重破坏。

有调查显示，全国荒漠化土地面积已达到 174万 km2，已有的“三化”草地面积达1.33亿hm2，占总草地面积的三分之一。

我国化肥每年使用量远远超过发达国家所规定60kg.km-2的标准上限，而平均利用率仅为40%左右，大部分化肥渗透进入水体和土壤、大气环境中。

因此，寻求一种绿色、安全、环境友好的解决方法已经迫在眉睫。

根瘤菌是一种能与豆类作物根部共生形成根瘤并可以固氮的细菌，一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属。

根瘤菌属和慢生根瘤菌属两属细菌都能从豆科植物根毛侵入根内形成根瘤，并在根瘤内成为分枝的多态细胞，称为类菌体。

类菌体在根瘤内不生长繁殖，却能与豆科植物共生固氮，即固氮微生物根瘤菌和豆科植物生活在一起，从豆科植物获得养分，与其共同完成固氮作用。

这种固氮作用是天然的氮肥制造工厂，不仅为植物提供氮素养料，同时还可以节约生产化肥所需的物质资料和生产过程所消耗的能量资源，减少废弃物和环境有害物质的排放，有助于农业和生态环境的可持续发展。

主要表现在以下几个方面：一、根瘤菌在农业可持续发展中的作用豆科植物—根瘤菌有较强的耐胁迫性，即使在不良环境条件下仍能与侵染的豆科植物形成稳定的共生体系，且在一个生长季节内所固定的氮素总量可达到45—335kg*hm-2这些氮素不仅能提高植物组织的含氮总量，所形成的共生体系更能源源不断地为土壤提供氮素，解决氮匮乏问题，显著提高土壤营养。

豆科植物—根瘤菌共生体系独特的固氮作用使得生态系统氮素循环得以平衡，同时，土壤中氮素含量也通过这种天然的方式得到补充。

长期种植紫花苜蓿和林生山黧豆的草地耕层土壤全氮和有机质含量提高幅度较大，主要原因在于紫花苜蓿和林生山黧豆均是豆科植物，在生长过程中，其根部形成的根瘤能够固定土壤空气中的氮素，固定的氮素除了满足作为种子田的牧草生长外，还能增加土壤中的氮素含量。

生物固氮作用增加农业产量降低化肥用量固氮作为一种重要的生命过程，对维持地球生态平衡和促进农业发展起着至关重要的作用。

生物固氮作用是指通过一系列生物过程将氮气转化为可供植物吸收利用的氨或亚硝酸盐，从而增加土壤中的有效氮含量。

在农业生产中，利用生物固氮作用可以达到增加农业产量和降低化肥用量的目的。

本文将从生物固氮作用的概念、作用机制以及如何利用生物固氮作用来增加农业产量和降低化肥用量三个方面来阐述这个问题。

生物固氮作用是指一系列微生物或植物通过固定空气中的氮气并将其转化为氨或亚硝酸盐的过程。

在这个过程中，微生物主要通过两种方式来进行固氮：自由生活固氮和共生固氮。

自由生活固氮是指一些自由生活的固氮微生物通过自身代谢能力将空气中的氮气转化为可供植物利用的化合物。

常见的自由生活固氮微生物包括氮肥杆菌、光合细菌等。

而共生固氮是指一些微生物与植物共生形成根瘤或菌茎，在共生体内进行固氮过程。

典型的共生固氮植物包括豆科植物、菌根植物等。

通过这些自然过程，生物固氮作用可以将大量的氮元素转化为可供植物吸收的形式，从而给农业生产带来巨大益处。

生物固氮作用通过将氮气转化为植物可吸收的形式，提供了植物生长所需的养分，从而增加了农业产量。

首先，生物固氮作用增加了土壤中可供植物吸收利用的氮含量。

在正常情况下，土壤中的氮元素主要以有机氮和无机氮的形式存在，其中大部分无机氮以硝酸盐的形式存在。

通过生物固氮作用，氮气可以直接转化为氨或亚硝酸盐，而这些化合物对植物具有高度的生物利用度。

其次，生物固氮作用还可以降解土壤中的有机氮，将其转化为植物可以吸收的亚硝酸盐。

这进一步提高了土壤中的有效氮含量，为农作物的生长提供了充分的氮源。

利用生物固氮作用可以降低对化肥的依赖，从而减少化肥用量。

传统的农业生产中，为了增加土壤中的氮含量，常常需要大量投入化肥。

然而，这种做法不仅增加了农民的生产成本，还对环境造成了一定的污染。

化肥的过度使用会导致土壤中氮的积累和流失，进而污染地表水和地下水。