根瘤菌剂现存问题初探
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接种根瘤菌对豆科作物生长及矿区复垦土壤生物化学性状的研究对于接种菌根真菌对土壤的修复作用,已做过大量研究,但他们大多都是在灭菌的土壤上加以试验,而在不灭菌情况下的研究较少。
本试验则是在不灭菌的矿区复垦土壤上,接种VA菌根真菌菌剂及根瘤菌菌剂,研究微生物菌剂在矿区复垦土壤上的生态效应。
1、材料与方法1.1试验材料土壤采自长治襄垣县古县村混推后的矿区复垦区,过筛去除土壤中的石块及根段后,在阴凉干燥处隙干备用。
土壤的基本理化性状:有机质4.14 g/kg,全0.45 g/kg,速效磷(P)1.22 mg)kg,速效钟(K)51.5 mg/kg,pH值8.4。
试验作物:白三叶草(Trifolion repens Linn)。
为豆科三叶草属多年生牧草,发芽率95%,种子购自山西省农科院种子公司。
试验菌种:丛枝菌根真菌菌剂为球囊霉属的摩西球囊霉(Glan usn ossea),由北京市农林科学院提供;根瘤菌菌剂为三叶草根瘤菌(Rhizobian legur m inosa non bivar trifolii Dangeard),由中国农科院提供。
1.2试验设计试验采用盆栽法在温室内进行。
试验用塑料盆钵,19 am X20 am X16 am(高盆口直径盆底直径),每盆装风干土5 kg,出苗1周后定苗100株盆。
试验设以无机肥做底肥,各处理分别为:不接种对照(CK)、接种VA菌根菌(以下简称G.m)、接种根瘤菌(R)、双接VA菌根菌和根瘤菌(G.m+R),共4个处理,4次重复,16盆随机排列。
接种VA菌根真菌处理是将20g菌剂均匀撒施在种子下约2am处的土层中;不接种丛枝菌根真菌处理中接种相同重量的灭菌菌剂,以保证除丛枝菌根真菌以外的其它成分保持一致。
接种根瘤菌剂处理中,对种子进行根瘤菌液体菌剂拌种,对照用清水拌种。
盆施无机肥水平:N(NH,NO)为100 mg/kg土,P(KH,PO4)为25 mg/kg土,K(KNO;)为150 mg/kgt,以液体形式施入。
根瘤菌拌种培育马占相思苗木试验
侯远瑞;邓艳
【期刊名称】《广西林业科学》
【年(卷),期】2002(031)004
【摘要】采用根瘤菌拌种培育马占相思苗木效果显著.接种苗平均每株结根瘤80.5个,与无菌对照比较增加191%~455%.接种苗根瘤生物量平均每株0.5794 g,与无菌对照比较增加125%~313%.但接种苗平均高无显著差异.该试验为培育马占相思苗木早期形成根瘤固氮体系提供了一套简便易操作的新方法.
【总页数】2页(P204-205)
【作者】侯远瑞;邓艳
【作者单位】广西林业科学研究院,南宁,530001;广西林业科学研究院,南
宁,530001
【正文语种】中文
【中图分类】S723
【相关文献】
1.不同根瘤菌对马占相思苗木的影响--苗木的结瘤状况、生物量、叶片和土壤中营养元素含量及其相关分析 [J], 黄宝灵;吕成群;韦原莲;叶建仁;武波
2.大豆根瘤菌拌种剂试验初报 [J], 李墨染
3.分析大豆根瘤菌剂拌种节肥试验初探 [J], 张亮
4.大豆通过根瘤菌剂拌种达到减量化施肥技术试验 [J], 肖泳;高世光
5.紫花苜蓿根瘤菌接种和稀土拌种试验 [J], 高登义
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黑龙江农业科学2010(9):138Heilongjiang Agricultural Sciences土壤肥料根瘤菌对大豆产量及品质的影响王庆胜(黑龙江省农业科学院佳木斯分院,黑龙江佳木斯154007)摘要:以合丰55大豆品种为试验材料,探讨根瘤菌对大豆产量和品质的影响。
结果表明:对合丰55大豆品种施用根瘤菌剂,脂肪、蛋白、水溶蛋白的含量均高于对照,2种根瘤菌剂分别增产20.55%和22.45%。
关键词:大豆;根瘤菌;产量;品质中图分类号:S565.1 文献标识码:A 文章编号:100222767(2010)0920138201收稿日期:2010205220作者简介:王庆胜(19792),男,黑龙江省汤原县人,硕士,研究实习员,主要从事土壤肥料和作物栽培研究。
E 2mail:wqs0451@ 。
大豆接种根瘤菌后,根部可以产生大量的有效根瘤菌,改善大豆营养平衡,减少化学氮肥的流失及对环境的破坏,降低大豆生产成本。
施用根瘤菌可以有效改善大豆重迎茬产生的问题,如:大豆根结瘤不佳、根系不发达等情况。
所以施用根瘤菌是改善大豆根系发育、提高大豆根结瘤的良好方法[125]。
该试验旨在探讨根瘤菌对大豆产量和品质的影响,为在生产上推广普及大豆根瘤菌剂应用技术提供理论依据。
1 材料与方法试验设在黑龙江省农业科学院佳木斯分院试验地,土质为草甸黑土,前茬为大豆。
土壤有机质含量为3.91%、水解氮129.05mg #kg 21、有效磷65.97mg #kg 21、速效钾71.09mg #kg 21、pH 6.5,采用随机区组试验,3次重复,6行区,行长5m,行距0.65m 。
试验设3个处理,处理1:空白对照+习惯施肥;处理2:根瘤菌1+习惯施肥;处理3:根瘤菌2+习惯施肥。
其中,习惯施肥量为磷酸二铵150kg #hm 22,尿素50kg #hm 22,钾肥50kg #hm 22。
根瘤菌施用量参照说明书,根瘤菌1为哈工大华龙科技发展有限公司生产,根瘤菌2为秦皇岛领先科技发展有限公司生产。
根瘤菌的作用当拔起豆科植物,如大豆、紫云英时,大家会发现这些植物的根部有一些小小的颗粒,那些颗粒便是土壤中的根瘤菌和植物共同形成的根瘤。
根瘤菌家族数量庞大,现包括7属36种, 一般指的是根瘤菌属和慢生根瘤菌属;两属都属于根瘤菌目。
根瘤菌属是1889年由B.弗兰克建立的,包括豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和百脉根瘤菌。
根瘤菌生活在土壤中,当人们还没有在土壤上种植豆科植物的时候,根瘤菌只能依靠地里的枯枝嫩叶过着默默无闻的腐生生活。
一旦土壤里种上了豆科植物,并长出幼苗,根瘤就立即启动搬家的进程,住进大豆的根内,同豆科植物的根相结合,形成共生关系。
慢生根瘤菌属是D.C.乔丹于1982年从根瘤菌属中分化出来的,属内暂有一种,即曾经称为大豆根瘤菌的大豆慢生根瘤菌。
根瘤菌的搬家,跟豆科植物的主动迎接是分不开的。
豆科植物的根毛可以分泌一种特殊的蛋白质,专门“招待”根瘤菌,而且每一种根瘤菌只和一种豆科植物相结合,对其他根瘤菌是不理睬的,好像一把锁对应一把钥匙似的,科学家把这种现象叫做根瘤菌的专一性。
根瘤菌聚集到某种豆科植物的根毛表面,就会从根毛钻进根的皮层细胞,同时会分泌出物质,刺激根的皮层细胞不断分裂新细胞,几天后向外鼓起,形成了肉眼可见的小根瘤。
根瘤就是根瘤菌的“营房”,也是根瘤菌固定空气中氮素的工作场所。
根瘤菌在大豆根瘤中安营扎寨后,就开始形成互助组,相互帮助对方成长,直到大豆成熟。
大豆通过根部吸收来的水和无机盐及由叶子制造的有机物质,除了满足自身的需要外还会留出一部分送给根瘤菌,作为我们制造氮肥所需的物质和能源,而根瘤菌则发挥自身的特长,依靠“金刚钻”----固氮酶,把空气中的分子态氮加工成氨和氨的化合物。
二者配合得很默契,互通有无。
这种相互合作的关系,一直到豆子收获才暂告结束。
大豆收获后,大豆根部开始腐烂,根瘤也随之被破坏,于是,根瘤菌又回到了土壤怀抱中去,来年再种大豆时,重新跟大豆合作。
每个根瘤都是一个小小的氮肥厂。
形态结构12、生物固氮特点:根瘤菌只有侵入豆科植物根内才能固氮;不同的根瘤菌只能各自侵入特定种类的豆科植物。
34形成共生5、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。
根瘤菌进入这些宿主细胞后被一层膜套包围,有些菌在膜套内能继续繁殖,大量增加根瘤内的根瘤菌数,以后停止增殖,成为成熟的类菌体;宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白,分布在膜套内外,作为氧的载体,调节膜套内外的氧量。
类菌体执行固氮功能,将分子氮还原成NH3,分泌至根瘤细胞内,并合成酰胺类或酰尿类化合物,输出根瘤,由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。
与宿主的共生关系是宿主为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养,而根瘤菌则为宿主提供氮素营养。
共生固氮6、花生、大豆、苜蓿等豆科植物,通过与根瘤菌的共生固氮作用,才可以把空气中的分子态氮转变为植物可以利用的氨态氮。
7、主根瘤菌刚刚进入豆科植物根部的时候,并不能固氮,只能发展到拟菌体阶段,才能进行固氮作用。
在根瘤内,根瘤菌从豆科植物根的皮层细胞中吸取碳水化合物、矿质盐类及水分。
以进行生长和繁殖。
同时它们又把空气中游离的氮通过固氮作用固定下来,转变为植物所能利用的含氮化合物,供植物生活所需。
这样,根瘤菌与根便构成了互相依赖的共生关系。
8、固氮酶作用原理注意:并不是所有的根瘤都是根瘤菌造成的。
市场用途8、中国地域辽阔豆科作物种类繁多,每年大面积种植花生、大豆、豌豆、蚕豆、绿豆及苜蓿、沙打旺等豆科牧草几十种之多。
这些豆科作物和地球上所有的生物一样,在生长中离不开氮这一生命要素。
优点:根瘤菌接种剂能大量减少化肥的使用量,改善农产品品质,使农产品达到AA级绿色食品要求;有效提高农作物的产量;无任何不良副作用,不构成重金属污染;施用成本只有化肥的十分之一,根瘤菌剂还具有培肥地力,改良土壤结构,肥地养地之功能,所以根瘤菌接种技术在豆科作物种植中的作用是其他任何技术措施无法替代的,具有十分重要的地位。
紫云英根瘤菌应用效果研究刘英;郭熙盛;王允青;唐杉;曹卫东;尹德柱;郑进国【摘要】[ Objective ] The research aimed to provide the theoretical basis for the improvement of soil fertility and the yield of Astragalus, andrnthe recovery and the development of green manure production in Anhui. [ Method] The rhizobium matching with the local Astragalus varietiesrnwas screened by field experiment. [ Result ] Application of rhizobia was beneficial to the growth of Astragalus, and could increase the rate ofrnnodulation. The rhizobia and the plants had symbiotic nitrogen-fixation, which made the seedling strong, and ensure Astragalus safe in winter.rnThe rhizobia also promoted the vegetative growth of Astragalus, and increased the yield. [ Conclusion] The application effect of fungicide 4 wasrnbetter than that of fungicide 1.%[目的]为培肥土壤、提高紫云英产量、恢复和发展安徽绿肥生产提供理论依据.[方法]通过田间试验,筛选与当地紫云英品种匹配的根瘤菌.[结果]施用根瘤菌有利于紫云英生长,增加结瘤率.根瘤菌与植株进行共生固氮,幼苗生长健壮,可确保紫云英安全越冬.根瘤菌能促进紫云英营养生长,对产量提高有一定的效果.[结论]4号菌剂的应用效果优于1号菌剂.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(040)024【总页数】2页(P12046-12047)【关键词】紫云英;根瘤菌;施用效果;鲜草产量【作者】刘英;郭熙盛;王允青;唐杉;曹卫东;尹德柱;郑进国【作者单位】安徽省农业科学院土壤肥料研究所,安徽合肥230031;安徽省农业科学院土壤肥料研究所,安徽合肥230031;安徽省农业科学院土壤肥料研究所,安徽合肥230031;安徽省农业科学院土壤肥料研究所,安徽合肥230031;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081;安徽省舒城县农业科学研究所,安徽舒城231300;安徽省舒城县舒茶镇农业综合服务中心,安徽舒城231334【正文语种】中文【中图分类】S541+.3紫云英(Astrgalus sinicus L.)是我国南方广泛种植的一种稻田绿肥植物。
紫云英接种根瘤菌效果研究根瘤菌是一群与植物根系共生的微生物,能够与植物根系形成根瘤共生,提供植物所需的氮源。
根瘤菌的接种对于提高农作物的产量和抗逆性具有重要意义。
本文通过对紫云英(Sophora subprostrata Chun et T. Chen)进行根瘤菌接种实验研究,旨在探究不同接种根瘤菌的效果以及对紫云英生长的影响。
实验方法:1. 实验材料:选取生长良好的紫云英植株作为材料。
2. 根瘤菌接种:选取不同根瘤菌品种进行接种处理,包括Bradyrhizobium japonicum、Sinorhizobium meliloti等。
3. 实验设置:将紫云英分为四组,每组分别接种不同根瘤菌品种;同时设置对照组,仅浸泡于无菌水中。
4. 生长条件:将植株移植于含有适宜养分的培养基中,在恒温、恒湿条件下生长。
5. 实验观察:定期观察植株的根瘤形成情况,并测量根瘤的数量和大小。
6. 数据分析:使用方差分析(ANOVA)对数据进行统计分析,比较各处理组之间的差异。
实验结果:经过一段时间的生长观察,发现紫云英植株均形成了根瘤,而对照组没有根瘤形成。
不同根瘤菌品种接种后,根瘤的数量和大小存在差异。
在统计分析中发现,Bradyrhizobium japonicum接种处理组的根瘤数量和大小显著高于其他处理组(P<0.05),而Sinorhizobium meliloti处理组显著低于其他处理组(P<0.05)。
还发现根瘤的形态也有差异,不同根瘤菌品种接种后形成的根瘤形态呈现出不同的结构和颜色。
讨论与结论:根瘤菌对于紫云英的根瘤形成具有显著影响。
根瘤菌Bradyrhizobium japonicum能够促进紫云英根瘤的形成,而Sinorhizobium meliloti则对根瘤形成产生抑制作用。
根瘤菌的种类对于根瘤的数量、大小和形态都具有重要影响,这可能与不同根瘤菌的生理活性和营养供应能力有关。
本研究结果为紫云英的栽培提供了有益的参考,也为根瘤菌的有效利用提供了理论基础。
大豆根瘤菌生产工艺流程
大豆根瘤菌是一种对大豆植株有益的固氮菌,其生产工艺流程
通常包括以下几个主要步骤:
1. 菌种培养,首先需要选择高效的大豆根瘤菌菌种,然后在适
当的培养基上进行培养,以获得大量的活菌种。
2. 发酵生产,将培养好的菌种接种到发酵罐中,加入适量的培
养基和其他营养物质,控制好发酵温度、pH值和通气量等参数,进
行发酵培养,以获得高活性的大豆根瘤菌发酵液。
3. 分离提取,将发酵液进行分离提取,通常采用离心、过滤等
方法,获得纯净的大豆根瘤菌菌体或发酵液。
4. 菌剂制备,将提取得到的大豆根瘤菌菌体或发酵液进行浓缩、干燥等处理,制成大豆根瘤菌菌剂,以便于储存和运输。
5. 质量控制,在整个生产过程中,需要对菌种培养、发酵生产、分离提取和菌剂制备等环节进行严格的质量控制,确保产品的质量
稳定。
除了以上主要步骤外,大豆根瘤菌生产工艺流程还涉及原料准备、设备清洁消毒、生产环境控制等多个方面。
同时,针对不同菌株和不同产品形式(如固体菌剂、液体菌剂等),生产工艺流程也会有所差异。
总的来说,大豆根瘤菌生产工艺流程需要严格控制各个环节,确保产品质量,并且需要根据实际情况灵活调整,以达到高效、稳定、可控的生产目标。
大豆施用“奥龙奇康”牌大豆根瘤菌示范效果初报河南农业2015年第1期(上)行实地脱粒测产(见表3)。
从表3可以看出,示范区与对照区相比,株粒数平均增加6.6粒,百粒重基本相当,平均每667m 2增产22.7kg ,增长率平均为15%。
三、效益分析在示范过程中,以667m 2为单位详细记录各项投入成本,并进行经济效益分析(见表4)。
从表4可以看出,在种子、农药、人工机械都相同的条件下,示范区比对照区每667m 2均增收125.1元,产投比示范区为1:3.51,对照区为1:3.11。
明显较多、有效根瘤鲜重倍增,其固氮效能较高是必然的,对大豆前期生长发育和后期的叶片功能延缓衰老是有利的。
(二)叶片差异7月25日调查同位叶(第5片叶)和8月18日调查同位叶(第10片叶),根瘤菌拌种处理的叶面积较对照,分别增长10%和8%,叶柄长1~2cm ;叶色较深绿,在2013年旱灾严重的情况下,旱象晚出现3~4d 。
(三)叶功能期差异收获时表现,根瘤菌拌种处理的还有20%的叶片显绿,而对照区的叶投产比两点平均为1:25。
在目前生产条件下,根据商水县试验情况,应用根瘤菌拌种增产效果还是显著的。
如果根瘤菌剂价格适中,并且使用方法再改进得更方便些,市场空间还是较大的。
根据收获时期调查得知,根瘤菌拌种处理的根瘤绝大部分已衰竭,可见若干根瘤空壳,而此时对照区却见有不少的根瘤还未衰竭,然而对照区大豆叶片反而呈现枯黄。
我们认为,还需对大豆生长发育对氮素的吸收规律,以及温度、墒情对根瘤功能期的影响,作进一步的研究与探讨。
±%5.7±kg/667m 23.0±%0.7比处理2处理2比处理322.5g/kg ,全氮1.21g/kg ,)23.2mg/kg ,速效钾136mg/kg 。
前茬作物为玉米,500 kg/667m 2。
供试作物为小麦,品种“中育12”。
供试“植宝。
Advances in Microbiology 微生物前沿, 2015, 4, 20-25 Published Online March 2015 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/amb http://dx.doi.org/10.12677/amb.2015.41004
20 Preliminary Discussion on Problems of Rhizobium Inoculants
Jianfeng Li1,2, Shuqing Zhang1,2*, Jianxiong Du3, Han Han1, Lili Zhang1 1Key Laboratory of Guizhou Bioresource Development and Utilization/Institute of Soil and Environment
Bioremediation in Karst Habitats, Guizhou Normal College, Guiyang Guizhou 2Key Laboratory of Grassland Ecosystem of Ministry of Education, Gansu Agricultural University, Lanzhou Gansu
3Guizhou University of Finance and Economics, Guiyang Guizhou
Email: *smartclover@foxmail.com
Received: Feb. 26th, 2015; accepted: Mar. 8th, 2015; published: Mar. 11th, 2015 Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract Rhizobium is found excellent in promoting growth and yield of legume crops, which decreases the cost of agricultural production and the side effect of chemical fertilizer application. Currently, Rhizobium inoculants have not been widely used in agriculture. Currently, the practical applica-tions of Rhizobium are restricted by quality factors of some inoculants. In this paper, we discussed briefly the factors such as low strain breeding efficiency of Rhizobium, serious contamination and short shelf life of inoculants, to provide some reference to the further research and application of commercial Rhizobium inoculants.
Keywords Rhizobium, Commercial Inoculants, Contamination, Product Quality
根瘤菌剂现存问题初探 李剑峰1,2,张淑卿1,2*,杜建雄3,韩 晗1,张丽丽1 1贵州师范学院,贵州省生物资源开发利用特色重点实验室,喀斯特生境土壤与环境生物修复研究所,贵州
贵阳 2甘肃农业大学,草业生态系统教育部重点实验室,甘肃 兰州
3贵州财经大学,贵州 贵阳
Email: *smartclover@foxmail.com
*通讯作者。 根瘤菌剂现存问题初探 21 收稿日期:2015年2月26日;录用日期:2015年3月8日;发布日期:2015年3月11日
摘 要 根瘤菌有促进豆科作物生长及产量的作用,能减少施用化肥带来的副作用并降低农业生产的成本。目前,根瘤菌的实际应用受到部分菌剂产品质量因素的限制。本文就商用根瘤菌剂应用中遇到的菌种选育效率低、菌剂污染率高、有效期短等问题予以探讨,为根瘤菌剂的深入研究和应用提供一些参考。
关键词 根瘤菌,商用菌剂,污染,产品质量
1. 引言 菌剂类肥料通常指以菌种活体及其代谢物改善植物营养条件,对植物的生长、发育或有效成分有促进作用的一类特殊生物制品[1]。根瘤菌剂作为应用时间最长、最为广泛的菌剂类产品,对于减少化肥施用量、提高豆科作物的品质有良好的作用。但目前,根瘤菌剂在国内的发展和应用也面临着一些问题。许多菌剂产品在实验室的栽培试验中促生能力表现突出,但经过规模化生产、包装,经历货架期进入田间施用应用时,增产效果却不能达到预期的效果。一方面菌种退化会导致结瘤能力下降,另一方面一些根瘤菌剂在使用说明或包装上未对菌种的互接种族特性进行明确的描述,所含菌种无法侵染非互接族的豆科作物形成根瘤[2]。更重要的是菌种的选育和菌剂制备过程缺乏谨慎的验证和优化,一些未经验证的外源营养或功能性添加剂对菌种自身的性状有一定的影响,甚至可能诱发菌种变异,加速菌种退化。经初步调查,市售菌剂中仅有少数产品的菌种经过正规的申报鉴定程序,而一些不具备研发和质量监控能力的厂家在生产中并不重视菌种的更新选育和生产环境的洁净度控制。这就导致市场上的根瘤菌剂类目繁多,但品质良莠不齐,肥效的不确定性让使用者望而却步。本文就长期以来商用根瘤菌剂存在的一些问题进行归纳,旨在为根瘤菌剂的生产和发展提供一些参考。
2. 根瘤菌剂存在的主要问题 商用根瘤菌剂产品能否能够顺利的走向市场,分别基于下列因素:(1) 根瘤菌剂产品实际增产效果[3];(2) 产品的生产成本;(3) 根瘤菌剂的有效活菌数和菌剂有效期[4];根据国内外根瘤菌剂近一个世纪的生产和应用,商用的根瘤菌剂产品面临的主要问题包括:(1) 商用菌剂中活菌数目不足;(2) 根瘤菌剂的污染率高且有效期过短[5];(3) 在长期种植豆科作物的地区,部分菌剂的占瘤率过低,菌剂产品缺乏相应的详细说明书对施用方法进行指导;(4) 菌剂中菌种肥效单一,缺乏竞争力;(5) 其他如产品施用配套技术、施用条件及产品知识产权保护方面存在的问题。
3. 活菌数目不足 对以活菌菌体作为主要成分的菌剂产品进行评价,统一的标准是活菌数目,即有效菌数。保证有充足的活菌侵染豆科作物结瘤是实现增产的前提,是菌剂内环境保持稳定菌种活力得以保障的外在表现,也是菌剂产生经济效益的基本条件。但有效菌数过低仍是现今商用根瘤菌剂中普遍存在的现象[6]。Olsen等(1995) [7]发现北美40种菌剂产品在临近有效期结束时,菌剂的活菌数并不理想。只有一种菌剂中的根瘤菌数高于杂菌,而其他菌剂中的4份样品以MPN (standard most-probable-number,最大可能菌数)法无根瘤菌剂现存问题初探 22 法检测出根瘤菌。Gomez等(1997) [8]对阿根廷主要菌剂厂商的近20种菌剂的质量进行检测,指出虽然所有菌剂都含有具备优秀固氮能力的根瘤菌,但活菌数目均低于巴西国家标准。这主要源于菌剂内环境的改变和杂菌的污染。后者多因生产、包装和运输环节的监管和控制不力,即便各国的科研和质检部门提供了多种用于活菌数目检测和菌剂质量监控的方法和流程,但一些厂商还是不愿花费成本和精力进行严格的产品质量监控[9]。鉴于此,各国政府相继制订强制性标准来确保菌剂的活菌数,从5 × 107到1 × 109
个活菌/克菌剂不等[9]。法国对根瘤菌剂制订了最严格的质量标准,并要求对新上市产品进行统一的田间试验[10]。加拿大要求菌剂拌种后,至少达到小粒和大粒种你别附着103和105个活菌;在田间接种则要
求每公顷至少1011个活菌[11];中国于2000年也颁布了根瘤菌肥料质量标准NY227-2000,要求每克菌
剂中的有效活菌数不得低于5 × 108个[12]。
4. 菌剂污染率及有效期 除菌剂内环境的偏酸、偏碱或有毒代谢物积累或以外,杂菌污染是造成根瘤菌数过低的主要原因[6] [7] [9]。Schwartz等(2006)指出,根瘤菌剂应尽可能的避免病原和杂菌的污染[5]。作为储存并维持菌种生活的场所,根瘤菌菌剂内环境及储运环节都有适宜菌体生存繁殖的养分、湿度和温度等条件[5]。菌剂在生产和贮运过程中[13],一些包装上的瑕疵及破损成为外界环境中杂菌的侵入通道,一旦污染则可能损失整批次或整包装的菌剂产品,而当杂菌侵入后没有相应的抑菌措施,杂菌率很容易超标上千倍[14]。有研究指出:杂菌不但会与根瘤菌争夺养分和环境、还能产生大量有毒的代谢物降低菌种的生活力,使其大量死亡[7]。Olsen等(1995)调查发现:北美约40种的市售菌剂在存放1~2年后,细菌、放线菌和真菌的数量分别达到109~1010 g−1、108~109 g−1和105~107 g−1 [7],只有一种菌剂中的根瘤菌数超过杂菌数,而部
分菌剂中杂菌数目超出根瘤菌上千倍。一些菌剂在污染后也无法由人眼直接识别,用于田间后才发现结瘤能力下降,但此时损失已无法挽回[15]。此类问题在全球范围内普遍存在,受害的中小型种植者遭遇风险后对根瘤菌剂失去信心,一些优质菌剂的市场也因此被破坏[6]。因此,菌剂的污染率限制被写入各国菌剂质量标准中最重要也最醒目的位置。肯尼亚和津巴布韦限定根瘤菌剂的污染率必须小于10%,澳大利亚政府要求菌剂污染率必须低于0.1% [16],卢旺达限定菌剂杂菌率必须低于0.001% [17],我国现行的微生物肥料标准(2006)要求菌剂产品的杂菌率低于10%,专门的根瘤菌剂标准NY227-2000则要求杂菌率低于10% [12]。菌剂污染率一方面由市场和政府进行监控,更多的是菌剂制造商的工艺改进和严格自律[18]。目前降低污染率的主要措施包括:(1) 使用严格灭菌的载体基质;(2) 严密封装,通过控制生产运输环境的净度降低杂菌的侵入几率[9];(3) 使用冻干剂型,创造利于菌种休眠而不利于杂菌繁殖的环境;(4) 菌剂低营养化,以无营养材料吸附[19];(5) 以高分子材料或矿物质固定化包埋菌体细胞[14]。以上方法都已取得了明显的效果并为企业所使用,但也存在一些问题,如包埋和控制环境净度对设备和工艺有一定要求,会使菌剂成本居高不下[17]。冻干或低营养化菌剂也会因温度巨变或养分不足而损失相当比例的活菌,降低菌剂的有效菌数[20]。 菌剂商品化要求其产品有足够长的有效期,而现有菌剂的有效期过短也是亟待解决的问题。除冻干剂型中的菌种基本处于休眠状态外,其它菌剂中根瘤菌都处在自由繁殖和生长的环境,短时间内的大量增殖,极易引起菌种因传代次数过多而退化。在旺盛的增殖期,营养迅速耗尽也会造成菌体大量死亡。目前国内大多数厂商采用临期或短期订单的产销模式,以避免在生产和贮运中闲置,从而保证菌种的活力和数量[21]。但由于菌剂的使用受作物生长期和栽培计划的影响,仅仅依靠临期或短期订购会使企业的发展受到限制,中小企业更无法抵御依赖短期行为生存的风险。因此正规产品只有4~5家实力雄厚的企业拥有生产根瘤菌剂的许可证,且只能季节性的根据订货安排生产。这一现状造成现有根瘤菌剂的研究和应用往往脱节,优良的菌种不能及时得到应用。