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根瘤菌使用技术
 

根瘤菌使用技术

该技术支持单位有甘肃省草原总站、甘肃农业大学、甘肃鸿远生物科技有限公司、甘肃大行土壤改良治理有限公司

根瘤菌与豆科植物共生,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。能促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌。正常细胞以鞭毛运动,无芽孢。可利用多种碳水化合物,并产生相当量的胞外粘液。

如根瘤菌属和慢性根瘤菌属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。还有土壤杆菌属,能够通过外伤入侵多种双子叶植物和裸子植物,致使植物细胞转化为异常增生的肿瘤细胞,产生根癌、毛根或杆瘿等。

当豆科植物在幼苗期,土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有机物吸引而聚集在根毛的周围,并大量繁殖。同时产生一定的分泌物,这些分泌物刺激根毛,使其先端卷曲和膨胀,同时,在根菌瘤分泌的纤维素酶的作用下,根毛细胞壁发生内陷溶解,随即根瘤菌由此侵入根毛。

在根毛内,根瘤菌分裂滋生,聚集成带,外面被一层粘液所包,形成为感染丝,并逐渐向根的中轴延伸。同时,在根瘤菌的刺缴下,根细胞相应地分泌出一种纤维素,包围于感染丝之外,形成了具有纤维素鞘的内生管,又称侵入线。根瘤菌顺侵入线进入幼根的皮层中。

在皮层内,根瘤菌迅速分裂繁殖,皮层细胞受到根瘤菌侵入的刺缴,也迅速分裂,产生大量的新细胞。致使皮层出现局部的膨大。这种膨大的部分,包围着聚生根瘤菌的薄壁组织,从而形成了外向突出生长的根瘤。

之后,含有根瘤菌的薄壁细胞的细胞核和细胞质逐渐被根瘤菌所破坏而消失,根瘤菌相应地转为拟菌体(bacterioid)。

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。

由于根菌瘤在生活过程中分泌一些有机氮到土壤中,加之,根瘤在植物的生长末期自行脱落,从而大大提高了土壤的肥力。据估测,一亩苜蓿年均可积累40斤氮肥,相当于200斤硫铵。并可增加土壤中的腐殖质。由于有些土壤中没有与豆科植物共生的根瘤菌,同时不同豆科植物需要与不同类型的根瘤菌共生,因此在农业上采取在播种豆科植物时,将其与根瘤菌制剂搅抖,以便给豆科作物形成根瘤创造条件。据调查,采用该方法播种,可使豆科作物增产10%以上。

主要用途

虽然空气成分中约有80%的氮,但一般植物无法直接利用,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。

在种子发芽生根后,根瘤菌从根毛入侵根部,在一定条件下,形成具有固氮能力的根瘤,在固氮酶的作用下,根瘤中的类菌体将分子态氮转化为氨态氮,与此同时,每个根瘤就是一座微型氮肥厂,源源不断地把氮输送给植株利用。

豆科作物周围的土著根瘤菌数量很少,难以满足作物生长的需要。世界上的豆科作物都需要人工接种根瘤菌剂,根瘤菌剂给农作物生产的氮肥不会有环境污染,不需长途运输,使用过程中没有氮流失,而人工施用化学氮肥流失率往往大于50%。当豆科作物萌发并长出根毛后,根瘤菌受根毛分泌的凝集素的刺激和吸引,大量聚集在根际和根表上。

根毛与根瘤菌接触后,首先是细胞壁变软,发生根毛卷曲,然后是细胞壁内陷,根瘤菌随之侵入根毛,直至根的皮层,根瘤菌在皮层大量繁殖并转变为类菌体,此时根部皮层大量增生,形成瘤状组织,最后突出根部形成根瘤,当有效根瘤的剖面呈粉红色时,说明根瘤进入成熟阶段,开始固氮,并向植株提供氮素。人工接种结瘤固氮性能优良的根瘤菌来提高共生固氮效率。



根瘤菌推广

该产品是甘肃省草产业技术创新战略联盟成果转化产品,在我省各地试验效果明显,主要用于苜蓿,三叶草,沙打旺等豆科类作物。2017年已推广面积12万亩








 
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