生物農藥之枯草芽孢桿菌篇

【什么是枯草芽孢桿菌】

(1)革蘭氏陽性桿狀細菌,可產生內生芽孢,耐熱抗逆性強,在土壤和植物的表面普遍存在。


(2)是植物體內常見的一種內生菌,對人畜無毒無害,不污染環境。生長速度快、營養需求簡單,在植物的表面易于存活、定殖與繁殖,


(3)生產工藝簡單,制劑穩定,施用方便,儲存期長。因此是一種理想的生防微生物。


【枯草芽孢桿菌特點】

1、綠色環保――對人畜微毒、對環境無污染、對作物安全(本劑雖屬細菌活體殺菌劑,但不會侵染作物引起病害,亦不會對作物產生藥害)


2、高效廣譜――對水稻稻瘟病,西瓜、黃瓜、草莓、番茄等多種作物白粉病、灰霉病,馬鈴薯晚疫病,大豆、油菜菌核病,瓜類、谷物、三七等作物根腐病等多種真菌性病害具有優良防效。


3、增產提質――枯草芽孢桿菌還能夠分泌促進作物生長的活性物質,使植株葉片濃綠肥厚,提高作物免疫力,增產提質效果顯著,發酵過程中產生多種氨基酸,對作物有生長調節的作用。


【枯草芽孢桿菌防治機理】

(1)競爭作用:通過生物間爭奪氧氣、營養物質及競爭排它性,形成局部生物優勢種群,防止其它菌侵入;同時爭奪周圍菌的營養,抑制病原菌生長―起到疫苗的作用。


(2)溶菌作用:枯草芽孢桿菌吸附于病原菌的菌絲上,隨著菌絲生長而生長,從而消耗病原菌的營養,使病原菌菌絲發生斷裂、解體、細胞質消解,使病原菌失去進一步侵染能力―起到寄生作用。


(3)生物拮抗作用:枯草芽孢桿菌生長過程中能產生細菌素(枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短桿菌素)、有機酸、天然脂肽類化合物等,對病原菌抑制其生長或溶解其細胞壁、使細胞穿孔、畸形,最終殺死病原菌。


(4)殺滅作用 誘導作物產生抗病性、促進作物生長,增產提質。據統計,使用枯草芽孢桿菌可有效增產5.6-20.2%。


【枯草芽孢桿菌使用方法及注意事項】

  1、稻瘟病、紋枯病、稻曲病。施藥方法:水稻孕穗破口期和齊穗期各施藥一次。每畝用枯草芽孢桿菌10克均勻噴霧,噴藥藥間隔7-12天


  2、枯草芽孢桿菌與咪鮮胺、三環唑、井岡霉素等混用,有明顯的相互增效作用。在病害集中、急性暴發時,更能顯示出混用的效果。


 注意事項:

  1、本品用量少,為減少浪費,兌藥時應用小容器將所需用量藥劑充分溶解后再倒入噴霧器中,加水至噴霧器最佳水平線進行噴霧;


  2、早上10點前或下午4點后施藥,避免陽光直射,殺死芽孢。尤其是4點后用藥,夜間潮濕的環境更有利于芽孢萌發。


  3、不能與銅制劑、鏈霉素等殺菌劑及堿性農藥混用;


  4、病害初期或發病前施藥效果最佳,施藥時注意使藥液均勻噴至作物各部位。


【枯草芽孢桿菌在土壤中的應用】

一、生防機制

對植物病菌的作用機制和方式是多樣的,主要包括競爭作用、抗生作用、溶菌作用和促進植物生長等幾個方面。


(1)競爭作用  

競爭方式:主要包括營養競爭和位點競爭。

營養和空間位點的競爭是指存在于同一微小生物環境中的兩個或兩個以上微生物之間爭奪這一環境內的空間、營養、氧氣等的現象。枯草芽抱桿菌具有較強的競爭和定殖能力,從而搶占病原菌的侵染位點,消耗其周圍養分,阻止和干擾病原菌對植物葉面和其他器官的侵染,起到防病抑菌的作用。


(2)抗生作用

抗生作用是指拈抗微生物通過產生代謝產物在低濃度下就能夠對病原微生物的生長和代謝產生抑制作用,從而來影響病原微生物的生存和活動。近半個世紀以來,人們從枯草芽孢桿菌不同菌株的代謝產物中分離純化了多種有效的抗菌物質。


(3)溶菌作用

枯草芽孢桿菌的溶菌作用主要表現在是通過吸附在病原菌的菌絲上,并隨著菌絲生長而生長,而后產生溶菌物質造成原生質泄露使得菌絲體斷裂;或者是產生抗菌物質通過溶解病原菌孢子的細胞壁或細胞膜,致使細胞壁穿孔、畸形等現象從而抑制孢子萌發。


(4)誘導植物產生抗性及促進植物生長

誘導植物產生抗性作用是指枯草芽孢桿菌不但能夠抑制植物病原菌,而且還能夠誘發植物自身抗病機制從而增強植物的抗病性能的作用。國際上把土壤中能促進植物生長的根際自生細菌通稱為植物促生根圈細菌,其中以枯草芽孢桿菌的抗逆性最強、功能最多、適應性最廣、效果最穩定。枯草芽孢桿菌能夠產生類似細胞分裂素、植物生長激素的物質,促進植物的生長使植物抵抗病原菌的侵害。枯草芽孢桿菌大量應用于生物肥料。當作用于作物或土壤時.能夠在作物根際或體內定殖,并起到特定肥料效應。目前,微生物肥料在培肥地力,提高化肥利用率,抑制農作物對硝態氮、重金屬、農藥的吸收,凈化和修復土壤,降低農作物病害發生,促進農作物秸稈和城市垃圾的腐熟利用.保護環境。以及提高農作物產品品質和食品安全等方面表現出了不可替代的作用。


二、枯草芽孢桿菌應用于土壤

(1)、枯草芽孢桿菌對土壤中的菲與苯并[a]芘的吸附及生物降解功能

土壤與其相連的水環境稱為土壤-水環境系統,其中存在著大量的土壤固有微生物,并在表面存在生物膜,因為生物膜形成了隔離層,有機污染物在接觸到支撐生物膜的固體基底之前,必須首先到達并且穿過這個隔離層,這樣就強烈地改變礦物顆粒或基底的吸附行為,對吸附作用有重要的影響。近年的研究表明,由于受污染影響,導致土壤中含有多環芳烴(PAHs),沉積物中PAHs主要為原油污染以及工業或民用煤不完全燃燒所致。


枯草芽孢桿菌對菲與苯并[a]芘的吸附及生物降解研究:研究表明以枯草芽孢桿菌為接種微生物,對菲與苯并[a]芘都可進行吸附或生物降解,48h液相PAHs濃度達到平衡時,微生物對菲消除了98%,對苯并[a]芘消除85%;接種的樣品48h吸附等溫線均呈線形,能較好地符合線性方程;在接種微生物情況下,沉積物與土壤對菲和苯并[a]芘吸附特征均發生較大變化,對菲的吸附量增大約35倍,而對苯并[a]芘的吸附量卻降低了2/3左右;未接種微生物的土壤和沉積物對菲解吸率為20%,接種的樣品組為2.9%,而對苯并[a]芘的解吸結果與菲相反,未接種的對照組為4%,接種的樣品組為l3%。


(2)枯草芽孢桿菌對土壤微生物的呼吸強度的影響        

土壤呼吸強度作為土壤生物活性指標之一,能夠在一定程度上反應土壤營養物的轉化和供應能力,其呼吸速率變化及變化方向也反應了生態系統對脅迫的敏感程度和響應模式,是環境安全評價的一項重要指標,當土壤受到外來污染物污染時,微生物為了維持生存可能需要更多的能量,而使土壤微生物的代謝活性發生不同程度的響應。研究表明各質量分數處理的枯草芽孢桿菌均表現為對土壤呼吸作用的刺激效應,并且土壤中枯草芽孢桿菌質量分數越大,對土壤呼吸強度的刺激作用越大,即刺激強度和施藥質量分數呈正相關。


(3)枯草芽孢桿菌對土壤脲酶活性的影響        

應用土壤酶作為監測指標,評價農藥的生態毒理效應已成為環境科學領域的研究熱點之一。而脲酶屬于土壤中研究得比較深入的一種水解酶類,是惟一對尿素在土壤中轉化及尿素利用率有重大影響的酶。尿素施人土壤后.在脲酶的催化作用下,迅速分解成二氧化碳和氨,所以土壤脲酶活性的降低,不僅可使尿素水解減緩,令其水解產物更多地被土壤吸附而有效減少尿素水解產物氨的揮發損失,也可能相應減少水解產物NH 硝化作用潛勢。研究表明所有處理用枯草芽孢桿菌處理過的土壤對土壤脲酶均表現出刺激效應。其中最高質量分數處理(3200 mg/kg干土)在第28天脲酶活性上升到最高,刺激率達到101.07%。枯草芽孢桿菌對脲酶刺激的機理,可能是由于微生物農藥的加人為微生物的生長提供了碳源和營養,從而使產生該種酶的微生物數量增長,活性增強,因而土壤中脲酶的活性也相應增強。


(4)枯草芽孢桿菌對鹽堿地的改良

土壤內鹽分積累的危害

土壤結構黏滯,通氣性差,容重高,土溫上升,好氣性微生物活動差,養分釋放慢,滲透系數低,毛細作用強等,導致表層土壤鹽漬化進一步加劇,造成土壤冷、硬、板現象。一般說來,當土壤表層或亞表層中的水溶性鹽類累積累超過0.1%,或土壤堿化層的堿化度超過5%,就屬于鹽漬土。


鹽堿地對植物的危害

a、引起植物的生理干旱。過多的可溶性鹽類,可提高土壤溶液的滲透壓,引起植物的干旱。


b、危害植物組織。干旱季節,表土層鹽分過量積聚 易傷下胚軸。在高pH值下,還會導致OH一對植物的直接毒害。植物組織內鹽分過量積聚,會使原生質受害,蛋白質合成受阻,含氮的中間代謝產物積累,造成細胞中毒。


c、影響植物正常營養吸收。由于交換性Na+的競爭,使植物對鉀、磷和其他營養元素的吸收減少,磷的轉移也會受到抑制,從而影響植物的營養狀況。


d、影響植物的氣空開閉。在高濃度鹽類作用下,氣孔保衛細胞內的淀粉形成受到阻礙,使細胞不能關閉,植物容易干旱枯萎。


選擇耐鹽的巨大芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌優勢菌株,生產出生物有機肥,用于植物生產,在投入成本相同的情況下,植物生長發育良好,產量增加,而且鹽堿地土壤理化性狀得到改善,土壤微生物數量增多。

【枯草芽孢桿菌在農業中應用存在的問題】

枯草芽孢桿菌的產業化應用尚不成熟。在農業方面一些相應的生物農藥和飼料也沒有得到大范圍的應用。這主要是由于科技的不均衡性和理論轉化為實際的考察期較長造成的。枯草芽孢桿菌自身有需要克服的問題。枯草芽孢桿菌雖然可以直接作用于農業來抗一些植物病蟲害,然而,天然野生型微生物菌劑存在天生的不足,如產品持效期短、見效慢 、作用對象比較單一、易受自然環境影響、競爭存活能力有限等。盡管枯草芽孢桿菌已經作為表達系統并在試驗中應用,但是其自身具有的多酶體系使得轉入它的外源質粒不太穩定,從而使其作為表達系統有一定的困難。


【展望】

盡管枯草芽孢桿菌在應用中存在一些問題,但是人們也在不斷地研究克服其缺點的方法,例如陳乃用早在 1993 年就詳細地分析了枯草芽孢桿菌的質粒穩定性問題,并提出了一些相應的解決措施,可以說枯草芽孢桿菌成為像大腸桿菌那樣成熟的表達系統只是時間問題。國內一些單位對具有生防作用的枯草芽孢桿菌進行了研究,涉及的防治對象有大田作物的葉部病害、土傳病害和果實病害等。不同菌株的抑菌譜、抑菌作用乃至抑菌機理等亦有較大差異。現已從作物的根際土壤、根表、植株及葉片上分離篩選出多株對不同作物的真菌和細菌病害具有拮抗作用的枯草芽他桿菌菌株,并采用人工誘變方法提高了菌株的防病效率,對這些菌株進行了發酵條件的研究,分離出一些抗菌物質并對其特性進行了研究,同時開展了生防菌劑的溫室和大田試驗。同時枯草芽孢桿菌中的其他酶,如淀粉酶和蛋白酶也逐漸成為了人們關注的熱點。這些都將會為枯草芽孢桿菌的應用開拓新的領域。隨著科學技術的不斷進步,那些限制枯草芽孢桿菌應用的問題將逐一被解決,而枯草芽孢桿菌也必將迎來一個更寬廣的應用空間!


2015年8月28日
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