生物固氮

生物固氮（精选4篇）

生物固氮 篇1

氮素是组成蛋白质的主要元素, 因而也是植物生长必须的大量营养元素。大气中虽然有80%以上的氮素, 但这种氮却不能为高等植物利用。自然界中只有极少数生物能自生或共生固定大气氮素, 这个过程称为生物固氮。长期以来, 由于化肥的大量使用, 不仅浪费了大量的能源, 而且严重的污染了环境, 破坏了生态平衡, 如何利用生物固氮将大气中游离氮素转化为生物新陈代谢的氨态氮, 实现农业、林业、牧草业的绿色环保和可持续发展, 已成为各国政府和有识之士共同关注的重要课题。目前, 生物固氮也被列为“国际生物学计划” (IPB) 的重点内容。很多国家为重要项目加以研究。

一、生物固氮的类型划分

1、自生固氮

所谓自生固氮就是某些生物在自然界中生存、繁衍、具有自主固定大气氮素的能力, 如在海洋中生活的篮细菌, 通过光合作用进行自生固氮, 为海洋提供大部分氮素营养。

2、共生固氮

是指某些微生物与高等或低等生物成为互为有利的生理整体, 且具有固定大气氮素的能力。

(1) 专性共生固氮最典型是根瘤菌与豆科植物共生固氮, 其共生有形态表现即根瘤。从地里拔出一株大豆植物, 根部结有大小、颜色不同的根瘤, 大的粉红色的为有效根瘤, 固氮力强, 小的灰白色的为无效根瘤, 固氮力弱。

(2) 联合共生固氮固氮微生物侵入宿主细胞内建立共生固氮关系, 与前者不同的是不能形成根瘤或茎瘤。

这两种形式的生物固氮均对增强土壤肥力和提高农作物氮素营养有着非常重要的作用。

二、生物固氮的特点

与化学肥料比较, 生物固氮以有机形态归还与残留土壤中, 且相对稳定, 有以下特点

1、利用率高

据研究, 不同植物残体施用于水稻上氮素平均利用率为39.6-48.3%, 而相应尿素的利用率为为21%和26.9%-41.8%, 比生物固氮低13.5%和6.5-12.7%。

2、损失率低

生物固氮在水稻损失率仅为4.0-17.4%, 而尿素氮损失率要达到26.6-43.9, 而相应尿素的利用率, 最高可达85%, 比生物固氮效率低22.5-26.5%。

3、残效长

生物固定氮残效长达3-5年, 使用生物固氮时间越长, 后效越长, 而一般矿质氮肥后效短, 仅为3-5月。

三、生物固氮的机制

固氮生物虽然多种多样, 但其固氮过程都需要固氮基因 (nif) 参与, nif基因和固氮酶只存在固氮菌体中, 具有共生固氮特性的高等植物仅提供宿主条件, 以使固氮效能能有效表达, 通过遗传操作可以实现nif基因在不同细菌之间转移。由此对nif的位置、数目、结构和功能等方面有了深入了解。

在70年代末在放线菌中发现了弗兰氏菌 (Frankia) 与多种非豆科树木能共生结瘤并且有固氮效应, 在被子植物中能与Frankia菌共生结瘤的非豆科植物皆为乔木或灌木等木本植物, 他们不仅具有强大的固氮能力, 而且还具有抗干旱 (沙棘) 、耐盐碱 (如木麻黄) , 耐酸碱 (如杨梅) 和水湿 (如赤杨) 。目前已发现8科25属种非豆科植物能与Frankia菌共生结瘤固氮。

四、生物固氮的发现前景

如何利用好空气中80%以上气态氮是各国学者致力研究的课题, 随着生物工程技术的不断发展, 目前已找到扩大根瘤菌宿主范围的方法。实践证明, 采用生长素和酶处理可以突破植物细胞壁屏障, 不但可以引导根瘤菌扩大豆科宿主范围, 而且还可以导入非豆科植物细胞, 实现一菌多用的广谱根瘤菌接种剂的研制, 目前利用细胞工程引导根瘤菌进入非宿主细胞已经切实可行。除此之外, 利用Frankia菌与农作物之间建立新的共生固氮体系将有更大的可能性。

我们应该积极利用生物固氮研究成果和技术, 努力实现绿色环保、林、牧草业, 为国家正在实施的退耕还林还草工程提供优良的树种和草种, 净化环境, 减少污染, 维持生态平衡, 保持经济社会的可持续发展。

参考文献

[1]黄群策、陈启锋、李志真:《生物固氮研究的前景》。Science and Technology Review, 1999.[1]黄群策、陈启锋、李志真:《生物固氮研究的前景》。Science and Technology Review, 1999.

[2]丁玉贞、徐昭兵、陈德斌:《谈生物固氮在林地水土保持上的应用》, 《福建水土保持》, 1996年。[2]丁玉贞、徐昭兵、陈德斌:《谈生物固氮在林地水土保持上的应用》, 《福建水土保持》, 1996年。

[3]陈国安:《重视生物固氮在我国农业持续发展中的地位》。Science and Technology Review, 1998.[3]陈国安:《重视生物固氮在我国农业持续发展中的地位》。Science and Technology Review, 1998.

[4]卢华金、郑金和等:《生物固氮在农作物上应用研究》, 《上海农业科技》, 2000年第6期。[4]卢华金、郑金和等:《生物固氮在农作物上应用研究》, 《上海农业科技》, 2000年第6期。

[5]宁国赞、刘惠琴、马晓彤:《生物固氮技术在退耕还林还草中的应用》, 《中国草地》, 2001年。[5]宁国赞、刘惠琴、马晓彤:《生物固氮技术在退耕还林还草中的应用》, 《中国草地》, 2001年。

[6]罗明典:《让生物固氮研究造福人类》, 科技日报, 2002年3有5日。[6]罗明典:《让生物固氮研究造福人类》, 科技日报, 2002年3有5日。

生物固氮菌肥在水稻上应用效果 篇2

1 试验材料与方法

试验于2008年设在黑龙江省友谊农场试验站, 土壤类型为草甸黑土, 肥力状况中等, 前茬为水稻, 水源为井水灌溉, 秋翻、春整地。土壤有机质含量2.9%, pH值为6.8。供试水稻品种为空育131。

试验采用大区条田对比, 不设重复, 每处理面积210m2。试验共设2个处理, 处理1在常规施肥基础上, 氮肥总量减少30%, 计算后从追肥中扣除, 每公顷施生物固氮菌肥45kg作基肥;处理2为对照, 采取常规施肥, 公顷施尿素250kg、磷酸二铵100kg、硫酸钾150kg。

2 试验结果与分析

从试验结果可知 (见表1) , 水稻施用生物固氮菌肥的处理1表现较好, 穗粒数较对照增加3.8粒, 较对照增产13.5%。

3 小结

发现植物固氮过程中缺失的环节 篇3

豆科植物能够从空气中获取氮, 并将其纳入它的细胞中。由Giles Oldroyd教授领导的一个研究小组, 旨在将固氮能力装移到其它类型的植物, 如小麦或大麦上。这将促进这些作物的生长与产量, 特别是在发展中国家, 那里的农民十分缺乏氮肥。

人们早已知道, 植物与细菌之间的相互关系是建立在植物根细胞内的钙的运动基础上。研究小组发现了一组至关重要的蛋白质, 名为环核苷酸门通道15 (CNGC15s) , 它是钙向细胞核运动必不可少的。他们发现, CNGC15s促进了钙向细胞核的运动, 使植物能够传送附近土壤中固氮菌发出的信息。它使得植物开始细胞过程和发育过程, 这个过程有利于细菌的生存, 使它们得以建立共生关系, 由此产生固氮作用。虽然这种钙运动仅限于植物细胞核, 但它对整个植物未来的生长具有极重要的影响。Oldroyd教授“这一发现证明, 植物细胞核边缘有一种CNGC蛋白质, 它控制钙向细胞核运动。这是了解豆科植物固氮作用的重要一步, 这种了解将有助于我们培育出更有效的作物。”

不同固氮菌对桉树生长指标的影响 篇4

1 材料与方法

1.1 试验所用的材料

采用分别编号好的N1、N2、N3 3个固氮菌株。这三个固氮菌株是在前期在苗圃接种育苗效果较好的3个, 3个固氮菌株对照株为K。

1.2 试验方法

2013年3月, 桉树人工林开始造林, 造林时将试验地划分成个3区组做3个相同实验, 每个区组由1个不接种处理的桉树幼苗和3个氮菌株处理的桉树幼苗组成, 再将每个区组划分成4个小区, 所以3个区组共个12个小区, 在3个区组的每个小区里随机分布有1个处理。其中桉树的造林初始密度为2m×3m, 以0.5km2作为每个小区的林地面积, 小区之间的隔离带距离为5行。试验林不采用常规生产技术实施而采用接种固氮菌处理外, 其余的营林方法不变。

1.3 统计与分析

造林后, 试验林的生长指标要每隔1 a测定。第1年测量桉树的树高和胸径时, 以试验小区为单位进行测量。测量胸径的工具是围尺, 可以用测杆测量树高。第2年和第3年通过每木检尺测定样木的树高 (m) 和胸径 (cm) , 胸径采用围尺测量, 精度为0.1cm;树高采用瑞典Haglof Vertex IV-60超声波测高仪激光/超声波树木测高测距仪, 精度0.1m。

用Microsoft Excel 2003软件对每个样区内样木的树高和胸径求平均值。

2 结果与分析

2.1 不同固氮菌对桉树高生长的影响

不同固氮菌对桉树高因子的影响见表1。由表1可知:接种固氮菌N3对桉树树高生长的影响最大, 对照组的树高最小。接种处理比对照组树高都增加得快, 各处理的优势顺序是N2>N1>N3>K。说明接种3种固氮菌对桉树树高的生长有明显的促进作用。

2.2 不同固氮菌对桉树胸径生长的影响

桉树的胸径生长量受不同固氮菌的影响结果见表2。由表2可知:接种固氮菌N3对桉树平均胸径生长的影响最大, 对照组的平均胸径最小。接种处理比对照组胸径都增加得较快, 各处理的优势顺序是N2>N1>N3>K。说明接种3种固氮菌对桉树胸径的生长有明显的促进作用。

2.3 不同固氮菌对桉树单株材积的影响

不同固氮菌对桉树单株材积的影响结果见表3。由表3可知:接种固氮菌N3对桉树单株材积生长的影响最大, 对照组的单株材积最小。接种处理比对照组单株材积都增加得较快, 各处理的优势顺序是N2>N1>N3>K。说明接种3种固氮菌对桉树单株材积的生长有明显的促进作用。

3 结论与讨论

通过测定接种固氮菌桉树年生长量, 结果表明, 桉树树高和胸径的生长在接种固氮菌后有效地提高了, 对同一树种在接种不同的固氮菌株时, 有比较差异的促生效果, 其中促生的效果最佳为固氮菌N2。微生物本身和联合固定空气中的氮素的特点, 固氮菌利用这种优势, 有效地提高有效磷、钾在中土壤的含量, 固氮菌还可以分泌出促进植物生长的激素。已有研究表明, 桉树接种固氮菌后, 桉树苗木各器官的含量和生物量显著提高及桉树苗的生长发育受到促进作用。氮素是在桉树生长发育过程中首先最被需要的, 到桉树生殖生长的阶段才需要钾素、磷素。植物细胞叶绿体和蛋白质的不可缺少的组成成分是氮素, 林木植株高大, 枝条粗壮的必要条件是氮素营养充足。

参考文献

[1]李宝福.不同肥料等养分量施肥对桉树生长的影响[J].河北林果研究, 2001, 16 (3) :219-225.

[2]莫勇德.接种固氮菌对桉树苗木土壤酶的影响[J].林业勘查设计, 2016, 45 (2) :73-75.

[3]黄艳红.接种促生菌对桉树人工林的生态效应[D].南宁:广西大学, 2014.

[4]覃小红, 黄宝灵, 韦善华, 等.固氮菌对桉树促生作用及其影响因素试验[J].林业实用技术, 2012, 55 (8) :3-5.