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第一章 微生物肥料 微生物肥料已经形成新的产业， 作为我国生物经济和生物产业的重要组成部分，进入了快速发展与创新阶段。 微生物肥料的概念 微生物肥料（microbial fertilizer; biofertilizer） 是指含有特定微生物活体的制品，应用于农业生产，通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境 第一节 土壤的生物肥力 随着世界各国对农业可持续发展的日益重视，对土壤生产能力的可持续性提出了更高的要求。特别是在我国人口多、耕地少、面临食品安全的严峻形势下，如何保障土壤的可持续生产能力尤为重要。近几年科学研究发现，土壤生物在土壤肥力和农业生产能力上的重要性不可或缺，提出了土壤生物肥力（soil biological fertility）的概念和相关的评价体系。 健康、肥沃的土壤是作物生产的基础，土壤的质量主要取决于土壤肥力，土壤肥力由物理肥力、化学肥力和生物肥力三个不可缺少的组成部分构成的。微生物是土壤生物肥力的核心。 1 生物肥力的定义及特征 土壤生物肥力，简称生物肥力，是指生活在土壤中的微生物、植物根系、动物等有机体为植物生长发育所需养分的贡献； 生物过程对土壤的物理特性（如团粒结构、透气性、保水能力等）、化学特性（如保肥能力、养分供应能力等）和健康状况起到良好的促进和维持作用； 生物肥力的核心是土壤中微生物的组成及其功能。 生物肥力与物理肥力和化学肥力相比，具有以下显著特征： 　1）生物种群的多样性，表现在生物肥力的形成和作用过程是由多种生物参与的综合结果； 　2）动态性，生物过程对植物生长的作用随着时间而变化。 施用微生物肥料是维持和提高土壤肥力的有效手段，在我国现有栽培与管理措施（如土壤复种指数高、不合理或过多使用化肥和农药等）情况下，施用微生物肥料对于恢复、提高、维持土壤生物肥力是必不可少的。 2 生物肥力的形成及作用 　　土壤生物肥力是由土壤中多种生物参与的生物过程的综合结果。微生物是生物肥力形成的关键。土壤中的物质转化和养分循环是在微生物的主导下进行的，并对养分的有效性和养分的循环及供应进行有效调控。土壤中微生物种群结构的多样性及平衡性还可有效调控作物病（虫）害的发生。 2.1 微生物是土壤养分转化和循环的主导者 　　微生物种群多样性和功能多样性是生物肥力形成的基础，对于土壤中有机物的分解、养分转化和释放具有不可替代的作用。微生物在土壤物质循环和养分转化中主要表现在以下几个功能： 　　1）分解有机物和动植物残体，释放养分； 　　2）转换复合物的化学形态，提高养分的有效性； 　　3）产生抗生素等杀菌物质，降低土传病害的发生； 　　4）平衡养分的供应，促进作物对养分的吸收； 　　5）产生胞外多糖等黏合物质，有力于土壤胶体和团粒结构的形成，减少养分的流失，提高化肥利用率。 　　6）直接为植物提供有效养分。 2.2 植物根际微生物主导的养分转化及对病害的控制 2.2.1根际是微生物进行养分转化最活跃的区域 　　 植物根际（根圈）是根系及其分泌物产生影响的区域，是微生物主导进行养分转化最活跃的区域，也是生物肥力表达的主要场所。 大多数养分转化和吸收发生在根际微环境中。植物与微生物的强烈相互作用决定了植物根际这一特殊的土壤微环境。 根际微生物在土壤肥力形成中起到重要作用。植物通过光合作用固定的碳素60-80%保留在植物体中，10-25%用于植物根呼吸作用，11-18%以根系分泌物等形式释放到根际中； 释放到根际中的碳40-80%被根际微生物代谢呼吸所消耗，20-60%的碳被转化为微生物的生物量或合成代谢产物。 根际微生物的大量生长繁殖，产生植物激素、氨基酸等，促进根系发育和植物生长；产生抗生素、抗菌蛋白等，抑制病原菌的生长；产生有机酸等活化难溶性磷、铁。 2.2.2 磷有效形态的转化 　 尽管在土壤中磷的含量很高，但大部分以无效磷的形式存在。作物对磷的利用率很低，由于土壤的吸附作用、沉淀作用以及转化为磷有机物等，植物对磷的利用率不到20%，80%以上的磷对植物是无效的。 在形态上，有机磷主要以植酸形式存在，约占土壤总磷量的80%以上；无机磷也主要以难溶性磷酸盐的形式存在。多数微生物通过产生有机酸等能够溶解土壤中的难溶性磷；有些微生物通过合成植酸酶、磷酸酯酶、磷酸二酯酶、磷酸水解酶等催化有机磷的降解，转化为被植物直接吸收利用的有效磷。 2.2.3 根际微生物对铁元素的转化 土壤中的铁元素主要以难溶性的Fe3+的形式存在，因此，尽管土壤中存在大量的铁，但能被植物利用的却很少。研究表明，某些微生物产生的铁载