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固氮微生物肥料是一类利用微生物的固氮作用，将大气中的氮气转化为植物可吸收的氮素营养的生物肥料。根据固氮微生物与植物的关系，可分为自生固氮菌肥、联合固氮菌肥和共生固氮菌肥（如根瘤菌肥）。本文详细介绍了固氮菌类肥料和根瘤菌肥料的农业应用原理、生产方法及使用注意事项。

一、固氮菌类肥料的农业应用

固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物为菌种生产的肥料，其中联合固氮菌肥应用更广。联合固氮体系存在广泛，特异性不强，适用范围大；但其不足之处在于作物与微生物仅为松散联合，未形成共生组织结构，固氮活动易受环境条件制约，例如环境中速效氮含量高时会抑制固氮活动，某些芽胞细菌在有氧条件下常停止固氮。

1. 应用基础

此类微生物肥料在农业生产中应用广泛，原因在于除了能固定一定数量的氮外，许多菌株在生长繁殖过程中能产生多种植物激素类物质，促进作物生长。

2. 固氮菌类肥料的生产和应用

固氮菌肥的生产应在良好设备的工厂中严格条件下进行，产品需达到国家或行业标准。目前国内主要剂型为液体和草炭吸附的固体两类。用于生产的菌种主要有：园褐固氮菌（褐球固氮菌，Azotobacter chroococum）、棕色固氮菌（维涅兰德固氮菌，Azotobacter chroococum）、德氏拜叶林克氏固氮菌（Beijerinckia derxii）以及克氏杆菌属（Klebsiella spp.）、肠道杆菌属（Enterobacter spp.）和产碱菌属（Alcaligenes spp.）中的某些菌种。

园褐固氮菌为革兰氏阴性杆菌，细胞呈大卵圆形，大小约2微米×5微米，常成对，周生鞭毛运动，不形成芽胞，但能形成厚壁胞囊和荚膜粘液。不产生水溶性色素，但在琼脂培养基上生长物具有特征性的非水溶性褐色色素，有些菌株的色素随时间延长会变为黑色。细胞内含许多颗粒体，菌体外有荚膜。菌体形态多变，幼龄时为杆状，细胞单独或呈“8”字形连接，老龄时缩短为椭圆形或圆形。不同菌株固氮作用差异明显，低者利用1克葡萄糖仅固定氮素5毫克，高者可达20毫克。

棕色固氮菌在形态和培养特征上与园褐固氮菌相似，但能产生在紫外光下呈绿色水溶性的荧光色素；在琼脂培养基上生长物具有特征性的非水溶性棕色色素；可利用鼠李糖，这是与其他种的区别。

肺炎克氏杆菌（Klebsiella pneumoniae）的某些菌株具有固氮和刺激作用，但该菌属于条件致病菌，选用作生产菌株时必须进行毒性、病原性鉴定，证明无毒和非致病性后方可使用。

3. 应用中须注意的问题

A. 适用作物：多为禾本科，也有用于蔬菜；有小麦、玉米和水稻专用，也有不强调作物种类的。B. 使用剂量：符合国家标准的固体菌剂每亩用量250～1000克，液体菌剂每亩100～200毫升。C. 使用技术：多为拌种，水稻还可用于蘸根，也可在作物生长关键阶段叶面喷施。使用时尽量避免与速效氮联合使用，不能与杀细菌药剂、草木灰等同时并用。避免直射阳光，当天拌种当天用完。D. 菌剂保存：作为活菌制剂，需一定保存条件，温度影响较大，高温是制约保存时间的重要因素。剂型也对有效菌保存有较大影响。E. 固氮菌肥与有机肥配合使用：有机肥对固氮菌活动有良好影响，配合使用可获得更好增产效果。

二、共生固氮微生物肥料的农业应用

根瘤菌肥是共生固氮微生物肥料的主要品种，是微生物肥料中使用最早、应用国家和地区最多、效果最稳定的制剂。

1. 根瘤菌肥的应用原理

将筛选出的固氮能力、侵染结瘤和竞争能力强的根瘤菌株制成根瘤菌肥，在豆科作物种植前拌种或接种于土壤，形成共生固氮，达到增产和提高品质的目的。我国应用根瘤菌肥的经济效益良好，投入产出比在1:10～20以上。

2. 根瘤菌肥料的生产和应用

根瘤菌肥料的生产过程与一般微生物肥料基本一致，但对无菌条件要求更严格，因为快生根瘤菌繁殖一代需3～4小时，慢生根瘤菌需8～10小时，比杂菌长得多，生产中稍有疏忽易导致发酵失败。用于生产的菌种根据生长速度分为快生根瘤菌和慢生根瘤菌。

快生根瘤菌在培养条件下为杆状，大小1.5～0.9微米×1.2～3.0微米；不利条件下呈多形性；有2～6根周生鞭毛或一根端生/侧生鞭毛，能运动；不形成芽胞；在相差显微镜下可见折光性B-羟基丁酸盐颗粒，细胞染色不均匀，有时呈环节状；革兰氏染色阴性；菌落圆形，半透明，半粘稠；在通用根瘤菌培养基上28℃培养2～3天，形成直径2～5毫米菌落；利用碳源广泛，但不利用纤维素和淀粉；在甘露醇或其他碳水化合物培养基上生长产酸，并产生大量胞外多糖粘液；最佳生长温度25～30℃，最佳pH 6～7。

慢生根瘤菌形态和鉴别特征与快生根瘤菌相似，但菌落多为不透明，白色，凸起；生长速度慢，在酵母-甘露醇培养基上28℃培养5～7天，菌落直径不超过1毫米；在甘露醇或其他碳源上生长产碱。

生产的根瘤菌肥料种类较多，包括用于大豆、花生、菜豆、绿豆等粮食、油料和蔬菜豆科的接种剂，以及三叶草、苜蓿、紫云英等豆科牧草或绿肥的接种剂。剂型主要为液体和固体两类，固体剂型国内多用草炭粉剂，也有用肥土、稻壳、蛭石、褐煤、秸秆、堆肥、糖厂废料等作为吸附材料。载体细度需达一定要求，并需预先灭菌，灭菌方法包括Γ射线灭菌、微波灭菌、湿热蒸气灭菌及瞬间干燥灭菌法等，载体pH应在6.5～7.0左右。为保证功效，一些企业采用种子球化（种子丸衣化）技术，即用粘着剂将根瘤菌剂粘附在种子表面，外面包上包衣材料如碳酸钙、保水剂、少量化肥，然后播种。常用粘着剂为羧甲基纤维素。

3. 根瘤菌肥料应用中需强调的问题

A. 所用根瘤菌剂必须与播种的豆科作物一致，如有品系要求更需对应。大豆根瘤菌只能用于大豆，用于豌豆无效，反之亦然。B. 根瘤菌剂质量必须合格。C. 选好适宜地区和增施磷、钾肥。D. 根瘤菌剂与钼及其他微量元素肥料配合使用，可提高使用效果。