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固氮菌
    在與植物共生的情況下才能固氮或才能有效地固氮，固氮產(chǎn)物氨可直接為共生體提供氮源。共生固氮效率比自生固氮體系高數(shù)十倍。主要有根瘤菌屬（Rhizobium）的細(xì)菌與豆科植物共生形成的根瘤共生體，弗氏菌屬（Frankia）與非豆科植物共生形成的根瘤共生體；某些藍(lán)細(xì)菌與植物共生形成的共生體，如念珠藻或魚(yú)腥藻與裸子植物蘇鐵共生形成蘇鐵共生體，紅萍與魚(yú)腥藻形成的紅萍共生體等。在實(shí)驗(yàn)條件下培養(yǎng)自生固氮菌，培養(yǎng)基中只需加入碳源（如蔗糖、葡萄糖）和少量無(wú)機(jī)鹽，不需加入氮源，固氮菌可直接利用空氣中的氮（N2）作為氮素營(yíng)養(yǎng)；如培養(yǎng)根瘤菌，則需加入氮素營(yíng)養(yǎng)，因?yàn)楦鼍裙采痰?，只有與相應(yīng)的植物共生時(shí)，才能利用分子態(tài)氮（N2）進(jìn)行固氮作用。

硅酸鹽細(xì)菌

    硅酸鹽細(xì)菌作為菌肥，在前蘇聯(lián)和我國(guó)研究較早、應(yīng)用較多。一些研究認(rèn)為硅酸鹽細(xì)菌(Silicate bacteria)由于其生命活動(dòng)作用可將含鉀礦物中的難溶性鉀溶解出來(lái)供作物利用，并將其稱(chēng)為鉀細(xì)菌，用這類(lèi)菌種生產(chǎn)出來(lái)的肥料叫硅酸鹽菌肥，俗稱(chēng)鉀細(xì)菌肥。
   (一)硅酸鹽細(xì)菌肥料的應(yīng)用基礎(chǔ)
硅酸鹽細(xì)菌一方面由于其生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)，能夠?qū)⑼寥乐泻浀拈L(zhǎng)石、云母、磷灰石、磷礦粉等礦物的難溶性鉀及磷溶解出來(lái)為作物和菌體本身利用，菌體中富含的鉀在菌死亡后又被作物吸收；另一方面它所產(chǎn)生的激素、氨基酸、多糖等物質(zhì)促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。同時(shí)，細(xì)菌在土壤中繁殖，抑制其它病原菌的生長(zhǎng)。這些都對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量提高及品質(zhì)改善有良好作用。
   (二)硅酸鹽細(xì)菌種類(lèi)及其生產(chǎn)應(yīng)用
硅酸鹽細(xì)菌主要指膠凍樣芽胞桿菌(Bacillus mucilaginosus)的一個(gè)變種或環(huán)狀芽胞桿菌(B.circulans)、及其它經(jīng)過(guò)鑒定的菌株。B.circulans是得到國(guó)際承認(rèn)的菌株，有文獻(xiàn)表明其有一定毒力，需慎重對(duì)待。但我國(guó)和前蘇聯(lián)學(xué)者一般認(rèn)為硅酸鹽細(xì)菌是指膠凍樣芽胞桿菌(Bacillus mucilaginosus)，國(guó)際上現(xiàn)已承認(rèn)其分類(lèi)上的名稱(chēng)。后來(lái)有些研究表明某些非硅酸鹽細(xì)菌也有類(lèi)似的分解鉀磷的功能。
   硅酸鹽細(xì)菌在選擇培養(yǎng)基平板上，菌落表面濕潤(rùn)而光滑，質(zhì)地粘稠并有彈性，無(wú)色透明隆起度大，像半顆玻璃珠；菌體長(zhǎng)桿形，大小為4～7微米×1～1.2微米，連同莢膜，大小為7～10微米×5～7微米，莢膜比菌體大10～15倍，有時(shí)甚至有2～4層莢膜。需要說(shuō)明的是莢膜的產(chǎn)生、大小、層數(shù)與培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分密切相關(guān)，營(yíng)養(yǎng)豐富時(shí)，不形成莢膜或莢膜較小，反之莢膜大而肥厚，層數(shù)增多，莢膜的有無(wú)是鑒別硅酸鹽細(xì)菌的重要形態(tài)特征。菌體兩端鈍園，菌體中往往有1～2個(gè)大脂肪類(lèi)顆粒。此外，菌體中央還能形成粗大的橢圓形芽胞。革蘭氏染色陰性，用復(fù)紅染色能清晰地看到硅酸鹽細(xì)菌形態(tài)特征。
   硅酸鹽細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)條件要求不高，對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)。在無(wú)氮培養(yǎng)基上長(zhǎng)得很好，形成豐滿(mǎn)的富彈性、粘稠半顆玻璃珠狀的菌落，但固氮能力不高，一般每利用1克糖固定1～3毫克氮。在有氮培養(yǎng)基上也能生長(zhǎng)，如牛肉膏培養(yǎng)基，但比在無(wú)氮培養(yǎng)基上長(zhǎng)得慢些，菌落個(gè)也小，莢膜也小。硅酸鹽細(xì)菌能水解和利用淀粉，在含有淀粉的培養(yǎng)基中不形成莢膜或莢膜很小，易形成芽胞。培養(yǎng)的最適宜溫度是25～35℃，合適的培養(yǎng)pH值范圍為7.5～8.0。
目前的硅酸鹽細(xì)菌肥料劑型主要是草炭吸附的固體劑型，其生產(chǎn)條件、工藝要求、質(zhì)量要求和使用條件同于一般的微生物肥料，主要用于缺鉀地區(qū)。我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中的缺鉀問(wèn)題日趨明顯，而我國(guó)鉀素化肥生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足，每年需要進(jìn)口。實(shí)際上土壤中鉀的總含量并不缺乏，只是速效鉀供應(yīng)不足，研究和開(kāi)發(fā)利用解鉀微生物，闡明其作用機(jī)理是微生物肥料研究和應(yīng)用中的一個(gè)重要課題。硅酸鹽細(xì)菌肥料適宜施用的作物種類(lèi)多，在棉花、煙草、甘薯、水稻、玉米和果樹(shù)等上表現(xiàn)出較好的效果，產(chǎn)量的增加達(dá)10％左右，并能提高品質(zhì)。施用方式主要為拌種、穴施和根外追肥。

根瘤菌

   根瘤菌與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮?dú)夤┲参餇I(yíng)養(yǎng)的一類(lèi)桿狀細(xì)菌。這種共生體系具有很強(qiáng)的固氮能力。已知全世界豆科植物近兩萬(wàn)種。據(jù)統(tǒng)計(jì)蝶形花亞科的植物98%以上能形成根瘤固氮。含翔草亞科約90%；云實(shí)亞科約28%。

   根瘤菌有快生和慢生兩種類(lèi)型，快生型根瘤菌在YMA平板上3-5天內(nèi)菌落直徑為2-4mm，其代時(shí)為2-4h。慢生型根瘤菌在YMA平板上5-7天內(nèi)菌落直徑不超過(guò)1mm，其代時(shí)為6-8h或更多。也存在生長(zhǎng)中間型。

   根瘤菌為化能異養(yǎng)菌。不同根瘤菌對(duì)維生素和生長(zhǎng)素的需求各不相同，根瘤菌在好氣條件下生長(zhǎng)，但必須在低氧分壓下方能固氮。適宜生長(zhǎng)的pH是6.5-7.5，一般大豆、豇豆的根瘤菌較耐酸，苜蓿根瘤菌較耐堿。生長(zhǎng)最適溫度25-30℃，但有些根瘤菌能在4℃或42℃生長(zhǎng)。

   根瘤菌是通過(guò)豆科植物根毛、側(cè)根杈口(如花生)或其他部位侵入，形成侵入線(xiàn)，進(jìn)到根的皮層，刺激宿主皮層細(xì)胞分裂，形成根瘤，根瘤菌從侵入線(xiàn)進(jìn)到根瘤細(xì)胞，繼續(xù)繁殖，根瘤中含有根瘤菌從侵入線(xiàn)進(jìn)到根瘤細(xì)胞，繼續(xù)繁殖，根瘤中含有根瘤菌的細(xì)胞群構(gòu)成含菌組織。根瘤菌進(jìn)入這些宿主細(xì)胞后被一層膜套包圍，有些菌在膜套內(nèi)能繼續(xù)繁殖，大量增加根瘤內(nèi)的根瘤菌數(shù)，以后停止增殖，成為成熟的類(lèi)菌體；宿主細(xì)胞與根瘤菌共同合成豆血紅蛋白，分布在膜套內(nèi)外，作為氧的載體，調(diào)節(jié)膜套內(nèi)外的氧量。類(lèi)菌體執(zhí)行固氮功能，將分子氮還原成NH3，分泌至根瘤細(xì)胞內(nèi)，并合成酰胺類(lèi)或酰尿類(lèi)化合物，輸出根瘤，由根的傳導(dǎo)組織運(yùn)輸至宿主地上部分供利用。與宿主的共生關(guān)系是宿主為根瘤菌提供良好的居住環(huán)境、碳源和能源以及其他必需營(yíng)養(yǎng)，而根瘤菌則為宿主提供氮素營(yíng)養(yǎng)。

   快生型根瘤菌細(xì)胞一般含有大質(zhì)粒1-3個(gè)，其大小范圍為90×106-250×106，這些質(zhì)粒攜帶有不同功能的基因，如結(jié)瘤基因、固氮基因、細(xì)菌素基因、宿主專(zhuān)一性基因、胞外多糖基因和色素基因等，證明有些根瘤菌的結(jié)瘤、固氮基因只存在于質(zhì)粒上，有些則同時(shí)存在于質(zhì)粒和染色體上。

   在所有固氮生物中，根瘤菌與豆科植物共生，具最強(qiáng)固氮能力，如苜蓿與根瘤菌共生固氮量為125-335kgN/公頃·年。豆科植物廣泛存在于糧食作物、牧草、綠肥、藥材、蔬菜、觀賞植物及經(jīng)濟(jì)林木中。在栽種糧食作物、種草、種樹(shù)中盡可能增加豆科種類(lèi)，新引種豆科植物，接種相應(yīng)的根瘤菌，可大大提高產(chǎn)量，廣泛開(kāi)發(fā)利用根瘤菌資源。能促進(jìn)豆科植物發(fā)展，增加生物固氮量。

光合細(xì)菌

  光合細(xì)菌(簡(jiǎn)稱(chēng)PSB)是地球上出現(xiàn)最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成體系的原核生物，是在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用的細(xì)菌的總稱(chēng)，是一類(lèi)沒(méi)有形成芽孢能力的革蘭氏陽(yáng)性菌，因具有細(xì)菌葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素等光合色素，而呈現(xiàn)一定顏色。PSB菌廣泛存在于地球生物圈的各處，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，能夠降解水體中的亞硝酸鹽、硫化物等有毒物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)充當(dāng)餌料、凈化水質(zhì)、預(yù)防疾病、作為飼料添加劑等功能，光合細(xì)菌適應(yīng)性強(qiáng)，能忍耐高深度的有機(jī)廢水和較強(qiáng)的分解轉(zhuǎn)化能力，對(duì)酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力等特點(diǎn)，它的諸多特性，使其在無(wú)公害水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。