認識農業用微生物及應用

1. 認識農業用微生物及應用 拓源生物有限公司 蔡尚偉節錄

2. 微生物的種類 -固氮菌 固氮菌可分為下列三種: 1.共生性固氮菌:如根瘤菌與豆科植物之共生、放射菌與非豆科高等植物之共生等 2.非共生性固氮菌:如固氮螺旋藻及某些光合細菌對水田之固氮作用、可提高需要大量氮素的農作物足夠的氮 3.協同性固氮菌:有些固氮菌生存在植物根系附近、靠植物根系分泌的有機物生活並進行固氮作用、而它們的固氮效率在土壤中單獨生活時要強得多

3. 微生物的種類 -固氮菌

4. 微生物的種類-菌根真菌 • 菌根是菌與根系的共生體、在自然界中廣泛存在。菌根有三大類: • 1.外生菌根:根的外表由菌絲結合成結實的真菌套，部分菌絲深入皮層細胞間。 • 2.外內生菌根:外表上看與外生菌根很相似、但菌絲不僅延伸到皮層細胞間、部份菌絲並介入皮層細胞內部。 • 3.內生菌根:主要特徵在於菌絲會進入植物細胞內、以菌絲捲或叢枝體構造等方式與植物細胞有較緊密的接觸、因此稱這類菌根為泡囊叢支菌根、簡稱VA菌根

5. 微生物的種類-溶磷菌 • 磷在土壤中多半以無機難溶性形態存在、不易為植物吸收。而溶磷菌可將磷酸離子和與陽離子結合部位切斷、使磷成為可溶化、促進磷之吸收。溶磷菌的效果與有機物的添加有密切關係。如蔗糖等以及稻桿或堆肥共同加入土壤、則可以明顯地提高作物產量。

6. 微生物的種類-溶磷菌 • 溶磷菌可分為下列三大類: • 1.硫酸還原菌:此類菌種可藉著所生成的HS與磷酸結合的金屬離子反應、產生沉澱而釋出磷酸離子 • 2.硫氧化菌:可將硫氧化成硫酸藉以獲得能量、所生成的硫酸可以溶解無機難溶性磷 • 3.具有鉗合作用生成有機酸之菌種:利用所生成的有機酸與難溶性磷化合物之陽離子產生鉗合作用、而釋出磷酸離子。至目前為止的研究大都集中在這類菌種。

7. 微生物的種類-根圈保護菌 • 大部分根圈保護菌都屬於Pseudomonas這一屬、已被證實對抑制引起根腐病如引起之枯萎等疾病之黴菌有功效。存在於土壤中易引起植物疾病的細菌及黴菌一旦受到抑制、則植物生長必然快速而正常

8. 微生物的種類-分解菌 • 土壤中的分解菌主要是將施用於土壤之有機物進行分解或是再加以利用、前者稱為礦化作用、後者為固化作用。 • 施用在土壤的有機物主要有植物殘渣、堆肥、綠肥、動物殘渣及排泄物等、這些有機物在能為植物吸收之前、必須藉著土壤微生物的作用來分解、釋出營養分、而有機物質種類多、特性也較複雜、因此参與分解的微生物通稱分解菌。

9. 微生物的種類-光合成菌 • 光合成菌是地球上最早出現具有原始光能合成體系的原核生物、是一大類在厭氣條件下進行不放氧光合作用的細菌的總稱。甚至在90℃的温泉中、在含300﹪鹽份的鹽湖裡、在深達2000m的深海裡、在南極冰封的海岸上、都曾找到光合細菌的蹤跡。具有多種異養功能、與自然界中的氮、磷、硫循環有著密切的關係、在自然環境的自淨過程中、擔任著重要的角色。

10. 微生物的種類-光合成菌 • 功能 • 催甜助長、果實催色、提高作物產質 • 增強植物根毛對養份的吸收、對抗惡劣環境、排水不良地區生存力極強 • 去除根圈附近的二氧化硫、一氧化碳與甲烷等有毒物質、適時排除爛根所引起根腐病…等土壤性病害發生、防止落花落果

11. 微生物的種類-放射線菌 • 放射線菌是一群形態特殊、分佈廣泛的微生物、大多數放射線菌均可以產生多種次級代謝物、最廣為人知的是可以產生多種抗生素、是醫藥工業中最主要的抗生素生產菌、亦可用於動物及農業。此外放射線菌還可產生多種酵素、分解一些自然界不易被其他微生物分解的物質。另有一類放射線菌可以與非豆科的木本植物形成共生根瘤、有助於植物的固氮作用。

12. 微生物的種類-放射線菌 • 多數放射線菌具有分泌抗生物質或細胞外酵素的能力、因此具有應用在生物防治的潛力、其拮抗植物病原菌的原理分別如下 ‧抗生作用 : 是指拮抗菌所分泌的代謝物質 如抗生素或酵素可抑制病原菌長。

13. 微生物的種類-放射線菌 ‧競爭作用 :係拮抗菌與植物病原競爭養分 生存空間、尤其在作物的根圈部位建 立族群優勢而達到抑制病原的生長及 存活、間接保護作物免於被病原菌 危害。 ‧ 超寄生作用 : 則是拮抗微生物寄生於病原 菌上、而使其菌絲或生殖構造被破 壞甚至死亡。

14. 微生物的種類-乳酸菌 • 乳酸菌為一群能發酵醣類、而以乳酸為主要產物之細菌。其生理形態為 : 1.革蘭氏陽性菌 2.球菌或桿菌 3.Catalase陰性 4.對所代謝的葡萄糖可產生50%以上乳酸 5.不形成內生性孢子 6.多不具運動性、可在微好氧情況下生長

15. 微生物的種類-乳酸菌 • 作用 : • 乳酸菌以從光合成菌酵母菌得到的糖類為基質、產生乳酸、有強力的殺菌力、抑制有害微生物繁殖、可將未分解的有機物發酵分解、成為對作物有效的養分、並促進種子、地下莖的發芽。乳酸菌產生的乳酸能抑制菌核菌的活動和繁殖。

16. 微生物的種類-酵母菌 • 酵母菌廣泛分布於空氣、土壤、果實、樹液、樹皮甚至海水中。從自然界直接分離的酵母菌、稱為野生酵母菌、依照目的以人工培養的酵母菌稱為培養酵母菌。麵包酵母、清酒酵母及啤酒酵母等都是屬於培養酵母。有些酵母菌在糖類的發酵、產生二氧化碳及酒精的能力非常高、麵包製造及釀造是利用此持性。

17. 微生物的種類-酵母菌 • 酵母菌群在農業上應用: • 酵母菌利用作物根部產生的分泌物 、光合細菌合成的氨基酸及糖類、以及土壤中的有機物、發揮酵母菌具有的發酵力、合成對作物有效的物質。發酵轉換分泌的激素等生理活性物質、促進根系生長及細胞分裂。另外、也有利於其他有益微生物 ( 乳酸菌、放射線菌 ) 的增殖。

18. 微生物的種類-酵母菌

19. 微生物在土壤中的作用-(1) • 光合成菌、放射線菌、酵母菌、乳酸菌等有益微生物群、在土壤中各有各的重要作用、缺少一樣就無法順暢的生產作物。 • 在微生物群中光合成菌占最重要的中心性位置、能將作物無法完全利用的陽光與熱有效使用的作用、也利用根的必泌物或有機物分解時產生的物質、來合成葡萄糖及氨基酸、幫助作物生長、也能幫助放射菌的作用更有效。

20. 微生物在土壤中的作用-(2) • 放射線菌能助長固定氮的固氮菌及促進吸收養份的VA菌根菌、放射線菌也能驅散有害菌、故也有降低病害的發生。 • 酵母菌能幫助光合成細菌的作用、與其他微生物群有共同的作用、特別是產生能促進光合作用及細胞分裂所必要的維他命群和生理活性物質、來供給作物。

21. 微生物在土壤中的作用-(3) • 乳酸菌造乳酸、能抑制有害的黴菌或嫌氣性微生物、促進酵母菌的增殖、提高其作用、又能使木質素及纖維素等難分解的有機物容易分解、可避免有機物末腐熟所引起的病害。

22. 結語 • 有機農業實際上就是生物的農業制度、儘量不使用合成肥料及化學農藥、因而可避免由其產生之公害問題、由於是以應用有機物為主、微生物的角色就十分地重要、微生物在環境中受營養供應、自我約束及相生相剋的作用、易受生態平衡控制、對環境的衝擊小、因此在追求永續的農業發展己成為時代潮流所趨之際、多功效之微生物菌種配合應用、是促進農業之推動和發展之重要策略。

23. 結束 請多多指教