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黑龙江省科学院生物肥料研究中心
2010-09-01
中心简介
 
     黑龙江省科学院生物肥料研究中心成立于2003年,隶属于黑龙江省科学院,也是黑龙江省唯一一所微生物肥料研究机构。是依据黑龙江省发展生态农业、有机农业而孕育而生的。本中心设有微生物肥料研究室、植物营养研究室、土壤分析研究室和中心实验室。与东北农业大学、黑龙江省农业科学院、黑龙江省科学院微生物研究所等著名院校密切合作,结合黑龙江省的种植结构特点,对植物、土壤、肥料、环境之间的相互关系的研究。
    载止到2006年末,已完成4个课题的工作。其中参加完成了欧盟资助的“大豆根瘤菌剂的生产及其在中国持续农业生产中的应用”的项目研究工作,通过这一项目使中国丰富的大豆栽培经验和专长与现代生物技术的有机结合;更好地应用现代生物技术发展生态农业、有机农业的具体体现;也是进一步巩固和加深与欧盟农业技术交流合作的关系。
   另外是“黑龙江省大豆品种与大豆根瘤菌接种剂最佳共生匹配的研究与应用”、“寒地苜蓿根瘤菌生产技术的研究及示范”,“生物复混肥料的研发与应用”。
   另外,5个项目正在进行中“大豆根瘤菌接种剂在绿色食品基地中不同土壤类型不同大豆品种的应用技术研究”;“微生物熟化褐煤、风化煤和草炭等有机物质研究”;“生物固氮―苜蓿耐盐机理的研究”、“苜蓿根瘤菌生产与应用”、“苜蓿根瘤菌耐盐基因及其蛋白组学研究”。
微生物肥料研究室简介
    微生物肥料是指一类含有活微生物的特定制品,应用于农业生产中,能够获得特定的肥料效应,在这种效应的产生中,制品中活微生物起关键的作用,符合上述定义的制品应归入微生物肥料。根据微生物在肥料中的作用,微生物肥料大致分为两类:1.通过其中所含微生物的生命活动,增加了植物元素营养的供应量,包括土壤和生产环境中植物营养元素的供应总量和植物营养元素的有效供应量,导致植物营养状况的改善,进而产量增加,这一类微生物的代表品种是根瘤菌。2.广义的微生物肥料。其制品虽然也是通过其中所含的微生物的生命活动的关键作用导致作物增产,但是其中微生物生命活动的关键作用不限于提高植物元素的供应水平,包括了他们所产生的植物生长雌激素对植物的刺激作用,促进植物对营养元素的吸收作用。或者是拮抗某些病原微生物的致病作用,减轻作物病虫害而导致增产。
     一、微生物肥料与微生态学
     生态学(ecology)从宏观来看是研究生物圈与地球本身的相互关系的生物科学。具体说是研究生物与环境(有生命和无生命)的相互关系的学科。从这个意义上讲,微生态学(microecology)应该包括在生态学范畴内。 微生态学(microecology)是一门新兴科学,历史并不长,一般认为是近十几年的事,1977年原联邦德国鲁西(Verbor Rusch)博士首先提出微生态学,并在德国黑博恩(Herborn)建立起第一个微生态学研究所,主要研究应用活菌制剂治疗疾病(生理性细菌疾病),如选用双歧杆菌,乳酸菌等,也就是研究生态疗法和生态调控。因为是研究正常微生物的生态规律,所以很自然就形成了一个微观生态的概念。1985年鲁西(Verbor Rusch)博士又提出了一个新的定义,“微生态学是细胞水平或分子水平的生态学”。即是说,微生态学是生态学的微观层次。
    1988年我国大连医学院康白教授提出了微生态学的定义是:“研究正常微生物群与其宿主相互关系的生命科学分支”。所谓“正常”和“非正常”微生物是以人利益进行划分的。“正常微生物”泛指生物体内的内生共生微生物。1994年中国农业大学陈廷熙教授又提出微生态学的定义:“生物个体是由细胞组织和其体内微生物组成的复合体,研究生物体内微生物组成、功能、演替;微生物与微生物关系;微生物与个体微环境关系的生命学科分支”称之为微生态学。
    从国际、国内的学者研究上看,微生态学有两种概念,一个是侧重于微生物的微生态学;一个是侧重于宿主(植物,动物及人类)的微生态学。
    二、微生物肥料的概述
    微生物肥料(microbial manure)在我国又被称为细菌肥料、生物肥料,许多国家将其称作接种剂(Inoculant),日本将其称作生物材料,也有一些国家将其称为微生物肥料或生物肥料的。从中可以看出,尽管有不同的名称,但制品中都含有一定数量的微生物。我国土壤微生物的奠基人陈华癸教授为微生物肥料下的定义是:所谓微生物肥料,是指一类含有活微生物的特定制品,应用于农业生产中,能获得特定的肥料效应,在这种效应中,制品中活微生物起关键作用,符合上述定义的制品均应归入微生物肥料中。2003年第二届全国微生物肥料生产应用技术研讨会上的定义:含有两种或两种以上互不拮抗的微生物或一种以上微生物与无机营养元素复配,能提供、保持或改善植物营养,提高农产品产量,改善农产品品质或增强植物抗逆性的活体微生物制品。
    微生物肥料是采用现代生物工程技术,通过组合、筛选、选育等科学方法,消除了微生物之间的拮抗,并使之相互作用,激发生理活性,形成最佳菌种组合,使土壤中氮、磷、钾等元素能在较高水平上得以平衡。全封闭式工业化生物发酵设备和微生物技术,培养出高效固氮菌、溶磷菌、解钾菌和产生植物生长刺激素、抑制植物病原微生物活动的菌种。固氮菌固定空气中分子态氮素,补充作物氮素营养;溶磷菌分解土壤中被固定的难溶态磷酸盐,使之转化为植物可以利用的速效磷;解钾菌分解土壤中被固定的无效钾,使其转化为速效钾,为植物提供钾素营养;产生植物生长刺激素的菌种使作物根系发达,加速叶绿素、蛋白质、核酸的合成,促进作物早熟,它还能分泌出抑制植物病原微生物活动的抗生物质,防治病害。
    三、本研究室的研究方向:
    微生物肥料的功效是一种综合作用,主要是与营养元素的来源和有效性有关,或与作物吸收营养、水分和抗病虫害有关,有的还不十分清楚,需要进一步的研究。本研究室将在多个方面开展研究,主要是:
    1.微生物肥料增进土壤肥力机理的研究;
    2. 微生物肥料制造和协助农作物吸收营养;
    3. 微生物肥料刺激作物的生长作用的研究;
    4. 微生物肥料增强植物抗病虫害和抗旱能力的研究;
    5. 微生物肥料提高作物的品质和产量作用的研究;
    6. 微生物肥料减少化肥的使用量,减轻环境污染程度的研究;
    7. 微生物肥料改善微生态环境,调控微生态平衡(microeubiosis)作用的研究;
    8. 生物固氮技术的研究。
   四、本研究室主要的研究内容:
   1. 土壤中微生物的种类,数量,分布及相互作用关系;
   2. 土壤中理化因素对微生物的作用;
   3. 土壤中微生物与植物根系间的相互关系;
   4. 土壤中微生物增加植物抗病性的作用;
   5. 施用微生物肥料后作物产量和品质的改进情况的研究;
   6. 微生物肥料使用地区微生态环境的综合评价;
   7. 生物固氮技术的基础及应用基础研究。
植物营养研究室
    本实验室拥有一流的人员配备和配套设施,并且与东北农业大学、黑龙江省农业科学院等著名院校密切合作,结合黑龙江省的种植结构特点,对植物、肥料、环境之间的相互关系进行细致的研究。
    中国是农业大国,农业是我国国民经济的基础。随着农业科技的迅速发展,作物与营养供应之间的关系越来越密切。作物营养研究对农业生产的发展和农业生产率的提高起到了极为重要的作用。
    黑龙江省是中国的农业大省和商品粮战略储备基地。在农业生产方面我们跟发达国家还是有一定差距的。要实现农业强省的目标,必须提高粮食单产。而施肥是农业生产物资投入的最大一项,目前我们在肥料应用方面还存在很多问题。而作物营养的研究为肥料的生产和应用提供技术基础,提高肥料的利用率,减少肥料利用引起的环境污染。
  1、植物营养与肥料使用之间的关系
    植物营养是肥料学的理论基础,也是施肥的直接目的。肥料是提供植物必需营养元素或兼有改变土壤性质,提高土壤肥力功能的物质,以提供植物养分为其主要功效的物料。
    李比希(Justus von Liebig,1803-1873)是德国著名的化学家,国际公认的植物营养科学的奠基人。他指出:植物以不同的方式从土壤中吸收矿质养分,使土壤养分逐渐减少,连续种植会使土壤贫瘠,为了保持土壤肥力,就必须把植物带走的矿质养分和氮素以施肥的方式归还给土壤,否则由于不断地栽培植物,势必会引起土壤养分的损耗,而使土壤变得十分贫瘠,产量很低,甚至寸草不生,如通过施肥使之归还,就能维持土壤养分平衡。养分归还学说对恢复和维持土壤肥力有积极意义。
  2、植物营养科学研究的发展趋势
    随着人们对保护环境重要性认识的深化,植物营养生态学已逐步发展为一个重要的学科分支。虽然从19世纪就开始了植物-土壤及其环境相互关系的研究,并把这一研究引人土壤学、生态学和植物营养学研究的领域中。但植物营养生态学研究的再度兴起,应归功于当今国际工农业持续发展。资源、能源惊人的消耗,人类赖以生存的环境遭到污染以及人口急剧增长等问题的出现,迫使人们重新认识从自然界获取和归还的平衡关系。农学家已意识到过量施肥不仅会使成本大幅度提高,而且会造成严重的环境污染,更重要的是肥料资源不能永远满足日益发展的集约化农业生产的需要。生态学家经过长期努力,终于认识到抛开植物-环境营养物质迁移和循环的研究途径,仅从宏观上探讨植物的地带性分布及群体和生长模式是无法解释应如何控制植物分布和种群结构的实质性问题。这些都极大地促进了植物营养生态学的建立和发展。
     多年来,植物营养学从零散的经验和现象描述到揭示机理,最后建立起完整的学科体系,它经历了植物营养研究的古典时期(19世纪)、新古典发展时期(20世纪前半叶)和现代植物营养发展时期(20世纪50年代以后)。在现代植物营养发展时期,植物营养学科逐渐与其他学科相互渗透,形成许多新的研究领域并获得大量成果。经过长期积累并不断充实,植物营养学已逐渐发展形成一门体系更为完整,内容更加丰富,并具有现代科技特点的一门学科。
  3、主要研究方向
    紧紧围绕国家农业可持续发展和粮食安全发展的战略,针对黑龙江省加快老工业基地改造,建立绿色食品基地的设想,瞄准植物营养与肥料学科发展的前沿,调整好科研思路。
1)、针对黑龙江省黑土这一宝贵资源,开展黑土演变规律以及中低产土壤养分供给的研究。
2)、针对农业可持续发展方向,进行平衡施肥技术研究。
3)、 针对黑龙江省建设绿色食品基地这一主题,开展绿色食品施肥技术研究。
4、主要研究内容
1)、土壤养分和肥料在土壤中的物理、化学和生物转化过程以及在土壤-植物系统中的交换和循环。
2)、植物根系吸收利用土壤养分和适应土壤不良环境的生物学机制。
3)、肥料向水体和大气环境中迁移转化规律及其对环境的影响。
4)、新型控释肥料、有机无机复合肥料、生物肥料的研制与应用。
5)、作物优质高产农产品生产的施肥技术。
6)、作物根外营养,植物生长调节剂使用方法等的研究。
土壤分析研究室
    土壤分析研究室主要从事生物有机肥料相关科学研究。
    土壤是历史自然体,存在于固有的时空条件下,与自然环境融为一体,交互影响,不断地发生演变着。土壤科学是实验科学,在野外原位调查、观测、试验研究土壤,是土壤科学研究以及检验验证研究成果最基本的和不可替代的重要研究方法。
    土壤与植物关系:土壤是一种很复杂的物质,它是有固相、液相和气相三相物质组成,一般情况下,土壤的固相部分占50%,液相约占25%,气相约占25%。固相物包括矿物质和有机质,是养分的储存场所,决定着养分的潜在供应能力。土壤溶液是土壤液相的主要组分,包括水分、溶解在水中的盐类、有机化合物、无机化合物以及最细小的胶体物质。作物生长发育过程中所需要的营养物质,几乎都是从土壤溶液中获得的。土壤气相主要是指土壤的空气含量,而土壤空隙及水分含量是决定土壤空气含量的主要因素,若土壤通气不良,土壤中气体所占比例下降,土壤空气中的O2就会降低,CO2含量相应会迅速增高,危害作物根系的呼吸作用,严重时可导致作物生长不良,根系腐烂坏死。
    土壤是植物赖以生存的基地。植物之所以能在土壤中生长发育,是因为土壤能够提供植物生长发育所必需的各种营养元素、水分、空气和温度,同时植物根系扎伸在土壤中,获得了土壤的机械支持,固定于土壤中,充分获得光能、热量和空气(主要为氧气和二氧化碳)。在生产实践中,一种良好的土壤应当为植物提供协调的营养元素、水、气、热。
   土壤肥力:土壤肥力是指土壤为植物生长供应和协调营养条件和环境条件的能力。营养和所谓协调是指土壤中各种肥力因素不是孤立的,而是相互联系和相互制约的,作物的良好生长必需是各肥力因素均处于良好的协调状态。任何一种土壤的肥力特征都是土壤中水、肥(各种营养元素)、气、热等各肥力因素的综合反映。四大肥力因素之间既相互促进又相互制约,综合起来,就构成了肥力。耕种土壤的肥力是自然肥力和人为肥力因素的综合反映。
   目前研究方向:
   1.土壤组成及土壤肥力
   2.土壤的主要理化性状与肥力的关系
   3.土壤中的氮、磷、钾
   4.土壤中的钙、镁、硫及微量元素
   5.不同地区、不同土壤,土壤养份调查
   6.土壤改良剂的研制与应用
   7.生物有机肥的研制与应用
   主要研究内容:
  (1)土壤养分     (2)土壤酸碱性和交换性能   (3)土壤可溶性盐分
  (4)有机肥料        (5)植物                    (6)其它
  (7)大气环境质量    (8)水质                    (9)土壤质量
  (10)腐殖酸含量     (11)交换容量               (12)生物活性

 


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