利用微生物制剂补充氮素营养、活化磷、钾、硅等营养成分，提高养分利用效率；以广谱抗菌微生物制剂、植物免疫诱导制剂及稻瘟病生物防治菌剂等栽培、植物保技术模式补偿、替代化学肥料及化学农药。项目前期研究发现了一株具有固氮、溶磷、解钾、活化硅、拮抗病原菌等功能的土地类芽胞杆菌新菌株NK3-4（Paenibacillus terrae，NK3-4），将新菌株NK3-4及生物技术运用于水稻栽培，基于微生物代谢特点与水稻养分需求特性，利用土地类芽胞杆菌新菌株NK3-4菌的特殊功能，采用营养补偿、生长调节剂生物防治替代部分或全部化学农药等措施，使其在水稻生长发育各阶段提供必要的营养支持、防御病原菌侵染、增加养份可供给性。近而调节水稻物质代谢及能量转化符合水稻栽培节本、增效、提质的目标。化肥农药过量和不合理施用引起了一系列诸如肥料利用率低、土壤板结、酸化、环境污染、土壤微生物性状和生化功能衰减等问题。该项目的研究对象NK3-4微生物制剂，由于其广谱、安全、不易产生抗药性、环境相容性好、效果稳定等突出优点，符合现代社会对农业生产及农药的要求，符合发展生态农业的需求；该新型微生物制剂，受国家发明专利保护，拥有自主知识产权，应用效果明显，预期市场认可度高，可应用于有机、绿色水稻种植，有望创造较高的经济效益，拥有巨大的市场前景。我国是农业大国，十分重视粮食生产。然而在农业生产的高速发展的同时，也因化肥、农药过量施用造成了一系列环境问题，如果忽视这些问题，将严重阻碍我国农业生产可持续发展。若大范围推广应用本研究成果，在我国实施“化肥农药零增涨”行动中，可通过提高肥料及土壤中养分利用率、减少化学农药施用量，实现化肥农药减量不减产、作物增产又提质的效果。符合农业生产发展实际及长远方向，市场潜力及容量大，前景可观，应用前景广阔。发现并鉴定类芽胞杆菌新菌株P. terrae NK3-4，为生物肥料及生物农药制剂研究与开发提供了新的微生物资源。国外对类芽胞杆菌功能的研究，主要从产生各种胞外酶、多糖、氨基酸、次生代谢物等，其中对其产木聚糖酶功能的研究最多，对其抗菌功能，固氮、溶解有机磷、耐受重金属，促进植物生长、产生植物激素、吲哚及酚类物质，染料脱色功能等也有研究。我国对类芽胞杆菌功能的研究，主要在抗菌功能，产木聚糖酶功能、固氮功能、产胞外多糖、产胆固醇氧化酶、产碱性果胶酶、产絮凝剂等方面展开，涉及多粘类芽胞杆菌（P. polymyxa），固氮类芽胞杆菌（P. azotofixans）（周燚等，2012），胶胨样类芽胞杆菌（P. kribbensis）（胡亮亮等，2011），P. elgii （崔晓灿等，2009），土壤类芽胞杆菌（P. edaphicus）（张珊珊等，2012）等。其中多粘类芽胞杆菌对作物病害防治的研究最多，最深入。 多粘类芽孢杆菌作用范围广，能防治病原细菌、病原真菌、根结线虫等多种有害微生物，作用机制多样，既有抗菌物质起作用，又有细菌菌体的直接作用，还可能诱导宿主植物产生抗病性，能防治多种植物病害，具有向植物根定向移动并定殖的能力，并能通过固氮和溶磷作用为宿主植物提供营养，促进植株生长，提高植物抗病性。Paenibacillus terrae是2003年在印度发现的新种，目前前共有30余个菌株被人们所知，其中P. terra AM141是该种的模式菌株，该菌株可作为水藻收获的絮凝剂（Yoon et al., 2003）；木聚糖酶产生菌P. s terrae HPL-003菌株的全基因序列得到了研究（Shin et al., 2012）另外等在蚯蚓内脏中发现了一株能产生N2O的P. terrae MH72菌株（Horn et al., 2005）。 目前对P. terrae的研究已经发现了上述3个功能，我们新发现的P. Terrae 的新菌侏NK3-4，具有固氮、溶磷、解钾、活化硅、抑病、使作物增产等功能，然而，制成的菌剂在生产实践中如何充分发挥其效果的施用方案，未能进行更深入细致的研究。（1）直接经济效益水稻产量提高5%，经济效益提高5%；或减少化肥施用量5-10%，经济效益提高5%。（2）社会效益制定NK3-4最佳施用方案，减少化肥投入5-10%，可达到提高肥料利用率的效果，减轻化肥高量低效施用对环境产生的的不良影响，有助于解决化学肥料和化学农药过量施用产生的环境及健康问题。该生物制剂应用于作物生产，能够满足人们对食品安全日益提高的要求，有利于土壤修复，同时达到改善稻米品质的效果，生态及社会效益显著。研究符合我国加快农业生产由求量到求质转变的战略方针，符合农业可持续发展的需求。

黑龙江省农垦科学院

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