基本信息
- 项目名称：
- 印度梨形孢生物菌肥
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品是利用印度梨形孢Piriformospora indica研制出的生物肥料。长期大量使用化肥造成的土壤板结、环境污染日趋严重，现代农业生产越来越重视与环境协调、友好、无公害，印度梨形孢生物菌肥恰能满足这一要求。该作品能促进农作物、蔬菜及花卉等多种经济植物生长、提高抗病性且对环境友好无污染。并且印度梨形孢对棉花黄萎病菌等植物病原菌有较强的抗性，可以作为生防菌应用。
- 详细介绍：
- 过去几十年，全世界靠传统化肥和农药极大地促进了农业生产的发展。但是研究表明，长期施用化肥对土壤养分、结构及生态与环境等方面产生不良影响。大量的化肥进入土壤并积累到一定程度时，引起土壤质量的恶化，导致地下水污染，进入地表或地下水系，造成水体富营养化。据有关监测结果，我国地表水质层富养化20％左右是施用氮、磷肥过量引起的。氮肥使用量偏高，会使农作物过量吸收氮素，并易转化为亚硝酸盐和亚硝胺类致癌物质。由于化肥给我们实际生活、生产带来了诸多弊端。许多专家指出，开发增产增收并且环保无污染的生物菌肥是发展生态农业、实施农业可持续发展的一项重要措施。 印度梨形孢是由印度科学家Verma等于1998年在印度西北部塔尔沙漠中发现的一种属担子菌门、层菌纲、梨形孢属真菌。研究表明，印度梨形孢能定殖于多种作物的根部，具有促进植物生长，加快植物对氮、磷等矿物质的吸收，提高作物对逆境胁迫的忍耐性，诱导植物产生系统抗性等功能。印度梨形孢可以作为一种很好的植物-微生物互作的模式生物，作为生物肥料、生物保护剂、生物调节剂和生物杀菌剂。 本项目组在探索出以廉价的原料快速培养印度梨形孢的方法之后，选择营养丰富、保水性好、适于印度梨形孢生长和保存的载体，最后将印度梨形孢与载体混合分别制成印度梨形孢生物菌肥固体固体肥料和液体肥料。 该作品使用范围广泛，对水稻、大麦、小麦、玉米、高粱、棉花等农作物，小白菜、菠菜、芹菜、茄子等蔬菜，陆生兰花等观赏植物，卡帆菊、睡茄、鸭嘴花等药用植物等多种植物均有促进生长的作用。在高盐碱地（pH4-12）、高寒高温地带（高于40℃）仍有效用。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：长期施用化肥对土壤养分、结构及生态与环境等方面产生不良影响。结合国家“十二•五”规划中完善现代农业产业体系，发展高产、优质、高效、生态、安全农业的要求，本项目组在现有印度梨形孢真菌研究成果的基础上，研制出能促进农作物、蔬菜及花卉等经济植物生长、提高抗病性且对环境友好无污染的印度梨形孢生物菌肥。 发明基本思路：本作品通过试验研究，选择合适的培养方法、载体以解决菌体生长缓慢不能满足大规模生产需要的问题，在相对低成本、短时间内生产出满足实际需要的生物肥料产品。其主要过程为：选择最适培养基→摸索最适培养条件→性能优良载体→产品质量检测。 创新点：研制出能够快速培养印度梨形孢的培养方法；克服长期施用传统化肥导致土壤板结及环境污染缺陷； 技术关键：印度梨形孢的快速培养条件和产孢条件研究；印度梨形孢生物菌肥的适宜载体研究 主要技术指标 固体肥料技术指标：黑色圆形颗粒；有机质含量质量百分比45%-55%；水分含量30%-40%；25℃1:1溶于水pH5-8；菌丝体含量10g/Kg； 液体肥料技术指标：（浅）黄色黏液；有机质含量质量百分比25%-35%；25℃pH6-9；孢子数约1.5×106/mL（液体肥料含有的悬浮物及沉淀为产品正常成分）
科学性、先进性
- 作品的科学性：印度梨形孢可本身定殖于多种作物的根部，能够促进植物生长，加快植物对氮、磷等矿物质的吸收，提高作物对逆境胁迫的忍耐性，诱导植物产生系统抗性的特性为生物肥料开发提供了可能；印度梨形孢可人工培养，通过改善培养方法使实现大规模生产成为可行。 作品的先进性：目前大量使用无机化肥的负面影响日益突出，不仅造成了对生态环境的严重污染，而且过量的氮肥等无机化肥导致农作物过量吸收氮素并转化为亚硝酸盐和亚硝胺类致癌物质。印度梨形孢生物菌肥符合环保无污染、生态友好的绿色产品的要求，并且由于印度梨形孢能诱导植物产生系统抗性、增强植物抗病虫害侵染能力，可以减少农药的使用，从而减轻对环境的压力，提高食品的安全性；现有生物肥料的菌种与寄主植物相对专一，菌种资源不多、数量偏少、作用也参差不齐，致使实际生产、推广难度大。而印度梨形孢作用植物种类多、应用地区广泛（高盐碱地，pH 4-12，高寒地带等），优势突出，推广前景乐观。
获奖情况及鉴定结果
- 1. 印度梨形孢是1998年发现的一种内生真菌，国内外学者对其研究逐渐深入，尚未见利用其制备生物肥料的报道。2011年4月委托荆州市科技情报局对本技术成果进行查新检索，结果表明，国内未见利用印度梨形孢制备生物菌肥的相同研究。 2. 2010年9月至12月在湖北省荆州市荆州区李埠镇万城村进行初步田间试验，发现对菠菜、西芹有良好的促生长增产效果。
作品所处阶段
- 实验室阶段。初成品已进行农田小试。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片、 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：4℃-30℃储存运输；为提高菌肥使用效率，使用前将产品取当地土壤浸提液溶解菌肥并置于28℃-32℃浸泡1-3天；对于液体菌肥需适当搅拌，均匀施用；施用时必须埋于土壤中，不能撒施于地表，一般深施7-10cm，施于植物根系附近；土壤温度过高（≥40℃）或过低（≤0℃）不宜施用。技术特点和优势：生产原料来源广泛、廉价，而且可利用深层通气发酵技术进行快速大规模人工培养；该菌肥实用范围广，地区差异、作物差异对该菌肥的限制作用小。可在恶劣盐碱地、高寒地带使用，尤其对干旱地区作物种植具有显著增产增值效果。 市场分析和经济效益预测：我国现有15亿亩耕地，按每亩20公斤生物肥料，则全国市场需求3000万吨。每吨印度梨形孢生物菌肥预计成本810元，售价1500元（比尿素市场价约低25%），纳税金225元。税后利润=税前利润-纳税金=690-225=465元/吨。按国内市场需求的10%来算，年盈利=每吨税后利润*市场总需求*市场比例=465元/吨*30000000吨*10%=13.95亿元.
同类课题研究水平概述
- 肥料方面：1847年德国农业化学家贾斯特斯•冯•李比希提出矿物营养学说，20世纪中期，世界各国开始集中力量生产化肥来提高土地肥力。但经化学合成的化肥养分集中而单一、肥效不能持久、无改土作用、投入产出比低。为应对单一养分化肥带来的问题，我国大部分化肥企业近年来开始大力发展复混肥料、配方肥料生产。鉴于化肥生产、施用带来的负面问题，德国、丹麦、英国、美国、奥地利等倡导回归传统农业，积极发展有机农业，利用作物秸秆、禽畜排泄物等制作农家肥。但农家肥来源有限，肥效过于缓慢、有毒有害物质含量高、易传播土传病害虫害，尝试化肥与农家肥结合肥料工业又成了世界各国的焦点。 20世纪60年代后，随着菌根对植物的许多有益功能及作用被人们发现，加速了对菌根技术的研究进程。近年来，国内外学者加大在菌根真菌应用方面研究力度，美国、法国、日本、澳大利亚、加拿大等国家和台湾地区新开发的菌根真菌的商品化接种剂种类不断增加，但应用规模及范围局限。大面积生产应用局限于珍贵树种、稀有树种、速生树种、花卉等，在农业上大规模的应用鲜见报告。我国目前在这方面还有较大差距，仅有个别单位生产外生菌根菌剂，而丛枝菌根菌剂多数仍在试验阶段，尚无规模化生产的先例。 印度梨形孢研究方面：据报道，印度梨形孢的寄主范围相当广泛，对12科24种寄主植物具有促进生长的作用，如禾本科的水稻小麦、大麦、玉米、粟和高粱，黎科的菠菜，豆科的大豆和鹰嘴豆，茄科的茄子和烟草，伞形科的皱叶欧芹，菊科的黄花篙，以及玄参科的假马齿觉等，还有如观赏植物兰花科的陆生兰花，拢牛儿苗科的天竺葵，大戟科的一品红和旋花科的牵牛花等。又如具有重要经济价值的药用植物卡帆菊，睡茄，鸭嘴花。此外，印度梨形孢还可与无菌根的寄主拟南芥互作，也可在十字花科的其它植物如花椰菜和芥菜上定殖。 据德国Ralf等研究，接有印度梨形孢的大麦，产量比对照高出11％。印度Rai等研究，印度梨形孢可在印度草医学和其他传统医学体系中有广泛用途，并在市场上供不应求的热带药用植物卡帆菊、睡茄和鸭嘴花的根上定殖，在大田生产中能显著提高这三种药用植物的产量。另外，研究人员还发现，印度梨形孢可与陆生兰花互作，能在陆生兰花的根上定殖，显著提高陆生兰花在自然状态下的存活率。Kumari等将印度梨形孢接种到十字花科的甘蓝和芥菜上，接种印度梨形孢的植株与对照株相比，提前开花和结果。
