根瘤（植物界植物根系）

根瘤（植物界植物根系）

根瘤 （植物界植物根系） 次瀏覽 | 2022.09.27 19:08:25 更新 來(lái)源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 根瘤植物界植物根系

根瘤是在植物根系上生長(zhǎng)的特殊的瘤，因寄生組織中建成共生的固氮細(xì)菌而形成。用來(lái)合成自身的含氮化合物（如蛋白質(zhì)等），一些文玩界的比較喜歡根瘤。

中文名

根瘤

界

植物界

英文名

rootnodule

位 置

植物根系上生長(zhǎng)的特殊的瘤

形 成

寄生組織中建成共生的固氮細(xì)菌

用 途

合成自身的含氮化合物

形成

空氣中存在著大量的分子態(tài)氮，它們約占空氣成分的80%。估計(jì)在整個(gè)大氣層中，約有4×1015 t的分子態(tài)氮。然而，絕大多數(shù)的植物只能從土壤中吸收結(jié)合態(tài)氮，用來(lái)合成自身的含氮化合物（如蛋白質(zhì)等）。土壤中的含氮化合物，不是土壤本身固有的，而是在生物生命活動(dòng)過程中逐漸積累起來(lái)的，其中很大一部分來(lái)自微生物的生物固氮。據(jù)估計(jì)，地球表面上每年生物固氮的總量約為10t，其中豆科植物體內(nèi)根瘤菌的固氮量約為5．5×10 t，占生物固氮總量的55%左右。

發(fā)揮作用

根瘤菌在皮層細(xì)胞中迅速分裂繁殖，同時(shí)皮層細(xì)胞因根瘤侵入的刺激，也迅速分裂和生長(zhǎng)，而使根的局部體積膨大，形成瘤狀突起，就是根瘤。根瘤菌從根瘤細(xì)胞中攝取它們生活所需要的水分和養(yǎng)料，它能固定游離氮、合成含氮化合物，為豆科植物所利用。豆科植物與根瘤菌的共生因得到氮素而獲高產(chǎn)；同時(shí)由于根瘤的脫落，具有根瘤的根系或殘株遺留在土壤中，能增加土壤的肥力。利用豆科植物作綠肥或與其他作物輪作、間作，增產(chǎn)效果顯著。豆科植物能肥田，是由于根瘤菌的固氮作用。

形成過程

根瘤的形成過程大致是這樣的：聚集在根毛頂端的根瘤菌分泌一種纖維素酶，這種酶可以將根毛細(xì)胞壁溶解掉，隨后根瘤菌從根毛尖端侵入根的內(nèi)部，產(chǎn)生感染絲（即由根瘤菌排列成行，外面包有一層黏液的結(jié)構(gòu)）。根瘤菌不斷地進(jìn)入根毛，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根細(xì)胞分泌一種纖維素，將感染絲包圍起來(lái)，形成一條分枝或不分枝的纖維素鞘，叫做侵入線。侵入線不斷地延伸，直到根的內(nèi)皮層。根的內(nèi)皮層處的薄壁細(xì)胞，受到根瘤菌分泌物的刺激，產(chǎn)生大量的皮層細(xì)胞，從而使該處的組織膨大，最后形成根瘤。

最小的根瘤只有米粒般大小，最大的根瘤則有黃豆般大小。根瘤的形態(tài)有棗形、姜形、掌形或球形。根瘤中含有紅色素（豆血紅蛋白）、褐色素和綠色素，所以根瘤呈褐色、灰褐色或紅色。

根瘤菌劑

根瘤菌經(jīng)大量培養(yǎng)后，與適量吸附劑（如泥炭等）混合而成的菌劑。它主要接種于豆科作物的種子上，并侵染至根部而形成根瘤。根瘤通過固氮酶的作用，將大氣中的氮固定轉(zhuǎn)化為作物能直接利用的含氮化合物。根瘤菌是生物固氮作用中固氮率最高的一類微生物。根瘤菌劑是我國(guó)使用較廣的一種生物肥料。由于根瘤菌有強(qiáng)的專一性，一種根瘤菌只能適用于一種（類）作物，至今還沒有一個(gè)適合于各種作物的根瘤菌，所以根瘤菌的種類很多。常用的有大豆根瘤菌劑類（分快生型和慢生型），花生根瘤菌劑類，豆科、牧草根瘤菌劑類（苕子、紫云英、田菁、紅豆草、紅三葉草、白三葉草、柱花草、銀合歡、大翼豆、百脈根、大紅豆、鏈莢豆和山螞蝗等）。

各地生產(chǎn)的根瘤菌劑所選用的菌株不同，因而固氮率及增產(chǎn)效果有很大的差異。為了提高根瘤菌劑的固氮率，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥溃瑲夂驐l件選育抗逆性強(qiáng)的菌株。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的根瘤菌主要是采用液體深層培養(yǎng)-泥炭吸附工藝。此外，還有凍干根瘤菌劑，它具有含菌量高、體積小、便于運(yùn)輸貯存的優(yōu)點(diǎn)。

根瘤菌劑主要用于拌種。其方法是：先將菌劑（1.5～3.75千克/公頃即250～500克/畝）用水（3.75～7.50千克/公頃即250～500克/畝）調(diào)成糊狀物，然后將供試作物種子拌入，拌勻，立即播種、覆土。在拌種和播種過程中，不要與農(nóng)藥接觸及在太陽(yáng)下曝曬。為了使根瘤菌在土壤中能較快的侵染作物，必須為它們提供足夠的磷和適宜的pH。試驗(yàn)證明，當(dāng)土壤pH值在5.2時(shí)，施入的根瘤菌將有65%死亡；如果土壤pH值<4.5，則根瘤菌難以在土壤中存活。因此，對(duì)于酸性土壤，在作物種子和根瘤菌劑拌和后，再與泥漿，鈣鎂磷肥或者石灰等物質(zhì)拌和，形成“丸衣”。這有助于根瘤菌在土壤中的存活，易于侵染作物，多結(jié)瘤、早結(jié)瘤，以提高固氮率。

在從未種植過豆科作物的土壤上根瘤菌劑具有明顯的增產(chǎn)效果。但在同一互接種族豆科作物的土壤上，則必須加大根瘤菌劑的接種量，否則效果不明顯或無(wú)效果。此外，豆科作物如果在播種時(shí)未能及時(shí)用根瘤菌劑拌種，則可將根瘤菌劑調(diào)成懸液，潑施在作物根系附近，也可使豆科作物形成根瘤，但必須及時(shí)，否則效果不佳。為了提高根瘤菌劑的固氮效果，人們又生產(chǎn)了一種新型根瘤菌劑一稀土菌劑。這種含有0.1%稀土化合物的根瘤菌劑，它能增強(qiáng)根瘤菌的存活率和對(duì)寄主作物的侵染結(jié)瘤能力，其增產(chǎn)效果高于一般根瘤菌劑。

作用

根瘤菌的固氮作用是在常溫、常壓下進(jìn)行的。根瘤菌的固氮比工業(yè)上的固氮所需要的能量少，并且這種能量是來(lái)自綠色植物光合作用的產(chǎn)物，也就是說，歸根結(jié)蒂是來(lái)自太陽(yáng)能。所以，根瘤菌不僅具有固氮效率高、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，而且具有成本低、收益高的優(yōu)點(diǎn)。

根瘤菌的固氮能力，不僅取決于菌種的品系（實(shí)際上，人工培養(yǎng)的一些根瘤菌品系的固氮能力往往比野生品系的固氮能力高幾倍），而且取決于土壤條件和農(nóng)業(yè)措施。增施磷、鉀肥料和微量元素肥料(硼肥、鐵肥等），加強(qiáng)對(duì)農(nóng)作物的管理，也是增強(qiáng)根瘤菌固氮效率的重要措施。

參考資料