序章
食糧生産の目覚ましい進歩にもかかわらず、 緑の革命は持続可能性を考慮していませんでした。www.modernagriculturefarm.com化学肥料の継続使用は、土壌反応の乱れなどの独自の副作用をもたらしました。 植物の栄養素の不均衡、 マメ科植物の根粒形成と植物菌根の関連性の低下、 植物の病気や害虫に対する感受性の増加、 土壌生物相の生態を乱し、 の減少 すべての品種の土壌 土壌腐植土の縮小や水質汚染などの生命および環境への危険。
生産性が高く有害な化学肥料への依存を減らすために、 世界的に政府は次のような技術を促進し、奨励しようとしています 作物の多様化 、 統合農業 、 ポリハウス と バイオ肥料の使用 。
バイオ肥料とは
バイオ肥料または生物学的肥料は、特定の微生物（細菌、 菌類と藻類）または微生物の組み合わせ、 種子の表面塗布として利用すると、 植物の部分、 土壌または堆肥化エリア、 大気中の窒素を固定する能力があるため、土壌の肥沃度が向上します。
バイオ肥料の窒素固定は、共生的または非共生的である可能性があります。それは亜鉛のような土壌養分を変換します、 リン、 銅、 硫黄、 鉄等は使用不可（固定）から使用可能まで。バイオ肥料は、土壌中の有機性廃棄物を生物学的に分解し、植物に吸収されやすい形で栄養素を放出します。
微生物は、自然環境では予想されるほど効率的ではないことがよくあります。 そのため、人工的に増殖させた有効微生物の培養は、土壌微生物プロセスを加速する上で重要な役割を果たします。
バイオ肥料の分類
バイオ肥料は2つの分類に分類できます。（i）バイオ肥料中の微生物に基づく分類（ii）バイオ肥料の機能に基づく分類。
バイオ肥料に使用される微生物に基づく分類 バイオ肥料の機能に基づく分類 バイオ肥料の種類
ニトラギン 、 1895年にNobbeとHiltnerによって生産されたリゾビアの実験室文化。 最初の市販のバイオ肥料でした。アゾトバクター、 緑藻、 そして他の多くの微生物が続いた。最近の発見には、AzospirillumおよびVesicular-Arbuscular Micorrhizae（VAM）が含まれます。
1956年、 N.V. Joshiは、インドでマメ科植物の根粒菌の共生に関する最初の研究を実施しました。バイオ肥料の開発と使用に関する国家プロジェクト（NPDB）の設立に伴い、 第9計画に基づく農業省は、インプットの普及と促進に真剣に取り組んだ。
バイオ肥料のグループ化
上記のように フローチャート2 （機能に基づく）、 バイオ肥料は、次のクラスに分類できます。
（A）N2固定バイオ肥料
自由生活 ： ベイジェリンキア、 アゾトバクター、 アナベナ、 ネンジュモ、 共生： リゾビウム、 フランキア、 アナベナアゾラエ 連想共生： アゾスピリルム （B）リン可溶化バイオ肥料
バクテリア（PSB）： バチルスメガテリウム、 枯草菌、 Bacillus circulans、 シュードモナス・ストリアタ 菌類（PSF）： Penicilliumspp、 アスペルギルスアワモリ
（NS） リンを動員するバイオ肥料
アーバスキュラー菌根： グロムス属、 ギガスポラ属、 Acaulosporaspp。 外生菌根： Laccaria spp。、 Pisolithus sp。、 ポルチーニsp。、 テングタケ属 エリコイド菌根： Pezizellaericae ラン菌根： リゾクトニアソラニ
（D）微量栄養素のためのバイオ肥料
（E） 根圏細菌（PGPR）を促進する植物の成長
シュードモナス： Pseudomonas fluorescens バイオ肥料中の微生物とその用途
バイオ肥料の例とその用途のいくつかを以下に示します。
窒素固定バイオ肥料バクテリア 根粒菌 ：植物では、 窒素はすべての細胞生体分子（アミノ酸、 タンパク質、 酵素）。マメ科植物の大部分は、タンパク質を必要とするため、大量に必要です。 しかし、エネルギー消費量が多いため、大気中のN2を固定することはできません。 アゾリゾビウム： これらは、根粒の窒素を根粒形成して固定するシンビオントです。これらの微生物は大量のIAAを生成します。 これは良い植物の成長に不可欠です。 ブラジリゾビウム ：ブラジリゾビウムは窒素をしっかりと固定します。 Bradyrhizobium菌株を接種したハッショウマメの種子は、土壌の全有機炭素を強化します。 N2、 リン、 とカリウム。さらに、 それは植物の成長を促進し、そして その結果、 植物バイオマス。雑草の個体数を減らし、土壌微生物の個体数を増やすことにより、 土壌改良に貢献します。 Azotobacteracae（例：Azotobacte NS） ： それは窒素固定菌です、 非共生、 光合成独立栄養（光合成を行う生物 ） 、 有酸素、 自由生活細菌。ビタミンを含むさまざまな物質がそれらから放出されます、 ジベレリン、 ナフタレン、 特定の根の病原菌を抑制し、根がそれらの成長を促進し、栄養素を吸収することを可能にする酢酸など。 Paspalumnotatum （熱帯草）および他の種。のルーツに Paspalumnotatum 、 1ヘクタールあたり年間15〜93 kgNが追加されます。 アゾトバクター・インディカム サトウキビの根の酸性土壌に住んでいます。それはキビに適用することができます、 野菜 、 果物 、 種子を介した花や穀物、 苗の土壌処理。 Acetobacterdiazotrophicus ： Acetobacterdiazotrophicusは、根に発生する窒素固定菌です。 茎、 サトウキビとテンサイの葉は窒素を固定します。さらに、 それは成長を促進する化学物質を生産します、 そのような。 IAA。それは栄養素の摂取を助けます、 種子の発芽、 と根の成長。窒素を固定することにより、 この細菌は、作物の収量を0.5〜1％増加させ、1ヘクタール/年あたり最大15kgの窒素を固定します。 アゾラ–アナベナの共生 ： それは、葉にシアノバクテリアのシンビオントを含む浮遊性の水生シダです。それが成長するにつれて、 水田の大気中の窒素を固定し、水中の有機窒素を排出します。また、踏みつけられるとすぐに水中の窒素を放出します。 シアノバクテリア （（ 藍藻 – BGA ）： ネンジュモなどの原核生物、 アナベナ、 ユレモ、 オーロシラ、 リングビア、 などは本質的に光屈性です。大気中の窒素を固定するだけでなく、 それらは植物をより速く成長させるビタミンB複合体と成長促進物質を提供します。 10 kg / haで適用した場合、 シアノバクテリアは20-30kg / N / haを固定し、収穫量を10-15％増加させます。インドでの稲作は、自由生活と共生の藍藻（藍藻）の両方を利用しています。 Spirillaceae（例：AzospirillumおよびHerbaspirillum ）： これらは栽培が簡単です、 自由生活、 連想共生および非結節形成、 好気性細菌。双子葉植物と単子葉植物のルーツ、 とうもろこしなど ソルガム、 と小麦、 これらのバクテリアが含まれています。 アゾスピリルム 穀物の収量を10〜15％増加させ、N2を20〜40％kg / haの割合で固定します。様々 A.ブラジリエンセ 小麦の種子に接種された菌株は、種子の発芽を増加させます。 植物の成長、 プルームサイズ、 と幼根の長さ。 Herbaspirillum 種族。それらは成長促進剤（IAA、 ジベリリン、 サイトカイニン）だけでなく、窒素などの栄養素の取り込みとともに根の発達を促進し、 からのカリウムとリン 土 。
2.2。 リン酸塩可溶化 バイオ肥料
リン酸塩可溶化細菌： シュードモナス属に属する細菌、 バチルス、 アクロバクター、 ニトロバクター、 エシェリキア、 セラチア種は、無機三カルシウムとリン鉱石の可溶化に非常に効率的です。具体的には、 PseudomonasstriataとBacilluspolymyxaは、優れたリン酸塩可溶化能力を持っています。 ホスホバクテリン ‘は以下を含むバクテリア肥料です バチルスメガテリウム変種。ホスファチカム 細胞、 ソ連で最初に開発されました。それらは作物収量を約10から20パーセント増加させ、また植物の成長を促進し、土壌中のリン酸塩の可溶化を助けるホルモンを放出しました。 リン酸塩可溶化菌： いくつかの真菌はまた、リン酸塩を溶解することができます、 例えば アスペルギルスニガー 、 Aspergillus awamori、 ミドリカビ病 微生物はすべて、リン酸塩を溶解する有機酸を生成します。
3.3。 リン酸塩吸収剤 バイオ肥料
VAM（小胞性アーバスキュラー菌根）菌またはEndomycorrhiza： 植物の根と菌類は、菌根として知られる相互に有益な（共生）関係を形成します。 VAM菌は根系に侵入して広がります。それらは小胞およびアーバスキュラーと呼ばれる特別な構造を持っています。共生関係は、植物の根が菌類に根の浸出液を提供し、その見返りに、VAM菌が植物の根を介してリン酸塩および他の栄養素と水を吸収するのを助ける方法で発生します。 Phytophthora capsici、 Radopholus similis 、 と Melvidogyne incognita 。 VAM菌は植物の水分摂取を改善し、重金属にも耐えられるようにします
4.4。 微量栄養素のためのバイオ肥料
ケイ酸塩可溶化細菌 ：微生物はケイ酸塩やケイ酸アルミニウムも分解する可能性があります。バクテリアは、ケイ酸塩の風化において二重の役割を果たすいくつかの有機酸を生成します。媒体にH +イオンを供給することにより、 それらは加水分解を促進します。また、 クエン酸、 シュウ酸、 ケト酸、 カチオンとの錯体からのヒドロキシカルボン酸、 溶解状態のこれらの陽イオンの媒体での除去と保持を促進します。で見つかった多くの枯草菌種 さまざまな種類の土壌 ケイ酸塩を溶解するために一般的に使用できます。 亜鉛可溶化剤： 亜鉛を可溶化できる微生物のいくつかは 枯草菌、 T.thioxidansおよびSaccharomycesspp。 これらの微生物は、植物に手動で適用された亜鉛の非常に少ない割合（1〜4％）が吸収されるため、植物が亜鉛を吸収するのを助けるのに非常に役立つことが証明されています。
5.5。 根圏細菌（PGPR）を促進する植物の成長
植物成長促進根圏細菌（PGPR）は、根または根圏土壌（植物の根を取り巻く土壌ゾーン）にコロニーを形成し、植物に有益な細菌です。それらは微生物農薬としても知られています。バチルス属およびシュードモナス蛍光。セラチア属およびオクロバクトラム属。植物の成長を後押しします。
現在市販されているPGPR接種剤は、植物病害を抑制することによって成長を促進するようです（生物保護剤と呼ばれます）。 または栄養素の摂取を改善する（バイオ肥料と呼ばれる）、 または植物ホルモンを刺激する（生体刺激剤と呼ばれる）。シュードモナス属とバチルス属によって生成される植物ホルモンと成長調節剤は、水と栄養素を吸収するために植物の根の根の表面積（より細い根）を増加させます。それらは生体刺激剤と呼ばれ、 そしてそれらが生成する植物ホルモンはインドール酢酸です、 サイトカイニン、 ジベレリン、 およびエチレン生成の抑制剤。
アーバスキュラー菌根菌Glomusaggregatumの組み合わせが観察されました。 PGPR BacilluspolymyxaとAzospirillumbrasilenseは、不溶性の無機リン酸塩で成長させたときに、芳香性の草パルマローザ（Cymbopogon martinii）のバイオマスとP含有量を最大化しました。 PGPRはiPGPRとePGPRに分類されます。
工業レベルでのバイオ肥料の生産
次のグラフは、産業における少量または大量のバイオ肥料の生産に関連するステップを示しています。
バイオ肥料の大量生産は3つの段階に分けられます。
ステージ1 ：微生物の培養
ステージ2 ：キャリア材料の処理
ステージ3 ：担体と培養液の混合とパッキング
バイオ肥料では、 微生物は、窒素固定またはリン酸塩溶解微生物の効率的な菌株を含む担体培地にカプセル化されています。 温度に適した条件の発酵槽で大量生産され、 空気、 と成長。 通常、 バイオ肥料は、担体ベースの接種材料として配合されています。有機担体材料で調製された接種剤はより効果的です。キャリア材料として、 泥炭土、 亜炭、 バーミキュライト、 木炭、 泥を押す、 農場の肥料、 と土壌混合物を使用することができます。中和された泥炭土壌/亜炭は、手頃な価格であるため、バイオ肥料生産のためのより優れた担体材料と見なされています。 可用性、 不活性と高い有機物とWHC含有量。 発酵槽からの生物学的培養物は滅菌された担体に移され、室温でポリ袋に密封される前に、手で（滅菌手袋を着用しながら）または機械的ミキサーによって十分に混合される。 パケットは、熱や直射日光を避けて摂氏25度の温度管理された冷蔵室に保管されます。 15日間隔で、 接種材料のサンプルを分析して、その中の集団を決定することができます。準備時、 接種剤には、1グラムあたり少なくとも109個の細胞が含まれている必要があります。 最終的な培養後検査の後、 バッグは、農家に出荷される前に、摂氏4度の温度管理された部屋に保管されます。 バイオ肥料の応用 シード処理： 接種剤のスラリーでは、 種子は均一に混合され、 その後、日陰で30分間乾燥させます。 24時間以内に、 乾燥した種子を播種する必要があります。 10キログラムの種子は1パケットの接種剤（200g）で処理できます。 苗の根のディップ： 移植作物はこの方法を使用して栽培されます。 40リットルの水で、 接種剤の2つのパケットが混合されます。苗の根を5〜10分間混合物に浸し、移植します。 葉面アプリケーション： 液体バイオ肥料は、作物への施肥または葉面散布によって施用することができます。または、 それは種子処理または根の浸漬を通して適用することができます。 メインフィールドアプリケーション： 移植直前に、4パケットの接種剤と20kgの乾燥および粉末肥料の混合物がメインフィールドで放送されます。 セットトリートメント： サトウキビセット、 じゃがいも、 バナナの吸盤は通常この方法で治療されます。培養懸濁液は、1 kg（5パケット）のバイオ肥料を40〜50リットルの水に混合し、植物材料の切断片を懸濁液に30分間保持することによって作成されます。植える前に、 カットしたものは日陰でしばらく乾かします。セット処理では、バイオ肥料と水を約1:50の比率で使用します。 より良い水関係と干ばつ耐性： 菌根菌は、植物の水経済において重要な役割を果たしています。それらの存在は、より低い土壌水ポテンシャルで根の水力伝導率を増加させます、 そしてこれは植物による水のよりよい吸収の要因です。 栄養摂取の改善（マクロ栄養素と微量栄養素）： 菌根の最も認識されている有益な効果は、植物のリン栄養素の強化です。 AM（菌根菌）菌は、カリウムの取り込みと亜鉛などの微量栄養素の効率を高めることも報告されています。 銅、 鉄、 菌類は酵素と有機酸を放出し、固定されたマクロ栄養素と微量栄養素を動員し、植物が吸収できるようにします。 作物保護（土壌病原菌との相互作用）： 菌根菌の接種は、フェノール化合物とファイトアレキシン化合物の両方の生産と活性を大幅に増加させます。 その結果、植物の防御機構が強化され、 それにより、病原体や害虫に対する耐性を付与します。 改善された土壌構造（物理的品質）： 菌根菌は、外部の菌糸が土壌に成長して土壌粒子を一緒に保持する骨格構造を作り出すことにより、土壌構造の維持と改善に貢献します。また、微小凝集体の形成および微小凝集体のマクロ凝集体への統合を助長する条件の作成を支援します。 栄養素の取り込みを促進する菌根菌の関連性の役割は、主に低投入農業生態系に関連しますが、 土壌構造の維持における菌根の役割は、すべての生態系で重要です。ライアンとグラハム、 2002年 強化された植物ホルモン活性 ：AMを接種した植物では、 サイトカイニンやインドール酢酸（IAA）などの植物ホルモンは著しく活性が高くなります。より高いホルモン生産は植物のより良い成長と発達をもたらします。 バイオ肥料の施用方法の概要 方法 作物 用量/パケット/エーカー 水 BF：水の比率 土 シードアプリケーション すべての作物、 種をまく果物と野菜 200gのバイオ肥料 400ml 1：2 -NA- セット治療 バナナの基地、 サトウキビのセット 1または2Kgのバイオ肥料 50または100リットル 1:50 -NA- 苗法 米、 トマト、 肌寒い、 キャベツ、 カリフラワーと花の作物 1kgのバイオ肥料 10リットル 1:10 -NA- 土壌施用 すべての作物 2kgのバイオ肥料 ぬれ用 -NA- 40〜50キロ 出典：ゴアのICARリサーチコンプレックス、 HR PRABHUDESAI（トレーニングアソシエイト）
作物のバイオ肥料の例
微生物/バイオ肥料 栄養素固定 ホスト作物 Actinorrhizae 150 kg N / ha 特定の非マメ科植物の場合、主に樹木と低木 藻類 25 kg N / ha 米 アゾラ 900 kg N / ha 米 アゾスピリルム 50〜300 kg N / ha トウモロコシのような非マメ科植物、 オオムギ、 オーツ麦、 ソルガム、 キビサトウキビ、 ご飯など リゾビウム 0.026〜20 kg N / ha パルスのようなマメ科植物、 豆、 落花生、 大豆、 豆、 とクローバー アゾトバクター 10〜20 kg N / ha シリアル、 キビ、 コットン、 野菜 菌根（VAM） 食品のリンを可溶化する（60％） 多くの樹種、 小麦、 ソルガム、 観賞用 リン酸塩可溶化細菌および真菌 土壌中の固定リンの約50〜60％を可溶化する すべての作物の土壌施用 出典：Mall et al。、 （2013）
バイオ肥料の使用は 環境に優しく持続可能な 土壌の肥沃度を管理する方法、 土壌の健康、 植物の成長、 これらは生きた微生物を含む天然物であり、土壌中の窒素の枯渇を減らし、持続可能な農業方法を提供するため、環境。また、歩留まりが3〜39％向上します。 化学肥料とは異なり、 彼らです 安くて簡単 使用するには、 そしてそれらの準備はより少ない時間とエネルギーを要します。したがって、 小規模で限界のある農民は生産することができます、 維持、 使用する、 アゾラなどのバイオ肥料をリサイクルします。 BGA、 および必要に応じて他の有機廃棄物。 バイオ肥料は 幅広い作物に利用可能 。利点は、汚染がないことです。 再生可能エネルギーに基づいて、 経済的、 リスクのない高い費用便益比を持ち、 と 化学肥料の効果を高める 。 それらは作物の栄養要求を満たすための肥料供給を補完します。さまざまな研究者によって報告されているように、 重要なバイオ肥料の窒素当量は次のとおりです。 リゾビウムの接種により、1ヘクタールあたり19〜22kgの窒素が固定されます。 アゾトバクターとアゾスピリルムはそれぞれ20〜30 kg Nha-1を固定します 生体グリセロールは20〜30 kg N ha-1を固定し、アゾラは1トンのアゾラ接種に対して3〜4 kg Nha-1を供給します。 。 非常に費用対効果が高い それらを使用します。 立っている作物への直接的な影響に加えて、 彼らはまた持っています 土壌肥沃度に対する正の残留効果 使用する場合。 それらが成長促進物質を排泄するとき、 ビタミン、 とホルモン、 彼らは提供を支援します 作物へのより良い栄養、 土壌の肥沃度を維持する 、 と 干ばつや水分ストレスに対する耐性が高まります。 彼ら 雑草の成長を阻害する 、 病原体の発生率を減らす 、 と 病気を制御する 抗生物質を分泌することによって、 抗菌、 および抗真菌性化合物。 バイオ肥料の接種は微生物の活動と人口を増加させます、 微量栄養素の入手可能性、 土壌から重金属を無害化することによる環境汚染の削減。 化学肥料と組み合わせて、 有機肥料と作物残渣、 バイオ肥料は、土壌と作物の生産性、および栄養素の利用効率を向上させます。 半乾燥条件下では、 バイオ肥料は効果的であることが示されています。 有機物の分解と土壌の無機化は、バイオ肥料の2つの利点です。 著しく低い栄養素密度–ほとんどの作物に大量に必要です。 化学肥料とは異なるタイプの機械で適用する必要があります。 一部の地域では、 見つけるのは難しいです。 バイオ肥料は生きているので、 それらの長期保管には特別な注意が必要です。 有効期限が切れる前にバイオ肥料を使用する場合は、適切な注意を払う必要があります。これにより、計画と作物管理のストレスが増大します。 腐敗したマーケティング慣行を通じて低品質のバイオ肥料を販売することにより、 農民は製品への信頼を失い、 そして、一度失った信仰を取り戻すことは困難で挑戦的です。 発酵中、 バイオ肥料はしばしば変異します、 生産と品質管理のコストを上げる。このような望ましくない変化を排除するためには、この問題に関する広範な調査の必要性が急務です。 微生物の不適切な菌株を使用したり、担体培地を汚染したりすると、バイオ肥料の効果が低下する可能性があります。 バイオ肥料の生産と流通は、1年のうち数か月間のみ行われます。 そのような生産ユニットとして、 特に民間部門、 バイオ肥料の需要と販売の適切な時期がわからない。 バイオ肥料は、意図したとおりに機能するために、土壌中の最適なレベルの栄養素を必要とします。 近年かなりの努力をしていても、 インドの農民の大多数はバイオ肥料に気づいていません、 作物収量を持続的に増加させる上でのそれらの有用性。 土壌が熱すぎたり乾燥しすぎたりすると、 バイオ肥料はその効果を失います。 酸性またはアルカリ性の土壌も有益な微生物の成長を阻害します。 不十分なスタッフや技術的な資格を持たないスタッフのため、技術的な問題に対処することはできません。農民は申請プロセスについて適切に指示されていません。 土壌に拮抗的な微生物学的敵が過剰に含まれていると、バイオ肥料は機能しなくなります。 バイオ肥料生産ユニットはほとんど投資を必要としません。短い貯蔵寿命の結果として、そしてバイオ肥料の認識と需要が増加するという保証はありません、 リソースの生成は非常に限られています。 特定のバイオ肥料は、微生物の不足または好ましい成長培地の不足のために入手可能性が低くなっています。 バイオ肥料は、従来の肥料を完全に置き換えることはできません。 マーケティング営業担当者の大多数は、適切に接種する方法を知りません。取り扱い、 交通手段、 バイオ肥料は生物であるため、貯蔵はすべて重要です。 より長い生存を確保するために、適切な量の有機肥料（各作物の推奨事項に従って）とバイオ肥料を使用する必要があります。 酸性土壌における微生物接種物の成長と活性。 土壌のpHが6.0未満の場合、 石灰化は不可欠です。中程度の酸性土壌には、バイオ肥料処理とともに250 kg / haの石灰を追加することをお勧めします。 夏の間、 導入された微生物の生存を確保するために、バイオ肥料を適用した後の灌漑は不可欠です。 Nのバイオ肥料は、接種された植物の窒素必要量の一部しか補うことができないので、 推奨されるように、リンとカリウムの全用量を適用することができます。より良い植物の成長と収量を確保するために、 これは不可欠です。同じく、 Pバイオ肥料には、全量の窒素とカリウムを適用する必要があります。しかし、 バイオ肥料と化学肥料の施肥には少なくとも1週間は必要です。 インド規格局によって規定された品質パラメータに従って製造されたバイオ肥料のみを使用する必要があります。バクテリアのバイオ肥料は、担体材料1グラムあたり少なくとも1,000万の人口を持っている必要があります。 また、1：100000希釈で検査した場合、他の微生物による汚染があってはなりません。さらに、 少なくとも6か月の貯蔵寿命が必要です。 購入可能なバイオ肥料は、有効期限が切れる前にのみ使用する必要があります。 BGAの接種から10日後に25kg / haの過リン酸石灰の追肥を適用すると、野外条件下での成長が促進されます。 水田の緑藻はBGAの正常な成長と増殖に影響を与える可能性があるため、 Copper sulphate @ 4 g/ha should be applied initially to control the population of green algae.
When applied to moderately acidic soils of pH around 6.5, fine powdered calcium carbonate can improve root nodulation by Rhizobium and Bradyrhizoium.
In phosphorus-deficient soils, it is recommended to apply P2O5 @ 1kg/ha once every 4 days to guarantee good growth of Azolla. Azolla develops a reddish purple colour when it is deficient in Phosphorus.
It is essential to incorporate Azolla into the soil before transplanting rice seedlings because a floating population of Azolla can release its bound nutrients only during decay.
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