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微生物肥料研究發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀及開發(fā)對(duì)策

山東億豐源生物科技股份有限公司董事長(zhǎng)  朱述堯

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的使用量逐年增加，引起土壤退化、生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅和挑戰(zhàn)。微生物肥料具有改良土質(zhì)、增進(jìn)土壤肥力、促進(jìn)作物的營(yíng)養(yǎng)吸收、增強(qiáng)作物抗病和抗逆能力等重要功能[1- 2]，其研究和開發(fā)面臨很好的發(fā)展機(jī)遇。

一、微生物肥料的概念及研究進(jìn)展

微生物肥料是一類含有活性微生物、具有肥料效應(yīng)的特定制品。微生物肥料可分為2 類，一類通過(guò)其中所含微生物的生命活動(dòng)來(lái)增加植物營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)量，改善植物營(yíng)養(yǎng)狀況，進(jìn)而增加產(chǎn)量，如根瘤菌肥；另一類通過(guò)其中所含微生物的生命活動(dòng)及其產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)（如激素類等），提供植物營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)，促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，抵抗某些病原微生物的致病作用，減輕病蟲害的發(fā)生，如近年開發(fā)的植物促生根際細(xì)菌（Plant Growth- Promoting Rhizobacteria,PGPR）。

1887 年研究者發(fā)現(xiàn)豆科植物根瘤具有固氮功能并成功培養(yǎng)根瘤菌，此后，微生物肥料的研究與應(yīng)用迅速增多。國(guó)外對(duì)微生物肥料的研究和應(yīng)用歷史較我國(guó)長(zhǎng)，其主要的品種是各種根瘤菌肥。早在20 世紀(jì)20 年代在美國(guó)、澳大利亞等國(guó)就開始有根瘤菌接種劑（根瘤菌肥料）的研究和試用，一直到現(xiàn)在根瘤菌肥依然是最主要的品種。

我國(guó)微生物制劑的發(fā)展經(jīng)歷了根瘤菌劑、細(xì)菌肥料（菌肥）到微生物肥料的變遷，由豆科接種劑、菌種拌種發(fā)展為各種農(nóng)作物的基肥，有的微生物由于能產(chǎn)生活性物質(zhì)，有時(shí)也用作葉面噴施肥料。我國(guó)微生物肥料的研究應(yīng)用是從豆科植物上應(yīng)用根瘤菌接種劑開始的，起初只有大豆和花生根瘤菌劑；20 世紀(jì)50 年代，開始從原蘇聯(lián)引進(jìn)自生固氮菌、磷細(xì)菌和硅酸鹽細(xì)菌劑，稱為細(xì)菌肥料；20 世紀(jì)60 年代推廣使用放線菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮藍(lán)綠藻肥；70～80 年代中期開始使用VA 菌根以改善植物磷素營(yíng)養(yǎng)條件和提高水分利用率；80 年代中期至90 年代相繼應(yīng)用聯(lián)合固氮菌和生物鉀肥作為拌種劑；近幾年來(lái)主要推廣應(yīng)用由固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌和有機(jī)肥復(fù)合制成的生物肥料，做基肥施用[3-5]。

目前，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了基因工程菌肥、作基肥和追肥用的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合菌肥、生物有機(jī)肥、非草炭載體高密度的菌粉型微生物接種劑肥料以及其他多種功能類型和名稱的微生物肥料。

二、微生物肥料的種類及應(yīng)用現(xiàn)狀

微生物肥料的種類很多，如果按其制品中特定的微生物種類可分為細(xì)菌肥料（根瘤菌肥、固氮菌肥）、放線菌肥（如抗生菌類、5406）、真菌類肥料（如菌根真菌）等；按其作用機(jī)理可分為根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌類肥料、解鉀菌類肥料等；此外，還可以根據(jù)組成成分簡(jiǎn)單的劃分為單純微生物肥料和復(fù)合微生物肥料兩大類型[3- 4]。研究較多的微生物肥料有以下幾種。

2.1 根瘤菌和固氮菌類

根瘤菌類肥料是迄今研究最早、生產(chǎn)最多、應(yīng)用時(shí)間最廣泛和效果最穩(wěn)定的微生物肥料之一。它利用根瘤菌與豆科植物共生，植物根毛彎曲而形成根瘤來(lái)進(jìn)行固氮作用。近年來(lái)，從花生、大豆、豆科綠肥以及牧草根瘤菌中選育出許多優(yōu)良菌種，并已生產(chǎn)出多種根瘤菌肥。自生固氮菌自發(fā)現(xiàn)和分離以來(lái)就受到科學(xué)家的重視，圓褐固氮菌、貝氏固氮菌和巴斯德固氮梭菌等種類已被用作自生固氮菌肥料和聯(lián)合固氮菌肥料的研究和開發(fā)。自生固氮菌不但能固定空氣中的氮?dú)鉃樽魑锾峁┑�素養(yǎng)料，而且有的還能生成刺激植物生長(zhǎng)發(fā)育的生長(zhǎng)物質(zhì)，促進(jìn)其他根際微生物的生長(zhǎng)，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用。一些自生固氮菌在其生活過(guò)程中還能溶解磷 [5-6]。

2.2 解磷菌類

解磷真菌或磷細(xì)菌類肥料是利用微生物在繁殖過(guò)程產(chǎn)生的一些有機(jī)酸和酶等能使土壤中無(wú)機(jī)磷酸鹽溶解、有機(jī)磷酸鹽礦化或通過(guò)固定作用將難溶性磷酸鹽類變成可溶性磷供作物吸收利用的一類微生物肥料。磷細(xì)菌根據(jù)其作用機(jī)制不同可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)磷細(xì)菌。無(wú)機(jī)磷細(xì)菌能溶解土壤中無(wú)效的無(wú)機(jī)磷變?yōu)橛行У臒o(wú)機(jī)磷，而有機(jī)磷細(xì)菌則通過(guò)分解作用將土壤中無(wú)效的有機(jī)磷變?yōu)橛行У挠袡C(jī)磷。施用磷細(xì)菌肥料能增加作物的產(chǎn)量，提高土壤中的有效磷含量[7-10]。

2.3 硅酸鹽菌類

硅酸鹽細(xì)菌是目前廣泛應(yīng)用的微生物肥料中的一種重要功能菌，能釋放由硅酸鹽巖石礦物中的磷、鉀、硅等元素直接供給植物，同時(shí)具有固氮能力。硅酸鹽細(xì)菌的解鉀作用與其生長(zhǎng)過(guò)程中代謝產(chǎn)物（生物酶等）有關(guān)[11]。大田實(shí)驗(yàn)證明它能在種子或作物根系周圍迅速增殖形成群體優(yōu)勢(shì)，并分解硅酸鹽類礦物釋放出鉀等元素供植物利用，同時(shí)具有固氮和解磷功能[9]。硅酸鹽細(xì)菌類肥料在挖掘土壤潛在肥力、提高作物產(chǎn)量等方面具有明顯的作用。

2.4 促生菌根類

菌根是某些真菌侵染植物根系而形成的菌-根共生體，可分為外生菌根和內(nèi)生菌根，主要由擔(dān)子菌、子囊菌和半知菌等真菌類參與形成。試驗(yàn)證明菌根可以使寄主植物更好的攝取移動(dòng)性弱的養(yǎng)分元素，擴(kuò)大根的吸收面積，保護(hù)根部免受病原菌的侵襲，產(chǎn)生阻抑其他微生物的類似抗生素的物質(zhì)等。目前，菌根類肥料已被用于造林和育苗等技術(shù)[5]。

三、微生物肥料開發(fā)利用的前景與對(duì)策

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)多功能、新型綜合肥料的需求日益迫切，復(fù)合型微生物肥料的開發(fā)利用潛力逐漸加大，篩選具有高肥效、高藥效功能的不同菌株，同時(shí)復(fù)配培養(yǎng)不同菌株是滿足生產(chǎn)需求的當(dāng)務(wù)之急。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)離不開微生物肥料的開發(fā)使用。

3.1不斷完善微生物肥料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)微生物肥料的質(zhì)量監(jiān)督與管理

由于對(duì)微生物肥料生產(chǎn)和應(yīng)用缺乏監(jiān)督，一些假冒偽劣產(chǎn)品嚴(yán)重的傷害了農(nóng)民使用微生物肥料的積極性，因此，提高微生物肥料的產(chǎn)品質(zhì)量是當(dāng)前發(fā)展微生物肥料生產(chǎn)應(yīng)用的迫切任務(wù)。我國(guó)第一部微生物肥料行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)由農(nóng)業(yè)部頒布實(shí)施，對(duì)加強(qiáng)微生物肥料市場(chǎng)管理起到重要作用，但在執(zhí)行過(guò)程中仍有待修訂和完善。為確保微生物肥料的健康發(fā)展，還需加大質(zhì)量監(jiān)督與管理力度。

3.2增加研發(fā)投入，進(jìn)一步研究和開發(fā)高效的微生物肥料

微生物肥料今后的研究開發(fā)方向應(yīng)該是不斷選育和改良構(gòu)建高效、抗逆、高耐受性的微生物菌種；改進(jìn)和提高微生物肥料劑型，同時(shí)提高其速效性，在微生物肥料中配加微量元素等，使其具有多功能性。因此，相關(guān)政府部門及科研機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)做研究開發(fā)工作，為應(yīng)用和發(fā)展做好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3制定相應(yīng)鼓勵(lì)及優(yōu)惠政策

鼓勵(lì)科研院所、高等院校對(duì)微生物肥料進(jìn)一步研究和開發(fā)，積極鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)生產(chǎn)新型微生物肥料，提高研發(fā)積極性。同時(shí)，加大宣傳力度，鼓勵(lì)農(nóng)民使用微生物肥料，做好微生物肥料使用技術(shù)扶持工作。有重點(diǎn)的扶持微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)促進(jìn)全國(guó)微生物肥料的生產(chǎn)和發(fā)展。

3.4實(shí)現(xiàn)商品化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

微生物肥料的商品化是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。然而，目前大多數(shù)微生物肥料還不具備商品化條件，主要表現(xiàn)在貯存周期短導(dǎo)致廢品率低。因此，必須在技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，積極解決技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)微生物肥料生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。

3.5做好微生物肥料的宣傳普及，建立微生物肥料推廣示范基地

各級(jí)農(nóng)科部門應(yīng)積極做好微生物肥料科普知識(shí)的宣傳推廣工作，使農(nóng)民提高微生物肥料使用的自覺性和消費(fèi)者購(gòu)買無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品的積極性。建立作物使用微生物肥料及使用技術(shù)的推廣平臺(tái)，促進(jìn)微生物肥料的推廣使用、科學(xué)管理。

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