微生物肥料發展前景及研究進展

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摘要:本文介紹了微生物肥料的概念、分類和作用，分析了微生物肥料在農業生產中面臨的困境，綜述了微生物肥料發展趨勢，展望了微生物農業發展前景，以期為微生物肥料應用提供參考。

關鍵詞:微生物肥料；微生物農業；困境；發展前景現代農業發展帶來的主要問題是化肥和農藥濫用導致農業生態環境變差，越來越多的人追求無公害農產品，綠色、安全、無污染是對農業生態新的定義，也成為現代農業發展的內在要求。目前，新型微生物肥料日益受到關注，更好更高效的新型環境友好型肥料成為研究熱點。

1微生物肥料概述

1.1定義

微生物肥料定義有狹義和廣義之分。前者是指依靠微生物生命代謝活動，改善植物的生長生理特征，促使植物吸收養分，從而促進生長，改善品質，故又被稱為菌肥、微生物接種劑。后者是指通過活性微生物的生命活動，促使植物產生各種生物刺激素，改善植物根部環境生態群落結構，提高抗病力，從而減輕病蟲害，增加作物產量，是利用生物技術制造且對作物具有特定刺激作用的生物制劑[1]。當前，保證農產品質量和食品安全離不開微生物肥料的合理施用，其是生產綠色安全農產品、保障人民健康的有效途徑。

1.2種類

微生物肥料種類很多：按照特定的微生物功能，可分為固氮解磷肥料、生物防治功能微生物肥料、生物刺激素類肥料；按微生物種類，可分為細菌、真菌放線菌、藻類；按照菌群數量多少，可分為單一微生物肥料和復合（混）微生物肥料[2]。新型微生物肥料如藍藻紅藻類光合菌劑、聚谷氨酸菌劑以及與其他生物刺激素復配的微生物菌劑等也在迅速發展[3]。全國正式登記產品的生物有機肥和復合微生物肥料、微生物菌劑的數量占總量的96.4%，占主導地位，而農用的微生物菌劑尚未發展成熟，僅占總量的0.08%，說明在我國農業生產中菌劑的應用和推廣仍處于摸索、嘗試階段，將其應用到農產品生產過程的需求迫切。

1.3作用

生物肥能夠為作物提供營養，促進作物生長；提高氮磷肥料利用率；活化被固定的土壤養分，修復改良土壤；抗病蟲害，抗連作障礙；減少肥料流失，保護環境[4]。1.3.1提高土壤肥力。土壤成分復雜，含有多種微量的難溶元素，例如K、P等，植物不能直接利用這些元素來有效地合成有機物，而微生物肥料中含有眾多活性菌種，其分解代謝活動過程中會產生大量的有機酸進而將這些微量元素溶解釋放出來，成為能夠讓植物吸收的養分[5]同時，微生物肥料可以提供優質微生物群落，可以分解動植物殘體，提供大量有機質，土壤會越來越疏松，且更加肥沃。1.3.2改善作物品質。肥料中的微生物進入土壤后，在土壤內適宜的溫度、水分、有機質的作用下，可以快速、大量繁殖，并且在此過程中可以分泌大量有利于農作物生長的代謝物，給農作物提供所需的營養[6]。1.3.3抑制植物病害。復生微生物肥料中含有大量有益微生物，施入土壤后，微生物會在農作物根部大量繁殖，形成一層生物膜，作為一道屏障將微生物和寄生蟲隔絕在外。此外，它還會分泌多種化學物質，抑制土壤中的病原菌，從而保護農作物免受干擾和傷害，甚至直接殺死病原菌，增強農作物防御能力。大量的有益微生物還可以改善養分條件，使土壤更加肥沃，提高了土壤保水保肥能力，增強了農作物的呼吸作用，并且與農作物形成一個共生關系，提高了農作物的抗逆性。1.3.4調節作物生長。大量有益微生物的迅速繁殖，可以產生多種植物生長調節劑及對農作物有益的代謝產物，從而調節作物生長周期，實現增產增收。

2微生物肥料與微生物農業產業

現代農業生產中化肥和農藥的不斷施用導致了一系列環境問題，土壤和生態不斷惡化，嚴重影響了產品品質，甚至直接影響食品安全。因此，發展微生物農業這一不污染環境的新型農業產業刻不容緩。要解決化肥和農藥帶來的殘留問題，必須重視和應用龐大的微生物群落的分解代謝能力和再造能力。微生物肥料含有大量活性菌群，不僅可以提高農作物產量，還能夠提升作物品質，后期對土壤也不會造成破壞。

3微生物肥料在農業生產應用中的困境

雖然微生物肥料中含有多種活性菌群，但是其繁殖和生長需要一定的生物周期，并且必須在土壤中定殖后才能正常發揮功效，因而其藥效期長，使用后短期內看不出效果；同時，活體菌群在繁殖過程中容易受到各種環境條件的影響，導致施用后的肥效較差，進而影響了微生物肥料的推廣。從肥料的研究范圍來看，微生物肥料含有的菌類種類較少，并且使用范圍相對較窄。與國外相比，國內微生物肥料研究起步晚、發展慢，僅最近年，人們才開始關注微生物農業發展。從肥料的生產成本來看，微生物肥料相對于普通肥料，其施用往往需要更高的費用和精力，從而增加了生產成本。微生物肥料生產工藝復雜，從菌種的分離篩選、單純培養到擴繁增殖，再到尋找合適的載體固定化才能完成基本的生產過程，與化肥和農藥的制備相比，這個過程需要耗費大量的精力和時間，必然導致微生物肥料生產成本提高。此外，農戶對微生物肥料認知較淺，認為其見效慢，甚至無效。其實，這是一種錯誤的認知。為使農戶正確認識生物肥料的特殊性，政府在給予補貼的同時，應將技術應用宣傳到位，進而打消農戶的誤解和疑慮。

4微生物肥料發展趨勢

4.1菌株篩選和聯合菌群應用

根據相關報道，使用含有固氮菌、磷細菌和鉀細菌這一類生物肥料，可以幫助農作物利用空氣中的氮氣，獲取有效、合適的磷、鉀素營養。若能在一定條件下，將固氮、解磷、解鉀的菌種復合在一起培養，利用其互惠、協同、共生的作用，將其性能更好地應用到農業產業中，那么其效果也將優于單菌株施用。

4.2研發熱點產品品種

4.2.1根瘤菌肥料應用。目前，根瘤菌在我國農業生產中應用最多且最受歡迎。其具有固氮的特性，因而在豆科植物中應用最多，將根瘤菌與豆科植物一同拌種，能促使豆科植物生成根瘤、莖瘤，從而進一步利用空氣中的氮氣和氮素轉化為可以供給植物利用的營養。目前，我國正在擴大花生和大豆等油料作物的種植面積，根瘤菌劑的接種需求量也會越來越高。4.2.2由無芽孢桿菌向有芽孢桿菌方向轉變。芽孢桿菌是一種可以形成內生孢子的桿菌或球菌，具備耐高溫、干旱等特點，而無芽孢桿菌往往不具備這些優勢。若要將微生物制成吸附菌劑并經過長途運輸至農作物基地中，就需要菌體對環境具有較好的耐受能力，以適應不同的環境。因此，芽孢桿菌是更好的選擇。4.2.3植物根際促生細菌的研究。植物根際促生細菌PGPR（plantgrowthpromotingrhirzboacteria）泛指在植物根圈范圍內能有效拮抗病原菌或促進植物生長的所有菌株，包括細菌和真菌[7]。因此，PGPR的促生效果往往被認為是各種微生物協同綜合發揮作用[8]。PGPR類微生物通過直接作用或間接作用，如促進根圈周圍營養元素釋放、加快營養物質循環、影響根系生長發育等過程達到促生效果[9]。

4.3生產條件改善和生產工藝改進

微生物肥料的生產工藝包括發酵條件、工藝流程、合適的載體、吸附劑等。當前，應更加重視菌劑保質期的研發。

5展望

目前，隨著三胎政策的放開，中國人口數量必將持續上升，日益增長的人口數量會使人們對糧食的需求持續增長。農業產業是我國基礎產業，要保證其可持續發展，必須要在減量化、無害化基礎上利用肥料。這就要求我們生產可再生肥料，避免土壤超負荷運作導致肥力下降，同時優化產業結構，從而實現增產、減負。因此，盡管技術和成本等因素制約了可再生肥料的應用和發展，但是，隨著科技發展，其發景前景仍非常樂觀，且諸多問題和不足也將會得到解決。就研發力度而言，國家將加大力度完善微生物肥料的相關政策，加強與高校、科研院所等單位的合作，篩選出合格的芽孢桿菌加以利用，并加強技術攻關，提供穩定可靠的微生物菌株；與此同時，進一步改進工廠工藝流程，使用性質穩定的保護劑或者新型材料進行生產運輸，并通過研發現酵工程和先進設備，解決菌體易滅活的問題，降低生產成本。對于國內市場來說，企業只有保證生產菌株的數量和純度，才能在降低成本的基礎上，在市場中占據有利地位從而獲得最大收益。因此，企業要建立一套完善的產品質量保障體系，杜絕生產劣質微生物肥料，保證產品品質；政府機構也應加強監管，加強產品和技術的引進、管理。國外對相關微生物的研究與應用已十分廣泛，在國內市場開拓的同時，也要與國際市場接軌，提高農作物產量，向周邊國家出口農產品，以推動國內外企業和科研機構研發優質農用肥料。

作者:鄒錦豐 周傳志 單位:永康市金豐家庭農場有限公司 浙江農藝師學院