微生物肥料發展現狀及展望

文/ 山東省農業對外經濟合作中心 李洪梅

在農業生產過程中由于大量使用化肥與農藥，導致土壤退化、環境惡化以及農產品質量下滑等一系列問題，嚴重威脅到食品安全和環境安全。微生物肥料含有多達十余種高效活性有益微生物菌，可增強土壤中微生物的數量和整體活性，通過微生物的生命活動及其產生的次生代謝物質，可提高土壤的肥力，重構健康的土壤，有促進植物生長發育、提高抗逆能力等作用。因其有利于環境保護、能源節約和品質提高，在生產安全、優質農產品生產以及農業可持續發展中的重要性日益突出。目前在菌種研究、效果穩定及生產工藝方面還有待提升，需要通過技術創新突破難題，提高產品質量。

微生物肥料的作用機理

1.提高養分供應能力。微生物肥料一方面通過微生物對土壤中含有的有機質進行分解，能量有效轉化，為植物提供足夠的養分供應能力，另一方面充分利用自身細胞使營養物質得到固定。例如：微生物肥料中的固氮微生物可將空氣中的游離態氮轉化為作物可吸收利用的有效態氮；磷細菌能夠逐步分解土壤中的固定態磷化合物和有機磷化合物，釋放出土壤有效磷；鉀細菌能夠分解原生礦物并釋放速效性鉀到土壤溶液中。

2.刺激作物生長。微生物在代謝活動中不僅可以形成細胞分裂素、赤霉素等植物激素，還能形成煙酸、泛酸及其他維生素等活性物質，對于作物的生長起到良好刺激作用。

3.抑制病蟲害。微生物肥料中有益微生物在作物根際土壤微生態系統中建立良好的優勢種群，從而使病原微生物的生長和繁殖受到限制，降低作物病蟲害的發生率。

4.增強作物抗逆能力。微生物肥料菌種可以誘導作物形成過氧化物酶和超氧化物歧化酶，當作物遇到病蟲害、干旱及鹽堿等不利現象時，菌種便可以通過消除自身自由基的方法來減輕外界環境對作物的負面影響。

5.降解有害物質。微生物肥料中具有降解植物自毒物質的特殊微生物存在，可以讓土壤中存在的殺蟲劑、除草劑以及殺菌劑殘留物質得到有效降解，有效減少重茬對作物生長所造成的傷害。

6.改善土壤結構。科學使用微生物肥料可以有效減少化肥的使用，從而減輕對土壤團粒結構的破壞。微生物肥料富含有機質，可以改善土壤物理性狀，增加土壤團粒結構，疏松土壤，減少土壤板結。

微生物肥料分類

按作用機理，目前微生物肥料分為微生物菌劑、復合微生物肥料和生物有機肥三類。

1.微生物菌劑。指目標微生物（有效菌）經過工業化生產擴繁后加工制成的活菌制劑。它具有直接或間接改良土壤、恢復地力，維持根際微生物區系平衡，降解有毒、有害物質等作用。按內含的微生物種類或功能特性分為根瘤菌劑、固氮菌劑、解磷類微生物菌劑、硅酸鹽微生物菌劑、光合細菌菌劑、有機物料腐熟劑等。

2.復合微生物肥料。指特定微生物與營養成分復合而成，能提供、保持或改善植物營養，提高農產品產量或改善農產品品質的活體微生物制品。

3.生物有機肥。指特定功能微生物與主要以動植物殘體（如畜禽糞便、農作物秸稈等）為來源并經無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的一類兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料。

應用效果

國內外多點試驗結果表明，微生物肥料在不同作物和農業條件下增產15%～19% 。綜合分析我國自1989年以來，微生物肥料（根瘤菌肥料除外）在提高農產品產量和改良品質方面的應用效果，表明微生物肥料與化肥、有機肥等混合施用，比傳統施肥增產報道占95%，其中增產幅度超過5%的占87.4%，超過10%的占56.6%。微生物肥料平均增產率分別為：菌根菌類22.3%、復合微生物肥料21.2%、固氮菌類14.7%、光合細菌類13.6%、解鉀菌12.2%。花生使用微生物菌肥比對照增產9.93%～11.56%;菜豌豆施生物菌肥后產量提高了15.02%;番茄接種固氮菌肥產量提高了18.81%～22.3%; 山東省農業科學院農業資源環境研究所課題組2004～2012年實驗結果也表明，微生物肥料在比農民習慣化肥減少1/4～1/2條件下，蔬菜、小麥、花生等作物的平均增產率為14.68%、8.25%和17.5%。綜上可以看出，微生物肥料的功效已得到人們的認可。

發展現狀及存在問題

我國微生物肥料的相關研究、生產及應用已有近70 年歷史，其間歷經數次起伏。20世紀50年代發展初期，僅對零星研究對根瘤菌、固氮菌、硅酸鹽細菌等菌種進行了初步探索；60年代，“5406”抗生菌肥料研發成功；80年代前后，由于技術落后、宣傳誤導、市場混亂等因素影響，我國微生物肥料發展滯緩。直到21世紀初，我國才真正開始重視并進行系統研究和生產，尤其近10年來，我國微生物肥料研究發展迅速并取得顯著成效。與其他國家相比，我國微生物肥料具有以下3方面特點：一是產品種類多。使用菌種達 170 多種，登記產品超過6000個。在研制開發微生物與有機營養物質、微生物與無機營養物質的復合而成的新產品方面，處于領先的地位。二是應用面積廣。每年應用面積累計2700萬公頃以上，幾乎在所有作物上都有應用，在凈化和維護土壤健康，提升作物品質等方面已取得了較好的效果。三是行業生產規模大。目前產能已經在3000萬噸以上。但是也要看到存在的問題：一是基礎研究有待深入。對微生物自身的生物學特性、微生物在土壤中的競爭狀況、存活時間等問題還有待深入研究。二是作用效果有待提升。微生物肥料的應用效果受很多因素影響，除肥料活性菌種類、含量、純度等內在因素外,環境條件也是影響肥料效果的重要因素，導致很多微生物肥料的使用效果與預期相差很多，并且地塊間、年度間的差別很大。三是生產成本較高。微生物肥料的生產工藝較為復雜，要經過菌種的選育、分離、擴大繁殖等過程，再通過與有機質載體造粒、晾干等工藝才能最終生產完成，成本較高。需通過技術創新，突破新的功能菌種選育、生產工藝優化等關鍵技術難題，進一步提高產品質量、降低成本，穩定應用效果。

發展與展望

依據國務院印發的《生物產業發展規劃》、農業農村部印發的《農業綠色發展技術導則（2018-2030年）》等一系列文件對微生物肥料產業提出的要求，未來5～10年的優先研發的7項新技術分別是：微生物肥料優良生產菌株篩選及發酵工藝技術、微生物農田土壤凈化修復技術、共生固氮微生物應用新技術、微生物種子包衣技術、有機資源綜合利用微生物轉化新技術、作物秸稈快速腐解還田微生物及其配套技術、新型復合配套技術。重點研發應用產品主要包括根瘤菌劑、有機物料腐熟菌劑、土壤修復菌劑、溶磷菌劑、生物有機肥、復合微生物肥料等。