我國微生物肥料行業發展狀況

周 璇，沈 欣，辛景樹

化肥作為糧食的“糧食”，對國家糧食安全具有重要意義［1］。根據聯合國糧農組織資料顯示，化肥對全球糧食產量的貢獻率達40%～60%［2］。中國糧食產量的增加與化肥的施用密切相關，我國糧食產量從1978年的3億t提高至2013年的6億t，其中化肥的貢獻率曾高達56.81%［3］。但化肥的大量使用在帶來糧食增產的同時也造成了許多問題。長期不合理、不科學地施用化肥，不僅增加農業生產成本、浪費資源，也造成耕地板結、土壤酸化等問題。同時，由于不合理地施用化肥，影響作物養分吸收，造成肥料利用效率低下。

隨著我國農業生產過程中生態環境問題日益突出，“轉方式、調結構”的需求日趨緊迫。2015年我國開展化肥零增長行動，著力解決畝均施用量偏高、有機肥資源利用率低、施肥結構不平衡等問題，通過大力推廣測土配方施肥、秸稈還田、有機肥替代化肥、機械施肥、水肥一體化、新型肥料等技術模式，使得化肥的不合理施用得到有效控制。2017年我國化肥施用量為5 859.4萬t，與2015年相比減少了162.7萬t，實現了化肥使用負增長。同時，2017年三大糧食作物的肥料利用率達37.8%，與2012年相比提高了4.6個百分點。微生物肥料作為新型肥料中的一員，在化肥零增長行動中發揮著十分重要的作用。微生物肥料不僅能夠活化土壤養分、改善土壤理化性質、防治土壤有害微生物、提高肥料利用效率，而且能夠促進作物生長、協助植物吸收養分、增加作物的抗逆性、改善作物品質［4］，為促進農業綠色高質量發展提供了新的思路與技術。

1 微生物肥料國內外研究進展

微生物肥料是含有特定微生物活體的制品，應用于農業生產，通過其中所含微生物的生命活動，增加植物養分的供應量或促進植物生長，提高產量，改善農產品品質及農業生態環境［5］。目前微生物肥料包括微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料。

1.1 微生物菌劑

早在19世紀90年代中期，德國就研制了名為“Nitragin”的根瘤菌接種劑，是世界上最早的微生物菌劑［6］。20世紀30～40年代，美國、澳大利亞等國家先后發展了根瘤菌接種劑產業。據不完全統計，目前微生物菌劑已在20多個國家和地區得到了開發和應用，特別是在發達國家，微生物肥料的使用占肥料投入總量的20%以上。

20世紀30年代，我國土壤微生物學專家張憲武教授對大豆根瘤菌的相關研究打開了微生物菌劑研究的大門。50年代微生物菌劑的生產和應用初具規模，大豆根瘤菌劑接種技術在東北地區大面積推廣應用，平均增產10%以上［7］。1958年我國農業發展綱要把細菌肥料列為一項重要的農業技術措施，極大地促進了微生物肥料的研究與應用。60年代后期至70年代，我國掀起了微生物肥料研究、生產和應用的熱潮。固氮藍綠藻肥、“5406”抗生菌肥、VA菌根肥、生物鉀肥等微生物肥料得到大面積推廣應用。80年代后期，為了適應農業發展需求，微生物肥料的研究從單一的固氮菌劑逐步向復合多功能菌劑、菌肥發展，衍生出生物有機肥、復合微生物肥料等。

1.2 生物有機肥

生物有機肥兼具微生物菌劑和傳統有機肥的雙重優勢，除含有較高的有機質外還含有具有特定功能的微生物。自20世紀80年代中期以來，美國、日本等發達國家就開始注重生物有機肥的研究與應用，其原料主要為畜禽糞便、城市生活垃圾，同時添加如秸稈、甘蔗渣等農副產品。隨著日本臥式轉筒式和立式多層式畜禽糞便堆肥裝置的研制，美國由大型旋轉生物反應器組成的高溫堆肥系統和由密閉大型發酵組成的動態高溫堆肥系統的開發，以及微生物除臭技術的進步，生物有機肥的研究與應用逐步朝著系統化、標準化、無害化方向發展。近年來隨著我國秸稈、畜禽糞污等農業固體有機廢棄物的不斷增加和耕地質量不斷降低，資源和環境保護壓力日益增大，我國先后實施了測土配方施肥、秸稈還田、有機質提升、耕地質量保護與提升、果菜茶有機肥替代化肥等行動，有效地促進了我國生物有機肥的發展。

1.3 復合微生物肥料

復合微生物肥料集微生物、有機養分和無機養分于一體，不僅克服了傳統微生物肥料養分低、見效慢等問題，而且符合農業綠色發展的需求，能達到減少化肥用量、增產提質等目的。如何將無機養分與特定的活的微生物組配在一起，是復合微生物肥料生產的關鍵。無機養分是多種鹽類，濃度過高會抑制微生物生長。通過選育抗逆性強的芽孢桿菌，配合適當的生產工藝，使微生物在復配前保持休眠狀態，或將有機物料與微生物一起造粒，無機養分單獨造粒，造粒同時均覆膜，最大程度減少不良條件對微生物的影響。

2 微生物肥料行業發展現狀

2.1 我國微生物肥料企業數量及分布

我國微生物肥料產業在20世紀80年代后期發展迅速，微生物肥料生產從小作坊、土辦法逐步向正規企業、先進設備轉化，肥料生產的工業化和商業化水平不斷提高［8］。微生物肥料企業數量從1994年的120家增長至2018年的2 261家（含境外15家），企業遍布31個省（自治區、直轄市）。微生物肥料企業產能從1994年的40萬t增長到2018年的3 000萬t，產業規模達400億元。

表1為我國微生物肥料企業數量及分布情況，在31個省（自治區、直轄市）中，河北等4個省企業數量均超過200家，企業總數占全國微生物肥料企業總數的47.9%，其中河南省的企業數量最多，為354家；企業數量在50～200家之間的有10個省（自治區、直轄市），其中湖北省、廣東省和陜西省的企業數量均超過100家；而企業數少于50家的有17個省（自治區、直轄市）。雖然近年來我國微生物肥料企業數量增長迅速，但部分企業生產規模小，產品種類單一，大型企業數量較少。2008～2018年肥料登記數量≥10個的企業數量為65家，而肥料登記數量為1個的肥料企業達 704家。

表1 2008～2018年微生物肥料企業數量及分布情況

2.2 微生物肥料產品數量及劑型

自1989年肥料登記管理制度實施以來，我國微生物肥料產業發展得到逐步規范，微生物肥料產品的登記數量顯著增加。表2為微生物肥料產品登記數量情況，2008～2018年我國共登記微生物肥料產品5 550個。在登記的肥料產品中，微生物菌劑占主要地位，2008～2018年微生物菌劑產品數量為2 725個，占產品總數的49.1%；同時，我國大力推進對秸稈、畜禽糞污等農業有機廢棄物資源的再利用，相關補貼政策的實施，有效帶動了生物有機肥的發展，生物有機肥產品登記數量達1 644個，占產品登記總數的29.6%；復合微生物肥料產品登記數量為1 181個，占產品登記總數的 21.3%。

表2 2008～2018年微生物肥料產品登記情況

隨著農業微生物菌劑的后處理工藝由吸附向干燥等技術手段過渡，產品劑型也呈現多樣化。微生物肥料的劑型主要分為液體和固體兩種。液體劑型主要是由發酵液制成并以礦油封面；固體劑型可以草炭或蛭石為吸附載體制成顆粒和粉劑兩種；此外還有由發酵液直接凍干濃縮的凍干劑 型［9］。在登記的肥料產品中，粉劑仍然是微生物肥料產品的主要劑型，占產品總數的48.2%，顆粒劑型和液體劑型分別占微生物肥料產品總數的31.7% 和20.1%。

2.3 微生物肥料產品中功能菌的應用

微生物肥料產品中功能菌可分為兩類，一類是通過活化土壤中營養元素，增加土壤對植物的養分供應，從而促進增產，如根瘤菌通過與豆科植物形成共生體，將大氣中的分子態氮轉化為可供植物利用的銨態氮，為宿主植物提供50%～100%的所需氮素營養；巨大芽孢桿菌通過分泌有機酸促進土壤磷的釋放。另一類除了可以活化土壤中營養元素外，還可產生次級代謝產物，在促進植物對營養元素吸收的同時還可拮抗土傳病原菌，從而減輕病害、增加作物產量，如解淀粉芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌和環狀芽孢桿菌可在植物根際大量定殖占據空間生態位，通過分解土壤中難溶的磷、鉀，產生激素類物質促進植物生長，同時抑制土傳病原菌對植物的入侵。此外，還有用于土壤修復菌劑的有機污染降解微生物和農藥降解微生物，如白腐真菌、假單胞菌、棒狀桿菌等；用于有機物料腐熟劑的有機廢棄物降解微生物，如鏈霉菌屬、小單孢菌屬、纖維單胞菌屬、木霉屬等。

為更好地研究利用和保藏農業微生物資源，我國各級科研機構、高校先后建立了各具特色和規模的農業微生物資源保藏中心，如1979年成立的中國農業微生物菌種保藏管理中心，保藏有細菌、放線菌、根瘤菌、食用菌、植物病原菌等微生物資源，占國內主要農業優勢微生物資源總量的35%左右，涵蓋微生物肥料、飼料、生物防治、污染降解等各類功能微生物菌株；中國農業大學根瘤菌研究中心，保藏根瘤菌9 000多株，是國際上數量最多和多樣性最豐富的根瘤菌資源庫；福建芽孢桿菌資源保存中心，保藏芽孢桿菌菌株3.6萬株，是國內規模最大的芽孢桿菌資源庫，這些農業微生物資源保藏庫的建立為微生物肥料菌種組合使用提供了豐富的選擇和有效的技術支撐。

目前，我國微生物肥料產品菌種的使用正逐漸由單一菌種向復合菌種轉化，由單一功能向多功能復合轉化，由功能模糊型向功能明確型轉化。我國登記的肥料產品中所使用的菌種達170多種，菌種功能已從最初的共生固氮向促生拮抗發展，菌種類型也正從細菌向真菌拓展［10］。2008～2018年，使用復合菌種的微生物肥料產品數量逐年增加，占總登記產品數量的46.8%；菌種組合類型不斷豐富，如“固氮菌+根際促生菌”、“根瘤菌+根際促生菌”、“根際促生菌+生防真菌”等菌種的復合使用得到廣泛應用。

隨著我國科研投入增加，企業生產設備優化，微生物發酵工藝逾見成熟。這得益于功能菌株的高密度液體發酵技術在農業微生物制劑生產過程中的應用，我國登記的微生物菌劑產品的有效活菌數從1.0億/g上升至6 000.0億/g，極大地提高了微生物肥料產品品質。與此同時，新型固體發酵設備的研發與初步應用，正在逐漸解決固體發酵模式占據空間大、易污染等問題。

2.4 微生物肥料的應用

隨著農業供給側結構性改革的不斷推進，農業綠色發展理念的不斷深化，我國微生物肥料行業迎來了發展的春天。近年來，微生物肥料產品的數量不斷增加、種類不斷豐富，推廣應用范圍也在不斷擴大。我國微生物肥料產品多達170多種，產品種類已從固氮菌菌劑（包括自生固氮菌和聯合固氮菌）、根瘤菌菌劑、溶磷微生物菌劑向光合細菌菌劑、硅酸鹽細菌菌劑、菌根真菌菌劑、根際促生菌菌劑、有機物料腐熟劑、土壤修復菌劑、微生物微量元素復合生物肥料、聯合固氮菌復合生物肥料、多菌株多營養生物復合肥、有機-無機復合生物肥料和固氮菌、根瘤菌、磷細菌和鉀細菌復合生物肥料等多菌種、多養分、多功能產品拓展。微生物肥料所應用的作物已從最初的豆科、油料和纖維類作物，擴展到了糧食、糖料、蔬菜、水果、煙草、中草藥和觀賞花卉等119種作物。此外，有機物料腐熟劑和土壤修復菌劑在農作物秸稈、畜禽糞便腐熟和酸性土壤、鹽堿土、次生鹽漬化土壤改良等方面也得到了較好的應用。隨著我國測土配方施肥、土壤有機質提升、化肥減量增效、果菜茶有機肥替代化肥等項目的實施，促進了我國微生物肥料的推廣應用。截至2018年，我國微生物肥料累計推廣應用面積已超過0.13億hm2。

微生物肥料在農業生產中的應用效果十分顯著：（1）促進作物增產增效。劉燕［11］試驗證明施用復合微生物肥料可促進水稻生長，提高水稻產量，增產率可達9.9%。在玉米上施用微生物菌劑可促進作物根系生長，提高玉米籽粒飽滿度和成熟度，增加單株穗長及百粒重等，增產率達3.69%～8.65%［12］；（2）提高作物品質。靳亞忠等［13］研究表明，微生物肥料和有機肥配合施用不僅可顯著提高蔬菜產量，還可有效降低蔬菜中硝酸鹽含量，提高蔬菜品質。王彥飛等［14］試驗證明，與常規施肥相比，施用微生物菌劑的辣椒，維生素C和辣椒素含量分別提高了12.8%和2.3%。在重茬地建果園時施用微生物菌肥，不僅可以提高果實產量，而且能夠增加果實著色度和含糖量［15］；（3）增強作物抗病和抗逆能力。秦海林等［16］對施用微生物菌肥的樹體進行營養狀況分析，發現施用微生物肥料可顯著改善植株樹體和根系生長狀況。鐘書堂等［17］連續兩年在香蕉連作土壤上施用生物有機肥，有效降低香蕉枯萎病發病率，防控率達42%。菌根真菌能與植物共生，通過擴大植物根系吸收范圍，使植物能夠吸收更多的水分與營養，從而增強植物抗鹽堿性；（4）改良土壤。長期施用微生物肥料不僅可以增加土壤孔隙度、降低土壤容重，從而改善土壤結構，還能改變微生物群落結構和組成，提高土壤微生物豐度和多樣性。張緒美等［18］發現在次生鹽漬化土壤施用微生物肥料可有效改善土壤質量和pH，提高土壤微生物量和養分含量，降低土壤含鹽量和Cd含量，對緩解土壤次生鹽漬化具有良好效果。

2.5 微生物肥料行業管理

2.5.1 肥料登記制度的建立

為了加強肥料管理，根據《中華人民共和國農業法》，我國于1989年首次出臺了肥料登記管理辦法，辦法中明確規定了企業需要對微生物肥料產品進行產品登記，履行產品檢驗、田間試驗和審批等程序。農業農村部2017年第8號令對辦法進行了修訂，取消了肥料臨時登記事項，放寬了肥料田間示范試驗承擔單位范圍，同時不再征收肥料登記費，此次修訂依法保障了簡政放權、放管結合，優化了服務改革措施落實。

2.5.2 標準體系的建立

目前我國已制定通用標準、使用菌種和產品安全標準、產品標準、方法標準、技術規程和標簽 標識等標準共26個（表3），微生物肥料的標準體系已初步構建起來。從微生物肥料生產技術流程、產品定義、分類、技術指標、無害化指標、產品檢驗操作步驟、試驗方法、檢驗規則和包裝、標識、運輸貯存、田間試驗、效果評價等方面為規范微生物肥料生產提供了依據。同時，地方結合自身特點，在相關行業標準的基礎上，制定地方標準，為發揮地區優勢、提高地方產品質量和競爭力，更好貫徹執行標準提供支撐。

表3 微生物肥料行業相關標準

續表

3 微生物肥料行業發展面臨的問題

雖然我國微生物肥料行業經過不斷發展，已經形成了一定的規模，為農業可持續發展做出了重要貢獻，但仍要看到目前我國微生物肥料行業存在的問題。

3.1 產品質量參差不齊

2016年第2季度，山東省對24家企業生產的30批次微生物肥料產品商品質量進行抽查檢驗，合格率為90%。2017年第4季度，山東省對全省38家新型肥料生產企業的60批次產品質量進行抽查檢驗，合格率為96%。在抽查過程中微生物菌劑、生物有機肥、復合微生物肥料等產品存在雜菌數、水分、有效活菌數、pH值、總養分、有機質指標不合格、包裝標識不合格等問題。這是由于部分微生物肥料企業生產規模小、設備配套性差、生產工藝落后、運輸條件不規范，造成產品質量沒有保障，不同批次和時間肥料產品穩定性不一致。

我國微生物肥料企業多以中小型企業為主，菌劑類企業年產量多在百噸級別，超過千噸的企業數量較少；而復合微生物肥料和生物有機肥類企業年產量多集中于0.5萬～1萬t左右，部分企業年產量能達到4萬～5萬t，只有個別企業年產量能達10萬t以上規模，單體量最大的企業規模在20萬～30萬t。由于我國微生物肥料企業規模較小，集中度低，領軍企業少，企業創新能力不足，導致微生物肥料產品同質化嚴重，主要體現在菌種類型單一、組合重復等方面，而針對不同地區、不同作物的功能性產品缺乏。

3.2 產品使用技術不完善

微生物肥料可通過溝施、穴施、撒施、拌土、拌肥、蘸根、浸種和灌根等方式作為種肥、基肥和追肥進行施用。其應用效果受土壤條件、環境氣候、施用方法及作物種類等多種因素影響，要獲得理想的施肥效果，需要在深入了解肥料產品特點、功能的基礎上，配合各項農業生產技術措施的使用。但目前與微生物肥料配套的技術模式、土壤改良技術等尚未建立，技術的整合與協調作用并未充分發揮。例如生物有機肥由于養分含量低，施用量大，施用過程費時費工，加之農村城鎮化加劇，勞動力外流，缺少專業施用機械，都制約了生物有機肥的大面積推廣應用。同時，雖然隨著科學家們研究的深入，微生物肥料的作用逐漸得到了認可，但仍然缺乏實用有效的評價體系對微生物肥料的應用效果進行評價。

3.3 社會認知和農民接受度低

我國微生物肥料行業起步晚，雖然近年來得到了國家的大力扶持，行業發展取得了一定進步。但與化肥相比，微生物肥料的市場價值和應用潛力，還未得到科研機構、企業及推廣部門的充分認識。無論是在產品研發生產，還是在效果宣傳推廣等方面，都呈現明顯弱勢。受微生物特性影響，微生物肥料生產、運輸、儲存所需成本較高，同時由于微生物在土壤和根際的生長、定殖需要一定周期，與速效肥料相比，微生物肥料施入土壤后見效慢。以上因素限制了企業對微生物肥料生產和研發的積極性。受試驗示范展示不足、技術培訓不到位、宣傳引導不充分等因素影響，廣大農戶對微生物肥料存在認識有限或不信任等問題。

4 推進微生物肥料行業發展的建議

4.1 提高產品質量

加強新型功能菌株的篩選，采用現代高通量篩選技術，結合現代基因工程技術等手段，篩選培育具有固氮、解磷、解鉀、土壤修復、分解腐熟有機物料等功能的優良菌株，從整體上改變技術支撐不足的格局［19］。加快企業對新技術、新設備的引進，注重個性化產品的開發和品牌的培育，發展適應于不同區域、不同作物和不同肥力水平的專用微生物肥料，倡導生產菌種的“菌株化”，同時培育一批質量有保障、施用效果好的名牌產品。將行業的技術和產品發展作為一項長期工作。不斷規范行業管理，根據微生物肥料產業發展不斷完善相關標準體系，建立嚴格的市場準入制度，強化市場監管，保障產品質量，維護企業合法權益，為微生物肥料產業創造規范有序的營商環境。

4.2 完善使用技術

與普通化肥不同，微生物肥料的核心是有效的活菌，如何維持肥料產品在土壤中的有效活菌數，是保障微生物肥料使用效果的關鍵。根據產品功能、菌種生物學特性等特點，建立配套的運輸、儲存技術，結合使用區域環境氣候特點、作物種類和土壤類型等因素，進一步完善施用技術，并與各項農業生產技術有機結合，建立相應的技術模式。同時，建立一套行之有效的評價方法和體系，對微生物肥料產品的使用效果進行客觀評價，為微生物肥料推廣應用提供技術支撐。

4.3 加大微生物肥料的宣傳培訓

各級政府通過項目實施、政策補貼等方式，加大對微生物肥料的推廣應用。加強與企業、農業新型經營主體、社會化服務組織的合作，通過建立示范區，展示微生物肥料產品、使用技術及應用效果等，引領帶動廣大農民使用微生物肥料。同時，基層農技推廣部門要采取技術培訓、現場觀摩、活動交流等形式多樣、內容豐富的宣傳培訓措施，加大對廣大農民和新型農業經營主體的培訓，提高其對微生物肥料的認識，增長肥料使用技術。此外，還應發揮好媒體的宣傳作用，通過對微生物肥料產品、技術的宣傳，擴大社會影響力，為微生物肥料發展營造良好的社會環境。