我國微生物菌肥登記現狀及其在果樹減肥增效中的應用

戴美松，王月志，蔡丹英，施澤彬，孫鈞

(1.浙江省農業科學院 園藝研究所，浙江 杭州 310021；2.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020)

微生物菌肥是一類含有特定功能活性微生物并兼具有機肥效應的新型生物有機肥料，與傳統化學肥料相比，它本身不直接向農作物提供養分，而是通過活性微生物的固定、分解、分泌等生命活動改變土壤中養分變化，進而影響作物的生長[1]。我國為解決農業生產體系中因化肥農藥過量施用帶來的生態環境污染、農產品質量安全、生物多樣性破壞等諸多問題，中央財政自2016年啟動了國家重點研發計劃“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發”試點專項[2]。在此大背景下，替代傳統化學肥料的新型肥料加速發展，各類微生物菌肥產品層出不窮。但在果園生產實際中，管理者對微生物肥料的原理、作用了解不足，儲藏保管及施用方法不明確，片面依賴化肥的現象依然很明顯[2]；微生物菌肥花樣繁多，新概念層出不窮，也讓人難以理解。本文通過整理當前我國登記注冊微生物菌肥產品及有效菌種，以便從原理上理解微生物菌肥，進一步認識該類產品的特征特性、應用范圍及注意事項，促進其推廣應用。

1 我國微生物菌肥登記現狀

我國國家質量監督檢驗檢疫總局與國家標準化管理委員會于2006年9月1日正式實施GB 20287—2006《農用微生物菌劑》國家標準，對此類生物有機肥料產品實行登記管理制度。截至2020年9月，在農業農村部微生物肥料和食用菌菌種質量監督檢驗測試中心網站(http://www.biofertilizer95.cn/zhdjcpml)上登記的微生物菌肥產品信息有7 608條，分別來自2 856家企業。自2000年開始微生物菌肥登記以來，登記數量逐年增加，尤其在2015—2018年，年登記產品數量快速攀升，但2019年又快速回落(圖1)。

圖1 微生物菌肥產品年度登記數量(2000—2019年)

從產品形態上看，以粉劑類型為主，占總登記產品的48.2%，其次是顆粒劑(31.9%)和液體(19.9%)。

按內含微生物種類或功能劃分，登記產品分為6個菌劑類(菌根菌劑、土壤修復菌劑、光合細菌劑、根瘤菌劑、有機物料腐熟劑和復合微生物菌劑)及2個菌肥類(復合微生物肥料、生物有機肥料)，共8大類(表1)。其中，以復合微生物菌劑的產品類型為主(占比45.5%)，其次是生物有機肥料(占29.9%)和復合微生物肥料(19.3%)。具有加強固氮、污染土壤修復等特殊用途的功能型產品僅占全部登記產品的1.5%。

表1 已登記微生物菌肥的主要功能類型(截至2020年9月)

1.1 有效菌種

截至2020年9月，在登記的7 608種微生物菌肥商品中，共使用了60個屬、160種有效菌種。其中，鏈霉菌屬(Streptomyces)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和乳酸桿菌屬(Lactobacillus)的菌種應用最廣泛，分別占全部160種菌種的17.5%(28個)、13.7%(22個)和8.1%(13個)。

雖然鏈霉菌屬中獲得應用的菌種種類最多，但僅在166種登記產品中得到生產應用，應用率不到2.2%。而芽孢桿菌屬中的22種芽孢桿菌菌株在7 051種登記產品中得到應用，應用率高達92.7%，其中又以枯草芽孢桿菌應用最廣泛，占全部登記產品的65.05%以上，其次是地衣芽孢桿菌(19.94%)和膠凍樣類芽孢桿菌(18.06%)(表2)。

表2 已登記微生物菌肥產品中應用的芽孢桿菌屬菌種(截止2020年9月)

截至2020年9月，在7 608個登記產品中，有4 013個產品(占52.7%)的有效菌種為1種(圖2)，有2種有效菌種的產品占38.2%，3種及以上有效菌種的產品占9.1%，其中有4個登記產品的有效菌種達到6種。

在4 013個有效菌種種類為1種的生物有機肥登記產品中，有2 377個產品(占59.2%)采用的是枯草芽孢桿菌，其次是解淀粉芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌(圖2)。

圖2 單一微生物菌肥產品中登記的有效菌種種類與應用最多的前10個有效菌種

1.2 登記作物

截至2020年9月，7 608個登記產品的適用范圍涵蓋了蔬菜、果樹、藥用植物、綠化樹種、綠肥等142種經濟作物。其中：有4 880個產品只在1種作物上登記適用，占全部登記產品的64.1%；有2 160個產品在2～5種作物上登記適用(占28.4%)。在5種以上作物上登記適用的產品有246個(占3.3%)，其中有3個產品的登記適用作物種類達到20個以上(圖3)。

番茄上登記適用的產品有1 671個，為登記產品最多的作物，其次是黃瓜(1 486個)和白菜(1 415個)(圖3)。

圖3 單一產品登記適用的作物種類與登記最多的前10種作物

2 果樹微生物菌肥登記現狀

有1 808種產品分別在19種果樹上登記適用，占全部登記產品的23.8%(表3)。其中，在蘋果上登記適用的產品最多，有615個(占全部登記產品的8.1%，涉及40種菌種)，其次是葡萄、柑橘和草莓(表3)。桃、棗、獼猴桃、梨、櫻桃等果樹樹種上登記適用的產品及有效菌種數量均較少。

在19個果樹樹種上登記適用的有效菌種共計有75種(表3)，其中枯草芽孢桿菌在其中的17個樹種上登記適用，應用范圍最廣，其次是地衣芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌(圖4)。

表3 在果樹上登記適用的微生物菌肥產品數量及有效菌種(截至2020年9月)

圖4 在果樹上登記適用的前20個菌種(截至2020年9月)

3 小結與討論

本文匯總分析了我國微生物菌肥產品中使用的菌種種類、產品登記適用范圍，并重點關注了果樹微生物菌肥的登記應用情況。微生物菌肥在果樹的應用逐年增多，有報道表明，秋施基肥時畝施復合微生物肥料40 kg和菌劑2 kg(有效菌種為枯草芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌)的溫州蜜柑，其平均單果重和畝產量均顯著提高[4]；畝施復合微生物肥料(有效菌種為枯草芽孢桿菌)10 kg為底肥+追肥(復合物微生物肥料9 kg+尿素20 kg+復合肥20 kg)時，能夠極顯著增加黃冠梨根系生長總量，并極顯著提高梨產量、重要經濟品質和土壤有機質含量[5]。施用含有地衣芽孢桿菌、角質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、耐高溫菌、鏈霉菌、稀有放線菌和真菌等菌種，載體為畜禽糞便高溫腐熟發酵物的微生物有機肥，可顯著改善蘋果對氮素吸收利用[5]。此外，在大棚油桃[7]、楊梅[8]、葡萄[8]等果樹上的探索顯示，微生物菌肥在改善果園土壤理化結構、提升養分利用率、增加生物量、增強植株抗性、促進花芽分化和提高果實品質等方面均顯示出了積極作用。

登記適用有效菌種最多來自芽孢桿菌屬(Bacillus)，該屬早在1872年即獲得命名，至今已鑒定出至少包含5個科、74個屬、813個種[10]。其中應用率最高的枯草芽孢桿菌(B.Subtilis)是該屬中的一種革蘭氏陽性菌，其分泌的脂肽類、抗菌蛋白、酚類及多烯類等多種抗菌物質具有抑制多種病原真菌的效果，已被應用于動物飼料、凈化水質、醫藥和植物病害的生物防治中[11-12]，在土壤濕度33%～45%、溫度25～37 ℃時最適宜生長繁殖，濕度低于15%或溫度超過48 ℃后其生長繁殖受到顯著抑制。地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)是芽孢桿菌屬中另外一種廣泛應用的生防菌，對稻瘟病菌、輪紋病菌、炭疽病菌、青霉病菌、晚疫病菌、枯萎病菌等都具有一定防效，并在防控水果采后病害中有應用，可顯著抑制柑橘青霉菌、芒果炭疽菌和蒂腐病等有害病菌的生長[13]，其生長溫度范圍較廣(20～50 ℃)。解淀粉芽孢桿菌(B.amyloliquefaciens)也是該屬中對植物病原菌具有很強抑制力的菌種，其產生的多種酶類、脂肽類抗生素、生物表面活性素、聚酮類化合物和抑菌蛋白，同時具有誘導植物產生系統抗性的能力，對根瘤農桿菌、灰霉病菌、褐腐病菌、輪紋病菌、腐爛病菌等果樹上常見致病菌都有抑制效用[14-15]。膠凍樣類芽孢桿菌(Patuibacilluskribbensis)最早也分類在芽孢桿菌屬(Bacillus)，1993年有學者根據表型及16S rRNA序列差異將其單列為類芽孢桿菌屬(Patuibacillus)[16]。膠凍樣類芽孢桿菌是一種能夠分解硅酸鹽礦物的細菌，可使土壤中的不溶性K、P、Si等轉變為可溶性元素供植物利用，并有刺激作物生長(分泌吲哚)和抑制作物病害作用，有的菌株能產生抗生素，甚至不止一種抗生素，能限制多種病原菌如致病性鐮刀菌、腐霉菌、立枯絲核菌所引起的許多病害[17]。

但應該清晰地認識到微生物菌肥無法完全代替傳統化肥養料，如果土壤養分太低，微生物肥料(菌劑)也無回天之力，還得加施有機肥或化肥。微生物菌肥只是能夠在特定程度上降低傳統肥料使用量，進一步提高化肥肥料使用效率，進而改善土壤結構，提升土壤的有機質總含量[1]。此外，微生物菌肥是活菌制劑，其功效受環境條件的影響較明顯，因此，在貯藏、轉運、使用時都需要格外注意避免高溫、高紫外線等影響菌種生活力的條件，謹慎與化學農藥混用[18]。如有研究表明，目前，廣泛應用的第2代煙堿類高效低毒殺蟲劑-噻蟲嗪對枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和膠凍樣類芽孢桿菌具有明顯抑制作用[19]。

伴隨著微生物菌肥產業發展，生產菌種范圍不斷擴大，人為大量引入微生物進入農業生產系統中的安全性問題亦不容忽視。如哈茨木霉、長枝木霉、綠色木霉等屬生物安全風險等級二級，使用過上述菌種的產品需要做毒理測試；有些鏈霉菌屬的菌種還屬于條件致病菌，可引起人和動物的感染，風險等級達到三級，應謹慎使用；甚至部分生產企業選擇動物源的而非植物源的解淀粉芽孢桿菌作為生產用菌株，雖然生產發酵周期短、活菌數量高、生產成本低，但產品的應用功效不佳，且存在較大的溶血風險[20]，應避免使用。因此，在使用微生物菌肥時一定要從正規廠家購買，科學、合理施用。