微生物肥料发展前景及研究进展

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摘要:本文介绍了微生物肥料的概念、分类和作用，分析了微生物肥料在农业生产中面临的困境，综述了微生物肥料发展趋势，展望了微生物农业发展前景，以期为微生物肥料应用提供参考。

关键词:微生物肥料；微生物农业；困境；发展前景现代农业发展带来的主要问题是化肥和农药滥用导致农业生态环境变差，越来越多的人追求无公害农产品，绿色、安全、无污染是对农业生态新的定义，也成为现代农业发展的内在要求。目前，新型微生物肥料日益受到关注，更好更高效的新型环境友好型肥料成为研究热点。

1微生物肥料概述

1.1定义

微生物肥料定义有狭义和广义之分。前者是指依靠微生物生命代谢活动，改善植物的生长生理特征，促使植物吸收养分，从而促进生长，改善品质，故又被称为菌肥、微生物接种剂。后者是指通过活性微生物的生命活动，促使植物产生各种生物刺激素，改善植物根部环境生态群落结构，提高抗病力，从而减轻病虫害，增加作物产量，是利用生物技术制造且对作物具有特定刺激作用的生物制剂[1]。当前，保证农产品质量和食品安全离不开微生物肥料的合理施用，其是生产绿色安全农产品、保障人民健康的有效途径。

1.2种类

微生物肥料种类很多：按照特定的微生物功能，可分为固氮解磷肥料、生物防治功能微生物肥料、生物刺激素类肥料；按微生物种类，可分为细菌、真菌放线菌、藻类；按照菌群数量多少，可分为单一微生物肥料和复合（混）微生物肥料[2]。新型微生物肥料如蓝藻红藻类光合菌剂、聚谷氨酸菌剂以及与其他生物刺激素复配的微生物菌剂等也在迅速发展[3]。全国正式登记产品的生物有机肥和复合微生物肥料、微生物菌剂的数量占总量的96.4%，占主导地位，而农用的微生物菌剂尚未发展成熟，仅占总量的0.08%，说明在我国农业生产中菌剂的应用和推广仍处于摸索、尝试阶段，将其应用到农产品生产过程的需求迫切。

1.3作用

生物肥能够为作物提供营养，促进作物生长；提高氮磷肥料利用率；活化被固定的土壤养分，修复改良土壤；抗病虫害，抗连作障碍；减少肥料流失，保护环境[4]。1.3.1提高土壤肥力。土壤成分复杂，含有多种微量的难溶元素，例如K、P等，植物不能直接利用这些元素来有效地合成有机物，而微生物肥料中含有众多活性菌种，其分解代谢活动过程中会产生大量的有机酸进而将这些微量元素溶解释放出来，成为能够让植物吸收的养分[5]同时，微生物肥料可以提供优质微生物群落，可以分解动植物残体，提供大量有机质，土壤会越来越疏松，且更加肥沃。1.3.2改善作物品质。肥料中的微生物进入土壤后，在土壤内适宜的温度、水分、有机质的作用下，可以快速、大量繁殖，并且在此过程中可以分泌大量有利于农作物生长的代谢物，给农作物提供所需的营养[6]。1.3.3抑制植物病害。复生微生物肥料中含有大量有益微生物，施入土壤后，微生物会在农作物根部大量繁殖，形成一层生物膜，作为一道屏障将微生物和寄生虫隔绝在外。此外，它还会分泌多种化学物质，抑制土壤中的病原菌，从而保护农作物免受干扰和伤害，甚至直接杀死病原菌，增强农作物防御能力。大量的有益微生物还可以改善养分条件，使土壤更加肥沃，提高了土壤保水保肥能力，增强了农作物的呼吸作用，并且与农作物形成一个共生关系，提高了农作物的抗逆性。1.3.4调节作物生长。大量有益微生物的迅速繁殖，可以产生多种植物生长调节剂及对农作物有益的代谢产物，从而调节作物生长周期，实现增产增收。

2微生物肥料与微生物农业产业

现代农业生产中化肥和农药的不断施用导致了一系列环境问题，土壤和生态不断恶化，严重影响了产品品质，甚至直接影响食品安全。因此，发展微生物农业这一不污染环境的新型农业产业刻不容缓。要解决化肥和农药带来的残留问题，必须重视和应用庞大的微生物群落的分解代谢能力和再造能力。微生物肥料含有大量活性菌群，不仅可以提高农作物产量，还能够提升作物品质，后期对土壤也不会造成破坏。

3微生物肥料在农业生产应用中的困境

虽然微生物肥料中含有多种活性菌群，但是其繁殖和生长需要一定的生物周期，并且必须在土壤中定殖后才能正常发挥功效，因而其药效期长，使用后短期内看不出效果；同时，活体菌群在繁殖过程中容易受到各种环境条件的影响，导致施用后的肥效较差，进而影响了微生物肥料的推广。从肥料的研究范围来看，微生物肥料含有的菌类种类较少，并且使用范围相对较窄。与国外相比，国内微生物肥料研究起步晚、发展慢，仅最近年，人们才开始关注微生物农业发展。从肥料的生产成本来看，微生物肥料相对于普通肥料，其施用往往需要更高的费用和精力，从而增加了生产成本。微生物肥料生产工艺复杂，从菌种的分离筛选、单纯培养到扩繁增殖，再到寻找合适的载体固定化才能完成基本的生产过程，与化肥和农药的制备相比，这个过程需要耗费大量的精力和时间，必然导致微生物肥料生产成本提高。此外，农户对微生物肥料认知较浅，认为其见效慢，甚至无效。其实，这是一种错误的认知。为使农户正确认识生物肥料的特殊性，政府在给予补贴的同时，应将技术应用宣传到位，进而打消农户的误解和疑虑。

4微生物肥料发展趋势

4.1菌株筛选和联合菌群应用

根据相关报道，使用含有固氮菌、磷细菌和钾细菌这一类生物肥料，可以帮助农作物利用空气中的氮气，获取有效、合适的磷、钾素营养。若能在一定条件下，将固氮、解磷、解钾的菌种复合在一起培养，利用其互惠、协同、共生的作用，将其性能更好地应用到农业产业中，那么其效果也将优于单菌株施用。

4.2研发热点产品品种

4.2.1根瘤菌肥料应用。目前，根瘤菌在我国农业生产中应用最多且最受欢迎。其具有固氮的特性，因而在豆科植物中应用最多，将根瘤菌与豆科植物一同拌种，能促使豆科植物生成根瘤、茎瘤，从而进一步利用空气中的氮气和氮素转化为可以供给植物利用的营养。目前，我国正在扩大花生和大豆等油料作物的种植面积，根瘤菌剂的接种需求量也会越来越高。4.2.2由无芽孢杆菌向有芽孢杆菌方向转变。芽孢杆菌是一种可以形成内生孢子的杆菌或球菌，具备耐高温、干旱等特点，而无芽孢杆菌往往不具备这些优势。若要将微生物制成吸附菌剂并经过长途运输至农作物基地中，就需要菌体对环境具有较好的耐受能力，以适应不同的环境。因此，芽孢杆菌是更好的选择。4.2.3植物根际促生细菌的研究。植物根际促生细菌PGPR（plantgrowthpromotingrhirzboacteria）泛指在植物根圈范围内能有效拮抗病原菌或促进植物生长的所有菌株，包括细菌和真菌[7]。因此，PGPR的促生效果往往被认为是各种微生物协同综合发挥作用[8]。PGPR类微生物通过直接作用或间接作用，如促进根圈周围营养元素释放、加快营养物质循环、影响根系生长发育等过程达到促生效果[9]。

4.3生产条件改善和生产工艺改进

微生物肥料的生产工艺包括发酵条件、工艺流程、合适的载体、吸附剂等。当前，应更加重视菌剂保质期的研发。

5展望

目前，随着三胎政策的放开，中国人口数量必将持续上升，日益增长的人口数量会使人们对粮食的需求持续增长。农业产业是我国基础产业，要保证其可持续发展，必须要在减量化、无害化基础上利用肥料。这就要求我们生产可再生肥料，避免土壤超负荷运作导致肥力下降，同时优化产业结构，从而实现增产、减负。因此，尽管技术和成本等因素制约了可再生肥料的应用和发展，但是，随着科技发展，其发景前景仍非常乐观，且诸多问题和不足也将会得到解决。就研发力度而言，国家将加大力度完善微生物肥料的相关政策，加强与高校、科研院所等单位的合作，筛选出合格的芽孢杆菌加以利用，并加强技术攻关，提供稳定可靠的微生物菌株；与此同时，进一步改进工厂工艺流程，使用性质稳定的保护剂或者新型材料进行生产运输，并通过研发现酵工程和先进设备，解决菌体易灭活的问题，降低生产成本。对于国内市场来说，企业只有保证生产菌株的数量和纯度，才能在降低成本的基础上，在市场中占据有利地位从而获得最大收益。因此，企业要建立一套完善的产品质量保障体系，杜绝生产劣质微生物肥料，保证产品品质；政府机构也应加强监管，加强产品和技术的引进、管理。国外对相关微生物的研究与应用已十分广泛，在国内市场开拓的同时，也要与国际市场接轨，提高农作物产量，向周边国家出口农产品，以推动国内外企业和科研机构研发优质农用肥料。

作者:邹锦丰 周传志 单位:永康市金丰家庭农场有限公司 浙江农艺师学院