微生物肥料在我国的现状及发展前景

微生物肥料在我国的现状及发展前景

[摘要]阐述了微生物肥料对土壤肥力提高的作用机理及微生物肥料的研究应用现状，并综述了微生物肥料的现状及发展方向及固氮微生物的在我国的研究现状和发展趋势。 [关键词]微生物肥料；固氮茵；钾细菌；磷细菌 ． Research Advances of Microbiological Fertilizer

1．The Key Laboratory of Agriculture Biotechnology of Guizhou，Guiyang 550006；2．Institute of Biotechnology，Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang 550006；3．Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang 550006，China)

Abstract：In this paper，the mechanism of the microbiological fertilizer improving the soil fertilization were stated． The

development of microbiological fertilizer was also summarized here．At last，the superiority，problems and developing direction were brought forward．

Key words：microbiological fertilizer；azotification；silicate bacteria ；phosphorus bacteria

微生物肥料亦称菌肥、生物肥料、接种剂等，是指一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，作物能够获得特定的肥料效应，达到促进作物生长，或量增加，或质量提高的生中，制品中活微生物起关键作用[1]。微生物肥料的核心是微生物，因此具有微生物的特性。微生物资源丰富，种类和功能繁多，可以开发成不同功能、不同用途的肥料。通过微生物的生命活动，促进土壤中的物质转化，改善作营养，刺激和调控作物生长，防治作物病虫害，从而达到增产的目的。

1 微生物肥料的作用原理及主要类型[ ]

微生物肥料是将某些有益微生物经大量人工培养制成的生物肥料。其原理是利用微生物的生命活动将空气中的惰性氮素转化成作物可直接吸收的离子态素，将土壤中难溶性的磷、钾等变成可溶性的，增加土壤中的氮素及有效磷、钾的含量；或将土壤中一些作物

不能直接利用的物质，转换成可被吸收利用的营养物质，制造和协助农作物的营养吸收，改善作物的营养条件；或抑制植物病原菌的活动，增强作物的抗病和抗旱能力；土壤中大量微生物的活动，使土壤有机质转化形成腐殖质，促进了土壤团粒结构和土壤肥力的形成和 提高 最终使土壤理化性质得到改善，提高作物的产量和品质。微生物肥料可按传统意义和现代意义来进行

1．1 传统微生物肥料类型

微生物肥料种类繁多，根据它们的特性和作用机理，传统上将它们大致分为5类：

(1)能将空气中的惰性氮素转化成作物可直接吸收的离子态氮素，在保证作物的氮素营养上起着重要作用的微生物制品。属于这一类的有根瘤菌肥料、固氮菌肥、固氮蓝藻等。发展最快的是根瘤菌肥料(接种剂)，其中包括大豆、花生、豌豆、绿豆、红花草、紫云英、沙打旺、 苕子、苜蓿、草木樨、三叶草等接种荆。

(2)能分解土壤中的有机质，释放出其中的营养物质供植物吸收的微生物制品。如AMB细菌肥料。

(3)能分解土壤中难溶性的矿物，并把它们转化成易溶性的矿质化合物，从而帮助植物吸收各种矿质元素的微生物制品。其中主要是硅酸盐细菌肥料和磷细菌肥料。

(4)对某些植物的病原菌具有拮抗作用，能防治植物病害，从而促进植物生长发育的微生物制品，如抗生菌肥料。

(5)菌根菌肥料，简称菌根所用的菌种为肺炎克氏杆菌、圆褐固氮菌、催娩克氏菌、阴沟肠杆菌、巴西固氮螺菌、多粘芽孢杆菌、粪产碱菌等，应用的作物有小麦、水稻、高粱、棉花、甘蔗和一些水果、蔬菜等。。到目前为止，全世界已报道168种丛枝菌根真菌。我国在林业生产上已功应用菌根化苗木进行造林，并获得可喜成果，已开设进入应用推广阶段。 1．2 现代微生物肥料类

由于单一功能的微生物肥料已不能满足现代农业的发展需要，多功能的复合(或复混)微生物肥料(菌、菌复合或者菌和各种添加剂复合)已经出现。因此，现代微生物肥料可分为单一菌种肥料和复合菌种肥料。

(1)单一菌种肥料根瘤菌肥、固氮菌肥、解磷解钾菌肥等。可用于实行配方施肥或单缺某种元素的土壤上，可节约肥料投入和减少施肥禁忌。

(2)复合菌种肥料微生物一微量元素复合生物 [基金项目] 环草石斛组培苗工厂化生产技术研究(黔科合中药专字[2003]45号)肥料；联合固氮菌复合生物肥料；固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料；多菌株多营养生物复合肥等。可以同时提供多种养分，适于贫瘠的土壤施用。

2 国内外微生物肥料研究及生产使用状况国外对微生物肥料的研究和应用历史较我国长， 其主要的品种是各种根瘤菌肥。早在2O世纪2O年代在美国、澳大利亚等国就开始有根瘤菌接种剂(根瘤菌肥料)的研究和试用，一直到现在，根瘤菌肥依然是最主要的品种，但也发展了许多新的品种。国外除根瘤菌以外，许多国家在其它一些有益微生物的研究和用方面也做了大量的工作。前苏联及东欧一些国家的科研人员进行了固氮菌肥料和磷细菌肥料的研究和应用，所用的菌种为圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌。他们和前捷克斯洛伐克、英格兰及印度研究固氮菌的工作者证实，这类细菌能分泌生长物质和一种抗真菌的抗生素，能促进种子发芽和根的生长；70年代末和8O年代初，一些国家对固氮细菌和解磷细菌进行了田间试验，结果各异，对其作用还有相当大的争议。但在固氮螺菌与禾本科作物联想合共生的研究中取得了一定的进展，在许多国家作为接种剂使用。关于微生物肥料方面的研究，我国起始于上世纪5O年代。5O年代，我国从原苏联引进自生固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌剂，称为细菌肥料；6O年代又推广使用放线菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮蓝绿藻肥；70~80年代中期，又开始研究VA菌根，以改善植物磷素营养条件和提高水分利用率；8O年代中期至9O年代，农业生产中又相继应用联合固氮菌和生物钾肥作为拌种剂，在总结我国微生物肥料几十年的研究、生产和应用历史经验后，微生物肥料研制单位相继推出联合固氮菌肥、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、PGPR制剂和有机物料(秸秆)腐熟剂等适应农业发展需求的新品种。植物根际促生细菌(PGPR，Plant Growth Pro—moting Rhizobactcm)的研究逐渐成为土壤微生物学 的活跃研究领域；近几年来又推广应用由固氮菌、磷细菌、钾细菌和有机肥复合制成的复合(复混)生物肥料做基肥施用。随着研究的深入和应用的不断扩大，微生物肥料已形成(1)由豆科作物接种剂向非豆科作物肥料转化；(2)由单一接种剂向复合生物肥转化；(3)由单一菌种向复合菌种转化；(4)由单一功能向多功能转化；(5)由用无芽胞菌种生产向用有芽胞菌种生产转化等趋势。

3我国微生物肥料行业发展现状.。我国微生物肥料行业经过了60 余年的发展历程, 尤其是近十多年的稳定快速发展阶段, 目前已形成了一个具有中国特色的产业[2 ,4 ,5 ] 。我国微生 物肥料的行业发展现状概述如下:

3.1 微生物肥料产业初具规模, 已成为我国农业生物产业的重要组成部分。国内现有微生物

肥料生产企业500 个以上, 年产量约为500 万t , 在我国肥料家族中所占的比例逐年增加, 应用面积累计近亿亩, 目前已有498 个(至2006 年5 月) 产品取得农业部的登记证(临时或正式登记) 。

(2) 产品种类不断增加, 使用菌种不断扩大。目前在农业部登记的产品分为菌剂类和菌肥类二个类, 共有11 个品种。9 个菌剂类品种分别是:根瘤菌剂、固氮菌剂、硅酸盐菌剂、溶磷菌剂、光合菌剂、有机物料腐熟剂、产气菌剂、复合菌剂和土壤修复菌剂; 2 个菌肥类产品是复合生物肥料和生物有机肥。在已登记产品中, 菌肥类产品数量占登记总数的30 %左右, 菌剂类产品占70 %。目前微生物肥料使用菌种方面, 涉及细菌、放线菌、丝状真菌、酵母菌等110 多个种, 而且还在不断增加。另外, 用于减轻和克服作物连作障碍、农药降解等微生物肥料新产品将陆续研发应用。

(3) 使用效果逐渐被使用者认可, 应用范围不断拓宽。大量的试验表明, 微生物肥料的应用效果不仅表明在作物产量增加上, 而且表现在农产品品质的改善、提高化肥利用率、改良或修复土壤、降低病虫害的发生、保护农田生态环境等多方面。在应用对象范围上, 不仅蔬菜、粮油作物上微生物肥料大量应用且反应良好, 近几年在果树和中草药种植中微生物肥料应用发展极为迅速, 并在改善品质效果非常显著, 形成了新的热点。

(4) 微生物肥料产品进出口日趋活跃, 已步入世界经济全球化轨道。目前有20 余个境外产品进入我国市场, 并在国内进行了试验, 已有10 个产品获得登记证。随着经济全球化进程的加快, 将有更多的外国产品进入中国的农资市场。同时, 我国也有10 个产品出口至澳大利亚、日本、美国、匈牙利、波兰、泰国等国家和地区。

(5) 微生物肥料标准体系建设基本建成, 产品的生产应用及其质量监督有据可依。在各方面的支持下, 经过近10 年的工作, 我国的微生物肥料标准框架基本建成。其标志是构建了由通用标准、使用菌种安全标准、产品标准、方法标准和技术规程5 个层面19 个标准组成的我国微生物肥料标准体系框架。具体的标准名录见表1。微生物肥料标准体系框架的构建, 实现了标准内涵从数量评价为主到质量、数量兼顾的转变, 将菌种的功能性指标、酶活性指标和内源活性物质指标等纳入到标准中;确定了微生物肥料使用菌种和产品安全性评价的主要技术参数及指标, 安全分级目录收录的菌种从40 种增加至110 多种。其应用将促进产品质量安全的提高, 更好地推动我国微生物肥料行业的快速健康发另外, 国家产业政策对微生物肥料行业发展给予的重视和支持稳步加大, 在科研资金支持力度和产业化示范项目建设上的立项都是空前的, 也是促进我国微生物肥料行业发展的重要因素。按现在的发展势头, 今后5 年我国的微生物肥料总产量可望达到800 万～1000 万t , 成为肥料家族中的重要成员之一。可以预料, 我国微生物肥料产业在新形势下, 将会在农业生产中发挥更大的作用。 表1 微生物肥料行业标准 类别标准名称标准号

通用标准1、微生物肥料术语NY/ T 1113 - 2006 2、农用微生物产品标识要求NY885 - 2004

菌种安全标准3、微生物肥料生物安全通用技术准则NY1109 - 2006 4、硅酸盐细菌菌种NY882 - 2004

产品标准5、根瘤菌肥料NY410 - 2000 6、固氮菌肥料NY411 - 2000 7、磷细菌肥料NY412 - 2000 8、硅酸盐细菌肥料NY413 - 2000 9、光合细菌菌剂NY527 - 2002 10、有机物料腐熟剂NY609 - 2002 11、复合微生物肥料NY/ T 798 - 2004

12、生物有机肥NY884 - 2004

13、农用微生物菌剂GB/ T 20287 - 2006

方法标准14、肥料中粪大肠菌群值的测定GB/ T1952411 - 2004 15、肥料中蛔虫卵死亡率的测定GB/ T1952412 - 2004

技术规程16、农用微生物菌剂生产技术规程NY/ T 883 - 2004 17、微生物肥料实验用培养基技术条件NY/ T 1114 - 2006 18、微生物肥料田间试验技术规程起草中的农业行业标准 19、微生物肥料使用准则起草中的农业行业标准 3.2 微生物肥料研究和发展趋势

我国的微生物肥料行业与其他国家相比, 具有品种种类多、应用范围广的特点, 尤其是在研制开发及应用功能微生物与有机营养物质、微生物与无机营养物质复合而成的新产品方面, 处于领先地位。这些产品目前在我国已形成较大生产规模, 在提高化肥利用率、降低化肥使用量和减少环境污染等方面, 已取得了较好的效果, 研制开发具有广阔前景[6 ,7 ] 。然而, 由于我国长期在微生物肥料研究方面缺乏投入, 使得我国的生物肥料产业依然存在整体水平不高、技术创新不足、产品质量与应用效果表现欠稳定, 这些都是我国微生物肥料行业急需解决的问题, 也是行业进一步发展必须解决的难题[2 ] 。分析我国微生物肥料产业发展历程, 结合我国和世界农业可持续发展的需要, 以下4 个方面将会是下一阶段研究和应用的重点。

211 选育性能优良菌株是微生物肥料功效的核心环节采用现代高通量和常规菌种筛选技术, 并结合代基因工程技术手段, 筛选培育具有营养促生、腐熟转化、降解修复等功能的良菌株, 是研制一批有节肥增产、降耗培肥、改良土壤和提高品质等高效多功能、安全实用的微生物肥料产品的基础和关键。重点是筛选可提供作物固氮(根瘤菌) 、解磷(AM 真菌等) 、解钾功能的微生物菌种, 减轻和克服作物病害与连作障碍的新资源, 以及修复土壤和分解腐熟有机物料的功能菌群。具体内容包括开展分离、筛选的优良菌种的分类、培养特性、有效性指标、代谢产物, 以及菌种对于土壤、作物种的适应能力或要求等研究[7 ,8 ] 。

212 功能菌株菌群的组合是微生物肥料功效的证自20 世纪90 年代后期, 微生物肥料的研究与应用有向多菌株复合方向发展的趋势, 不同功能的多菌株组合、功能互补的复合微生物肥料已成为研究和应用的主要发展方向。这需要研究者在深入了解有关微生物特性的基础上, 采用新的技术手段,根据用途把几种所用菌种进行科学、合理组合, 使某种或几种性能菌种组合后微生物肥料功效明显提高, 发挥复合或联合菌群的互惠、协同、共生等作用, 排除相互拮抗的发生[8 ,9 ] 。

213 微生物肥料生产工艺和设备的改进是产品质量提高和效果稳定的基础我国微生物肥料质量的提升和应用效果的稳定, 需要全行业采用现代发酵工程和自动控制技术, 以提高产品中功能微生物密度; 采用保护剂和包装新材料, 延长菌剂的货价期; 使生产设备逐渐走向自动化, 工艺流程趋于合理, 能准确确定运行参数的量化指标; 同时降低生产成本。重点以根瘤菌、胶胨样芽胞杆菌及其他应用性良好的芽孢杆菌菌株为代表, 研究其菌体和芽孢高密度形成的条件和障碍因子, 通过代谢调控等手段, 实现菌体数量或芽孢成率) 以及其他功能性物质的提高, 并完成其放大和产业化[10 ,11]

214 功能产品研究和应用是微生物行业发展的推动力

目前研发的热点产品主要是有机物料腐熟菌剂(也称发酵菌剂) 、土壤修复菌剂(重茬、解毒、农药降解等) 、根瘤菌剂和生物有机肥。研制开发防治连作障碍产品应针对我国目前农业生产中蔬菜、中药材连作及保护地耕作下广泛存在病害发生、品质下降等问题, 采用分子生态学方法分析评价连续耕作、保护地耕作下的作物根际微环境, 找出障碍因子; 通过筛选利用能够改善根际微域的微生物组成, 达到促进作物对营养物质的吸收与利用, 控制病虫害的发

生, 提高作物产量和品质。腐熟菌剂和生物有机肥的研究对于我国农业生产的可持续发展 具有重大的意义, 以秸秆和畜禽粪便快速腐熟为目标, 构建快速分解秸秆、畜禽粪便等有机物料的分解复合菌系, 完成秸秆、畜禽粪便等有机物料的快速腐熟和无害化处理。在根瘤菌产品研究和应用方面, 应针对我国高效共生固氮菌剂产品种类相对单一, 存在应用效果不甚明显、稳定性不能满足实际需要的问题, 以在中西部具有良好应用前景和效的豆科牧草、豆科中药材, 以及我国主要的豆科作物如花生、大豆为应用对象, 研制抗逆性强、固氮性能高的根瘤菌剂产品[10 - 12 ] 。 [参 考 文献]

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