具有抗病作用的生物有机肥及其研究进展

许华升，丁小玲，李吕木,2

(1. 安徽农业大学 生命科学学院，安徽 合肥 230036；2.安徽农业大学 动物科技学院，安徽 合肥 230036)

化学杀菌剂的大规模使用对农作物产生复杂的慢性影响，以致食用后人体内分泌和免疫系统发生变化等[1]。我国畜牧业发展迅速，产生了大量畜牧粪便，粪便中含有较多氮、磷等营养成分，这些畜牧粪便若不有效利用，不仅会流失大量农业养分资源，还会严重污染环境。如果将未腐熟的粪便有机肥施入农田或果园，不仅会消耗农作物或果苗根际土壤的氧，产热而灼伤根系，同时还会产生小分子有害物质，引入各种病原菌，甚至会污染地表水和地下水[2]。而生物有机肥加工与生产的前提是高效、无害化的处理粪便及秸秆，因此，需挑选吸收效果好、危害小、肥力高的有机肥，但生物有机肥不一定能防植物病害。那么，就需要一种既能防治病害又能提供营养成分的产品，而具有抗病作用的生物有机肥具有农药和化肥的双重功效且负面作用比二者小很多，具有重要的经济和生态双重效益。

1 生物有机肥的内涵及作用机理

具有抗病作用的生物有机肥是由对相关病原菌具有拮抗作用的微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化腐熟、处理的有机物料复配或二次发酵而成的肥料，故而兼具生物防治和有机肥效应。

具有抗病作用的生物有机肥对农作物病害的抑制作用机理，主要有三种：物理作用,即施用大量堆肥后土壤物质结构得到改善，植物根系的生长发育和抗病性得到促进和提高；化学作用，堆肥能为植物提供均衡营养成分，从而改善植物的营养状况和抗病性；生物作用，堆肥中大量的拮抗微生物及其它活性很高的菌群对环境的适应能力强，施入土壤后迅速形成优势种群，激发土壤中土著微生物的活性，从而改善土壤的生物、生化性状，起到土壤解毒、净化土壤环境、抑菌防病、改善作物品质和提高作物产量的作用。具有抗病作用的生物有机肥的主要作用机理概括为重寄生、营养的竞争、抗生以及其综合作用[3]。重寄生是病原菌被拮抗菌菌丝覆盖，同时拮抗菌产生大量孢子，从而使病原菌菌落变色甚至菌丝枯萎死亡的作用。营养的竞争是拮抗菌通过与病原菌竞争营养物质，从而抑制其生长的作用。抗生是拮抗菌菌株产生挥发性或非挥发性的抗菌素类物质，以作用于植物病原菌，从而抑制其生长繁殖。

2 生防菌的种类

具有抗病作用的生物有机肥是生物有机肥的一类,由生防菌和有机肥组成。近年来，生防菌的研究以烟草、棉花、黄瓜、辣椒、香蕉和番茄土传病害的居多。根据生防菌的生物学分类，主要分为真菌和细菌。其中属于真菌的主要有：粉红粘帚霉、木霉SQR-T037、淡紫拟青霉菌251、黑曲霉、绿色木霉、尖孢镰刀菌菌株162和青霉菌灭活菌丝体等[4-5]；属于细菌的主要有：死谷芽孢杆菌、绿脓杆菌RM-3、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌SQR9、枯草芽孢杆菌SQR-5、枯草芽孢杆菌AH18、短小芽孢杆菌SQR-N43、多粘类芽孢杆菌SQR-21、胶质芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、芽孢杆菌N11、芽孢杆菌QL-5、芽孢杆菌QL-18[6-7]、嗜麦芽窄食单胞菌、假单胞菌LHRE62、假单胞菌HHRE81、荧光假单胞菌PS1和荧光假单胞菌CHA0等[8-9]。

3 生物有机肥的生产

生物有机肥的生产工艺是将功能性微生物菌剂如钾细菌、磷细菌和氮菌等加到腐熟的有机物料中发酵；经造粒、烘干、过筛和包装，制成生物有机肥成品[10]。故而具有抗病作用的生物有机肥是以腐熟的有机物料为载体，加入生防菌二次发酵或与其结合使用研制而成。

高温好氧堆肥是目前畜禽粪便及秸秆等处理最常用的技术，堆肥包括初始发酵、高温发酵和低温腐熟保肥三个阶段。该过程中可生物降解的有机固体废弃物被微生物分解为相对稳定的腐殖质物质，该技术中需要一定的湿度、空气、温度、pH和碳氮比，工艺流程主要包括预处理、好氧发酵、后处理和储存等。技术核心在于预处理和好氧发酵，堆肥预处理主要是对堆肥原料的碳氮比、水分和pH进行调节并向堆肥原料中添加微生物菌剂。堆肥原料的碳氮比一般为25∶1～35∶1，堆肥的初始含水率适宜在40%～60%之间，堆肥过程中pH维持在5.5～8.0最佳，然后添加微生物发酵菌剂到堆肥原料中。堆肥初始发酵和高温发酵比较适宜保持5%～15%的空气氧的体积含量，堆层各测试点的温度均应保持在55～65 ℃，不宜超过75 ℃．且至少持续5 d，其中生防菌二次发酵接种时温度一般低于上述温度, 把握好接种时机，通常不需在低温腐熟保肥阶段通风，但应定期进行翻堆。国标中生物有机肥成品的主要控制指标包括有效活菌数、pH、水分和有机质等。如以玉米秸秆、牛粪为原料制备有机肥，当堆温达到一定温度以上后保温一段时间，然后降温至另一温度时接入拮抗菌，在一定恒温条件下培养，可得到嗜温菌和拮抗菌浓度均符合国标的高密度堆肥产品[11]。又如用氨基酸肥料和生防菌以一定比例混合在低于某一温度下有氧发酵一段时间，生防菌菌丝体要在蒸馏水中制成匀浆之后与肥料充分混合，在发酵过程中保持一定的湿度，发酵后，制成干物质的生防菌菌丝体的密度达到一定值,在一定温度下储存，并且只有在干物质的生防菌菌丝体的密度不少于109个/g时才能用于试验[12]。

4 应用效果

施用具有抗病作用的生物有机肥能促进农作物生长，增加土壤中有机质含量，改善土壤养分状况；同时，施用具有抗病作用的生物有机肥后其生防微生物能有效定殖在根际土壤中，使土壤微生物群落结构和土壤微生物生态系统的稳定性得到调控和增强，提高土壤品质，降低病害的发生率；此外，生物有机肥还能提高作物防御性酶活性，增强植株抵抗病原菌的能力[13]。

由多粘类芽孢杆菌菌株发酵而成的微生物有机肥能使烟草黑胫病得到有效抑制，苗期抑制率达80%[14]。拮抗菌与有机肥复配施用不仅使病原菌微菌核数量下降34%，防病率达57%，而且可以有效改善棉花连作土壤微生物区系[15]。土壤中施用bacillussubtilis及用其发酵制备的微生物有机肥(BOF)均能使病原菌的数量显著降低，但施用拮抗菌bacillussubtilis菌悬液比BOF对辣椒青枯病的防治效果差，有机肥能显著延缓拮抗菌的数量下降，可见有机肥既是拮抗菌的载体又能为其提供养分，此外，二者皆能显著促进辣椒的生长[16]。活性微生物与作为生长介质的堆肥结合对黄瓜灰霉病有良好的抑制作用，同时为植物提供养分[17]。芽孢杆菌SQR-21与有机肥结合施用使棉花枯萎病发病率下降70% ，并显著增加植物干重，超过113%[18]。有机肥的拮抗菌剂类芽孢杆菌在作物根际能有效地增殖，抑制西瓜根际病原菌的生长繁殖，显著降低发病率[19]。富含拮抗菌的生物有机肥使甜瓜根际微生物群落结构得到改善，根际土壤细菌的数量增加，根际生防真菌的密度显著提高，甜瓜枯萎病发病率降低且其产量得到提高[20]。

5 展 望

具有抗病作用的生物有机肥不仅能提高农作物的产量，而且能有效控制农作物的土传病害，具有巨大社会经济效益。但因为使用方法、技术和堆肥来源不同，土传病原菌的复杂性等因素而存在争议，主要是因为缺乏关于堆肥产物或经堆肥产物改良的土壤中关键微生物的抑菌、防病机制的深层次研究等相关基础研究工作，因而难以有效地、定向地使用生物有机肥达到预期防病治病的效果。具有抗病作用的生物有机肥，一般一种肥料只能针对一种或少数几种病害，多种生防菌混合发酵有机肥或许能改善这个状况。还有由于具有抗病作用的生物有机肥大部分是从根部施入，不适合在防治植株地上部病害中应用，因此改进堆肥的施肥方式相当重要，具有抗病作用的生物有机肥浸提液既可根部施入也可叶面喷施，可达到防治土传和气传病害的双重效果[3]。在使用具有抗病作用的生物有机肥过程中要考虑它的风险并加强管理，包括其是否对农作物产品的品质及生态平衡等有影响[21]。几种具有抗病作用的生物有机肥适当的配合使用及其与适量其它肥料、杀虫剂及天然活性物质等的结合使用或许会有更好的效果。研发能够同时对多种农作物多种病害具有良好效果且负面作用小的具有抗病作用的生物有机肥是未来的发展方向，具有抗病作用的生物有机肥的研究必将有一个良好的发展前景。

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