微生物肥料研究文献综述

微生物肥料研究文献综述

辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区管理局 李常猛

农药和化学肥料施用量的增长造成了土壤养分比例失调、土地板结、土壤质量下降、河流和地下水污染等一系列问题。要避免重蹈发达国家“先污染，后治理”的覆辙，就要减少化学农药和肥料的施用量，寻找有效的替代品，发展“可持续性农业”。微生物肥料能够制造和促进作物吸收营养、增加土壤肥力、增强植物抗性、产生多种生理活性物质，具有肥效高、无毒、成本低、节能等特点，是化学肥料最有效的替代品。合理开发和利用微生物肥料，是我国农业持续发展的重要途径。

一、微生物肥料的含义

微生物肥料又称生物肥料，不同学者和机构曾对微生物肥料给出不同的定义。孔凡真认为，微生物肥料是一类含有微生物的特定制剂应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应。陈华癸院士认为，微生物肥料是一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，能获得特定的肥料效应，在这种效应中，制品中的活微生物起关键作用。国家农业部认为，通过生命活动，增加了植物营养元素的供应量（包含土壤和生产环境中植物元素的供应量和植物营养元素的有效供应量），又能产生植物生长激素或抑制有害微生物活动的活体制品。

二、微生物肥料的种类

微生物肥料的种类较多，按照制品中的特定微生物种类可分为细菌肥料、放线菌肥料、真菌肥料；按其作用机理可分为根瘤菌类肥料、固氮菌肥料、解磷菌类肥料、硅酸盐类肥料；按其制品中的内含微生物可分为单一微生物肥料和复合微生物肥料。

我国目前市场上主要有固氮菌类肥料、根瘤菌类肥料、解磷菌肥、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、芽孢杆菌制剂、分解作物秸秆制剂、微生物生长调节剂类、复合微生物类肥料、与PGPR类联合使用的制剂等。

三、微生物肥料的作用机理及研究进展

微生物肥料的作用主要有以下方面：一是增加有机质，增进土壤肥力；二是通过拮抗、占位、竞争排斥等作用，控制微生态环境中有益微生物数量，增进N、P、K转化，制造和协助农作物吸收营养；三是通过有益微生物的代谢产物（细胞分裂素），刺激作物的生长；四是可增强植物抗病虫害和抗旱能力，提高作物的品质和产量；五是减少化肥的施用量，减轻环境污染，改善微生态环境，调控微生态平衡。其作用机理有以下几个方面：

（一）固氮作用

这类肥料主要是根瘤菌肥料和固氮菌肥料。通过其中的微生物活动固定空气中的氮素，增加农林作物的氮素营养，作用方式可分为自生固氮、共生固氮和联合固氮三种。其中共生固氮多数是利用根瘤菌与豆科植物共生结瘤来进行固氮，它们与农林作物之间形成稳定的共生体（根瘤或叶瘤），表现出高效、稳定的固氮作用。生物固氮是微生物参与完成的生化过程。

（二）溶磷作用

20世纪初，人们开始注意到微生物与土壤磷之间的关系。微生物分解含磷化合物分为有机磷化合物的分解和无机磷化合物的分解。前者主要是微生物产生各种酶参与的结果，后者主要是微生物在生命活动中产生有机酸和无机酸的结果。Paul和边武英等对微生物的解磷能力进行了定量化研究，解磷菌的解磷机理在不同的菌株、不同环境、不同植物的情况下表现的作用有所不同。

（三）解钾作用

土壤中含有大量的钾，远高于其他营养元素，但这些钾90% 以上富存于硅酸盐矿物中，很难被植物吸收和利用。硅酸盐细菌肥料能分解土壤中的云母、长石、磷灰石等含钾矿物，使难溶性钾转化为有效性钾。

（四）产生生理活性物质

细菌肥料施入土壤后，可通过其微生物的代谢活动产生各种生理活性物质，如植物维生素、酸类物质等，从而刺激调节植物生长发育。研究表明，绝大部分根际细菌，如固氮螺菌、假单胞菌、粪产碱杆菌和根瘤菌等能产生吲哚乙酸，有些细菌，如假单胞菌、沙雷氏菌等能产生细胞分裂素来诱导植株的根伸长及延迟叶片脱落，还有些细菌肥料中的有效菌，如固氮根瘤菌等能产生赤霉素，其主要作用是促进地上部茎叶及侧芽的生长，打破种子休眠，并诱导开花。

（五）拮抗病原微生物

细菌肥料控病机制主要是限制病原菌的定殖和传播；改变微生物环境平衡，促进植物生长，诱发植物产生抗性；产生铁载体将铁鳌合起来，抑制有害微生物的生长；产生抗生素，如胞外溶解酶、氧化氰。大量研究表明，菌根能提高植物抗病性，VA菌根侵染能提高宿主植物对病原菌的抵抗力。

（六）其他作用机理

菌肥通过有效菌的活动来增加植物对土壤中养分的接触面积，促进植物对养分的吸收利用。有些细菌肥料的特殊微生物可提高宿主的抗旱性、抗盐碱性、抗极端温湿度和极端pH值、抗重金属毒害等能力，提高宿主植株的逆境生存能力。

四、国内外微生物肥料的发展概况

微生物肥料在世界范围得到推广和普及。世界上许多国家如美国、澳大利亚、新西兰、意大利、奥地利、加拿大、法国等都在研究、生产和应用根瘤菌剂—豆科根瘤菌，面积不断扩大，应用的豆科植物种类繁多。固氮细菌、解磷细菌和解钾细菌等的研究除根瘤菌以外，许多国家在其他一些有益微生物的研究和应用方面也做了大量的工作。俄罗斯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。20世纪70年代末和80年代初，一些国家对固氮细菌和解磷细菌进行了田间试验，并在固氮螺菌与禾本科作物联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。美国在佛罗里达州研究表明，施用固氮螺菌每年大约固氮39 kg/hm2，在玉米中施用增产显著。

我国微生物肥料的研究和生产始于新中国成立初期，至今已有50多年的历史了。1958年我国在农业发展纲要中确立细菌肥料是一项重要农业技术，并开始使用磷细菌等菌肥。自20世纪60年代以来我国筛选了5406放线菌，自选解磷菌（PEM）以及海洋放线菌MB-97、海洋细菌BAC-912，其间经历了几次大的起伏，目前处于第4次发展时期。纵观国内外的微生物肥料发展现状，主要有以下几个特点：初步形成了微生物肥料产业；产品种类繁多，使用的菌种不断增多；试用效果逐渐被用户认可，使用面积不断扩大；行业管理初步形成，质量意识开始引起人们的关注，质检系统初步形成；国际间的技术和产品交流日趋频繁，大大地扩大了微生物肥料的市场空间。

五、微生物肥料对作物产量和品质的影响

随着人们环境意识的加强和生活水平的提高，对产品的质量要求越来越高。“优质产品”“安全食品”“环保产品”等新理念不断涌现，这就要求农林产品必须安全、优质和环保。因此，在微生物肥料作用效果的研究中，微生物肥料与植物品质的关系变得十分敏感，自然也成为各国学者研究的重点课题。土壤施用各种肥料的主要目的之一是提高植物的产量，微生物肥料也不例外。微生物肥料与植物产量之间的关系，已成为微生物肥料作用效果研究的一个重要方向，也是目前细菌肥料应用研究的一个热点问题。微生物肥料在我国已应用于30多种作物上，但不同作物因不同的生理特点、环境、接种物的种类和农业措施，应用效果也不一样，如菌根菌类肥料，由于其菌丝有助于吸收水分和养分而有利于植物抗旱，用于林业生产上效果较好。

已有研究表明，细菌肥料可以增加杨树的纤维长度，增加水果的含糖量及油料作物的含脂量，降低蔬菜的硝酸盐和亚硝酸盐含量，提高豆类作物的蛋白质含量，改善桑叶品质。施用微生物肥料的蔬菜硝酸盐含量减少25.4～44.3 mg/kg，比传统施肥降低19.1%，维生素C含量提高99.6 mg/kg，糖分含量平均提高6.6 mg/kg。生物菌肥能提高红富士苹果的座果率、产量和品质。甘蔗施用生物肥不仅能提高产量，同时甘蔗的甜度也有显著提高，品质也得到了改善。

综上所述，菌肥在农林生产中的应用效果显著，不仅仅表现在改善农林作物的土壤结构，提高农林土壤的肥力，还有助于实现土地的永续利用，尤其是在提高果实的产量和改善果实品质上具有其他肥料不可替代的作用。