含超高效固氮菌的生物有机肥替代化肥的效果与推广前景

武玉国 王洪祥 张振 王开元 姜莉莉 王开运

[摘要]空气中氮气含量达78%，利用高效能微生物固氮替代合成氨，满足农作物生长所需氮素营养是最节能、经济和环保的途径。本文介绍了含超高效固氮茵、解磷茵和解钾茵等茵群的生物有机肥，替代化肥改良土壤，提高农产品产量和品质的效果，展望其在推动现代农业持续发展中的推广应用前景。

[关键词]固氮菌;解磷茵;解钾菌;生物有机肥;替代化肥;应用前景

[中图分类号] S144

[文献标识码]A

1 含超级固氮菌生物有机肥开发应用效果

1.1 含超级固氮菌生物有机肥的功效

用本科研团队自主选育的超高效能固氮、解磷、解钾和拮抗菌组成生物有机肥的功能菌群，以天然腐殖酸等矿质材料为载体，创制了完全替代化肥的“丰田宝”（鑫丰田宝）生物有机肥，丰田宝生物有机肥可根据各种农作物对氮、磷、钾等养分需求，通过超高效固氮菌从大气中获得氮素;解磷、解钾菌从添加的矿质磷和钾，以及土壤中解离出速效磷和速效钾和微量元素。丰田宝生物有机肥肥效持久，一次施肥，满足蔬菜、果树和农作物全生长期养分需求。同时，丰田宝生物有机肥还具有提高作物抗病性，增产、优质、改良土壤、环境友好和实现可持续发展等多种功效。完全替代化肥、生产“准有机”农产品，为农产品优质安全和全民大健康贡献力量。

1.2 丰田宝生物有机肥在蔬菜上使用方法和效果

1.2.1 在大棚番茄上完全替代化肥的效果

2011-2019年，山东省泰安市岱岳区房村镇番茄大棚中连续使用“丰田宝”生物有机肥9年，种植了18茬，每茬使用1000公斤/亩，移栽时穴施，全季节仅浇清水，番茄生长健壮，发病期延迟到中后期，叶部病害发病程度降低，基本无枯萎病和根腐病等根部病害发生，杀菌剂用量减少60%以上;番茄产量平均12760公斤，较施用化肥和普通有机肥的对比地块增产17.6-3 8.2%.品质优良。同时，土壤有机质提高1倍以上，土壤PH值6.5-6.9，盐分降至0.2%以下，土壤中蚯蚓数量达18.4头/m2，土壤中芽孢杆菌的丰度提高37.3%，真菌的丰度降低42.5%，土壤肥力显著提高。2015-2019年，山东省寿光市番茄大棚中连续使用“丰田宝”生物有机肥5年，种植了10茬，每茬使用800公斤-1000公斤/亩，移栽时穴施，全季节仅浇清水，番茄基本不发病，杀菌剂用量减少70qo以上;番茄产量平均15200公斤，较施用化肥和普通有机肥的对比地块增产21.9-40.6%，品质优良，番茄产品经农业部蔬菜品质监督检验中心（北京）检测，所涉及农药吡虫啉、多菌灵、异菌脲、百菌清和烯酰吗啉均未检出，产品中的农药残留量低于国家绿色食品的检测限。山东省广饶县冬暖式大棚，建设在盐碱地上，土壤盐一般为0.6-0.9%，常规种植番茄成活率低，苗期生长缓慢，产量低，农户效益差。2018年以来在盐碱土壤中施用“丰田宝”生物有机肥种植番茄，每年种植1茬番茄，每株穴施600克左右，生长期达8个月，番茄不打顶，收12-14穗果实，番茄生长至中后期，每半个月左右随浇水冲施1次慧动力（氨基酸和灵芝多糖水剂），每次用量1公斤。每亩产量可达1.75万公斤-2.0万公斤，比传统施肥增产40%以上，实现盐碱地改良和增产增收双突破。

1.2.2 在大棚番茄上替代化肥50%的效果

2016-2019年，山東省禹城市番茄大棚中连续使用“丰田宝”生物有机肥4年，种植了8茬，每茬使用400公斤-500公斤/亩，移栽时穴施，番茄采收第二穗果时，再随浇水补施水溶肥，替代有机肥和50%化肥用量，土壤改良效果好，根系发达，生长健壮，发病较轻，杀菌剂用量减少40%以上;番茄产量平均10550公斤，较施用化肥和普通有机肥的对比地块增产16.4-28.7%，品质较高。

1.2.3 在大棚黄瓜和西葫芦上完全替代化肥的效果

2014-2019年，山东宁阳县华丰镇黄瓜大棚连续使用“丰田宝”生物有机肥6年，种植了12茬，每茬使用1000-1200公斤，亩，黄瓜产量平均13500公斤，较施用化肥的对比地块增产18.6 %-35.2%，品质优良。同时，土壤改良效果好，基本克服了黄瓜种植的连作障碍。

1.2.4 在其它大棚蔬菜和西瓜上完全替代化肥的效果

山东寿光市纪台街道办事处彩椒种植大棚，长期施用化肥，土壤PH值3-4，2016年施用“丰田宝”生物有机肥后，土壤PH值当年恢复到6.5，以后一直维持在6.8-7.1，彩椒长势很好，生长期达8个月以上，每亩年收入8-12万元。

1.3 丰田宝生物有机肥在果树上使用方法和效果

1.3.1 在柑橘和香橙上完全替代化肥的效果

重庆市江津区2017年3月以来，在长叶香橙使用“丰田宝”生物有机肥替代化肥，每亩使用300公斤环状沟施，每年施用1次，与用菜籽饼和复合肥的常规施肥相比，前者根系发达，养分供应均衡，植株生长健壮，新生花芽饱满，坐果率高，果实膨大快，增产20%以上，糖度16.8%左右，品质很好，商品价值高;成熟果实在树上挂果时间可达1年，不仅节省果实冷藏保鲜环节，也不影响果树第二年结果。施“丰田宝”的果树，叶部病害发病晚且程度轻，农药用量节省50%以上。“丰田宝”生物有机肥在长叶香橙上应用，增产、提高品质、改良土壤和保持植株健康生长的效果十分突出。

1.3.2 在大棚柑橘上完全替代化肥的效果

浙江省象山县2017年12月以来，在大棚种植的红美人柑橘上用“丰田宝”生物有机肥替代化肥，每亩使用400公斤环状沟施，每年施用1次，与常规施肥相比，前者根系发达，养分供应均衡，植株生长健壮，果实均匀，表面光亮，增产18%以上，糖度22%左右，品质很好，商品价值很高。“丰田宝”改良土壤和保持植株健康生长的效果也很好。

1.3.3 在葡萄上完全替代化肥的效果

山东省寿光、平度、淄博和济宁等大棚葡萄，2015年开始用“丰田宝”生物有机肥替代化肥，每亩使用400公斤沟施，每年施用1次，常规施肥相比，前者根系发达，养分供应均衡，植株生长健壮，果穗大、果粒均匀，成熟度整齐，表面光亮，增产25%以上，品质很好，商品价值很高，货架期长。浙江省杭州市富阳区、余杭区，嘉兴市等地大棚葡萄，2017年3月以来用“丰田宝”生物有机肥替代化肥，每亩使用300公斤沟施，每年施用1次，常规施肥相比，前者根系发达，植株生长健壮，结果整齐，在阳光玫瑰葡萄品种增产达20%以上，品质很好，果农增收效益很高。近两年来，四川凉山、云南宾川、湖北襄樊等地，大棚和露地葡萄都在推广“丰田宝”生物有机肥替代化肥，改良土壤，提质增效效果十分显著。

1.4 在中药三七上替代化肥克服连作障碍的应用效果

云南省文山市七麟三七农业科科有限公司，利用“丰田宝”生物有机肥替代化肥改良土壤，配合土壤消毒技术，克服连作障碍，突破了老地不能连续种三七的难题。土壤熏蒸揭膜散气后，每宙撒施或穴施“丰田宝”生物有机肥200-300公斤，移栽三七苗，三七幼苗生根快、根系发达、生长健壮、抗病性强。以后每年向根部撒施200公斤，或适当补施水溶肥，生长至

3 年收获的三七产品个头大、品质高。

2 生物有机肥的推广应用前景

2.1 植物生长必须的营养元素

植物生长必须的营养元素有16种之多，并分为大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾;中量元素：钙、镁、硫;微量元素：硼、锌、铁、铜、锰、钼、氯等。缺少了其中任何一种，植物的生长发育就不会正常，而且每一种元素不能互相替代。其中氢、氧、氮、碳主要来源于空气，其它元素来源于土壤。在漫长的原始农业和有机农业时代，植物营养主要靠自然界的获取，或仅补充少量农家肥，主要营养供应不足，农产品产量长期维持在较低水平，生产效益极低。我国自20世纪50年代开始，特别是20世纪80年后随着化肥工业的大发展，农产品产量取得快速增长。但是，近年来化肥增量、产量变化不大甚至减产的现象逐渐显现。近年来调查发现，大棚蔬菜、果园土壤酸度十分严重，土地盐渍化和板结，根系不发达，营养供应不良，植物亚健康生长，易发病，对农药的依赖性强，产品和环境污染风险增大。长期过量施用化肥的副作用现象日益凸显，化肥中的酸根与土壤中矿质元素的无效结合，形成假性缺素症。田间观察和检测土壤发现，大棚和果园土壤中矿质元素总含量普遍较高，可利用的水溶元素较低，如土壤中全钾含量高达3%左右，而可利用水溶钾的含量仅有0.4%-0.8 %;土壤中全磷含量高达2%左右，而可利用水溶磷的含量仅有0.1%左右。因此，大量使施用化肥维持农作物高产不是长久之计，不仅浪费了大量资源，也增加了环境污染。证明全面落实农业农村部提出2017年重点落实有机肥替代化肥方案，将首先《开展水果蔬菜茶叶有机肥替代化肥行动方案》势在必行。

2.2 生物有机肥替代化肥的现状

我国是一个农业大国，也是世界上化肥依赖性最大的消费国。长期大量使用化肥，易产生明显的环境和生态不利现象，直接影响我国的农业可持续发展。在欧美发达国家农业生产中，微生物肥料的施用量已占到了肥料总量的20%以上，目前我国微生物肥料的产量在整个肥料行业中所占的比重约为2%左右，较发达国家的差距甚远。其原因是我国生物有机肥研发与应用时间较短，许多生产企业尚缺乏高水平的专業研发人才、优良的菌种资源、严格的发酵工艺、科学的产品配方和规范的的应用对比试验，多数产品的应用效果不太令人满意，甚至有的产品中还含有劣质有机物或矿渣，增加了土壤的面源污染风险。未来国内外和企业间在此领域的竞争主要是高效或超高效功能菌专利技术的竞争，国家和有关部门应及早重视功能菌种的发掘、资源保护、开发和专利保护，扶持企业和科研单位对现有高效功能菌种的保护和有效利用。

2.3 本团队在生物有机肥研发和替代化肥应用方面的贡献

生物有机肥和微生物肥料替代化肥的主要目标是替代合成氨，我国对合成氨的需求量巨大，能源消耗多，对环境的影响大。以芽孢杆菌等天然自生固氮菌为主生产的微生物肥料和生物有机肥，因微生物的种类、功能、活性、环境适应性、含量、载体的成分和含量，产品的物理性能、用量和施用方法等不同，其固氮能力差异巨大，绝大多数产品尚无完全替代氮肥的能力，仅有个别含有超高效固氮菌的产品，在用量和产量匹配、土壤湿度和温度适合的条件下可完全替代化肥。山东农业大学超高效固氮菌研发中心历经15年，用天然固氮芽孢杆菌选育成固氮能力达到62.7-67倍的超高效固氮菌株，并开发了完全替代化肥的“丰田宝”生物有机肥。

[参考文献]

[1]顾晨阳，丰田宝让有机食品进入寻常百姓家[J].中国名牌，2017 （09）.

[2]翟荣慧，唐琳.让果蔬挥别化肥[J].科学新闻，2018 （05）.

[3]王开运，姜莉莉，武玉国，等，超高效固氮菌和生物有机肥的创新与应用前景[J].农业科技通讯，2017 （09）.

[作者简介]武玉国（1982-），男，山东沂水人，农艺师，研究方向：土壤改良与农产品质量安全。

[通讯作者]王开运（1954-）.男，山东滕州人，二级教授，博士生导师，研究方向：农药毒理与抗药性;农产品质量安全。