微生物肥料发展现状及展望

文/ 山东省农业对外经济合作中心 李洪梅

在农业生产过程中由于大量使用化肥与农药，导致土壤退化、环境恶化以及农产品质量下滑等一系列问题，严重威胁到食品安全和环境安全。微生物肥料含有多达十余种高效活性有益微生物菌，可增强土壤中微生物的数量和整体活性，通过微生物的生命活动及其产生的次生代谢物质，可提高土壤的肥力，重构健康的土壤，有促进植物生长发育、提高抗逆能力等作用。因其有利于环境保护、能源节约和品质提高，在生产安全、优质农产品生产以及农业可持续发展中的重要性日益突出。目前在菌种研究、效果稳定及生产工艺方面还有待提升，需要通过技术创新突破难题，提高产品质量。

微生物肥料的作用机理

1.提高养分供应能力。微生物肥料一方面通过微生物对土壤中含有的有机质进行分解，能量有效转化，为植物提供足够的养分供应能力，另一方面充分利用自身细胞使营养物质得到固定。例如：微生物肥料中的固氮微生物可将空气中的游离态氮转化为作物可吸收利用的有效态氮；磷细菌能够逐步分解土壤中的固定态磷化合物和有机磷化合物，释放出土壤有效磷；钾细菌能够分解原生矿物并释放速效性钾到土壤溶液中。

2.刺激作物生长。微生物在代谢活动中不仅可以形成细胞分裂素、赤霉素等植物激素，还能形成烟酸、泛酸及其他维生素等活性物质，对于作物的生长起到良好刺激作用。

3.抑制病虫害。微生物肥料中有益微生物在作物根际土壤微生态系统中建立良好的优势种群，从而使病原微生物的生长和繁殖受到限制，降低作物病虫害的发生率。

4.增强作物抗逆能力。微生物肥料菌种可以诱导作物形成过氧化物酶和超氧化物歧化酶，当作物遇到病虫害、干旱及盐碱等不利现象时，菌种便可以通过消除自身自由基的方法来减轻外界环境对作物的负面影响。

5.降解有害物质。微生物肥料中具有降解植物自毒物质的特殊微生物存在，可以让土壤中存在的杀虫剂、除草剂以及杀菌剂残留物质得到有效降解，有效减少重茬对作物生长所造成的伤害。

6.改善土壤结构。科学使用微生物肥料可以有效减少化肥的使用，从而减轻对土壤团粒结构的破坏。微生物肥料富含有机质，可以改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，疏松土壤，减少土壤板结。

微生物肥料分类

按作用机理，目前微生物肥料分为微生物菌剂、复合微生物肥料和生物有机肥三类。

1.微生物菌剂。指目标微生物（有效菌）经过工业化生产扩繁后加工制成的活菌制剂。它具有直接或间接改良土壤、恢复地力，维持根际微生物区系平衡，降解有毒、有害物质等作用。按内含的微生物种类或功能特性分为根瘤菌剂、固氮菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂等。

2.复合微生物肥料。指特定微生物与营养成分复合而成，能提供、保持或改善植物营养，提高农产品产量或改善农产品品质的活体微生物制品。

3.生物有机肥。指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。

应用效果

国内外多点试验结果表明，微生物肥料在不同作物和农业条件下增产15%～19% 。综合分析我国自1989年以来，微生物肥料（根瘤菌肥料除外）在提高农产品产量和改良品质方面的应用效果，表明微生物肥料与化肥、有机肥等混合施用，比传统施肥增产报道占95%，其中增产幅度超过5%的占87.4%，超过10%的占56.6%。微生物肥料平均增产率分别为：菌根菌类22.3%、复合微生物肥料21.2%、固氮菌类14.7%、光合细菌类13.6%、解钾菌12.2%。花生使用微生物菌肥比对照增产9.93%～11.56%;菜豌豆施生物菌肥后产量提高了15.02%;番茄接种固氮菌肥产量提高了18.81%～22.3%; 山东省农业科学院农业资源环境研究所课题组2004～2012年实验结果也表明，微生物肥料在比农民习惯化肥减少1/4～1/2条件下，蔬菜、小麦、花生等作物的平均增产率为14.68%、8.25%和17.5%。综上可以看出，微生物肥料的功效已得到人们的认可。

发展现状及存在问题

我国微生物肥料的相关研究、生产及应用已有近70 年历史，其间历经数次起伏。20世纪50年代发展初期，仅对零星研究对根瘤菌、固氮菌、硅酸盐细菌等菌种进行了初步探索；60年代，“5406”抗生菌肥料研发成功；80年代前后，由于技术落后、宣传误导、市场混乱等因素影响，我国微生物肥料发展滞缓。直到21世纪初，我国才真正开始重视并进行系统研究和生产，尤其近10年来，我国微生物肥料研究发展迅速并取得显著成效。与其他国家相比，我国微生物肥料具有以下3方面特点：一是产品种类多。使用菌种达 170 多种，登记产品超过6000个。在研制开发微生物与有机营养物质、微生物与无机营养物质的复合而成的新产品方面，处于领先的地位。二是应用面积广。每年应用面积累计2700万公顷以上，几乎在所有作物上都有应用，在净化和维护土壤健康，提升作物品质等方面已取得了较好的效果。三是行业生产规模大。目前产能已经在3000万吨以上。但是也要看到存在的问题：一是基础研究有待深入。对微生物自身的生物学特性、微生物在土壤中的竞争状况、存活时间等问题还有待深入研究。二是作用效果有待提升。微生物肥料的应用效果受很多因素影响，除肥料活性菌种类、含量、纯度等内在因素外,环境条件也是影响肥料效果的重要因素，导致很多微生物肥料的使用效果与预期相差很多，并且地块间、年度间的差别很大。三是生产成本较高。微生物肥料的生产工艺较为复杂，要经过菌种的选育、分离、扩大繁殖等过程，再通过与有机质载体造粒、晾干等工艺才能最终生产完成，成本较高。需通过技术创新，突破新的功能菌种选育、生产工艺优化等关键技术难题，进一步提高产品质量、降低成本，稳定应用效果。

发展与展望

依据国务院印发的《生物产业发展规划》、农业农村部印发的《农业绿色发展技术导则（2018-2030年）》等一系列文件对微生物肥料产业提出的要求，未来5～10年的优先研发的7项新技术分别是：微生物肥料优良生产菌株筛选及发酵工艺技术、微生物农田土壤净化修复技术、共生固氮微生物应用新技术、微生物种子包衣技术、有机资源综合利用微生物转化新技术、作物秸秆快速腐解还田微生物及其配套技术、新型复合配套技术。重点研发应用产品主要包括根瘤菌剂、有机物料腐熟菌剂、土壤修复菌剂、溶磷菌剂、生物有机肥、复合微生物肥料等。