我国微生物肥料行业发展状况

周 璇，沈 欣，辛景树

化肥作为粮食的“粮食”，对国家粮食安全具有重要意义［1］。根据联合国粮农组织资料显示，化肥对全球粮食产量的贡献率达40%～60%［2］。中国粮食产量的增加与化肥的施用密切相关，我国粮食产量从1978年的3亿t提高至2013年的6亿t，其中化肥的贡献率曾高达56.81%［3］。但化肥的大量使用在带来粮食增产的同时也造成了许多问题。长期不合理、不科学地施用化肥，不仅增加农业生产成本、浪费资源，也造成耕地板结、土壤酸化等问题。同时，由于不合理地施用化肥，影响作物养分吸收，造成肥料利用效率低下。

随着我国农业生产过程中生态环境问题日益突出，“转方式、调结构”的需求日趋紧迫。2015年我国开展化肥零增长行动，着力解决亩均施用量偏高、有机肥资源利用率低、施肥结构不平衡等问题，通过大力推广测土配方施肥、秸秆还田、有机肥替代化肥、机械施肥、水肥一体化、新型肥料等技术模式，使得化肥的不合理施用得到有效控制。2017年我国化肥施用量为5 859.4万t，与2015年相比减少了162.7万t，实现了化肥使用负增长。同时，2017年三大粮食作物的肥料利用率达37.8%，与2012年相比提高了4.6个百分点。微生物肥料作为新型肥料中的一员，在化肥零增长行动中发挥着十分重要的作用。微生物肥料不仅能够活化土壤养分、改善土壤理化性质、防治土壤有害微生物、提高肥料利用效率，而且能够促进作物生长、协助植物吸收养分、增加作物的抗逆性、改善作物品质［4］，为促进农业绿色高质量发展提供了新的思路与技术。

1 微生物肥料国内外研究进展

微生物肥料是含有特定微生物活体的制品，应用于农业生产，通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境［5］。目前微生物肥料包括微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料。

1.1 微生物菌剂

早在19世纪90年代中期，德国就研制了名为“Nitragin”的根瘤菌接种剂，是世界上最早的微生物菌剂［6］。20世纪30～40年代，美国、澳大利亚等国家先后发展了根瘤菌接种剂产业。据不完全统计，目前微生物菌剂已在20多个国家和地区得到了开发和应用，特别是在发达国家，微生物肥料的使用占肥料投入总量的20%以上。

20世纪30年代，我国土壤微生物学专家张宪武教授对大豆根瘤菌的相关研究打开了微生物菌剂研究的大门。50年代微生物菌剂的生产和应用初具规模，大豆根瘤菌剂接种技术在东北地区大面积推广应用，平均增产10%以上［7］。1958年我国农业发展纲要把细菌肥料列为一项重要的农业技术措施，极大地促进了微生物肥料的研究与应用。60年代后期至70年代，我国掀起了微生物肥料研究、生产和应用的热潮。固氮蓝绿藻肥、“5406”抗生菌肥、VA菌根肥、生物钾肥等微生物肥料得到大面积推广应用。80年代后期，为了适应农业发展需求，微生物肥料的研究从单一的固氮菌剂逐步向复合多功能菌剂、菌肥发展，衍生出生物有机肥、复合微生物肥料等。

1.2 生物有机肥

生物有机肥兼具微生物菌剂和传统有机肥的双重优势，除含有较高的有机质外还含有具有特定功能的微生物。自20世纪80年代中期以来，美国、日本等发达国家就开始注重生物有机肥的研究与应用，其原料主要为畜禽粪便、城市生活垃圾，同时添加如秸秆、甘蔗渣等农副产品。随着日本卧式转筒式和立式多层式畜禽粪便堆肥装置的研制，美国由大型旋转生物反应器组成的高温堆肥系统和由密闭大型发酵组成的动态高温堆肥系统的开发，以及微生物除臭技术的进步，生物有机肥的研究与应用逐步朝着系统化、标准化、无害化方向发展。近年来随着我国秸秆、畜禽粪污等农业固体有机废弃物的不断增加和耕地质量不断降低，资源和环境保护压力日益增大，我国先后实施了测土配方施肥、秸秆还田、有机质提升、耕地质量保护与提升、果菜茶有机肥替代化肥等行动，有效地促进了我国生物有机肥的发展。

1.3 复合微生物肥料

复合微生物肥料集微生物、有机养分和无机养分于一体，不仅克服了传统微生物肥料养分低、见效慢等问题，而且符合农业绿色发展的需求，能达到减少化肥用量、增产提质等目的。如何将无机养分与特定的活的微生物组配在一起，是复合微生物肥料生产的关键。无机养分是多种盐类，浓度过高会抑制微生物生长。通过选育抗逆性强的芽孢杆菌，配合适当的生产工艺，使微生物在复配前保持休眠状态，或将有机物料与微生物一起造粒，无机养分单独造粒，造粒同时均覆膜，最大程度减少不良条件对微生物的影响。

2 微生物肥料行业发展现状

2.1 我国微生物肥料企业数量及分布

我国微生物肥料产业在20世纪80年代后期发展迅速，微生物肥料生产从小作坊、土办法逐步向正规企业、先进设备转化，肥料生产的工业化和商业化水平不断提高［8］。微生物肥料企业数量从1994年的120家增长至2018年的2 261家（含境外15家），企业遍布31个省（自治区、直辖市）。微生物肥料企业产能从1994年的40万t增长到2018年的3 000万t，产业规模达400亿元。

表1为我国微生物肥料企业数量及分布情况，在31个省（自治区、直辖市）中，河北等4个省企业数量均超过200家，企业总数占全国微生物肥料企业总数的47.9%，其中河南省的企业数量最多，为354家；企业数量在50～200家之间的有10个省（自治区、直辖市），其中湖北省、广东省和陕西省的企业数量均超过100家；而企业数少于50家的有17个省（自治区、直辖市）。虽然近年来我国微生物肥料企业数量增长迅速，但部分企业生产规模小，产品种类单一，大型企业数量较少。2008～2018年肥料登记数量≥10个的企业数量为65家，而肥料登记数量为1个的肥料企业达 704家。

表1 2008～2018年微生物肥料企业数量及分布情况

2.2 微生物肥料产品数量及剂型

自1989年肥料登记管理制度实施以来，我国微生物肥料产业发展得到逐步规范，微生物肥料产品的登记数量显著增加。表2为微生物肥料产品登记数量情况，2008～2018年我国共登记微生物肥料产品5 550个。在登记的肥料产品中，微生物菌剂占主要地位，2008～2018年微生物菌剂产品数量为2 725个，占产品总数的49.1%；同时，我国大力推进对秸秆、畜禽粪污等农业有机废弃物资源的再利用，相关补贴政策的实施，有效带动了生物有机肥的发展，生物有机肥产品登记数量达1 644个，占产品登记总数的29.6%；复合微生物肥料产品登记数量为1 181个，占产品登记总数的 21.3%。

表2 2008～2018年微生物肥料产品登记情况

随着农业微生物菌剂的后处理工艺由吸附向干燥等技术手段过渡，产品剂型也呈现多样化。微生物肥料的剂型主要分为液体和固体两种。液体剂型主要是由发酵液制成并以矿油封面；固体剂型可以草炭或蛭石为吸附载体制成颗粒和粉剂两种；此外还有由发酵液直接冻干浓缩的冻干剂 型［9］。在登记的肥料产品中，粉剂仍然是微生物肥料产品的主要剂型，占产品总数的48.2%，颗粒剂型和液体剂型分别占微生物肥料产品总数的31.7% 和20.1%。

2.3 微生物肥料产品中功能菌的应用

微生物肥料产品中功能菌可分为两类，一类是通过活化土壤中营养元素，增加土壤对植物的养分供应，从而促进增产，如根瘤菌通过与豆科植物形成共生体，将大气中的分子态氮转化为可供植物利用的铵态氮，为宿主植物提供50%～100%的所需氮素营养；巨大芽孢杆菌通过分泌有机酸促进土壤磷的释放。另一类除了可以活化土壤中营养元素外，还可产生次级代谢产物，在促进植物对营养元素吸收的同时还可拮抗土传病原菌，从而减轻病害、增加作物产量，如解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和环状芽孢杆菌可在植物根际大量定殖占据空间生态位，通过分解土壤中难溶的磷、钾，产生激素类物质促进植物生长，同时抑制土传病原菌对植物的入侵。此外，还有用于土壤修复菌剂的有机污染降解微生物和农药降解微生物，如白腐真菌、假单胞菌、棒状杆菌等；用于有机物料腐熟剂的有机废弃物降解微生物，如链霉菌属、小单孢菌属、纤维单胞菌属、木霉属等。

为更好地研究利用和保藏农业微生物资源，我国各级科研机构、高校先后建立了各具特色和规模的农业微生物资源保藏中心，如1979年成立的中国农业微生物菌种保藏管理中心，保藏有细菌、放线菌、根瘤菌、食用菌、植物病原菌等微生物资源，占国内主要农业优势微生物资源总量的35%左右，涵盖微生物肥料、饲料、生物防治、污染降解等各类功能微生物菌株；中国农业大学根瘤菌研究中心，保藏根瘤菌9 000多株，是国际上数量最多和多样性最丰富的根瘤菌资源库；福建芽孢杆菌资源保存中心，保藏芽孢杆菌菌株3.6万株，是国内规模最大的芽孢杆菌资源库，这些农业微生物资源保藏库的建立为微生物肥料菌种组合使用提供了丰富的选择和有效的技术支撑。

目前，我国微生物肥料产品菌种的使用正逐渐由单一菌种向复合菌种转化，由单一功能向多功能复合转化，由功能模糊型向功能明确型转化。我国登记的肥料产品中所使用的菌种达170多种，菌种功能已从最初的共生固氮向促生拮抗发展，菌种类型也正从细菌向真菌拓展［10］。2008～2018年，使用复合菌种的微生物肥料产品数量逐年增加，占总登记产品数量的46.8%；菌种组合类型不断丰富，如“固氮菌+根际促生菌”、“根瘤菌+根际促生菌”、“根际促生菌+生防真菌”等菌种的复合使用得到广泛应用。

随着我国科研投入增加，企业生产设备优化，微生物发酵工艺逾见成熟。这得益于功能菌株的高密度液体发酵技术在农业微生物制剂生产过程中的应用，我国登记的微生物菌剂产品的有效活菌数从1.0亿/g上升至6 000.0亿/g，极大地提高了微生物肥料产品品质。与此同时，新型固体发酵设备的研发与初步应用，正在逐渐解决固体发酵模式占据空间大、易污染等问题。

2.4 微生物肥料的应用

随着农业供给侧结构性改革的不断推进，农业绿色发展理念的不断深化，我国微生物肥料行业迎来了发展的春天。近年来，微生物肥料产品的数量不断增加、种类不断丰富，推广应用范围也在不断扩大。我国微生物肥料产品多达170多种，产品种类已从固氮菌菌剂（包括自生固氮菌和联合固氮菌）、根瘤菌菌剂、溶磷微生物菌剂向光合细菌菌剂、硅酸盐细菌菌剂、菌根真菌菌剂、根际促生菌菌剂、有机物料腐熟剂、土壤修复菌剂、微生物微量元素复合生物肥料、联合固氮菌复合生物肥料、多菌株多营养生物复合肥、有机-无机复合生物肥料和固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料等多菌种、多养分、多功能产品拓展。微生物肥料所应用的作物已从最初的豆科、油料和纤维类作物，扩展到了粮食、糖料、蔬菜、水果、烟草、中草药和观赏花卉等119种作物。此外，有机物料腐熟剂和土壤修复菌剂在农作物秸秆、畜禽粪便腐熟和酸性土壤、盐碱土、次生盐渍化土壤改良等方面也得到了较好的应用。随着我国测土配方施肥、土壤有机质提升、化肥减量增效、果菜茶有机肥替代化肥等项目的实施，促进了我国微生物肥料的推广应用。截至2018年，我国微生物肥料累计推广应用面积已超过0.13亿hm2。

微生物肥料在农业生产中的应用效果十分显著：（1）促进作物增产增效。刘燕［11］试验证明施用复合微生物肥料可促进水稻生长，提高水稻产量，增产率可达9.9%。在玉米上施用微生物菌剂可促进作物根系生长，提高玉米籽粒饱满度和成熟度，增加单株穗长及百粒重等，增产率达3.69%～8.65%［12］；（2）提高作物品质。靳亚忠等［13］研究表明，微生物肥料和有机肥配合施用不仅可显著提高蔬菜产量，还可有效降低蔬菜中硝酸盐含量，提高蔬菜品质。王彦飞等［14］试验证明，与常规施肥相比，施用微生物菌剂的辣椒，维生素C和辣椒素含量分别提高了12.8%和2.3%。在重茬地建果园时施用微生物菌肥，不仅可以提高果实产量，而且能够增加果实着色度和含糖量［15］；（3）增强作物抗病和抗逆能力。秦海林等［16］对施用微生物菌肥的树体进行营养状况分析，发现施用微生物肥料可显著改善植株树体和根系生长状况。钟书堂等［17］连续两年在香蕉连作土壤上施用生物有机肥，有效降低香蕉枯萎病发病率，防控率达42%。菌根真菌能与植物共生，通过扩大植物根系吸收范围，使植物能够吸收更多的水分与营养，从而增强植物抗盐碱性；（4）改良土壤。长期施用微生物肥料不仅可以增加土壤孔隙度、降低土壤容重，从而改善土壤结构，还能改变微生物群落结构和组成，提高土壤微生物丰度和多样性。张绪美等［18］发现在次生盐渍化土壤施用微生物肥料可有效改善土壤质量和pH，提高土壤微生物量和养分含量，降低土壤含盐量和Cd含量，对缓解土壤次生盐渍化具有良好效果。

2.5 微生物肥料行业管理

2.5.1 肥料登记制度的建立

为了加强肥料管理，根据《中华人民共和国农业法》，我国于1989年首次出台了肥料登记管理办法，办法中明确规定了企业需要对微生物肥料产品进行产品登记，履行产品检验、田间试验和审批等程序。农业农村部2017年第8号令对办法进行了修订，取消了肥料临时登记事项，放宽了肥料田间示范试验承担单位范围，同时不再征收肥料登记费，此次修订依法保障了简政放权、放管结合，优化了服务改革措施落实。

2.5.2 标准体系的建立

目前我国已制定通用标准、使用菌种和产品安全标准、产品标准、方法标准、技术规程和标签 标识等标准共26个（表3），微生物肥料的标准体系已初步构建起来。从微生物肥料生产技术流程、产品定义、分类、技术指标、无害化指标、产品检验操作步骤、试验方法、检验规则和包装、标识、运输贮存、田间试验、效果评价等方面为规范微生物肥料生产提供了依据。同时，地方结合自身特点，在相关行业标准的基础上，制定地方标准，为发挥地区优势、提高地方产品质量和竞争力，更好贯彻执行标准提供支撑。

表3 微生物肥料行业相关标准

续表

3 微生物肥料行业发展面临的问题

虽然我国微生物肥料行业经过不断发展，已经形成了一定的规模，为农业可持续发展做出了重要贡献，但仍要看到目前我国微生物肥料行业存在的问题。

3.1 产品质量参差不齐

2016年第2季度，山东省对24家企业生产的30批次微生物肥料产品商品质量进行抽查检验，合格率为90%。2017年第4季度，山东省对全省38家新型肥料生产企业的60批次产品质量进行抽查检验，合格率为96%。在抽查过程中微生物菌剂、生物有机肥、复合微生物肥料等产品存在杂菌数、水分、有效活菌数、pH值、总养分、有机质指标不合格、包装标识不合格等问题。这是由于部分微生物肥料企业生产规模小、设备配套性差、生产工艺落后、运输条件不规范，造成产品质量没有保障，不同批次和时间肥料产品稳定性不一致。

我国微生物肥料企业多以中小型企业为主，菌剂类企业年产量多在百吨级别，超过千吨的企业数量较少；而复合微生物肥料和生物有机肥类企业年产量多集中于0.5万～1万t左右，部分企业年产量能达到4万～5万t，只有个别企业年产量能达10万t以上规模，单体量最大的企业规模在20万～30万t。由于我国微生物肥料企业规模较小，集中度低，领军企业少，企业创新能力不足，导致微生物肥料产品同质化严重，主要体现在菌种类型单一、组合重复等方面，而针对不同地区、不同作物的功能性产品缺乏。

3.2 产品使用技术不完善

微生物肥料可通过沟施、穴施、撒施、拌土、拌肥、蘸根、浸种和灌根等方式作为种肥、基肥和追肥进行施用。其应用效果受土壤条件、环境气候、施用方法及作物种类等多种因素影响，要获得理想的施肥效果，需要在深入了解肥料产品特点、功能的基础上，配合各项农业生产技术措施的使用。但目前与微生物肥料配套的技术模式、土壤改良技术等尚未建立，技术的整合与协调作用并未充分发挥。例如生物有机肥由于养分含量低，施用量大，施用过程费时费工，加之农村城镇化加剧，劳动力外流，缺少专业施用机械，都制约了生物有机肥的大面积推广应用。同时，虽然随着科学家们研究的深入，微生物肥料的作用逐渐得到了认可，但仍然缺乏实用有效的评价体系对微生物肥料的应用效果进行评价。

3.3 社会认知和农民接受度低

我国微生物肥料行业起步晚，虽然近年来得到了国家的大力扶持，行业发展取得了一定进步。但与化肥相比，微生物肥料的市场价值和应用潜力，还未得到科研机构、企业及推广部门的充分认识。无论是在产品研发生产，还是在效果宣传推广等方面，都呈现明显弱势。受微生物特性影响，微生物肥料生产、运输、储存所需成本较高，同时由于微生物在土壤和根际的生长、定殖需要一定周期，与速效肥料相比，微生物肥料施入土壤后见效慢。以上因素限制了企业对微生物肥料生产和研发的积极性。受试验示范展示不足、技术培训不到位、宣传引导不充分等因素影响，广大农户对微生物肥料存在认识有限或不信任等问题。

4 推进微生物肥料行业发展的建议

4.1 提高产品质量

加强新型功能菌株的筛选，采用现代高通量筛选技术，结合现代基因工程技术等手段，筛选培育具有固氮、解磷、解钾、土壤修复、分解腐熟有机物料等功能的优良菌株，从整体上改变技术支撑不足的格局［19］。加快企业对新技术、新设备的引进，注重个性化产品的开发和品牌的培育，发展适应于不同区域、不同作物和不同肥力水平的专用微生物肥料，倡导生产菌种的“菌株化”，同时培育一批质量有保障、施用效果好的名牌产品。将行业的技术和产品发展作为一项长期工作。不断规范行业管理，根据微生物肥料产业发展不断完善相关标准体系，建立严格的市场准入制度，强化市场监管，保障产品质量，维护企业合法权益，为微生物肥料产业创造规范有序的营商环境。

4.2 完善使用技术

与普通化肥不同，微生物肥料的核心是有效的活菌，如何维持肥料产品在土壤中的有效活菌数，是保障微生物肥料使用效果的关键。根据产品功能、菌种生物学特性等特点，建立配套的运输、储存技术，结合使用区域环境气候特点、作物种类和土壤类型等因素，进一步完善施用技术，并与各项农业生产技术有机结合，建立相应的技术模式。同时，建立一套行之有效的评价方法和体系，对微生物肥料产品的使用效果进行客观评价，为微生物肥料推广应用提供技术支撑。

4.3 加大微生物肥料的宣传培训

各级政府通过项目实施、政策补贴等方式，加大对微生物肥料的推广应用。加强与企业、农业新型经营主体、社会化服务组织的合作，通过建立示范区，展示微生物肥料产品、使用技术及应用效果等，引领带动广大农民使用微生物肥料。同时，基层农技推广部门要采取技术培训、现场观摩、活动交流等形式多样、内容丰富的宣传培训措施，加大对广大农民和新型农业经营主体的培训，提高其对微生物肥料的认识，增长肥料使用技术。此外，还应发挥好媒体的宣传作用，通过对微生物肥料产品、技术的宣传，扩大社会影响力，为微生物肥料发展营造良好的社会环境。