我国微生物菌肥登记现状及其在果树减肥增效中的应用

戴美松，王月志，蔡丹英，施泽彬，孙钧

(1.浙江省农业科学院 园艺研究所，浙江 杭州 310021；2.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020)

微生物菌肥是一类含有特定功能活性微生物并兼具有机肥效应的新型生物有机肥料，与传统化学肥料相比，它本身不直接向农作物提供养分，而是通过活性微生物的固定、分解、分泌等生命活动改变土壤中养分变化，进而影响作物的生长[1]。我国为解决农业生产体系中因化肥农药过量施用带来的生态环境污染、农产品质量安全、生物多样性破坏等诸多问题，中央财政自2016年启动了国家重点研发计划“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”试点专项[2]。在此大背景下，替代传统化学肥料的新型肥料加速发展，各类微生物菌肥产品层出不穷。但在果园生产实际中，管理者对微生物肥料的原理、作用了解不足，储藏保管及施用方法不明确，片面依赖化肥的现象依然很明显[2]；微生物菌肥花样繁多，新概念层出不穷，也让人难以理解。本文通过整理当前我国登记注册微生物菌肥产品及有效菌种，以便从原理上理解微生物菌肥，进一步认识该类产品的特征特性、应用范围及注意事项，促进其推广应用。

1 我国微生物菌肥登记现状

我国国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会于2006年9月1日正式实施GB 20287—2006《农用微生物菌剂》国家标准，对此类生物有机肥料产品实行登记管理制度。截至2020年9月，在农业农村部微生物肥料和食用菌菌种质量监督检验测试中心网站(http://www.biofertilizer95.cn/zhdjcpml)上登记的微生物菌肥产品信息有7 608条，分别来自2 856家企业。自2000年开始微生物菌肥登记以来，登记数量逐年增加，尤其在2015—2018年，年登记产品数量快速攀升，但2019年又快速回落(图1)。

图1 微生物菌肥产品年度登记数量(2000—2019年)

从产品形态上看，以粉剂类型为主，占总登记产品的48.2%，其次是颗粒剂(31.9%)和液体(19.9%)。

按内含微生物种类或功能划分，登记产品分为6个菌剂类(菌根菌剂、土壤修复菌剂、光合细菌剂、根瘤菌剂、有机物料腐熟剂和复合微生物菌剂)及2个菌肥类(复合微生物肥料、生物有机肥料)，共8大类(表1)。其中，以复合微生物菌剂的产品类型为主(占比45.5%)，其次是生物有机肥料(占29.9%)和复合微生物肥料(19.3%)。具有加强固氮、污染土壤修复等特殊用途的功能型产品仅占全部登记产品的1.5%。

表1 已登记微生物菌肥的主要功能类型(截至2020年9月)

1.1 有效菌种

截至2020年9月，在登记的7 608种微生物菌肥商品中，共使用了60个属、160种有效菌种。其中，链霉菌属(Streptomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)和乳酸杆菌属(Lactobacillus)的菌种应用最广泛，分别占全部160种菌种的17.5%(28个)、13.7%(22个)和8.1%(13个)。

虽然链霉菌属中获得应用的菌种种类最多，但仅在166种登记产品中得到生产应用，应用率不到2.2%。而芽孢杆菌属中的22种芽孢杆菌菌株在7 051种登记产品中得到应用，应用率高达92.7%，其中又以枯草芽孢杆菌应用最广泛，占全部登记产品的65.05%以上，其次是地衣芽孢杆菌(19.94%)和胶冻样类芽孢杆菌(18.06%)(表2)。

表2 已登记微生物菌肥产品中应用的芽孢杆菌属菌种(截止2020年9月)

截至2020年9月，在7 608个登记产品中，有4 013个产品(占52.7%)的有效菌种为1种(图2)，有2种有效菌种的产品占38.2%，3种及以上有效菌种的产品占9.1%，其中有4个登记产品的有效菌种达到6种。

在4 013个有效菌种种类为1种的生物有机肥登记产品中，有2 377个产品(占59.2%)采用的是枯草芽孢杆菌，其次是解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌(图2)。

图2 单一微生物菌肥产品中登记的有效菌种种类与应用最多的前10个有效菌种

1.2 登记作物

截至2020年9月，7 608个登记产品的适用范围涵盖了蔬菜、果树、药用植物、绿化树种、绿肥等142种经济作物。其中：有4 880个产品只在1种作物上登记适用，占全部登记产品的64.1%；有2 160个产品在2～5种作物上登记适用(占28.4%)。在5种以上作物上登记适用的产品有246个(占3.3%)，其中有3个产品的登记适用作物种类达到20个以上(图3)。

番茄上登记适用的产品有1 671个，为登记产品最多的作物，其次是黄瓜(1 486个)和白菜(1 415个)(图3)。

图3 单一产品登记适用的作物种类与登记最多的前10种作物

2 果树微生物菌肥登记现状

有1 808种产品分别在19种果树上登记适用，占全部登记产品的23.8%(表3)。其中，在苹果上登记适用的产品最多，有615个(占全部登记产品的8.1%，涉及40种菌种)，其次是葡萄、柑橘和草莓(表3)。桃、枣、猕猴桃、梨、樱桃等果树树种上登记适用的产品及有效菌种数量均较少。

在19个果树树种上登记适用的有效菌种共计有75种(表3)，其中枯草芽孢杆菌在其中的17个树种上登记适用，应用范围最广，其次是地衣芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(图4)。

表3 在果树上登记适用的微生物菌肥产品数量及有效菌种(截至2020年9月)

图4 在果树上登记适用的前20个菌种(截至2020年9月)

3 小结与讨论

本文汇总分析了我国微生物菌肥产品中使用的菌种种类、产品登记适用范围，并重点关注了果树微生物菌肥的登记应用情况。微生物菌肥在果树的应用逐年增多，有报道表明，秋施基肥时亩施复合微生物肥料40 kg和菌剂2 kg(有效菌种为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌)的温州蜜柑，其平均单果重和亩产量均显著提高[4]；亩施复合微生物肥料(有效菌种为枯草芽孢杆菌)10 kg为底肥+追肥(复合物微生物肥料9 kg+尿素20 kg+复合肥20 kg)时，能够极显著增加黄冠梨根系生长总量，并极显著提高梨产量、重要经济品质和土壤有机质含量[5]。施用含有地衣芽孢杆菌、角质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、耐高温菌、链霉菌、稀有放线菌和真菌等菌种，载体为畜禽粪便高温腐熟发酵物的微生物有机肥，可显著改善苹果对氮素吸收利用[5]。此外，在大棚油桃[7]、杨梅[8]、葡萄[8]等果树上的探索显示，微生物菌肥在改善果园土壤理化结构、提升养分利用率、增加生物量、增强植株抗性、促进花芽分化和提高果实品质等方面均显示出了积极作用。

登记适用有效菌种最多来自芽孢杆菌属(Bacillus)，该属早在1872年即获得命名，至今已鉴定出至少包含5个科、74个属、813个种[10]。其中应用率最高的枯草芽孢杆菌(B.Subtilis)是该属中的一种革兰氏阳性菌，其分泌的脂肽类、抗菌蛋白、酚类及多烯类等多种抗菌物质具有抑制多种病原真菌的效果，已被应用于动物饲料、净化水质、医药和植物病害的生物防治中[11-12]，在土壤湿度33%～45%、温度25～37 ℃时最适宜生长繁殖，湿度低于15%或温度超过48 ℃后其生长繁殖受到显著抑制。地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)是芽孢杆菌属中另外一种广泛应用的生防菌，对稻瘟病菌、轮纹病菌、炭疽病菌、青霉病菌、晚疫病菌、枯萎病菌等都具有一定防效，并在防控水果采后病害中有应用，可显著抑制柑橘青霉菌、芒果炭疽菌和蒂腐病等有害病菌的生长[13]，其生长温度范围较广(20～50 ℃)。解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)也是该属中对植物病原菌具有很强抑制力的菌种，其产生的多种酶类、脂肽类抗生素、生物表面活性素、聚酮类化合物和抑菌蛋白，同时具有诱导植物产生系统抗性的能力，对根瘤农杆菌、灰霉病菌、褐腐病菌、轮纹病菌、腐烂病菌等果树上常见致病菌都有抑制效用[14-15]。胶冻样类芽孢杆菌(Patuibacilluskribbensis)最早也分类在芽孢杆菌属(Bacillus)，1993年有学者根据表型及16S rRNA序列差异将其单列为类芽孢杆菌属(Patuibacillus)[16]。胶冻样类芽孢杆菌是一种能够分解硅酸盐矿物的细菌，可使土壤中的不溶性K、P、Si等转变为可溶性元素供植物利用，并有刺激作物生长(分泌吲哚)和抑制作物病害作用，有的菌株能产生抗生素，甚至不止一种抗生素，能限制多种病原菌如致病性镰刀菌、腐霉菌、立枯丝核菌所引起的许多病害[17]。

但应该清晰地认识到微生物菌肥无法完全代替传统化肥养料，如果土壤养分太低，微生物肥料(菌剂)也无回天之力，还得加施有机肥或化肥。微生物菌肥只是能够在特定程度上降低传统肥料使用量，进一步提高化肥肥料使用效率，进而改善土壤结构，提升土壤的有机质总含量[1]。此外，微生物菌肥是活菌制剂，其功效受环境条件的影响较明显，因此，在贮藏、转运、使用时都需要格外注意避免高温、高紫外线等影响菌种生活力的条件，谨慎与化学农药混用[18]。如有研究表明，目前，广泛应用的第2代烟碱类高效低毒杀虫剂-噻虫嗪对枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌具有明显抑制作用[19]。

伴随着微生物菌肥产业发展，生产菌种范围不断扩大，人为大量引入微生物进入农业生产系统中的安全性问题亦不容忽视。如哈茨木霉、长枝木霉、绿色木霉等属生物安全风险等级二级，使用过上述菌种的产品需要做毒理测试；有些链霉菌属的菌种还属于条件致病菌，可引起人和动物的感染，风险等级达到三级，应谨慎使用；甚至部分生产企业选择动物源的而非植物源的解淀粉芽孢杆菌作为生产用菌株，虽然生产发酵周期短、活菌数量高、生产成本低，但产品的应用功效不佳，且存在较大的溶血风险[20]，应避免使用。因此，在使用微生物菌肥时一定要从正规厂家购买，科学、合理施用。