菌肥的功能、应用及制备技术

2022-03-16罗剑锋杜易桓罗育才张亚琦向国红杨礼马银花段仁燕

农村实用技术 2022年3期

罗剑锋杜易桓罗育才* 张亚琦向国红杨礼马银花段仁燕

（1.娄底市农业农村局，湖南娄底 417000；2.湖南人文科技学院农业与生物技术学院，湖南娄底 417000）

我国人均耕地面积少，需要用少量的耕地供养大量的人口。使用化学肥料是我国农作物增产的重要手段，也使我国成为化学肥料的主要生产国和使用国之一；化肥的使用，有效地提高了作物的产量，增加了人们对化肥的依赖度。但是，化肥在有效提高农作物产量的同时也对环境产生不容忽视的负面影响，由于化肥中腐殖质和有机质几乎没有，使用化肥会导致有机质和腐殖质的缺乏，造成土壤板结。此外，化肥具有高挥发性、易流失性和较低的利用率，已有研究证实，氮肥、磷肥和钾肥的利用率分别为30%～50%、10%～25%和50%左右[1]。

为了更好的实现可持续发展，人们逐步开始使用营养全面、对土壤微生物群落具有改善作用、维护土壤微生态平衡的有机肥。有机肥来源广泛，易获取，同时能够对土壤理化性质进行改良，增强土壤肥力[2]。但是，由于其成分的不确定性导致了其肥效的不稳定。有机肥可来源于家畜粪便、作物秸秆等农林废弃物。而动物粪便中含有较高的重金属，当其作为有机肥时会对土壤造成二次污染，从而影响作物的安全利用。此外，当土壤对有机肥进行降解时，会释放二氧化碳等温室气体，对大气造成一定的污染[3]。

1 菌肥的定义

菌肥也被称为微生物肥料、菌剂、接种剂，是现代新兴肥料制品中的重要一环，是农业生产实践中重要的辅材。菌肥可以起到促进植物生长和抑制有害微生物活动的作用。菌肥内活体微生物的生命活动可有效地提供植物所需的营养元素。

菌肥在我国大概有70年的历史，菌肥的发展首先是从根瘤菌剂开始，到细菌肥料，到现在市场上常用的微生物肥料[4]。我国目前常用的菌肥主要为解磷菌类的菌肥、固氮菌类的菌肥、解钾菌类的菌肥、抗生菌类的菌肥、菌根菌类的菌肥和复合菌类的菌肥等[5]。随着微生物肥料在农业生产中的广泛应用，菌肥具有较为广阔的应用范围。

2 菌肥的功能

菌肥主要具有以下的功能：

2.1 菌肥有利于保持土壤肥力

菌肥肥料中微生物的活动能够快速分解土壤中的有机质，提升土壤肥力，并对土壤中的无机元素起到固定作用。微生物中含有的化学元素可作为植物有效养分的储备库，而土壤微生物储存的养分能够对土壤微环境起到调控作用。由于微生物的新陈代谢，能够推动土壤中元素的循环[6]。

2.2 菌肥有利于农作物吸收营养

比如，菌肥中的一些根瘤菌属肥，能够与豆科植物的根部相结合，形成根瘤。根瘤能够满足豆科植物实际生长中所需要的氮素，促进作物吸收营养，实现农作物的更好生长[7]。

2.3 菌肥有利于减少病虫害

植物中的多种酶能够对微生物起到诱导作用。如：过氧化物酶、脱氧合酶和几丁质酶等，这些酶能够使微生物参与到植物的防御反应中，有利于植物的防病及抗病。同时部分微生物的分泌物能够使病原微生物的活动得到抑制，降低病虫害发生率，提高作物产量[8]。

2.4 菌肥有利于提升作物品质

与豆科植物互作的根瘤菌，能够固定氮向作物籽粒的输送。因此在根瘤菌肥使用后，可使豆科植物籽粒中的蛋白质含量得以有效提升。此外，有些菌肥在应用之后，可促进作物中的糖分、维生素C以及氨基酸等含量得以有效提升，能够使蔬菜品质得以提升，有效降低农作物中硝酸盐含量等[9]。

3 菌肥的应用及制备技术

随着菌肥的广泛应用，其相关研究也愈加深入，但在其实际生产及应用中仍旧存在的问题是菌肥的生产工艺相对落后[10]。

微生物菌肥的效率主要由所选择的菌种种类、微生物的活性度和作用效率决定。考虑到我国地理与自然、生态环境差异较大，且微生物容易受到不同环境的影响，导致肥料使用后肥效差异较大。所以菌种的选育是菌肥制备中最重要的一环。现今菌肥的研究普遍是针对特定的情况，筛选特定菌种，并根据菌种的特性来制备菌肥。菌肥制备流程相对简单，主要分为菌液的制备、堆肥的制作和堆肥发酵[11]。菌肥制作时一般是将菌种接种在基肥上共同发酵，基肥一般是采用农林废弃物，比如玉米秸秆、花生壳、烟草叶片、椰壳、麦糠、禽畜粪便等[12-14]。菌肥的基肥来源广泛，灵活程度高，经济使用，而且能够使农林的废弃物得到更好的处理，有利于对环境更好的进行保护。

目前，菌肥已得到广泛的应用。例如，从亳州的药用菊科植物筛选出具有促生功能的菌株，并与微生物实验室保存的优良菌株一同培养，得到相互之间无明显拮抗作用的菌株共 7 株，并将其制备成亳菊专用复合菌肥。通过施用于温室大棚的盆栽亳菊上，研究发现亳菊专用复合菌肥的施用能够提高亳菊中活性物质含量的积累，为亳菊的提质增效奠定了基础[15]。胡滢滢等以学校食堂的泔水为原料，通过发酵培养获得粘红酵母和地衣芽孢杆菌菌液，并且按照不同比例混合菌液制备微生物液体菌肥，施用了液体菌肥的盆栽小油菜，其鲜重、叶绿素含量和过氧化氢酶活性均比对照组有了显著的提高了[16]。王连林等筛选出三株功效显著的功能菌，包括固氮菌N1、解磷菌FL7、解钾菌K3，然后将由三种菌制成的复合菌剂与一定比例的畜禽粪便联合，制成能够提升作物品质和改良土壤状况的高效复合生物菌肥[17]。郑世浩等从土壤中筛选得到固氮菌N3、水解土壤有机磷细菌Y1、释放不溶性无机磷细菌W3和生防菌KY2，并将三种菌和玉米秸秆一同发酵制成菌肥，并且通过实验表明此菌肥能够显著促进烟草的光合作用，并有效防治层出镰孢菌引起的枯萎病[18]。李凌凌等从辣椒根际处采集土样，从土壤样品中筛选出一株固氮菌嗜麦芽窄食单胞菌YX，固氮菌YX与溶磷菌两两混合发酵所制的复合型菌肥对植物干重的增加有显著的效果[19]。赵玥通过筛选人参根际土壤中的功能菌株，选取了其中活性较强的4株细菌用于菌肥研制，该种菌肥适应性强，效果明显，较少的用量即可达到良好的病害防治及增产效果[20]。

国外对堆肥技术在进行进一步的研究，利用Biolog Tools、PICRUST和FUNGuild对鸡粪和浮石堆肥60 天过程中细菌和真菌群落的代谢功能和有机降解行为进行了研究。在高温阶段，细菌群落对碳水化合物的降解能力增强。成熟期真菌群落对羧酸和氨基酸的降解率相对较高。在培养过程中，腐殖酸是真菌群落的主要营养方式。堆肥处理后，真菌动物病原菌由12.5%降至1.2%。细菌群落组成和底物降解率主要受氧化还原电位、pH和水分的影响，温度是影响真菌群落有机物降解的主要环境因子。此外，Mao等研究证实，竹炭与两种细菌粉联合使用对猪粪堆肥过程中气体排放和细菌群落变化的影响[21]。结果表明，细菌群落的演替是高温堆肥过程中抗性基因动态变化的主要驱动因素，金属抗性基因在细菌群落对金属抗性的强弱中起着重要作用。此外，还证实了温度、水分和氧化还原电位对堆肥系统细菌群落演替和有机质利用特性有很大影响。