微生物肥料对土壤和作物生长的影响

摘 要： 随着经济水平的提高，人们越来越重视健康问题，吃得放心是关系到国计民生的大事。农业农村部高度重视土壤和农产品的安全，为减少化肥农药施用实施了一系列举措。微生物肥料是减少化肥农药施用的重要产品，阐述微生物肥料概念和分类，分析国内外研究现状及发展中存在的问题，研究表明，微生物肥料未来将大有发展。

关键词：微生物肥料；土壤；作物生长；化肥；农业废弃物

中图分类号：S144 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）09-0068-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.09.012

0 引言

随着生活水平提高，人们越来越重视健康问题，吃得放心是关系到国计民生的大事。农业农村部高度重视土壤和农产品的安全，为减少化肥农药施用而实施了一系列重要举措，2015 年印发了《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020 年农药使用量零增长行动方案》，2022 年印发了《到2025 年化肥减量化行动方案》和《到2025 年农药减量化行动方案》。微生物肥料作为一种新型肥料，对减少化肥农药施用有不可或缺的作用，虽然在国内外已经有多年的研究和应用，但是我国目前主要是应用在大型农产品生产基地，普通农民使用较少[1-2]。本研究旨在通过对微生物肥料的概念和分类的阐述，对国内外研究现状及发展存在的问题进行分析，并提出了对策建议，为我国微生物肥料普及应用提供支持。

1 概念和分类

1.1 微生物肥料概念

被誉为中国农业微生物学奠基人的中国科学院院士陈华癸教授对微生物肥料的定义：微生物肥料是指一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物起关键作用[3]。

微生物肥料是利用科学技术将一种或多种活的有益微生物通过一系列工业化加工形成的肥料制品，这类制品施入土壤后能够改善作物根际微生态环境，有促进作物生长、提高作物产量、改善作物品质及减轻病虫害等多种作用效果[4-5]。

1.2 分类及特性

微生物肥料可以作为基肥和拌种肥，也可作追肥和肥料发酵剂，并且可以与有机肥、化肥等联合使用[6]。目前，微生物肥料品种较多，依据不同标准可以划分为不同的类型，本研究主要从所含微生物种类、所含微生物种类的数量和制成品外观性状3 个方面对微生物肥料进行分类。

1.2.1 按微生物种类分类

按照所含微生物种类可以划分为细菌、真菌和放线菌3 类[7-10]。

细菌肥料包括固氮菌、解磷菌、解钾菌、芽孢杆菌、纤维素分解菌和光合细菌等。固氮菌肥料是通过刺激作物根系提高作物的新陈代谢，从而达到改良作物根际土壤环境、促进作物生长的目的。解磷菌肥料是将肥料中的解磷微生物释放以溶解土壤中难溶性磷酸盐，从而提高植物对磷元素的吸收利用，激活土壤微量元素活性，改善土壤结构，提高有机质含量，提高作物产量。解钾菌肥料是将难溶的钾、镁等养分元素转化成为可溶的养分，从而增加土壤中速效养分含量，促进作物生长发育。芽孢杆菌肥料是通过分泌抗生素类物质和多种活性酶，抑制土壤中的致病菌，增强作物抗性，从而提高作物产量，改善作物品质。纤维素分解菌肥料是通过分泌纤维素酶，将进入土壤的纤维素转化为半纤维素、糖类或酸类等较为简单的碳水化合物，增加作物吸收利用率，从而促进生长。光合细菌肥料是通过将光能转化成微生物代谢活动的能量，从而促进植物根系分泌氨基酸和核酸，提高作物抗逆性。

真菌肥料是指含有能够促进植物吸收营养物质的真菌或真菌代谢产物的有机肥料。其主要包括菌根真菌肥料、霉菌肥料、酵母菌肥料等。菌根真菌肥料是通过活化土壤中矿物养分，提高植物抗性，抑制病原菌，促进植物生长发育，增加产量，改善品质。霉菌肥料和酵母菌肥料可有效改善作物农艺性状，提高作物品质。

放线菌肥料能够通过分泌抗菌物质和刺激素，从而提高作物系统抗性，促进作物生长并调节根际微生态环境。

1.2.2 按微生物种类的数量分类按照微生物种类的数量可以分为只含一种微生物的肥料即单一菌种肥料，以及含多种微生物的复合肥料两类。微生物肥料的研究是从单一菌种起步的，单一菌种肥料的功能比较单一，主要是解决作物或土壤缺乏氮、磷、钾等某一种养分的问题，如根瘤菌肥料、固氮菌肥料等。复合肥料因含有多种微生物，其效果更全面，也是目前农业生产中使用最广泛的类型。复合肥料功能性更强，营养价值更高，更有利于养分平衡及提高肥料利用率。复合肥料在增强营养元素效能的同时，还能较好地解决土壤板结、土传病害、化肥农药过度施用等问题，从而达到改良土壤结构、提高肥料效力、增强作物抗性及实现增产增收等综合效果[11-13]。

1.2.3 按制成品的外观性状分类

微生物肥料按照外观性状可以分为液体和固体两种形态。液态肥是以液体作为基质的发酵液。固态肥是在以草炭作为载体的基础上，制成粉状或颗粒状；近年来有以蛭石作为基础载体的类型，也有由发酵液浓缩后经过冻干作用而形成的冻干剂型。液态肥和固态肥均可以用于各类蔬菜、果树的生产，可通过沟施、撒施、浸种、蘸根、灌根、拌土和拌肥等多种方式，以种肥、基肥、追肥等进行施用[14-16]。

2 发展现状

2.1 国外微生物肥料发展概况

19 世纪后期，在微生物学领域以法国巴斯德为首的研究人员获得一系列成果，促进了农业领域微生物研究的发展与应用，并由此产生了具有固氮、溶磷、解钾等效果的微生物肥料[17]。目前世界上有70 多个国家在研究、生产和使用微生物肥料，如美国、法国、印度，以及非洲一些国家，其品种主要是根瘤菌制剂和生物修复制剂，尤其是根瘤菌制剂发展最为迅猛，不仅接种面积不断扩大，而且应用的豆科植物种类繁多[18]。许多国家也在其他种类微生物的研究和应用方面有所成果，如苏联及东欧一些国家研究人员对圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌研究发现，这些细菌能分泌生长物质和一种抗真菌的抗生素，能促进植物种子发芽和根的生长[19]。据调查，发达国家微生物肥料施用量已占肥料总施用量的40% 以上，并且呈现每年增加10%～20% 的上升趋势[20]。

2.2 我国微生物肥料发展概况及其作用

我国微生物肥料的研究应用也是从对豆科植物进行根瘤菌剂接种开始[21]。近年来，我国微生物肥料的研究发展较快，已研发出多种复合微生物肥料，目前在农业农村部登记注册备案的企业有500 余家，年产量超过1 000 万t，通过农业农村部临时登记证的产品已近400 个，其中转为正式登记的产品有100 多个，应用面积累计达666.67 万hm2 以上[22]。

2.2.1 微生物肥料对作物农艺性状的影响

在作物的生长发育过程中，土壤中的营养元素及酶活性都是影响作物农艺性状的重要因素[23]。作物一般都是通过根系从土壤中吸收营养元素，而微生物随着微生物肥料施入土壤中后，在土壤里不断繁殖，产生大量刺激作物根系生长的物质，使根系可以延伸到土壤的更深层，加速养分吸收，从而促进作物各个器官的生长发育[24]。徐迅燕等[25] 研究表明，施用微生物肥料对青菜生长的促进作用十分显著，提高了青菜的茎叶质量、株高、茎粗和绿叶数等指标，但将微生物肥料灭活后再喷施，则对青菜农艺性状影响不大，说明微生物肥料中的活性有益微生物和微生物代谢产物显著影响作物农艺性状。赵从波等[26] 研究表明，施用微生物肥料后，其红小豆株高、单株荚数和产量与对照处理相比都得到了显著提高，并且随着肥料施用量的增加，对红小豆的促进效果也更加显著，说明施用微生物肥料可以显著改善红小豆的营养生长与生殖生长。

2.2.2 微生物肥料对作物产量和品质的影响

曹雯梅等[27] 研究表明，施用微生物肥料处理与施用化肥处理及不施肥料处理相比，玉米籽粒产量分别增产6.2% 和23.9%，增产效果显著。阎世江等[28] 研究表明，在小麦的生长过程中采用固氮菌肥料拌种和喷施，能明显促进小麦生长，提高小麦产量。史鸿志等[29]、王志江[30] 均对水稻施用微生物肥料进行研究，结果表明， 施用微生物肥料后对水稻有明显增产效果。

2.2.3 微生物肥料对作物生理指标的影响

作物叶片中的叶绿素含量越多，光合作用能力越强，而光合作用影响着光合产物的积累，最终反映到作物的产量上[31]。王继雯等[32] 研究表明，施用微生物肥料可以使小麦叶片中的叶绿素含量显著提高。张幸果等[33] 研究表明，施用微生物肥料可提高成熟花生的净光合速率、气孔导度、细胞间CO 2 浓度和蒸腾速率，并且施用量越高，效果越好。

2.2.4 微生物肥料对植物抗病虫害的影响

施用微生物肥料对植物抗病虫害的影响主要是两个方面，一是影响植物自身的营养状况和生长发育，二是通过植物影响植食性昆虫的个体大小、存活率、寄主选择、成虫寿命和生殖力等[34]。潘子旺等[35] 研究发现，施用含有枯草芽孢杆菌的微生物肥料能有效缓解马铃薯的连作障碍，降低马铃薯疮痂病的病情指数。张萍等[36] 研究施用含有放线菌的微生物肥料对新疆维吾尔自治区加工番茄促生、防病、增产及列当的防控效果发现，其能够显著降低加工番茄株高，提高单株结果数，降低番茄早疫病病情指数和列当分枝数，提高加工番茄产量。

2.2.5 微生物肥料对土壤理化性质的影响

微生物在土壤中进行代谢活动时可以分泌出一种黏合剂，促进土壤形成团粒结构，使得土壤更加疏松透气，水肥保持能力更强。土壤环境的改善更有利于有益菌群的生长繁殖，从而形成良性循环，促进根系的生长和对养分的吸收[37]。郭志国等[38] 研究发现，施用过生物有机肥的土壤容重减小、孔隙度提高，土壤变得疏松、透气性更好，更适合作物生长。施用微生物肥料能有效提高土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的含量[39]。孙祎振等[40] 研究发现，施用微生物肥料后土壤中有效氮磷钾分别比对照组明显增加7.7%、27.9% 和7.5%，其中有效磷的增加最显著。

3 存在问题

3.1 产品方面

微生物肥料效果不易稳定。微生物肥料施入土壤后，在适宜的条件下可以快速繁殖，形成优势菌群。但是，由于微生物肥料中所含的大量微生物，易受外界环境影响。如在北方偏寒冷的地区，或者南方偏酸性的地区，或者施用时天气状况不好（下雨或者高温），均会影响微生物肥料里面的微生物活性，从而影响施肥效果。

3.2 生产方面

微生物肥料涉及农业生物技术的很多方面，是一项需要专业技术背景和科技含量较高的行业，很多企业存在技术水平、生产工艺和生产设备相对落后，以及生产规模较小、不规范等问题，导致生产的产品质量不稳定，如有效活菌数较低、杂菌率较高、有效期较短等，或者菌种组合、产品成分不合理等，导致肥效达不到要求[41-42]。

3.3 管理方面

微生物肥料具有较大的发展潜力，为了利益企业争相生产，导致市场上产品纷乱众多、良莠不齐。目前我国对于微生物肥料的管理还处于发展阶段，还不够成熟，虽然已经实行了登记管理制度，但是管理力度不够，行业准入标准、行政许可审批及监督检查等一系列的环节都有待于构建和完善[43]。

3.4 使用者方面

农民对微生物肥料认知不足。虽然微生物肥料在我国已有几十年的发展历史，但是微生物肥料作为一种具有多种功能的活菌制剂，对广大农民来说，由于文化水平有限而导致在使用时，面对如何科学合理使用仍然存在一定困难[44-45]。当厂家和经销商无节制地宣传夸大产品效果时，农民往往禁不住诱惑而盲目购买，又不知道如何科学合理地施用，导致效果不理想，因此又对微生物肥料失去信心，认为其不如化肥肥效好。

4 对策建议

4.1 加强科技投入

应该加大科研资金投入，鼓励高校与企业联合建设研发基地，开发适配当地微生物肥料的生产设备，并通过企业反馈市场需求，研发出适宜当地气候、土壤等环境及符合农民施肥习惯的微生物肥料品种，建立研产销一体化。

4.2 加强行业管理

我国高度重视农业安全，对微生物肥料产业发展尤其重视，对微生物肥料施用有一系列的补贴政策，但是力度还不够。应进一步完善行业、技术、产品等标准和规范，出台相应的法律法规，明确准入规则。农业主管部门应该在加强微生物技术科研投入、扶持微生物肥料企业的基础上，将微生物肥料作为推广科学施肥的重点内容。各级农技推广部门应将微生物肥料作为当下土壤和农产品质量提升的关键，不断完善应用技术方案、创新推广模式、加大推广力度。

4.3 加强宣传力度

微生物肥料在保障农业安全、提高农产品品质、促进农业增效等方面具有重大作用，但毕竟属于新兴产业，想要迅速发展壮大，得到广大农民认可，需要各级部门加大宣传力度，做好长期准备，打持久战。利用广播、电视、网络等媒体，以及实际进村入户发放宣传资料等多种形式，向全社会广泛宣传施用微生物肥料的好处，让农民了解盲目施用化肥的害处，尤其是传授农民鉴别肥料、科学合理施肥的知识。

5 结束语

微生物肥料利用微生物的原理，将农业废弃物、污染物、人畜粪便等发酵后变成高效肥料，使废弃的有机资源得到合理利用，保护生态环境，提高农产品竞争力，增强农业可持续发展能力。微生物肥料符合发展可持续农业、现代生态农业的要求，是无公害食品和绿色食品生产现实需要，是减少化肥和农药施用量、降低环境污染的必然选择。我国微生物菌种具有资源丰、种类多、应用范围广等特点，丰富的微生物资源为发展微生物肥料产业提供了有力保证。微生物肥料是我国未来肥料发展的重要方向，其发展前景十分广阔。

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