微生物菌肥在农业生产中的应用生命科学与化学系生物工程专业122712011046 吕坤指导老师赵林【摘要】介绍微生物菌肥的种类及其作用机理，比较农业生产中普通化肥和微生物菌肥的使用现状，充分说明了微生物菌肥在现代农业生产中的优越性和应用潜力，微生物菌肥结合普通化肥的有效利用可达到节本增效的目的，对实现农业的可持续发展起到积极的作用。
【关键词】微生物菌肥；农业生产；应用潜力;微生物菌肥是根据土壤微生态学原理、植物营养学原理、以及现代“有机农业”的基本概念而研制出来的，是以微生物的生命活动导致作物得到特定肥料效应的一种制品，是农业生产中使用肥料的一种。
正确施用微生物菌肥，能降低化肥用量、降低生产成本、改良土壤结构、消除土壤板结、改善作物品质[1]。
1 微生物菌肥种类及特点生物菌肥是利用高科技手段将野外环境中筛选出来的微生物经诱变、复壮后,再经工业发酵,以草碳、褐煤、粉煤灰等为载体精加工而成的一种高含菌量的生物制剂,能通过微生物的特定作用给植物提供营养、调节植物生长。
生物菌肥用于农业生产中能够获得特定的肥料效应,可作为化学肥料的有益补充。
目前,中国生产应用的生物菌肥可分为固氮菌类、解磷菌类、解钾菌类、光合细菌类、菌根菌类、抗生菌类、复合菌类等。
根据查阅1989年以来各类有关菌肥的文献发现,以固氮菌类、解磷菌类、解钾菌类和复合菌类为主,而光合细菌类、菌根菌类、抗生菌类的研究较少,也有个别有关促进植物生长的根际细菌的报道[2]。
生物菌肥作为一种生物制剂与化学肥料相比具有以下特点:不破坏土壤结构、保护生态、不污染环境,对人、畜和植物无毒无害;肥效持久;提高作物产量和改进作物产品品质;成本低廉;有些种类的生物肥料对作物具有选择性;其效果往往受到土壤条件(如养分、有机质、水分、酸碱度等)和环境因素(如温度、通气、光照等)的制约;一般不能与杀虫剂、杀菌剂(真菌或细菌农药)混用;易受紫外线的影响,不能长期暴露于阳光照射下。
2微生物菌肥的作用机理2.1提高土壤肥力各种自生、联合或共生的固氮生物肥料,都可以增加土壤中氮素的来源;有溶解磷、钾作用的微生物,可分泌多种有机酸,有机酸通过螯合作用促使难溶性磷及封闭态钾的释放;根际微生物还可以分泌一些诱导物提高土壤酶活性,有利于根际土壤养分的转化便于植物对营养物质的吸收利用。
2.2促进难溶性矿质营养释放生物菌肥含有大量的微生物活体,施入土壤后使土壤中微生物量、土壤酶活性显著增加,促进土壤中难溶性矿物质养分的释放。
同时,有些微生物能分泌植物激素,从而促进作物生长。
有些真菌还能分解土壤中的有机物质,释放出糖类,促进固氮菌的生长,进一步提高土壤养分的有效性,而随着有益微生物增加,还有拮抗病原生物的作用。
此外,由于有机物的矿化作用,在土壤中产生大量的CO2,也增加了土壤的保温性能。
同时,土壤的保肥、保水性能也能得到加强。
2.3协助农作物吸收养分根瘤菌肥是生物菌肥中重要的一种,它可以侵入豆科植物的根部,在根部形成根瘤,根瘤将空气中的氮转化为氨,供给作物营养。
菌根是一种土壤真菌,它以吸收较多的营养物质来供给植物利用。
菌根对磷元素的吸收最为明显,对土壤中活性差、移动性缓慢的元素如锌、铜、钙等的吸收也有加强作用。
2.4减少病虫害发生,增强植物抗性生物菌肥中含有多种非病原微生物菌群,在微生物的生长繁殖过程中,具有竞争性抑制作用,并能分泌多种抗生素、杀虫物质及植物生长激素,不但能抑制植物病原微生物的活动,起到防治植物病害的作用,而且能刺激作物生长,使其根系发达,促进叶绿素、蛋白质和核酸的合成,提高作物的抗逆性[3]。
有些微生物肥料如菌根真菌施入土壤后,在作物根部大量繁殖的菌丝除了有益于作物对营养元素的吸收外,还可增加其对水分的吸收,从而提高作物的抗旱能力。
2.5改善作物品质研究表明,生物菌肥对作物品质具有明显的改善作用。
施用生物菌肥的蔬菜硝酸盐含量减少25.4~44.3mg/kg,比传统施肥降低约20%;维生素C含量增加了99.6mg/kg,糖分含量平均增加了6.6mg/kg。
黄瓜、番茄和韭菜也因施用微生物肥料含糖量略有增加,其中韭菜的葡萄糖和果糖分别增加了19.5%和17.0%。
与基质和施用化肥对照相比,施用生物菌肥后生菜的粗蛋白、钾、维生素C有所增加,总有机酸降低,还原糖增加,糖酸比提高1倍,亚硝酸盐降低21.3%~36.3%。
茄子施用生物肥后含糖量和维生素C分别增加16.3%和9.1%[4]。
2.6增产作用生物菌肥在与化肥结合施用条件下,比传统化肥施用方式增产5%～10%,占增产报道总数的30.8%,增产10%～15%的占到22.0%,增产15%～20%的占13.8%,报道增产20%以上的占20.8%。
3普通化肥的利用现状目前，我国在农业生产中，化肥的使用存在着许多不合理的现状和问题。
其一，浪费现象较为严重，平均利用率不到30%，远低于发达国家55%的水平，我国耕地面积约占全世界的9%，而年平均肥料使用量约占全世界肥料消耗量的35%[5]；其二，肥料质量不高，配比不合理，肥料中养分平均含量为27%，且以单元素和低浓度肥料为主，复、混肥配方不够合理，钾肥和中、微量元素肥的使用量低，这是造成肥料综合利用率低的主要原因之一；其三，肥料资源配置和区域分布不平衡，经济发达、交通便利的地区用肥数量与质量较高，偏远、落后地区用肥量偏低，质量较差；其四，有机肥、微生物肥开发利用不足，投入量波动性下降。
综合上述，目前我国化肥的使用现状令人担忧，用肥总量大，肥料利用率低，且产品质量不高。
化肥生产属高耗能产业，其中每生产1吨尿素就要消耗15吨标准煤，随着氮肥生产效率不断下降，氮肥损失引起的环境问题已经日趋严重。
过量施用氮肥导致的土壤酸化、温室气体排放和地下水硝酸盐污染等问题已成为集约化农业可持续发展的严重威胁[6]。
为解决这一问题，在提高我国化肥生产利用效率的同时，大力发展微生物肥料产业是十分必要和迫切的。
4微生物菌肥的应用现状我国微生物菌肥的研究是从在豆科植物上应用根瘤菌接种剂开始的，起初只有大豆和花生根瘤菌剂，20世纪50年代开始陆续从原苏联引进自生固氮菌、解磷细菌和硅酸盐细菌剂、“5406”抗生菌肥料[7]、固氮蓝绿藻肥、V A菌根等，20世纪80～90年代，相继应用联合固氮菌和生物钾肥作为拌种剂，近几年，推广应用由固氮菌、磷细菌、钾细菌和有机肥复合制成的生物肥料做基肥施用。
微生物菌肥和化肥、有机肥等混合施用，比传统施肥增产超过10%的报道占52.8%[8]。
微生物菌肥种类以固氮菌类、解磷细菌类、解钾细菌类和复合微生物肥料为主。
不同微生物菌肥增产效果不同，其中，菌根菌类、复合微生物肥料、固氮菌类、光合细菌类和解钾菌微生物肥料的平均增产依次为22.3%、21.2%、14.7%、13.6%和12.2%[9]。
微生物菌肥在不同地区的应用与增产效果也不尽相同。
雷春意[10]在三年的时间里对小麦、玉米、番茄、马铃薯四种作物进行微生物肥料应用的田间试验，结果得出化肥基肥用量降低25%～45%，四种作物的产量比常规施肥分别提高4.7%、18.1%、11.5%、36.2%。
冯明印等[11]研究生物菌肥在大豆上的应用效果，得出在浸种和鼓粒期喷施菌肥叶面素后，大豆产量增幅3.10%～10.28%。
目前，我国约20多个省都有微生物肥料的应用，其中华中地区最多，华北和西北次之，华南和东北较少。
目前我国微生物菌肥已应用于30多种作物上，其中禾谷类作物应用最多，其次是油料和纤维类。
不同作物因不同的生理特点、环境、接种物的种类和农业措施，应用效果也不尽相同。
微生物菌肥自身并不能直接为作物提供可吸收利用的肥料，而是通过微生物种群的生命活动，直接或间接的分解、合成能促进作物生长，增强抗逆性、抗病虫性，改善作物品质和提高作物产量的营养物质。
因而，微生物菌肥不能完全取代传统肥料，但是使用微生物菌肥可不同程度的减少传统肥料的使用量，提高化学肥料的利用效率和改善土壤结构，提高土壤有机质含量。
在实际的农业生产中，随着化肥和农药的大量使用，使得土壤中土著微生物的结构发生了改变，有益微生物活动微弱，所以，有目的地施入微生物菌肥，是发挥微生物集群肥效的必要手段[12]。
5微生物菌肥的发展趋势近年来，由于我国农业生产对肥料的需求量不断增加，而化学肥料价格上涨和大量使用化肥造成环境及农产品污染等原因，人们开始重视微生物菌肥的生产。
微生物肥料的功效已得到人们的认可，但在生产中的效果还不稳定，这是由于对一些制约微生物菌肥肥效的因素研究还不是很全面，如微生物进入土壤后同类微生物间的竞争、拮抗作用以及接种菌株在植物根际的定殖能力等，及其应用方法和产品工艺等方面，都需要进行广泛的研究，使微生物菌肥料得到广泛的应用[13]。
由于微生物肥料具有低投入、高产出且绿色无污染的特性，今后，可持续农业的发展也需要生物肥料的参与，微生物菌肥不仅可补充肥源不足，而且可用作绿色有机食品专用肥。
因此，需开发新的微生物菌肥品种，提高质量，发展微生物菌肥加工工业，建立微生物肥料质量标准和管理体系，以及加强微生物菌肥的科研、技术培训及推广应用工作，从而推动我国微生物菌肥向产业化方向发展。
参考文献[1] 韦美丽, 黄天卫, 孙玉琴, 王炳艳, 陈中坚, 王朝梁. 世奇微生物菌肥对三七生长及产量质量的影响[J]. 特产研究. 2008, (03).[2] 李自刚, 王新民, 刘太宇, 张晓根, 介晓磊, 赵跃进. 复合微生物菌肥对怀地黄连作障碍修复机制研究[J]. 湖南农业科学. 2008, (05).[3] 李海云, 王静, 吕福堂, 王厚熹. 生物菌肥发展现状与展望[J]. 中国农村小康科技. 2008,(10).[4] I ZS, T VS, S ZT, I II. [Antibiotic sensitivity of El Tor Vibrio cholerae after exposure tovarious pesticides and mineral fertilizers][J]. Antibiotiki i khimioterapii a = Antibiotics and chemoterapy [sic] / Ministerstvo meditsinskoĭ i mikrobiologicheskoĭ promyshlennosti SSSR. 1991, (8).[5] 赵炳华, 林伟鹏. 推广使用微生物肥料推动农业可持续发展[J]. 大麦与谷类科学. 2010,(01).[6] H GJ, J LX, Y Z, L SJ, X HW, F ZW, P C, T GKW, M VP, S ZF. Significant acidification inmajor Chinese croplands[J]. Science. 2010, (5968).[7] 姜妍, 王浩, 王绍东, 刘伟, 李远明. 微生物菌肥在农业生产中的应用潜力[J]. 大豆科技.2010, (05).[8] 徐志峰, 王旭辉, 丁亚欣, 王钰. 生物菌肥在农业生产中的应用[J]. 现代农业科技. 2010,(05).[9] 张岩. 微生物肥料的作用及效果[J]. 吉林农业. 2010, (01).[10] 雷春意. 微生物肥料在不同作物上的应用效果[J]. 内蒙古农业科技. 2007, (04).[11] 冯明印, 吕泽芬, 李国强. 生物菌肥在大豆上应用效果研究[J]. 现代农业科技. 2007, (01).[12] 陈翔兰. 生物菌肥的作用及推广应用前景[J]. 内蒙古农业科技. 2008, (04).[13] Mingchao M, Zhenya W, Li L, Xin J, Dawei G, Fengming C, Huijun C, Xuan W, Delong S, Binghai D, Jun L. Complete genome sequence of Paenibacillus mucilaginosus 3016, a bacterium functional as microbial fertilizer[J]. Journal of Bacteriology. 2012, (10).。