微生物肥料的研究與應(yīng)用

微生物肥料的研究與應(yīng)用

中國有約1.2億h2m，年用化肥為1.5億t。這是世界上最大的化肥輸入、氮肥生產(chǎn)區(qū)和肥料利用率。長期大量施用單質(zhì)化肥,對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重。為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的目的,世界各國都在利用土壤中的有益微生物來改善作物根際微生態(tài)區(qū)系,將土壤中含量豐富的難溶性磷、鉀及微量元素釋放出來,或?qū)⑥r(nóng)作物難以利用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可被利用的有效營養(yǎng)物質(zhì),緩解肥料供需矛盾,消除對生態(tài)環(huán)境的不利影響。因此,微生物肥料的開發(fā)和應(yīng)用,在資源利用、節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境等方面具有特別重要的意義。1微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用1.1增加微生物肥料的含量,豐富作物營養(yǎng)條件微生物肥料是指由單一或多種特定功能菌株,通過發(fā)酵工藝生產(chǎn)的能為植物提供有效養(yǎng)分或防治植物病蟲害的微生物接種劑,又稱菌肥、菌劑、接種劑。其原理是利用微生物的生命活動來增加土壤中的氮素或有效磷、鉀的含量,或?qū)⑼寥乐幸恍┳魑锊荒苤苯永玫奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)換成可被吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì),或提高作物的生產(chǎn)刺激物質(zhì),或抑制植物病原菌的活動,從而提高土壤肥力,改善作物的營養(yǎng)條件,提高作物產(chǎn)量。根據(jù)其功能和肥效,微生物肥料大致可分為以下幾類:①增加土壤氮素和作物氮素營養(yǎng)的菌肥,如根瘤菌肥、固氮菌肥、固氮藍(lán)藻等;②分解土壤有機(jī)質(zhì)的菌肥,如有機(jī)磷細(xì)菌肥料、綜合性菌肥;③分解土壤難溶性礦物質(zhì)的菌肥,如無機(jī)磷細(xì)菌肥料、鉀細(xì)菌菌肥;④刺激植物生長的菌肥,如抗生菌肥料、促生菌肥;⑤增加作物根系吸收營養(yǎng)能力的菌肥,如菌根菌肥料。1.2復(fù)合菌肥的使用效果微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增產(chǎn)增收效果顯著。美、法等國將固氮螺菌接種到禾本科作物上,可固氮39kg/hm2,使玉米增產(chǎn)10%~20%。意大利等國將玉米固氮螺菌接種到玉米上,可取代氮肥20%~30%,使玉米增產(chǎn)10%~15%。我國微生物肥料試驗的增產(chǎn)效果一般在5%~20%,作物不同增產(chǎn)效果差異很大。河南省根瘤菌、固氮菌在大豆、花生上施用,增產(chǎn)率在10%以上,在農(nóng)作物上施用復(fù)合菌肥一般增產(chǎn)10%以上,硅酸鹽細(xì)菌菌劑在作物上施用,一般可增產(chǎn)5%~10%。微生物肥料提供的是能固氮、解磷、解鉀、解硫、解微等有益微生物,這些活的微生物能在植物根際生長、繁殖,可以帶來幾方面的好處:一是通過這些有益微生物的生命活動,固定轉(zhuǎn)化空氣中不能利用的分子態(tài)氮為化合態(tài)氮,解析土壤中不能利用的化合態(tài)磷、鉀為可利用態(tài)的磷、鉀,并可解析土壤中的10多種中、微量元素。二是通過這些有益微生物的生命活動,分泌生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素,促進(jìn)作物生長,調(diào)控作物代謝。三是通過有益微生物在根際大量繁殖,產(chǎn)生大量粘多糖,與植物分泌的粘液及礦物膠體、有機(jī)膠體相結(jié)合,形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),增進(jìn)土壤蓄肥、保水能力。質(zhì)量好的微生物肥料能促進(jìn)農(nóng)作物生長,改良土壤結(jié)構(gòu),改善作物產(chǎn)品品質(zhì)和提高作物的防病、抗病能力,從而實現(xiàn)增產(chǎn)增收。2注重微生物肥料在國1905年,Noble和Hilter首次將根瘤菌應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),開創(chuàng)了微生物制劑研究與利用之先河。1930年,前蘇聯(lián)學(xué)者從土壤中相繼分離出硅酸鹽細(xì)菌和解磷菌,并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代后,世界各國都在加強(qiáng)對該領(lǐng)域的研究。迄今為止,微生物肥料已在60多個國家推廣應(yīng)用。我國政府歷來注重微生物肥料的研究和開發(fā)。在1999年國家發(fā)展計劃委員會、科學(xué)技術(shù)部共同編寫的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南》一書中,第1次明確將“高效有機(jī)肥(微生物肥料)商品化生產(chǎn)工藝與成套設(shè)備”列為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。2000年,國家科技部、財政部和國家稅務(wù)總局發(fā)布《中國高新技術(shù)產(chǎn)品目錄2000》,在新型肥料中明確提出了生物有機(jī)肥的概念。這些政策大大地促進(jìn)了我國微生物肥料的發(fā)展。目前,我國已有微生物肥料的生產(chǎn)廠家400多家,年產(chǎn)微生物肥料超過200萬t。河南省微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)近35家,年產(chǎn)微生物肥料15萬t。微生物肥料的大面積應(yīng)用,在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、減少化肥使用量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等方面發(fā)揮了重要作用。我國微生物肥料的研究已躋身世界先進(jìn)行列,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn),極大地推動了微生物肥料的研究與發(fā)展,但必須清醒地認(rèn)識到,微生物肥料進(jìn)入市場的時間較短,其功能的發(fā)揮還沒有盡善盡美,夸大其詞的宣傳和研究上的止步不前都是相當(dāng)有害的。3微生物肥料的發(fā)展3.1缺乏基礎(chǔ)研究長期以來,我國在土壤微生物研究領(lǐng)域十分注重根瘤菌的固氮作用,傾注了大量的人力、物力,其研究已達(dá)分子水平,但對自然界中普遍存在的自生固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌及其他復(fù)合菌株等重視不夠,缺乏必要的基礎(chǔ)研究,對其作用機(jī)理、抗菌譜帶、功能基因等缺乏系統(tǒng)的研究,嚴(yán)重制約了微生物肥料的開發(fā)研制工作。3.2接種劑的選擇微生物肥料接種劑的生產(chǎn)是微生物肥料生產(chǎn)的核心,不同類型的接種劑用途不同。目前,微生物肥料生產(chǎn)存在的突出問題是菌種接種劑少,質(zhì)量不穩(wěn)定。這些因素導(dǎo)致微生物產(chǎn)品有效菌數(shù)量不穩(wěn)定、活力差、雜菌基數(shù)過高、保質(zhì)期短等問題。3.3添加工藝落后微生物肥料加工工業(yè)是微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要環(huán)節(jié)。但是,目前微生物肥料加工工業(yè)落后,設(shè)備簡陋,工藝不完善,使得許多微生物肥料產(chǎn)品存在質(zhì)量問題,如有效菌含量低,肥料顆粒硬度不夠,含水量高等。這些因素嚴(yán)重制約著微生物肥料功能的發(fā)揮,這也是導(dǎo)致目前微生物肥料肥效不穩(wěn)定的重要因素之一。3.4產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的確定目標(biāo)效能法是測定微生物肥料質(zhì)量的主要方法。對于目標(biāo)效能應(yīng)制定出統(tǒng)一規(guī)范的測定方法。由于目標(biāo)菌能否在土壤中形成優(yōu)勢菌顯得十分重要,因此在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)當(dāng)明確目標(biāo)菌在田間繁殖的量化指標(biāo)。生產(chǎn)上所采用的菌株,必須按照規(guī)范方法確定其在生物學(xué)中的位置。4微生物肥料的發(fā)展趨勢2001年國家在“十五”規(guī)劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要中,提出了發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略,并把生物肥料生產(chǎn)列入“規(guī)劃”和“綱要”中。微生物肥料完全符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要,今后發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面:一是產(chǎn)品類型由單菌株劑向多菌株劑發(fā)展,由單純微生物向有機(jī)無機(jī)、大量中量及微量元素等多功能復(fù)合化方向發(fā)展。二是對微生物固氮、解磷、解鉀機(jī)理進(jìn)行深入研究,確定功能基因的結(jié)構(gòu)與位置,通過基因