我國(guó)生物肥料的研究與應(yīng)用

我國(guó)生物肥料的研究與應(yīng)用

中國(guó)肥料工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了從中華人民共和國(guó)成立前的肥料到現(xiàn)在的化肥的轉(zhuǎn)變。目前,由于以往長(zhǎng)期偏施化肥過(guò)多,生物有機(jī)肥料的投入嚴(yán)重不足,造成土壤有機(jī)質(zhì)不足,土壤板結(jié),再加過(guò)多的使用農(nóng)藥、除草劑,從而破壞了生態(tài)平衡,污染了環(huán)境。雖然農(nóng)作物產(chǎn)量有了一定的提高,但農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)嚴(yán)重下降。為此,我國(guó)肥料必須發(fā)展生物、有機(jī)肥料,開(kāi)發(fā)生物、有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)混型的高效肥料,確保我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效益”目標(biāo)。1國(guó)內(nèi)生物肥料生產(chǎn)的發(fā)展歷程早在50年代原蘇聯(lián)微生物學(xué)者在固氮菌、磷細(xì)菌和硅酸鹽細(xì)菌的研究上已卓有成效。在1972年國(guó)際農(nóng)業(yè)組織就成立了“有機(jī)農(nóng)業(yè)運(yùn)動(dòng)國(guó)際聯(lián)盟”(IFOAM),同時(shí)還成立了“綠色食品國(guó)際協(xié)會(huì)組織”,到1990年,已發(fā)展會(huì)員有300多,分布在世界上60多個(gè)國(guó)家。這些國(guó)際組織就提出了“可持續(xù)農(nóng)業(yè)”要綠色食品必須有相應(yīng)的生物肥料和有機(jī)肥料,目前國(guó)際上已有70多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)、應(yīng)用和推廣生物肥料。國(guó)內(nèi)生物肥料的研究和應(yīng)用也有近50年的歷史,其間曾出現(xiàn)過(guò)三次較大的反復(fù),從80年代至今已是第四次新崛起。最初稱(chēng)之為根瘤菌劑,以后又演變叫做細(xì)菌肥料和生物肥料,過(guò)去只是由于過(guò)分注重糧食的產(chǎn)量強(qiáng)調(diào)了化肥的作用,從而忽視了生物肥料的研究和應(yīng)用。近幾年來(lái),我國(guó)也根據(jù)國(guó)際上所提出“可持續(xù)農(nóng)業(yè)”相應(yīng)地提出了發(fā)展“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的規(guī)劃。大力提倡生物和有機(jī)肥料的研究和開(kāi)發(fā)利用。中科院院士陳華癸帥先從事生物肥料的專(zhuān)門(mén)研究和開(kāi)發(fā)。椐有關(guān)資料報(bào)道,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)規(guī)?；瘡氖律锓柿系钠髽I(yè)有250～300多家,年產(chǎn)生物肥料約60萬(wàn)噸。從而說(shuō)明我們國(guó)內(nèi)生物肥料的研究和開(kāi)發(fā)利用發(fā)展也十分迅速。2生物肥料的主要類(lèi)型和生物肥料資源2.1生物酶制劑的應(yīng)用生物肥料是指含有微生物的特定產(chǎn)品,應(yīng)用于植物的發(fā)育和生長(zhǎng)能有肥料的作用,其肥效是由微生物的生命活動(dòng)所引起,能提高土壤養(yǎng)分的有效性,并能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。生物肥料按微生物的種類(lèi)劃分,有根瘤菌、固氮菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌、纖維素分解菌、乳酸菌、酵母菌、放線(xiàn)菌和真菌等,其中以根瘤菌的研究最深入、應(yīng)用最廣泛。當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)上使用的菌種主要為根瘤菌、固氮菌、解磷菌、解鉀菌等,主要的生物肥料品種有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、硅酸鹽細(xì)菌肥料等。2.2農(nóng)業(yè)和生物肥源生物肥料的微生物資源已如前述種類(lèi)及數(shù)量都十分豐富。其次是植物生物肥料資源也很豐富,如綠肥資源我國(guó)就有10科42屬60多種,共1000多個(gè)品種,其中生產(chǎn)普遍采用的有4科20屬26種,約500多個(gè)品種。只要國(guó)家采用有利措施,調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大綠肥面積,其植物綠色資源大有潛力。另外,農(nóng)作物秸稈也是主要的植物資源。農(nóng)作物秸稈,僅就水稻、小麥、玉米這三種農(nóng)作物秸稈1998年已達(dá)到4億多噸。綠肥和秸稈就為發(fā)展生物肥料提供了大量的基本材料。還有動(dòng)物性生物肥源在發(fā)展生物肥料方面也起到了不可估量的作用。僅就1998年有關(guān)牲畜糞肥資料統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1),其資源量也是十分豐富的。由表1統(tǒng)計(jì)的數(shù)量可見(jiàn),人和牲畜的排泄物也為發(fā)展生物肥料提供了豐富的基質(zhì)材料。3生物肥料中微生物的作用生物肥料中活性菌由于菌種不同其特性和作用也不同,如根瘤菌肥料,根瘤菌可以侵染豆科植物根部,在根上形成根瘤,采用聯(lián)合、自生或共生方式將空氣中的氮加以固定、轉(zhuǎn)化為植物根系所能吸收的氮素營(yíng)養(yǎng)。多種溶磷、解鉀的微生物如芽胞干菌,假單胞菌的應(yīng)用,可以將土壤中難溶的有機(jī)或無(wú)機(jī)態(tài)磷和鉀分解為植物可吸收利用的可溶性磷、鉀,從而提高了土壤的肥力和肥料的利用率。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,固氮菌每667m2能固定45kg氮,磷細(xì)菌每667m2能釋放出P2O530kg,鉀細(xì)菌每667m2能釋放出K2O45kg,由此可推知可減少化肥用量10～30%。另外,生物肥料中的微生物細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中還產(chǎn)生大量的各類(lèi)植物生長(zhǎng)刺激素,如吲哚乙酸、赤霉素、氨基酸多種維生素等生理活性物質(zhì),能夠刺激和調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng),起到了單施化肥所達(dá)不到的促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用,在一些有益細(xì)菌大量繁殖時(shí)由于植物根基區(qū)域形成優(yōu)勢(shì)群體,從而抑制了病原微生物的生長(zhǎng)繁殖,降低了植物病蟲(chóng)害的發(fā)生,同時(shí)有益微生物也可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗菌素類(lèi)物質(zhì)和植物的過(guò)氧酶、多酚氧化酶參與植物的防御反應(yīng),提高植物的抗病蟲(chóng)害能力。此外,生物肥料對(duì)降低作物硝酸鹽含量,改善作物品質(zhì)的作用也不能忽視。有些生物肥料的微生物如菌根真菌,由于在作物根部大量生長(zhǎng),菌絲除了吸收有益于作物的營(yíng)養(yǎng)外,還有增加水分的吸收,利于作物的抗旱作用。由此可見(jiàn),生物肥料對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用是多方面綜合性的。4要發(fā)展生物、有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)混肥料當(dāng)前國(guó)內(nèi)外都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)(生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè))和綠色食品,因此研究和開(kāi)發(fā)利用生物和有機(jī)肥料勢(shì)在必行。前已述及,因?yàn)橹挥惺┯蒙?、有機(jī)肥料才能保證農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì),生產(chǎn)出無(wú)污染的綠色食品。然而對(duì)于生物肥料也要有正確全面的認(rèn)識(shí),生物肥料除了前面講到的很多突出的特點(diǎn)之外,但它是屬于一種緩效性的肥料,其肥料的速效性不如無(wú)機(jī)化肥,所以既要排除生物肥料沒(méi)有什么作用的錯(cuò)誤觀點(diǎn),又要克服過(guò)高地把生物肥料評(píng)價(jià)為“高新技術(shù)產(chǎn)品”可以取代化肥的觀點(diǎn)。由此可見(jiàn),今后應(yīng):⑴大力發(fā)展生物、有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)混肥料。有些研究報(bào)道已充分證明了這一點(diǎn)。如南方棉花大田實(shí)驗(yàn),施化肥(碳氨40kg/667m2,普鈣25kg/667m2)與施生物肥料100kg/667m2再加施上述化肥的1/3,結(jié)果后者比前者增產(chǎn)23.8%。同樣北方水稻試驗(yàn),施化肥(尿素15kg/667m2,磷酸二銨10kg/667m2,氯化鉀5kg/667m2)與施生物肥料150kg/667m2再加施2.5kg尿素,結(jié)果后者比前者增產(chǎn)7%,并且大米的品質(zhì)好。當(dāng)然,如果復(fù)混肥料中再添加微量元素及某些微量元素的螯合物生產(chǎn)全元性肥料,其肥效更佳。⑵生物肥本身在菌種選擇上,應(yīng)發(fā)展復(fù)合菌種,如固氮菌、磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌相結(jié)合。⑶菌種由無(wú)芽孢桿菌轉(zhuǎn)向芽孢桿菌。芽孢桿菌由于具有芽孢、耐高溫,干燥,抗逆性強(qiáng),可將生物肥料制做成顆粒劑和粉劑。⑷發(fā)展多功能生物肥,在生物肥料中加入氨基酸或通過(guò)磁化處理等。⑸采用生物技術(shù)對(duì)菌種進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移、重組,以選擇高效菌種。為此,今后應(yīng)大力開(kāi)展生物肥料的使用技術(shù)、施用數(shù)量、與化肥的合理施用比例及施用生物肥料對(duì)土壤性質(zhì)的改善,對(duì)促進(jìn)化肥利用率的提高以及環(huán)境保護(hù)等方面的研究。5對(duì)物肥料的研究由于近十幾年來(lái),廣大科技工作者對(duì)生物肥料的重視,涌現(xiàn)出大量的有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,期刊和作者遍布全國(guó)各地,涉及的研究?jī)?nèi)容也十分廣泛,具體情況介紹如下。5.1生物肥料的計(jì)量學(xué)研究筆者選用維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)題錄庫(kù),通過(guò)各種檢索方法對(duì)文獻(xiàn)源進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究。以索引條目為計(jì)量單位,用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法考察了1992～2002年年間有關(guān)生物肥料方面的條目數(shù)目。以此來(lái)探討生物肥料這一專(zhuān)題的文獻(xiàn)分布與發(fā)展規(guī)律。各年度的文獻(xiàn)數(shù)量列于表2。由表2可知,11年間全國(guó)發(fā)表有關(guān)的研究論文共649篇,文獻(xiàn)數(shù)量趨上升趨勢(shì),特別是2000年以來(lái)增加更為明顯,說(shuō)明微生物肥料已逐漸受到農(nóng)業(yè)方面的重視,其中生物肥的新品種、應(yīng)用效果、作用機(jī)理以及生物肥料的發(fā)展方向都有大量報(bào)道,從而為生物肥料的研究奠定了基礎(chǔ)。5.2生物肥料的來(lái)源筆者所統(tǒng)計(jì)的649篇文獻(xiàn)來(lái)源于全國(guó)276種期刊,說(shuō)明生物肥料的情報(bào)源分布很廣,刊載1篇的期刊有141種,刊載2篇的期刊有63種,刊載3篇以上的期刊有23種,刊載4篇以上的期刊有49種,刊載生物肥料論文4篇以上的期刊及發(fā)表年份