微生物肥料的分類及應(yīng)用

微生物肥料的分類及應(yīng)用

微生物肥料也被稱為細(xì)菌肥料或細(xì)菌肥料，它們是由微生物生命活動(dòng)引起的特定肥料效果的產(chǎn)品，也是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的肥料。已故我國(guó)科學(xué)院院士,我國(guó)土壤微生物學(xué)的奠基人之一陳華癸先生在論述微生物肥料的含義時(shí)指出,所謂的微生物肥料,是指“一類含有活微生物的特定制品,應(yīng)用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,能獲得特定的肥料效應(yīng),在這種效應(yīng)的產(chǎn)生中,制品中活微生物起關(guān)鍵作用,符合上述定義的制品均應(yīng)歸入微生物肥料”。微生物肥料在我國(guó)已有近50年的歷史,從根瘤菌劑→細(xì)菌肥料→微生物肥料(生物肥料),名稱上的演變已說明我國(guó)微生物肥料逐步發(fā)展的過程。1微生物肥料的性質(zhì)和特殊作用1.1植物生物復(fù)合肥料微生物肥料的種類較多,依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的劃分方法。根據(jù)微生物肥料制品中微生物的種類可分為細(xì)菌肥料、真菌肥料、放線菌肥料等;根據(jù)其作用原理可分為根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解鉀菌肥料、解磷菌肥料等;依據(jù)制品中含有成分的復(fù)雜程度可分為單一微生物肥料和復(fù)合微生物肥料等。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)的品種主要有以下幾類。a.能將空氣中的惰性氮素轉(zhuǎn)化為作物可直接吸收的離子態(tài)氮素。屬于這一類的有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、固氮藍(lán)細(xì)菌肥料等。b.能分解土壤中的有機(jī)質(zhì),釋放出其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供植物吸收的微生物制品。c.能分解土壤中難溶性的礦物,并把它們轉(zhuǎn)化成易溶性的礦質(zhì)化合物,從而幫助植物吸收各種礦質(zhì)元素的微生物制品。其中主要的是硅酸鹽細(xì)菌肥料和磷細(xì)菌肥料。d.對(duì)某些植物的病原菌具有拮抗作用,能防治植物病害,從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的微生物制品,如某些芽孢桿菌制劑和抗生菌肥料等。e.菌根菌肥料。使用的菌種主要是內(nèi)囊菌科的一些種類形成的叢枝狀菌根(Nesicular-arbuscularmycorrhiza),簡(jiǎn)稱AM真菌,此外還有部分擔(dān)子菌和少數(shù)子囊菌形成的外生菌根。f.復(fù)合生物肥料。①微生物-微量元素復(fù)合肥料:微量元素在植物體內(nèi)是酶或輔酶的組成成分,對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用起著重要的促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用;②聯(lián)合固氮菌復(fù)合肥料:國(guó)內(nèi)科學(xué)家從小麥、水稻、玉米等禾本科植物的根系中分離出聯(lián)合固氮細(xì)菌并制成了微生物肥料,這種肥料具有固氮、解磷、激活土壤微生物和在代謝過程中分泌植物激素等作用,可促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育,提高作物單位面積產(chǎn)量;③固氮菌、根瘤菌、磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌復(fù)合生物肥料:這種微生物肥料可以供給作物一定量的氮、磷、鉀元素,選用不同的固氮菌、根瘤菌、磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌分別進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng),達(dá)到所要求的活菌數(shù)后,再按一定的比例混合,制成菌劑,其效果優(yōu)于單菌株接種;④有機(jī)-無機(jī)生物復(fù)合肥料:長(zhǎng)期大量使用化肥致使土壤板結(jié),作物品質(zhì)下降,口感不好,更值得注意的是影響人、畜的健康,因此,有機(jī)-無機(jī)生物復(fù)合肥料已成為人們關(guān)注的一種新型肥料;⑤多菌株、多營(yíng)養(yǎng)生物復(fù)合肥料:這種生物肥料是利用多種生理生化習(xí)性相關(guān)的菌株共同發(fā)酵制造的一種無毒、無環(huán)境污染、可改良土壤的水溶性肥料,由于它是微生物發(fā)酵分解制造的生物肥,因此適用于各種農(nóng)作物,可以改善作物品質(zhì)、縮短生長(zhǎng)周期、提高作物產(chǎn)量,使用時(shí)易于保管、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。1.2化學(xué)肥料的使用a.提高化肥利用率的作用。僅靠大量增施化肥來提高作物產(chǎn)量是有限的,更何況還有污染環(huán)境等一系列的問題。根據(jù)我國(guó)作物種類和土壤條件,采用微生物肥料與化肥配合施用,既能保證增產(chǎn),又減少了化肥使用量,降低成本,同時(shí)還能改善土壤及作物品質(zhì),減少污染。b.在綠色食品生產(chǎn)中的作用。在生產(chǎn)綠色食品過程中,要求不用或盡量少用(或限量使用)化學(xué)肥料、化學(xué)農(nóng)藥和其它化學(xué)物質(zhì)。近年來,我國(guó)已用具有特殊功能的菌種制成多種微生物肥料,不但能減少農(nóng)產(chǎn)品污染,而且能改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。c.在環(huán)境保護(hù)中的作用。目前微生物肥料應(yīng)用于環(huán)保主要有兩種方法,一是將大量的城市生活垃圾作為原料經(jīng)處理由工廠直接加工成微生物有機(jī)復(fù)合肥料;二是工廠生產(chǎn)特制微生物肥料(菌種劑)供應(yīng)于堆肥廠(場(chǎng)),再對(duì)各種農(nóng)牧業(yè)物料進(jìn)行堆制,以加快其發(fā)酵過程,縮短堆肥的周期,同時(shí)還提高堆肥質(zhì)量及成熟度。d.改良土壤作用。微生物肥料中有益微生物在作用于農(nóng)作物的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些初、次級(jí)代謝產(chǎn)物(例如糖類),可與植物黏液、礦物胚體和有機(jī)膠體結(jié)合,改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),增強(qiáng)土壤的物理性能和減少土壤顆粒的損失,還能參與腐殖質(zhì)的形成。所以施用微生物肥料能改善土壤物理性狀,有利于提高土壤肥力。微生物肥料其實(shí)也是一種土壤凈化劑。2我國(guó)微生物肥料的現(xiàn)狀經(jīng)過近50年的發(fā)展,我國(guó)微生物肥料無論在研發(fā)、生產(chǎn),還是在使用等方面都取得了很好的成績(jī),且已躋身世界先進(jìn)行列。但必須清醒地認(rèn)識(shí)到,為順應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展而研制的微生物肥料具有極其光明的應(yīng)用前景,但其進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間較短,其功能的發(fā)揮還沒有盡善盡美,任何夸大其詞的宣傳和研究上的止步不前都是相當(dāng)有害的。我國(guó)微生物肥料的現(xiàn)狀可以概括為以下幾個(gè)方面。a.初步形成了微生物肥料產(chǎn)業(yè),具有一定的規(guī)模和水平。目前,我國(guó)已有幾百家企業(yè)生產(chǎn)各種微生物肥料,年產(chǎn)量超過100萬t。但是,就總體而言,無論是生產(chǎn)設(shè)備,還是生產(chǎn)工藝都與國(guó)外先進(jìn)水平存在較大的差距。b.產(chǎn)品種類繁多。我國(guó)生產(chǎn)的微生物肥料不僅有傳統(tǒng)的根瘤菌,而且有聯(lián)合固氮菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌、解磷解鉀細(xì)菌等。劑型主要有液體、固體、顆粒劑型以及凍干劑型等。c.使用范圍不斷擴(kuò)大,產(chǎn)品穩(wěn)定性逐步提高。經(jīng)過多年的推廣,各種微生物肥料已經(jīng)在絕大多數(shù)作物上得到應(yīng)用,使用效果初步得到了廣大農(nóng)民的認(rèn)可,有些微生物肥料還出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。d.行業(yè)管理初步形成,質(zhì)量意識(shí)逐漸深入人心。目前,微生物肥料已經(jīng)納入農(nóng)業(yè)部“一肥兩劑”檢驗(yàn)登記管理范圍,已經(jīng)發(fā)布5個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY227-94、NY410-2000、NY411-2000、NY412-2000、NY413-2000)。從1996年開始,農(nóng)業(yè)部已經(jīng)將微生物肥料納入肥料登記管理,多個(gè)產(chǎn)品獲得了臨時(shí)登記。3微生物肥料生產(chǎn)質(zhì)量不高a.基礎(chǔ)研究力度不夠,科研人員相對(duì)不足。長(zhǎng)期以來,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(duì)自然界中普遍存在的N、P、K細(xì)菌及其它PGPR菌株重視不夠,缺乏必要的基礎(chǔ)研究,對(duì)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)重制約微生物肥料的開發(fā)工作。b.菌株目標(biāo)效能不穩(wěn)定,配伍不盡合理,抗逆性差。微生物肥料菌劑是由目標(biāo)菌和輔助菌共同構(gòu)成的復(fù)合菌劑,進(jìn)入土壤后在土壤菌的輔助下,能夠穩(wěn)定繁殖,并最終在根圈或土體中形成優(yōu)勢(shì)菌。若所選菌株不能互相提攜或彼此拮抗,勢(shì)必導(dǎo)致目標(biāo)菌在土壤中難以很好存活和繁殖,從而嚴(yán)重制約微生物肥料功能的發(fā)揮。這是導(dǎo)致目前微生物肥料肥效不穩(wěn)定的重要因素之一。c.生產(chǎn)工藝落后,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)。許多廠家尤其是“土法上馬”的作坊式工廠微生物制劑的生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋,技術(shù)工藝落后,培養(yǎng)基質(zhì)不滅菌,開放式接菌和培養(yǎng),導(dǎo)致產(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。d.微生物肥料產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。對(duì)于目標(biāo)效能測(cè)定應(yīng)制定出統(tǒng)一而規(guī)范的測(cè)定方法,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)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微生物肥料的復(fù)合技術(shù)a.由豆科作物接種劑向非豆科用肥方面發(fā)展。微生物肥料起源于豆科作物的專用根瘤菌接種劑,然而豆科作物種植面積在我國(guó)較小,對(duì)肥料的需求量遠(yuǎn)不如糧食作物。加之大豆、花生產(chǎn)區(qū)經(jīng)常使用根瘤菌劑,就會(huì)出現(xiàn)老產(chǎn)區(qū)接種效果差的問題。因而40年來我國(guó)根瘤菌劑生產(chǎn)和用量一直不大,始終沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,今后的微生物肥料勢(shì)必將轉(zhuǎn)向非豆科糧食作物用肥。b.由單一菌種向復(fù)合菌種方面發(fā)展。豆科作物接種根瘤菌只選用相應(yīng)接種族的根瘤菌種,但是,由于微生物肥料的肥效并非單一功能作用的結(jié)果,因而必然發(fā)展到多種菌的復(fù)合。目前,國(guó)內(nèi)微生物肥料多趨向于將固氮菌、磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌復(fù)合在一起施用,使得微生物肥料能同時(shí)供應(yīng)氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素。c.由單功能向多功能方面發(fā)展。微生物肥料由于其微生物活動(dòng)的特性,必將在微生物種群繁殖生長(zhǎng)的同時(shí)向作物根際分泌一些次生代謝產(chǎn)物,而其中的一些次生代謝產(chǎn)物具有改善植物營(yíng)養(yǎng)、刺激生長(zhǎng)和抑制病菌等綜合功能。許多微生物的功能也不是單一的,因此,微生物肥料將向功效的多樣化發(fā)展,除要求應(yīng)有的肥效外,還應(yīng)開發(fā)兼有防治土傳病害(如小麥全蝕病、西瓜和棉花枯萎病)作用的生物肥料。d.由無芽孢菌轉(zhuǎn)向芽孢菌種。由于無芽孢桿菌不耐高溫和干燥,在劑型上只能以液體劑或?qū)⑵湮皆诨|(zhì)(如草炭或蛭石等)中制成接種劑,以便存儲(chǔ)和運(yùn)輸。無芽孢菌抗逆性差,制成液體劑或吸附劑不耐存儲(chǔ),難以進(jìn)入商品渠道。因此,微生物肥料今后的發(fā)展必然在劑型上有所革新,要求菌種更新?lián)Q代,即應(yīng)選用抗逆性高、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)的芽孢桿菌屬。21,