我國(guó)微生物肥料行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)微生物肥料行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢(shì)

微生物肥料也被稱為生物肥料、細(xì)菌肥料和育種劑，是由微生物生命活動(dòng)及其產(chǎn)物引起的對(duì)農(nóng)業(yè)的特定肥料效果的微生物活動(dòng)物。由于微生物種類繁多、功能多樣,研究和應(yīng)用的潛力巨大。目前,微生物肥料在培肥地力,提高化肥利用率,抑制農(nóng)作物對(duì)硝態(tài)氮、重金屬、農(nóng)藥的吸收,凈化和修復(fù)土壤,降低農(nóng)作物病害發(fā)生,促進(jìn)農(nóng)作物秸稈和城市垃圾的腐熟利用,保護(hù)環(huán)境,以及提高農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)和食品安全等方面已表現(xiàn)出不可替代的作用。尤其是在人類面臨能源危機(jī)、資源緊缺、環(huán)境污染等壓力下,為了我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,研究和應(yīng)用微生物肥料是一條必由之路,近10年的實(shí)踐也已證明了這一觀點(diǎn)。據(jù)2004年的統(tǒng)計(jì),生物肥料在優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)方面,如國(guó)家生態(tài)示范區(qū)、綠色和有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品基地等已成為肥料的主力軍,其用量超過150萬t,約占我國(guó)生物肥料年產(chǎn)量的30%,而這一數(shù)字還呈不斷上升趨勢(shì)?？梢哉f,微生物肥料的研究和應(yīng)用比以往任何時(shí)期都更加受到世界各國(guó)的重視。隨著科學(xué)研究的深入,微生物的作用和在我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的地位將會(huì)更為突顯。本文在綜合分析我國(guó)微生物肥料行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、標(biāo)準(zhǔn)體系及研究、發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,介紹了土壤生物肥力、微生物在土壤生物肥力形成和維系過程中的核心作用,展望了微生物肥料在我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的良好應(yīng)用前景。1微生物肥料的市場(chǎng)我國(guó)微生物肥料行業(yè)經(jīng)過了60余年的發(fā)展歷程,尤其是近十多年的穩(wěn)定快速發(fā)展階段,目前已形成了一個(gè)具有中國(guó)特色的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)微生物肥料的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀概述如下:(1)微生物肥料產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模,已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)500個(gè)以上,年產(chǎn)量約為500萬t,在我國(guó)肥料家族中所占的比例逐年增加,應(yīng)用面積累計(jì)近億畝,目前已有498個(gè)(至2006年5月)產(chǎn)品取得農(nóng)業(yè)部的登記證(臨時(shí)或正式登記)。(2)產(chǎn)品種類不斷增加,使用菌種不斷擴(kuò)大。目前在農(nóng)業(yè)部登記的產(chǎn)品分為菌劑類和菌肥類二個(gè)大類,共有11個(gè)品種。9個(gè)菌劑類品種分別是:根瘤菌劑、固氮菌劑、硅酸鹽菌劑、溶磷菌劑、光合菌劑、有機(jī)物料腐熟劑、產(chǎn)氣菌劑、復(fù)合菌劑和土壤修復(fù)菌劑;2個(gè)菌肥類產(chǎn)品是復(fù)合生物肥料和生物有機(jī)肥。在已登記產(chǎn)品中,菌肥類產(chǎn)品數(shù)量占登記總數(shù)的30%左右,菌劑類產(chǎn)品占70%。目前在微生物肥料使用菌種方面,涉及細(xì)菌、放線菌、絲狀真菌、酵母菌等110多個(gè)種,而且還在不斷增加。另外,用于減輕和克服作物連作障礙、農(nóng)藥降解等微生物肥料新產(chǎn)品將陸續(xù)研發(fā)應(yīng)用。(3)使用效果逐漸被使用者認(rèn)可,應(yīng)用范圍不斷拓寬。大量的試驗(yàn)表明,微生物肥料的應(yīng)用效果不僅表明在作物產(chǎn)量增加上,而且表現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的改善、提高化肥利用率、改良或修復(fù)土壤、降低病蟲害的發(fā)生、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等多方面。在應(yīng)用對(duì)象范圍上,不僅蔬菜、糧油作物上微生物肥料大量應(yīng)用且反應(yīng)良好,近幾年在果樹和中草藥種植中微生物肥料應(yīng)用發(fā)展極為迅速,并在改善品質(zhì)上效果非常顯著,形成了新的熱點(diǎn)。(4)微生物肥料產(chǎn)品進(jìn)出口日趨活躍,已步入世界經(jīng)濟(jì)全球化軌道。目前有20余個(gè)境外產(chǎn)品進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng),并在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn),已有10個(gè)產(chǎn)品獲得登記證。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快,將有更多的外國(guó)產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)的農(nóng)資市場(chǎng)。同時(shí),我國(guó)也有10個(gè)產(chǎn)品出口至澳大利亞、日本、美國(guó)、匈牙利、波蘭、泰國(guó)等國(guó)家和地區(qū)。(5)微生物肥料標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)基本建成,產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用及其質(zhì)量監(jiān)督有據(jù)可依。在各方面的支持下,經(jīng)過近10年的工作,我國(guó)的微生物肥料標(biāo)準(zhǔn)框架基本建成。其標(biāo)志是構(gòu)建了由通用標(biāo)準(zhǔn)、使用菌種安全標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程5個(gè)層面19個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成的我國(guó)微生物肥料標(biāo)準(zhǔn)體系框架。具體的標(biāo)準(zhǔn)名錄見表1。微生物肥料標(biāo)準(zhǔn)體系框架的構(gòu)建,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵從數(shù)量評(píng)價(jià)為主到質(zhì)量、數(shù)量兼顧的轉(zhuǎn)變,將菌種的功能性指標(biāo)、酶活性指標(biāo)和內(nèi)源活性物質(zhì)指標(biāo)等納入到標(biāo)準(zhǔn)中;確定了微生物肥料使用菌種和產(chǎn)品安全性評(píng)價(jià)的主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo),安全分級(jí)目錄收錄的菌種從40種增加至110多種。其應(yīng)用將促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量安全的提高,更好地推動(dòng)我國(guó)微生物肥料行業(yè)的快速健康發(fā)展。另外,國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策對(duì)微生物肥料行業(yè)發(fā)展給予的重視和支持穩(wěn)步加大,在科研資金支持力度和產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目建設(shè)上的立項(xiàng)都是空前的,也是促進(jìn)我國(guó)微生物肥料行業(yè)發(fā)展的重要因素。按現(xiàn)在的發(fā)展勢(shì)頭,今后5年我國(guó)的微生物肥料總產(chǎn)量可望達(dá)到800萬～1000萬t,成為肥料家族中的重要成員之一?？梢灶A(yù)料,我國(guó)微生物肥料產(chǎn)業(yè)在新形勢(shì)下,將會(huì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。2我國(guó)微生物肥料的現(xiàn)狀我國(guó)的微生物肥料行業(yè)與其他國(guó)家相比,具有品種種類多、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn),尤其是在研制開發(fā)及應(yīng)用功能微生物與有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、微生物與無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)復(fù)合而成的新產(chǎn)品方面,處于領(lǐng)先地位。這些產(chǎn)品目前在我國(guó)已形成較大生產(chǎn)規(guī)模,在提高化肥利用率、降低化肥使用量和減少環(huán)境污染等方面,已取得了較好的效果,研制開發(fā)具有廣闊前景。然而,由于我國(guó)長(zhǎng)期在微生物肥料研究方面缺乏投入,使得我國(guó)的生物肥料產(chǎn)業(yè)依然存在整體水平不高、技術(shù)創(chuàng)新不足、產(chǎn)品質(zhì)量與應(yīng)用效果表現(xiàn)欠穩(wěn)定,這些都是我國(guó)微生物肥料行業(yè)急需解決的問題,也是行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展必須解決的難題。分析我國(guó)微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,結(jié)合我國(guó)和世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,以下4個(gè)方面將會(huì)是下一階段研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。2.1微生物肥料的應(yīng)用技術(shù)采用現(xiàn)代高通量和常規(guī)菌種篩選技術(shù),并結(jié)合現(xiàn)代基因工程技術(shù)手段,篩選培育具有營(yíng)養(yǎng)促生、腐熟轉(zhuǎn)化、降解修復(fù)等功能的優(yōu)良菌株,是研制一批有節(jié)肥增產(chǎn)、降耗培肥、改良土壤和提高品質(zhì)等高效多功能、安全實(shí)用的微生物肥料產(chǎn)品的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。重點(diǎn)是篩選可提供作物固氮(根瘤菌)、解磷(AM真菌等)、解鉀功能的微生物菌種,減輕和克服作物病害與連作障礙的新資源,以及修復(fù)土壤和分解腐熟有機(jī)物料的功能菌群。具體內(nèi)容包括開展分離、篩選的優(yōu)良菌種的分類、培養(yǎng)特性、有效性指標(biāo)、代謝產(chǎn)物,以及菌種對(duì)于土壤、作物品種的適應(yīng)能力或要求等研究。2.2復(fù)合微生物肥料自20世紀(jì)90年代后期,微生物肥料的研究與應(yīng)用有向多菌株復(fù)合方向發(fā)展的趨勢(shì),不同功能的多菌株組合、功能互補(bǔ)的復(fù)合微生物肥料已成為研究和應(yīng)用的主要發(fā)展方向。這需要研究者在深入了解有關(guān)微生物特性的基礎(chǔ)上,采用新的技術(shù)手段,根據(jù)用途把幾種所用菌種進(jìn)行科學(xué)、合理組合,使某種或幾種性能的菌種組合后微生物肥料功效明顯提高,發(fā)揮復(fù)合或聯(lián)合菌群的互惠、協(xié)同、共生等作用,排除相互拮抗的發(fā)生。2.3延長(zhǎng)菌劑貨價(jià)期我國(guó)微生物肥料質(zhì)量的提升和應(yīng)用效果的穩(wěn)定,需要全行業(yè)采用現(xiàn)代發(fā)酵工程和自動(dòng)控制技術(shù),以提高產(chǎn)品中功能微生物密度;采用保護(hù)劑和包裝新材料,延長(zhǎng)菌劑的貨價(jià)期;使生產(chǎn)設(shè)備逐漸走向自動(dòng)化,工藝流程趨于合理,能準(zhǔn)確確定運(yùn)行參數(shù)的量化指標(biāo);同時(shí)降低生產(chǎn)成本。重點(diǎn)以根瘤菌、膠胨樣芽胞桿菌及其他應(yīng)用性良好的芽孢桿菌菌株為代表,研究其菌體和芽孢高密度形成的條件和障礙因子,通過代謝調(diào)控等手段,實(shí)現(xiàn)菌體數(shù)量(或芽孢成率)以及其他功能性物質(zhì)的提高,并完成其放大和產(chǎn)業(yè)化。2.4生物有機(jī)肥在作物根際環(huán)境和產(chǎn)量過程中的應(yīng)用目前研發(fā)的熱點(diǎn)產(chǎn)品主要是有機(jī)物料腐熟菌劑(也稱發(fā)酵菌劑)、土壤修復(fù)菌劑(重茬、解毒、農(nóng)藥降解等)、根瘤菌劑和生物有機(jī)肥。研制開發(fā)防治連作障礙產(chǎn)品應(yīng)針對(duì)我國(guó)目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中蔬菜、中藥材連作及保護(hù)地耕作下廣泛存在病害發(fā)生、品質(zhì)下降等問題,采用分子生態(tài)學(xué)方法分析評(píng)價(jià)連續(xù)耕作、保護(hù)地耕作下的作物根際微環(huán)境,找出障礙因子;通過篩選利用能夠改善根際微域的微生物組成,達(dá)到促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與利用,控制病蟲害的發(fā)生,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。腐熟菌劑和生物有機(jī)肥的研究對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義,以秸稈和畜禽糞便快速腐熟為目標(biāo),構(gòu)建快速分解秸稈、畜禽糞便等有機(jī)物料的分解復(fù)合菌系,完成秸稈、畜禽糞便等有機(jī)物料的快速腐熟和無害化處理。在根瘤菌產(chǎn)品研究和應(yīng)用方面,應(yīng)針對(duì)我國(guó)高效共生固氮菌劑產(chǎn)品種類相對(duì)單一,存在應(yīng)用效果不甚明顯、穩(wěn)定性不能滿足實(shí)際需要的問題,以在中西部具有良好應(yīng)用前景和效果的豆科牧草、豆科中藥材,以及我國(guó)主要的豆科作物如花生、大豆為應(yīng)用對(duì)象,研制抗逆性強(qiáng)、固氮性能高的根瘤菌劑產(chǎn)品。3微生物肥料在恢復(fù)和維持土壤肥力中的不可替代作用3.1土壤生物績(jī)效隨著世界各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的日益重視,對(duì)土壤生產(chǎn)能力的可持續(xù)性提出了更高的要求。特別在我國(guó)人口多、耕地少、面臨糧食安全的嚴(yán)峻形勢(shì)下,如何保障土壤的可持續(xù)生產(chǎn)能力尤為重要。近幾年科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),土壤生物在土壤肥力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力上的重要性不可或缺,提出了土壤生物肥力(soilbiologicalfertility)的概念和相關(guān)的評(píng)價(jià)體系。土壤生物肥力是指生活在土壤中的微生物、動(dòng)物、植物根系等有機(jī)體為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)和理化條件做出的貢獻(xiàn)。同時(shí),生物過程對(duì)土壤的物理、化學(xué)特性起到良好的促進(jìn)和維持作用。它與物理肥力、化學(xué)肥力共同構(gòu)成土壤肥力3個(gè)不可或缺的組分。土壤生物肥力與物理肥力、化學(xué)肥力相比,其顯著特征是:(1)生物種群的多樣性,表現(xiàn)在土壤生物肥力形成和作用過程是由多種生物參與的綜合結(jié)果。(2)動(dòng)態(tài)性,即其測(cè)定值隨著時(shí)間而變化,目前測(cè)定生物過程對(duì)植物生長(zhǎng)作用經(jīng)常是間接的,因此準(zhǔn)確測(cè)定它對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)還存在技術(shù)上的困難。微生物是生物肥力的核心,是共同構(gòu)成土壤肥力3個(gè)不可或缺的核心組分。土壤生物過程在分析評(píng)價(jià)各種土壤類型和環(huán)境中非常重要,不可缺少,而且過程是多種生物參與的綜合結(jié)果。人工接種微生物,即施用微生物肥料,是維持和提高土壤肥力的有效手段,在我國(guó)現(xiàn)有栽培與管理(如不合理或過多使用化肥、復(fù)種指數(shù)高、不合理使用農(nóng)藥等)下是必不可少的。3.2土壤生物肥力的功能生物肥力與物理肥力、化學(xué)肥力共同構(gòu)成土壤肥力3個(gè)不可或缺的組分。土壤生物過程在分析評(píng)價(jià)各種土壤類型和環(huán)境中非常重要,其過程由多種生物參與,并最終形成特定的功能。如果不對(duì)生物肥力這一土壤肥力中的重要組成足夠重視,開展相關(guān)研究,那么就會(huì)忽視土壤生物過程,而僅認(rèn)為土壤生物是土壤物理和化學(xué)肥力之間的一個(gè)媒介,而不是一個(gè)與之同等重要的方面。有關(guān)土壤生物肥力、土壤化學(xué)肥力(soilchemicalfertility)和土壤物理肥力(soilphysicalfertility)的定義比較列于表2。雖然目前對(duì)于土壤生物肥力尚無一個(gè)簡(jiǎn)明、定量的描述,但“土壤生物肥力”已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。3.3微生物的功能由細(xì)菌、真菌、放線菌、微藻類組成的微生物,對(duì)于土壤中有機(jī)物分解、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)具有不可替代的作用。通常用土壤中的微生物活性評(píng)價(jià)有機(jī)物質(zhì)的分解,被認(rèn)為是最直接的參數(shù)。有機(jī)物的分解由異養(yǎng)微生物主導(dǎo)進(jìn)行,通過分解釋放養(yǎng)分,維持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán),最典型的是氮、磷和硫素的循環(huán)。微生物也可通過自身細(xì)胞固定碳素和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?；畹奈⑸锟偭?也稱微生物生物量,是土壤中能量和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化的主要推動(dòng)者,也稱之為原動(dòng)力,它還是土壤中物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分的主要調(diào)控者。微生物種群的廣泛多樣性以及其分解物質(zhì)的能力,是實(shí)現(xiàn)以下各種功能的基礎(chǔ)。微生物在土壤物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的主要功能表現(xiàn)在:(1)分解有機(jī)物和動(dòng)植物殘?bào)w,釋放養(yǎng)分;(2)轉(zhuǎn)化復(fù)合物的化學(xué)形態(tài),改變這些物質(zhì)的有效性;(3)分解殺蟲劑和除草劑等復(fù)合物;(4)產(chǎn)生抗生素或其他拮抗特性,維持生態(tài)平衡或抵抗土傳病害;(5)產(chǎn)生黏合物質(zhì)利于土壤膠體和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成;(6)通過共生作用,如根瘤菌共生固氮和菌根真菌,為植物提供營(yíng)養(yǎng)。在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程中的重要微生物過程見表3。人們采用的農(nóng)業(yè)措施