復(fù)合微生物肥的主要功效與作用機(jī)理

張洪勝 楊 述

1）山東省煙臺(tái)市農(nóng)科院果樹(shù)研究分院·265500 2）四川省新綠盛生物工程有限公司

微生物肥料可以改良土壤結(jié)構(gòu)、提高肥效；創(chuàng)造有益微生物為主的根際環(huán)境，克服重茬和防治根部病害；促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，并改善品質(zhì)等?，F(xiàn)將微生物菌肥的主要功效和作用原理簡(jiǎn)要闡述如下。

微生物肥料肥效的發(fā)揮既受其自身因素的影響，如肥料中所含有效菌數(shù)、活性大小等質(zhì)量因素，只有當(dāng)這些有益微生物處于旺盛的繁殖和新陳代謝的情況下，物質(zhì)轉(zhuǎn)化和有益代謝產(chǎn)物才能不斷形成；又受到外界其它因素的制約如土壤中的溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)條件及原生活在土壤中土著微生物的排斥作用。此外，還受水分、有機(jī)質(zhì)、pH值等生態(tài)因子的影響。而不像其它肥料是以氮、磷、鉀等主要元素的形式和多少為基礎(chǔ)。這是它區(qū)別于化肥和有機(jī)肥料的主要特征。

1 抗病防病作用

微生物菌肥中含有的活性功能菌是包含多個(gè)菌種的復(fù)合菌群，一般包括光和菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌、醋酸菌、雙歧桿菌、放線菌等十幾大類(lèi)微生物中的幾十余種。其中枯草芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等是防抗病作用的主要菌種，它們?cè)谧魑锷鲜褂眯Ч@著、性能穩(wěn)定?？莶菅挎邨U菌是采用人工誘變深層液體發(fā)酵濃縮精制而成，對(duì)人畜無(wú)害，不污染環(huán)境，能產(chǎn)生多種抗菌素和酶，具有廣譜抗菌活性和極強(qiáng)的抗逆能力，其防抗病害的機(jī)理如下。

1.1 形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 枯草芽孢桿菌施入土壤后，能夠在作物周?chē)?、根表面、根?nèi)部以及通過(guò)植物導(dǎo)管傳導(dǎo)到地上部分，而在作物根表、根內(nèi)、莖部、葉部等位點(diǎn)定殖和繁殖后，和其它微生物爭(zhēng)奪氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有競(jìng)爭(zhēng)排它性。在作物根際形成優(yōu)勢(shì)種群可有效防止其它有害病菌的生長(zhǎng)，起到防病抗病作用。

1.2 生物拮抗作用 枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)過(guò)程中能代謝分泌產(chǎn)生細(xì)菌素（枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素等）、脂肽類(lèi)化合物、有機(jī)胺類(lèi)物質(zhì)等，這些代謝產(chǎn)物可有效抑制致病菌的生長(zhǎng)或溶解病原菌，以致殺死病菌，具高抗重茬病作用?？莶菅挎邨U菌分泌的酶類(lèi)有幾丁質(zhì)酶抗菌蛋白，對(duì)多種植物病害病原菌具有強(qiáng)烈抑制作用?？莶菅挎邨U菌代謝產(chǎn)生的脂肽類(lèi)化合物可以用于防治小麥白粉病、稻瘟病、赤霉病、紋枯病、炭砠病，黃瓜霜霉病、番茄青枯病、灰霉病等植物病害。

1.3 枯草芽孢桿菌的殺菌溶菌作用 在作物根表、根內(nèi)、莖部、葉部等位點(diǎn)定殖和繁殖過(guò)程中，枯草芽孢桿菌可在病原菌的菌絲上伴隨生長(zhǎng)，分解消耗病原菌，使菌絲發(fā)生斷裂，解體細(xì)胞，其能產(chǎn)生脂肽類(lèi)和蛋白類(lèi)等殺菌物質(zhì)，從而殺死作物病原菌，達(dá)到防病效果。這樣病原菌就不能再侵染植物了。

2 增加并改善土壤肥力

改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況，微生物肥料主要通過(guò)各種菌劑促進(jìn)土壤中難溶性養(yǎng)分的溶解和釋放。同時(shí)，由于菌劑的代謝過(guò)程中釋放出大量的無(wú)機(jī)有機(jī)酸性物質(zhì)，促進(jìn)土壤中微量元素硅、鋁、鐵、鎂、鉬等的釋放及螯合，有效打破土壤板結(jié)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，使被土壤固定的無(wú)效肥料轉(zhuǎn)化成有效肥料，改善土壤中養(yǎng)分的供應(yīng)情況、通氣狀況及疏松程度。如各種自生、聯(lián)合、共生的固氮菌，主要應(yīng)用于豆科植物，使其能在豆科植物根、莖（葉）上形成根瘤，同化空氣中的氮素來(lái)供應(yīng)給豆科植物氮素營(yíng)養(yǎng)，以增加土壤中的氮素來(lái)源。多種解磷、解鉀微生物的應(yīng)用，可以將土壤中難溶的磷、鉀分解出來(lái)，從而能為作物吸收利用，增加土壤肥力。如VA菌根菌以光合菌分泌的氨基酸為食餌，它既能溶解不溶性磷而增加土壤中磷的供應(yīng)，又能與固氮菌共生，使其固氮能力成倍提高。解鉀細(xì)菌則主要是通過(guò)細(xì)菌的活動(dòng)，分解土壤中部分不能被作物吸收的鉀元素，使鉀從土壤中分解出來(lái)，供作物生長(zhǎng)時(shí)吸收利用——即“解鉀”作用。

目前，對(duì)根瘤菌侵染及結(jié)瘤過(guò)程的生物化學(xué)基礎(chǔ)已研究得比較清楚，對(duì)其結(jié)瘤過(guò)程的分子機(jī)制研究也取得了較大進(jìn)展。自生固氮類(lèi)肥料，由于其固氮量少，且難以定量，故對(duì)其固氮機(jī)制的研究進(jìn)展緩慢。聯(lián)合共生固氮細(xì)菌與根瘤菌不同，其大多聚集在根皮表面，未能形成類(lèi)似根瘤的穩(wěn)定共生結(jié)構(gòu)，因而受根際環(huán)境因素影響較大。

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為磷細(xì)菌肥料的解磷機(jī)理主要是一些種類(lèi)微生物在生長(zhǎng)繁殖和代謝過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸，如乳酸、檸檬酸、草酸、乙酸和無(wú)機(jī)的碳酸、硝酸或硫酸等類(lèi)物質(zhì)，降低土壤環(huán)境中pH值，使固定在土壤中的難溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽；或有機(jī)酸通過(guò)鰲合閉蓄態(tài)Fe-P,Al-P,Ca-P，使之釋放有效磷，提高土壤可溶性磷酸鹽的含量，以供作物吸收利用。通過(guò)微生物呼吸作用釋放C02，降低土壤環(huán)境pH值，使難溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽;有些細(xì)菌釋放的H2S與磷酸鐵作用，釋放可溶性磷酸鹽。

也有專(zhuān)家認(rèn)為通過(guò)微生物產(chǎn)生磷酸酶，土壤和植物根際有很多微生物產(chǎn)生磷酸醋酶，將有機(jī)磷化物中的磷酸醋鍵打開(kāi)，釋放磷酸，提供植物所需的磷營(yíng)養(yǎng)。

3 改良土壤結(jié)構(gòu)

微生物肥料中本身含有腐植酸、氨基酸等有機(jī)質(zhì)，其中的有益微生物也能產(chǎn)生糖類(lèi)物質(zhì)，占土壤有機(jī)質(zhì)的0.1%，與植物粘液、礦物胚體和有機(jī)膠體結(jié)合在一起，可以形成并改善土壤團(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，在一定的條件下，還能參與腐殖質(zhì)形成。所以，施用微生物肥料能改善土壤物理性狀，解決土壤因大量和長(zhǎng)期使用酸性化肥造成的土壤硬化、板結(jié)、漏水漏肥等影響作物生長(zhǎng)和結(jié)果的問(wèn)題，有利于改善土壤肥力供給。

4 促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)

如光合細(xì)菌和藍(lán)藻類(lèi)，屬于獨(dú)立營(yíng)養(yǎng)微生物，菌體本身含60%以上的蛋白質(zhì)，且富含多種維生素，還含有輔酶Q10、抗病毒物質(zhì)和促生長(zhǎng)因子；它以土壤接受的光和熱為能源，將土壤中的硫氫和碳?xì)浠衔镏械臍浞蛛x出來(lái)，變有害物質(zhì)為無(wú)害物質(zhì)，并以植物根部的分泌物、土壤中的有機(jī)物、有害氣體（硫化氫等）及二氧化碳、氮等為基質(zhì)，合成糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)、維生素類(lèi)、氮素化合物、抗病毒物質(zhì)和生理活性物質(zhì)等，是提高產(chǎn)量、肥沃土壤和促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng)的重要力量?？莶菅挎邨U菌可大幅促進(jìn)植物生長(zhǎng)，在該菌防病抗病的同時(shí)，還可誘導(dǎo)作物產(chǎn)生吲哚乙酸等激素類(lèi)物質(zhì)，提高作物生長(zhǎng)激素水平，促進(jìn)植物生長(zhǎng)繁育，能刺激和調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)，使植物生長(zhǎng)健壯，營(yíng)養(yǎng)狀況得到改善。使用微生物肥料可以提高農(nóng)產(chǎn)品中的維生素C、氨基酸和糖分的含量，有效降低硝酸鹽含量。

5 降低農(nóng)殘，保護(hù)環(huán)境

我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)期以來(lái)延續(xù)的是一種高投入、高消耗和高排放的粗放式增長(zhǎng)模式，這也帶來(lái)污染物的高排放，使得我們賴(lài)以生存的自然生態(tài)環(huán)境面臨越來(lái)越嚴(yán)重的威脅，農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)殘超標(biāo)普遍較重，加上城市生活垃圾無(wú)害化處理和公園商業(yè)小區(qū)廢棄物處置等方面能力不足。利用微生物的特定功能分解土壤中的重金屬和有害物質(zhì)是一條經(jīng)濟(jì)可行的有效途徑，一舉兩得。由此可見(jiàn)用最少的資源和環(huán)境代價(jià)，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。特別是微生物菌劑可抑制農(nóng)作物對(duì)重金屬及農(nóng)藥等有害物質(zhì)的吸收、凈化和修復(fù)土壤，是目前無(wú)公害食品和綠色食品生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)需要，更是減少化肥和農(nóng)藥用量、降低環(huán)境污染的必然選擇，也在促進(jìn)農(nóng)作物秸稈和城市垃圾的腐熟利用等方面有著不可替代的功效。

6 微生物肥料的選擇和合理應(yīng)用

現(xiàn)在市場(chǎng)上存在著多種微生物肥料，其中大部分微生物肥料對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的作用，但也存在著一些被利益驅(qū)動(dòng)的不法分子、制造假冒偽劣的產(chǎn)品來(lái)擾亂市場(chǎng)。農(nóng)民沒(méi)有充分的科普知識(shí)和必要的儀器來(lái)檢測(cè)肥料的真?zhèn)?。因此，在選擇微生物肥料時(shí)，要特別注意：一是檢驗(yàn)肥料是否獲得農(nóng)業(yè)部正式（或臨時(shí)）登記許可證；二是重點(diǎn)關(guān)注該肥料在當(dāng)?shù)氐脑囼?yàn)示范效果。