微生物肥料在果品生產(chǎn)中應(yīng)用的潛力

張 玲，李寶澤

（1山東省沂水縣果茶服務(wù)中心,山東 沂水 276400；2山東省沂水縣科技局，山東 沂水 276400）

微生物肥料亦稱菌肥、生物肥料、接種劑等，指一類含有大量活微生物的特定制品，通過(guò)其中所含微生物的生命活動(dòng)，增加植物養(yǎng)分的供應(yīng)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抗逆能力，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[1]。作為一種新型肥料，微生物肥料以其特有的肥效與功能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)非常重要的地位，在果品生產(chǎn)中更具有無(wú)可替代的作用。微生物肥料通過(guò)特定菌株的自身代謝，提高樹體對(duì)氮素的吸收能力，或改變土壤中某些元素的無(wú)效形態(tài)（如磷、鉀元素等），使之有效，使環(huán)境中的養(yǎng)分潛力得以充分發(fā)揮，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的土壤微生態(tài)環(huán)境。除此之外，還能減少化肥用量和面源污染，產(chǎn)生激素類物質(zhì)等，調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抗逆能力。

1 微生物肥料種類

按肥料中微生物的種類可分為細(xì)菌肥 （包括固氮菌肥、解磷菌肥、解鉀菌肥、芽孢桿菌制劑、光合細(xì)菌肥料、纖維素分解菌）、真菌肥（包括菌根真菌肥料、霉菌肥料、酵母菌肥料）及放線菌肥[2]。

按微生物肥料的作用機(jī)制和形態(tài)劃分為液體菌肥和固體菌肥兩種。液體菌肥由發(fā)酵液直接裝瓶或用礦油封面；固體菌肥主要以草炭為載體，有粉劑、顆粒、凍干、瓊脂4種劑型[3]。

按組成成分可分為單純微生物肥料和微生物復(fù)合肥料兩大類[4]。

2 微生物肥料的作用機(jī)理

2.1 調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)

許多微生物種類在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中不但能夠直接為作物提供某些營(yíng)養(yǎng)元素，而且產(chǎn)生對(duì)植物有益的代謝產(chǎn)物，如細(xì)胞分裂素、吲哚乙酸、赤霉素、脫落酸等，都能夠不同程度地調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，使植物生長(zhǎng)健壯，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)效果[5]。80%的根際細(xì)菌能產(chǎn)生吲哚乙酸，其中主要有根瘤菌、黃單胞菌、假單胞菌等[6]。

2.2 促進(jìn)植物吸收

各種自生、聯(lián)合、共生的固氮菌類和根瘤菌類微生物肥料可以固定空氣中的氮，增加土壤中的氮來(lái)源和植物的氮營(yíng)養(yǎng)。一些芽孢桿菌、假單胞菌可以將土壤中難溶性的磷、鉀釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽魑锬芪绽玫男螒B(tài)，使植物營(yíng)養(yǎng)充足[7]。叢枝菌根真菌(AMF)有助于提高磷和微量元素的可利用性(可吸收性)[8]。

2.3 增強(qiáng)植物抗逆性

特殊微生物可提高宿主的抗旱性、抗鹽堿性、抗極端溫濕度和pH值，抗重金屬毒害等能力，增強(qiáng)植物逆境生存能力[9]。有些微生物可誘導(dǎo)植物過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶、苯甲氨酸解氨酶、脂氧化酶等，參與植物防御反應(yīng)，利于防病抗病[10，11]。有的微生物種類還能產(chǎn)生抗菌素類物質(zhì)，有的則形成優(yōu)勢(shì)種群，拮抗其他種類微生物的生長(zhǎng)，降低作物病蟲害的發(fā)生[12]。

3 果品生產(chǎn)中肥料使用現(xiàn)狀

3.1 化肥

我國(guó)現(xiàn)有耕地約1.2億hm2，年需化肥約1.5億t，是世界上最大的化肥進(jìn)口國(guó)、氮肥生產(chǎn)國(guó)和肥料使用國(guó)[13]。2013年農(nóng)業(yè)部公布了《中國(guó)三大糧食作物肥料利用率研究報(bào)告》，該報(bào)告顯示，我國(guó)是世界化肥生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)?；实氖褂脤?duì)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的增收功不可沒(méi)，但是長(zhǎng)期施用化肥促進(jìn)糧食增產(chǎn)的同時(shí)，也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)。其一，浪費(fèi)嚴(yán)重。孫先良[14]指出，我國(guó)氮肥利用率僅30%～35%，而發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到70%～80%。我國(guó)每年因盲目過(guò)量施用氮肥已造成幾千萬(wàn)噸化肥資源的浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾百億元。我國(guó)耕地面積約占全世界的9%，而年平均肥料使用量約占全世界肥料消耗量的35%[15]。其二，肥料質(zhì)量不高，配比不合理，肥料中養(yǎng)分平均含量為27%，且以單元素和低濃度肥料為主；復(fù)、混肥配方不夠合理，鉀肥和中、微量元素的使用量低，這是造成肥料綜合利用率低的主要原因之一[2]。其三，果品生產(chǎn)過(guò)程中施肥時(shí)間不準(zhǔn)確，多采用一炮轟的形式，養(yǎng)分配比不合理，氮肥過(guò)量，磷、鉀肥及中微量元素不足，造成果品質(zhì)量下降，果樹抗逆性降低，嚴(yán)重影響果品效益。1996—2004年，中國(guó)蘋果的產(chǎn)量一直穩(wěn)占世界總產(chǎn)量的1/3以上，對(duì)世界蘋果增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)84%[16]。然而，蘋果品質(zhì)差，出口創(chuàng)匯低，并未形成理想的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到出口要求的高檔果率不足20%[17]。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與化學(xué)肥料的不合理使用有必然的聯(lián)系。其四，有機(jī)肥和中微量元素肥料等使用不足。王忠和等[18]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2006—2009年，煙臺(tái)和威海地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量在1.0%以下的果園占測(cè)定果園的56.4%~93.6%，要想強(qiáng)健樹勢(shì)、豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，果園土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)達(dá)到2.0%以上[19]。

化肥生產(chǎn)屬高耗能產(chǎn)業(yè)，如每生產(chǎn)1t尿素就要消耗15t標(biāo)準(zhǔn)煤。然而隨著氮肥生產(chǎn)效率不斷下降，氮肥損失引起的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)日趨嚴(yán)重，過(guò)量施用氮肥導(dǎo)致的土壤酸化、溫室氣體排放和地下水硝酸鹽污染等問(wèn)題已成為集約化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重威脅[20]。為徹底解決這一問(wèn)題，除了合理施肥和提高我國(guó)化肥生產(chǎn)利用效率外，深入研究微生物肥料，擴(kuò)大微生物肥料的推廣應(yīng)用，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已迫在眉睫。

3.2 微生物肥料

微生物肥料的研究是從1896年開始的，那時(shí)最早問(wèn)世的微生物產(chǎn)品是根瘤菌劑。根瘤菌劑在歐洲問(wèn)世以后，迅速在全世界范圍內(nèi)得到廣泛的推廣。我國(guó)對(duì)于微生物肥料的研究應(yīng)用和國(guó)際上其他國(guó)家一樣，也是從豆科植物上應(yīng)用根瘤菌接種劑開始的，并且在20世紀(jì)50—60年代，根瘤菌劑已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的微生物肥料。在20世紀(jì)50年代，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)自生固氮菌、磷細(xì)菌和硅酸鹽細(xì)菌菌劑 （當(dāng)時(shí)俗稱細(xì)菌肥料）；60年代又推廣使用 “5406”放線菌抗生菌肥料和固氮藍(lán)綠藻肥；70—80年代初期，又開始研究VA菌根（也稱AM菌根），在改善植物磷素營(yíng)養(yǎng)條件和提高水分利用率方面，效果顯著；80年代中期至90年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中又相繼應(yīng)用聯(lián)合固氮菌和復(fù)合菌劑，作為拌種劑；近幾年又推廣應(yīng)用由不同的菌劑與有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合的生物有機(jī)肥、復(fù)合微生物肥料，作基肥施用[21]。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于微生物肥料在蔬菜生產(chǎn)中的作用及應(yīng)用潛力做過(guò)大量研究，主要集中在改良土壤、提高菜田肥力、增強(qiáng)蔬菜抗逆性、增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)、減少硝酸鹽及重金屬含量等方面[26]，在果樹方面雖也有過(guò)相關(guān)報(bào)道，但大多針對(duì)一年生水果，而對(duì)于多年生水果的研究多是某一方面的探討，缺乏全面系統(tǒng)性，偏重于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。早在20世紀(jì)70年代，日本著名蘋果專家永田正夫在蘋果矮化栽培中使用力哈勤和巴依奧法太土壤菌肥，使土壤中有益微生物活動(dòng)旺盛，腐殖質(zhì)碳素含量高，1983年就取得8 000 kg/666.7 m2的高產(chǎn)記錄。曹瑞林[22]在重茬地建園時(shí)使用微生物菌肥，結(jié)果表明，微生物肥料在提高果實(shí)產(chǎn)量的同時(shí)，還可以增加蘋果和桃果實(shí)的著色和含糖量。秦海林等[23]通過(guò)研究微生物肥對(duì)樹體營(yíng)養(yǎng)狀況的影響后得出，施用木美土里微生物肥可顯著改善蘋果植株的根系和樹體的生長(zhǎng)狀況。李丙智等[24]選擇花臉病和腐爛病發(fā)生嚴(yán)重的果園，連續(xù)采用木美土里微生物菌肥進(jìn)行試驗(yàn)，取得良好效果。事實(shí)證明微生物肥料能明顯增強(qiáng)樹勢(shì)、減輕病害的發(fā)生。Shen等[25]在香蕉園中連續(xù)施用富含Bacillus amyloliquefaciens strain NJN-6的微生物肥料，結(jié)果顯示，該肥料濃度為450 g/盆時(shí)，可能通過(guò)改善土壤化學(xué)條件和微生物群落的組成，有效地控制香蕉枯萎病。孫家駿等[26]采用田間試驗(yàn)研究生物有機(jī)肥對(duì)獼猴桃土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)及其代謝的影響，結(jié)果表明，在獼猴桃生育期內(nèi)施用生物有機(jī)肥，可顯著提高土壤蔗糖酶和熒光素二乙酸酯水解酶活性，同時(shí)增加土壤微生物的多樣性、豐富度和均勻度。

以上研究證明，微生物肥料在果品生產(chǎn)中確實(shí)具有增產(chǎn)、提質(zhì)、防治病害的優(yōu)良效果，在我國(guó)果品生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和出口創(chuàng)匯中必將起到舉足輕重的作用。但是在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)意識(shí)到，微生物肥料自身并不能直接為作物提供可吸收利用的養(yǎng)分，因而，微生物肥料不能完全取代傳統(tǒng)肥料；但是使用微生物肥料可以提高化學(xué)肥料的利用率，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

4 微生物肥料在果品生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

據(jù)中國(guó)果品流通協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)魯芳校分析，水果產(chǎn)業(yè)是種植業(yè)中繼糧食和蔬菜之后的第三大產(chǎn)業(yè)，是勞動(dòng)密集型和技術(shù)密集型相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)中具有比較優(yōu)勢(shì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)之一。來(lái)自中國(guó)果品流通協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)果品產(chǎn)量自20世紀(jì)90年代中期起一直位居世界首位，目前產(chǎn)量占世界果品總量近1/4，是名副其實(shí)生產(chǎn)大國(guó)，但還不是果品貿(mào)易強(qiáng)國(guó)，2013年中國(guó)果品貿(mào)易量只占世界果品貿(mào)易量的7.4%。近年來(lái)，我國(guó)果品栽植面積仍在增長(zhǎng)，果品產(chǎn)量也在增大，相伴而行是化肥、農(nóng)藥的大量使用，勢(shì)必對(duì)我國(guó)環(huán)境造成更加嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致土壤性狀惡化、肥力下降等，包括農(nóng)藥殘留問(wèn)題，越來(lái)越引起人們重視。要想解決這些問(wèn)題，減少使用化學(xué)合成品，生產(chǎn)安全、無(wú)公害的綠色食品已成為必然，微生物作為潛在生物農(nóng)藥和生物促生劑得到廣泛研究和應(yīng)用。而生物技術(shù)的發(fā)展和高新技術(shù)對(duì)生物技術(shù)的滲透，又為微生物肥料的產(chǎn)品質(zhì)量、應(yīng)用領(lǐng)域和效果、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供契機(jī)和突破。隨著技術(shù)的深入，不久的將來(lái)，微生物肥不僅可補(bǔ)充肥源不足，而且可用作綠色、有機(jī)食品專用肥。

微生物肥料發(fā)展迅速，其效果也得到人們的認(rèn)可，但是在生產(chǎn)中效果還不穩(wěn)定，需要更加深入地研究微生物肥料的作用機(jī)制和適用條件，加大基礎(chǔ)研究力度，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，不斷開發(fā)高新產(chǎn)品、建立微生物肥料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和管理體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量，切實(shí)推進(jìn)我國(guó)微生物肥料的產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展。

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