微生物肥料的作用機(jī)制及對(duì)耕地土壤物理性質(zhì)的影響

李響

[摘要]微生物肥料是一種有機(jī)肥料，目前發(fā)展迅速。本文對(duì)微生物肥料的概念、種類等進(jìn)行了概述，研究發(fā)現(xiàn)，微生物肥料作用機(jī)制包括能夠促進(jìn)植株的生長(zhǎng)、提升其攝取養(yǎng)分的能力、增強(qiáng)植株的抗性、改善植物的果實(shí)品質(zhì)等。當(dāng)在土壤中添加單一菌種或復(fù)合菌種的微生物肥料時(shí)，能夠極大改善栽培土壤的環(huán)境。微生物肥料還能夠有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，從而對(duì)土壤中各類生物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生催化作用。

[關(guān)鍵詞]微生物肥料;耕地土壤;物理性質(zhì)

微生物肥料是功能微生物與動(dòng)植物殘?bào)w或者腐熟的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過無害化處理而成的一種肥料。目前微生物肥料發(fā)展迅速，已經(jīng)成為發(fā)展生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)過程中使用的最重要的肥料之一，也是生產(chǎn)綠色肥料的最重要來源之一。使用微生物肥料，能夠減少化肥的使用量，對(duì)未來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有極其重要的作用。

1 微生物肥料概述

微生物肥料是指含有活的微生物活動(dòng)因素，并對(duì)植物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用的肥料。從廣義上來說，微生物肥料還包括能夠產(chǎn)生植物生長(zhǎng)刺激素的肥料制品以及根圈（際）細(xì)菌，后者簡(jiǎn)稱PGPR制劑，不僅能夠?qū)χ参锊≡⑸锂a(chǎn)生抑制作用，還能對(duì)植物生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用[1]。目前，根據(jù)制品內(nèi)涵劃分，可以將微生物肥料分為單一的和復(fù)合的兩種。根據(jù)微生物的種類則可分為放線菌肥料、細(xì)菌肥料、真菌類肥料和藻類肥料。不同于有機(jī)肥和化肥，微生物肥料作為一種肥料產(chǎn)品，主要是由活體微生物制成的。最重要的是，微生物肥料能夠憑借自身的生命活動(dòng)和活動(dòng)過程中分泌出來的物質(zhì)增加作物肥效，不僅加快了作物的生長(zhǎng)速度，還提高了作物的產(chǎn)量。微生物品種眾多，功能多種多樣，根據(jù)用處和功效的不同，能夠研發(fā)出不同的肥料。已有研究表明，微生物肥料功能完備，既能夠有效增加土壤的肥力，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，又能夠?qū)崿F(xiàn)城市生活廢棄物的重復(fù)利用，能減少化肥的使用量，減輕因化肥的使用而造成的環(huán)境污染。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，化肥的使用對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，無形之中增加了環(huán)境治理的成本[2]。為了有效緩解這一局面，巧妙利用微生物肥料取而代之不失為一個(gè)明智的選擇。所以適時(shí)、適量用微生物肥料來替代傳統(tǒng)化肥，不僅可以減輕環(huán)境污染，還可以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)[3]。

根據(jù)微生物的種類，微生物肥料分為以下五類：第一類是放線菌肥料，如抗生菌類;第二類是固氮菌、解磷菌、解鉀菌肥料;第三類是真菌肥料，菌根真菌類肥料是典型代表;第四類是藻類肥料，如固氮藍(lán)藻就屬于這種肥料;第五類是復(fù)合菌肥料，是指把兩種或兩種以上不同功效的微生物肥料混合在一起。根據(jù)微生物不同的肥效和功能，可以將其分為以下四類：一是能夠分解土壤難溶鹽的肥料，如解磷菌肥料等;二是能夠增肥土壤、作為作物氮素的肥料，如根瘤菌肥料等;三是能夠提升植物生長(zhǎng)速度的肥料，如促生肥料等;四是能夠充分吸收植物營養(yǎng)成分的肥料，如菌根真菌肥料等[4]。

2 微生物肥料的基本作用機(jī)理

近年來，隨著生物科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們開始嘗試培育具有不同功能的菌株，促使了微生物肥料的種類越來越呈現(xiàn)多樣化的特征，因此，具有不同功效的新式微生物肥料便應(yīng)運(yùn)而生。

2.1 促進(jìn)檀株的生長(zhǎng)，提升其攝取養(yǎng)分的能力

根瘤菌和固氮菌微生物肥料的培育使大氣中的無機(jī)氮轉(zhuǎn)變成有機(jī)氮成為可能，促使植株可以被充分吸收和利用，也保證了作物氮素養(yǎng)分充足。土中難溶形式的磷、鉀等元素，一些解磷、解鉀菌可以促使其變成植株易于吸收利用的形式，對(duì)于作物補(bǔ)充養(yǎng)分起到一定的作用。解磷菌的解磷機(jī)理，概括起來有以下三種方式：（1）分泌質(zhì)子，促使體系pH值降低，體系酸度升高，磷酸鹽和質(zhì)子交換，使得不溶性磷酸鹽發(fā)生溶解反應(yīng)。（2）分泌有機(jī)酸，促使體系pH值降低，降解不溶性的磷酸鹽為有效態(tài)的磷，或借助于有機(jī)酸絡(luò)合二價(jià)鈣離子和三價(jià)鐵離子等，使不溶性磷酸鹽發(fā)生溶解反應(yīng)。（3）產(chǎn)生磷酸酶，利用酶促反應(yīng)來降解有機(jī)磷使其成為有效態(tài)的磷。并且由于胞外莢膜多糖的緣故，解鉀菌能夠促使土中的云母、長(zhǎng)石等含鉀物質(zhì)釋放出供植株利用的有效鉀。

2.2 增強(qiáng)植株的抗性

肥料中有一些特別的微生物，在特別惡劣的環(huán)境下，能夠增強(qiáng)宿主植株的抗旱性、抗寒性和抗鹽堿性，進(jìn)一步提升植株的存活能力。

2.3 改善植物的生長(zhǎng)

在繁育進(jìn)程中，肥料中蘊(yùn)含的某些微生物可以產(chǎn)生一種中間代謝物，如赤霉素、脫落酸等，在某種程度上這些物質(zhì)能夠促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，進(jìn)而提高作物的產(chǎn)量。

2.4 抑制病蟲害的發(fā)生

肥料中的一些微生物可以起到預(yù)防以及治愈病蟲害的功效。其參與植物防御過程，通過誘導(dǎo)植物苯甲氨酸解氨酶等抑制細(xì)菌或真菌性病害，通過有些微生物產(chǎn)生的抗生素、卵磷脂酶C等物質(zhì)抑制病蟲害的發(fā)生。

目前，微生物肥料在多種作物上的應(yīng)用非常廣泛。據(jù)研究表明，微生物肥料不僅具有增加草莓果實(shí)含糖量、維生素C含量和可溶性固形物量的功能，還能夠明顯提升果實(shí)的質(zhì)量。相關(guān)研究證明，微生物肥料具有預(yù)防西瓜發(fā)生枯萎病的功效。當(dāng)人們?cè)诜N植豆角、辣椒等作物的時(shí)候，如果適時(shí)施用微生物肥料，能夠使蔬菜的口感更好，并可以降低硝酸鹽的濃度。研究表明，施用微生物肥料能夠提升5.7%～23.3%的煙草產(chǎn)量，提升2.1%-6.1%中等煙率，同時(shí)在一定程度上提高了煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，改善刺激性及雜氣。研究資料還顯示，添加微生物肥料可以提升人參總苷量，因?yàn)槠淠芎芎玫馗纳迫藚⒃耘啻餐恋男再|(zhì)。

3 微生物肥料的改良作用——基于對(duì)土壤栽培的考量

微生物肥料通過在土壤中添加單一菌種或復(fù)合菌種的肥料，能夠極大改善栽培土壤的環(huán)境。王志剛等[5]為了深入了解解鉀菌對(duì)植株的促生效果，進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，株高、地下植株鮮重、地下植株干重、根尖數(shù)、根系長(zhǎng)度、根體積等在施用菌液之后都有了不同程度的提高。閻淑珍等[6-7]做了一項(xiàng)關(guān)于復(fù)合微生物肥料在病原菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)過程中產(chǎn)生的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，微生物肥料能夠有效抑制油菜菌核病，抑制率達(dá)到了97.2%。梁曉琳[8]進(jìn)行了田間試驗(yàn)以測(cè)試番茄的產(chǎn)量，對(duì)不同的番茄施以不同的肥料，并進(jìn)行了對(duì)比分析，研究結(jié)果表明，施用微生物復(fù)合肥使得番茄的產(chǎn)量大大提高了，增產(chǎn)達(dá)到7.36%-44.77%。孫運(yùn)杰等[9]發(fā)現(xiàn)微生物肥料能夠提高土壤肥力，充分施用有機(jī)肥使有效磷增加了21.72%，土壤堿解氮增加了23.18%，有機(jī)質(zhì)增加了71.74%，全氮增加了11.6%。石元亮[10]的研究結(jié)果也表明，施有機(jī)肥可增加灌水和降水的入滲，有利于土壤脫鹽，同時(shí)可減少潛水的流失，抑制鹽分表聚。不僅如此，在田間施用有機(jī)肥還能夠激活土壤的微生物活性，使得土壤的溶液離子組成發(fā)生改變，改良土壤膠體化學(xué)性質(zhì)。美麗等[11]在作物的生長(zhǎng)季節(jié)，用在不同深度埋設(shè)鹽分傳感器探頭和定期取表層土樣測(cè)定其電導(dǎo)率的方法，觀察和測(cè)試農(nóng)田在施用有機(jī)肥之后，其不同深度的土壤溶液含鹽量的變化情況。研究表明，在田間施用有機(jī)肥，使得灌水對(duì)土壤的表層鹽分進(jìn)行淋洗，減少了土壤表層鹽分的積累。具體來說，在灌水作用下，在10cm深處時(shí)有機(jī)肥處理小區(qū)的土壤鹽分含量急速下降;在60cm深處時(shí)有機(jī)肥小區(qū)的土壤鹽分會(huì)大幅度的下降并持續(xù)保持較低水平。在灌水前施用有機(jī)肥則可以使土壤在30cm深處時(shí)放緩鹽分累積過程。

正是由于大量有益微生物的存在，才使得微生物肥料具有固氮、溶鉀、抑病、溶磷和促生等多樣化的功能。不僅如此，微生物肥料還能夠有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，對(duì)土壤中各類生物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生催化作用，對(duì)提高農(nóng)作物質(zhì)量、增加土壤肥力和促進(jìn)作物產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面都具有重要的作用。

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