淺談微生物在肥料生產(chǎn)中的應(yīng)用

王翠堅(jiān)，劉斌

（廣西大學(xué)，廣西 南寧 530004）

我國(guó)研究生物菌肥始于上世紀(jì)50年代，從最初只提供有效氮、磷、鉀元素的細(xì)菌肥料，發(fā)展到固氮綠藻肥料、5406抗生素肥料、VA菌根以及作為拌種劑的聯(lián)合固氮菌和生物鉀肥。近10年來(lái)，我國(guó)微生物肥料先后成功篩選出一些功能性高效菌株，利用根瘤菌、聯(lián)合固氮菌、溶磷菌、硅酸鹽細(xì)菌及促生菌等菌株生產(chǎn)出了多種功能生物肥料，使菌肥品質(zhì)得到了大大提高。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，自然界中的各種微生物越來(lái)越多地被人們發(fā)現(xiàn)。在生物肥料菌種的開發(fā)、優(yōu)化、在菌肥成品使用的效果以及安全性還需科研人員繼續(xù)做大量的工作。菌種的進(jìn)一步研究與利用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。

1 菌種的研究進(jìn)展

菌種的篩選和收集是菌肥生產(chǎn)的基礎(chǔ)。我國(guó)在菌種資源積累上，建立了農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心并收集菌種達(dá)到了3萬(wàn)多株，且能實(shí)現(xiàn)資源的高度共享；鑒定技術(shù)上，能進(jìn)行多種肥料微生物的新類群的鑒定；安全性評(píng)價(jià)方面，國(guó)內(nèi)已建立了相應(yīng)的安全管理目錄和安全評(píng)價(jià)技術(shù)體系。此外，在菌種復(fù)配研究方面，科研工作者開展大量實(shí)驗(yàn)，得到了多個(gè)高效復(fù)合菌系，為菌種的復(fù)配研究打下了良好基礎(chǔ)。目前，根際促生菌的作用機(jī)理是研究熱點(diǎn)，而對(duì)于鉀細(xì)菌的研究仍然有待突破。此外，有關(guān)肥料作用的研究還集中在微生物相關(guān)功能基因的挖掘克隆上。隨著有關(guān)微生物肥料菌株功能研究的不斷深人，多菌株復(fù)合生物肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了較好的應(yīng)用。

2 菌種的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)廣泛用于生物有機(jī)肥中的芽胞桿菌菌種有地衣芽胞桿菌、側(cè)胞芽胞桿菌、枯草芽胞桿菌、巨大芽胞桿菌、膠質(zhì)芽胞桿菌、解淀粉芽孢桿菌等，使用率最高的為枯草芽孢桿菌，其次是膠質(zhì)類芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌，它們均屬于植物根際促生菌。據(jù)調(diào)查，單一菌種用于生物有機(jī)肥的產(chǎn)品有1 006個(gè)，兩種菌種復(fù)合產(chǎn)品716個(gè)，3種菌種復(fù)合產(chǎn)品121個(gè)，4種及4種以上菌種復(fù)合產(chǎn)品19個(gè)。菌肥產(chǎn)品中所使用的菌種已涵蓋細(xì)菌、真菌、放線菌等72種，使用范圍還在不斷擴(kuò)大。全國(guó)登記產(chǎn)品包括微生物菌劑（含固氮菌劑、溶磷菌劑、硅酸鹽菌劑）、生物有機(jī)肥、復(fù)合微生物肥料、有機(jī)物料腐熟劑、根瘤菌劑、光合細(xì)菌菌劑、農(nóng)用微生物菌劑、內(nèi)生菌根菌劑和生物修復(fù)菌劑，其中以微生物菌劑、生物有機(jī)肥和復(fù)合微生物肥料占絕對(duì)主導(dǎo)地位，光合細(xì)菌菌劑、內(nèi)生菌根菌劑、生物修復(fù)菌劑等其他微生物肥料的研究仍處于摸索階段。

3 菌種的分類和功效

（1）固氮菌類固氮細(xì)菌主要有自生固氮菌、共生固氮菌和聯(lián)合固氮菌三種。生產(chǎn)中，固氮菌肥主要采用自生固氮菌，而共生固氮菌和聯(lián)合固氮菌仍在被科研工作者研究中。在氮的利用方面，生物固氮既節(jié)能又環(huán)保。固氮菌可以幫助植物固氮，如根瘤菌、固氮菌可利用其固氮酶將空氣中的N2還原為NH3，被植物吸收利用；可以增強(qiáng)植物抗逆性，如大豆根瘤菌AWC13-4耐酸、耐鹽和耐抗生素；可以分泌有機(jī)酸，活化土壤無(wú)效鉀；可依靠植物根瘤促進(jìn)對(duì)重金屬的吸收和固定，降低了重金屬離子對(duì)植物的直接毒害作用。此外，固氮藍(lán)藻菌鞘絲藻（Lyngbyasp。）KF644563和席藻KU740239，可用于處理蒸米廠的重污染廢水，收獲的生物質(zhì)可以作為生物緩釋磷肥。另外，一些海洋固氮菌應(yīng)用到植物促生方面的制成生物菌肥的研究也已在研究中。

（2）光合細(xì)菌光合細(xì)菌，是一類具有光能合成體系的原核生物，能夠以光為能源、在厭氧條件下利用自然界中的有機(jī)物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進(jìn)行光合作用。研究表明，光合細(xì)菌可以提高土壤肥力，改善土壤鹽化、板結(jié)現(xiàn)象，具有固氮、脫氫、固碳、氧化硫化物等多種功能。光合細(xì)菌還能改善植株根際微生物群落結(jié)構(gòu)，維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，誘導(dǎo)作物對(duì)病害抗性。還有報(bào)道表明通過(guò)篩選得到的具有降解農(nóng)藥能力的光合細(xì)菌菌株，在光合細(xì)菌體內(nèi)酯酶催化下，對(duì)酯類和有機(jī)磷農(nóng)藥有較好的降解能力。

（3）放線菌放線菌通常能夠產(chǎn)生抗逆性較強(qiáng)的孢子，并能夠定殖于植物根部土壤，產(chǎn)生各種抗生素，抑制多種植物病原體，分泌生長(zhǎng)調(diào)節(jié)土壤有效磷和鉀等礦物質(zhì)元素的含量、提高種子發(fā)芽率和促進(jìn)作物生長(zhǎng)等，是研制微生物肥料物質(zhì)，同時(shí)這類微生物還具有解磷、解鉀等各種功能。

（4）解磷菌解磷菌是一類植物根際促生菌，可以將土壤中植物難以吸收利用的磷轉(zhuǎn)化為可吸收利用的形態(tài)，根據(jù)分解底物的不同可將解磷菌分為解無(wú)機(jī)磷微生物和解有機(jī)磷微生物。近些年報(bào)道的溶磷細(xì)菌有伯克霍爾德菌屬（Burkholderiasp。）T4、德氏嗜酸菌D86、熒光假單胞菌K4和膠質(zhì)芽孢桿菌K7、解磷菌3P29、葡糖醋桿菌qzr14等。

利用解磷菌將土壤中被固定的無(wú)效態(tài)磷轉(zhuǎn)化為有效磷，對(duì)于提高磷肥的利用率，減少化肥的使用以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。

（5）解鉀菌硅酸鹽細(xì)菌，又稱鉀細(xì)菌，是指能分解土壤中的硅鋁酸鹽等礦物，將難溶性的鉀、磷、硅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄誀顟B(tài)供植物吸收利用的一類微生物，此外它還能分泌多種植物激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)。解鉀菌通過(guò)分泌檸檬酸、草酸、酒石酸、乙酸等有機(jī)酸分解土壤中的硅鋁酸鹽礦物，是土壤中的一種特殊功能菌.它不僅能補(bǔ)充土壤中的速效鉀含量，有些解鉀菌還具有溶磷固氮能力，改善植物的氮磷營(yíng)養(yǎng)、提高農(nóng)作物品質(zhì)和產(chǎn)量，增加土壤生物多樣性。最近10年，解鉀微生物篩選取得了較大進(jìn)展，獲得了一批高效菌株，分別是硅酸鹽細(xì)菌菌株F1、硅酸鹽細(xì)菌菌株K56、芽孢桿菌屬C1和Y3等。解鉀細(xì)菌已廣泛應(yīng)用于微生物肥料、冶金、采礦和飼料工業(yè)上，尤其是微生物肥料。

4 菌種的應(yīng)用效果

（1）固氮菌應(yīng)用效果陳家欣等從南海東海島的海島沉積物中篩選出18株固氮菌，對(duì)菜心幼苗在莖高、莖粗、最大葉寬和最大葉長(zhǎng)四個(gè)指標(biāo)均對(duì)菜心有顯著的促生作用。實(shí)踐證明，根瘤菌菌肥可提高大豆、花生產(chǎn)量13%～15%，紫花苜蓿接種根瘤菌菌株HBU75002可增產(chǎn)36.8%等。目前研究較多的固氮藍(lán)藻還可作用于固液混合物甚至固體廢棄物處理，提高其營(yíng)養(yǎng)元素含量從而作為生物肥料使用。利用固氮微生物生產(chǎn)的微生物肥料將成為農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的“活肥料”。

（2）光合細(xì)菌應(yīng)用效果曾益波等研究表明，光合細(xì)菌PSB06浸種可提高水稻種子活力、促進(jìn)苗期生長(zhǎng)和增強(qiáng)耐脅迫能力，是一種高效的浸種劑，對(duì)水稻具有良好促生作用；白紅娟等試驗(yàn)表明，光合細(xì)菌能明顯降低蔬菜對(duì)土壤Pb、Cd及呋喃丹吸收能力，有效地保證瓜類蔬菜食品安全性；光合細(xì)菌用于生物肥料，對(duì)土壤培肥效果顯著。

（3）放線菌應(yīng)用效果張艷杰等田間試驗(yàn)表明放線菌玫瑰黃鏈霉菌固體發(fā)酵物番茄可防番茄連作障礙達(dá)46%；張炳火等試驗(yàn)表明，放線菌JXJ-0136能夠顯著提高作物種子活力，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，增加土壤可溶性磷的含量，提高植株吸收率，增產(chǎn)增收，在微生物肥料研制中具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

（4）解磷菌的應(yīng)用效果土壤接種構(gòu)巢曲霉Zh菌株，能使土壤有效磷含量比不接種對(duì)照提高了37.04%，玉米產(chǎn)量提高13.22%；黃瓜接種溶磷菌qzr14，地上部干重可提高98.46%、鮮重57.01%。銀婷婷等從環(huán)境中篩選到一株高效解磷的葡糖醋桿菌qzr14，能促進(jìn)黃瓜苗生長(zhǎng)，是一種潛在的微生物肥料菌株。

（5）解鉀菌的應(yīng)用效果硅酸鹽細(xì)菌菌株F1接種土壤60 d，土壤有效鉀凈增20%；接種泡盛曲霉MQ013和黑曲霉MQ039，能有效提高玉米植株的磷、鉀含量和生物量；陳易等從紫色土中篩選出1株解鉀菌（XD－K－2），能促進(jìn)小白菜的生長(zhǎng)，提高紫色土可溶性鉀素的養(yǎng)分，達(dá)到施用鉀肥的效果，可作為微生物鉀肥優(yōu)選菌株。

綜上，各大類菌株均具不同的功效，在篩選利用時(shí)，根據(jù)其特性進(jìn)行單一或兩種及兩種以上配制成不同用途的生物菌肥農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如EM生物肥料是光合細(xì)菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌等10個(gè)屬80多種微生物生命活動(dòng)的產(chǎn)物，這些微生物在土壤中相互共存，可以產(chǎn)生各種酶、生理活性物質(zhì)，為生物類物質(zhì)等，直接或間接促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

5 存在的主要問(wèn)題和解決途徑

目前，我國(guó)生物肥料行業(yè)仍存在一些問(wèn)題。在安全方面，由于生物有機(jī)肥以草炭、腐殖酸、餅粕、等生活、生產(chǎn)廢棄物等為主要原原料，可能存在重金屬超標(biāo)、抗生素殘留及致病微生物風(fēng)險(xiǎn)。另外，生物有機(jī)肥產(chǎn)品雜菌在一定條件下可對(duì)人畜致病，存在著潛在危害。菌種是微生物產(chǎn)品的核心，在生產(chǎn)中，保障菌種安全是首要工作，國(guó)家應(yīng)加大對(duì)生產(chǎn)菌種的生物安全評(píng)價(jià)和監(jiān)管的力度。在菌種開發(fā)上，高效功能菌種的篩選是生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題?，F(xiàn)階段，我國(guó)菌肥產(chǎn)業(yè)中依然缺乏競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的根瘤菌、高效溶磷菌、高效固氮菌菌種、高效活化土壤難溶鉀的解鉀菌菌種以及高效促生菌菌種。因此，在菌種的研究篩選上，以篩選對(duì)病原菌拮抗能力最強(qiáng)的菌株、促進(jìn)根系生長(zhǎng)或活化土壤的根系簇生菌株、降解有機(jī)污染物、或轉(zhuǎn)化無(wú)機(jī)污染物形態(tài)使之喪失毒性的功能微生物為目標(biāo)，研究篩選獲得的功能微生物的營(yíng)養(yǎng)特征和生長(zhǎng)習(xí)性，把它們制成各種生物有機(jī)肥產(chǎn)品，用于不同土壤和作物。

6 展望

經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，我國(guó)的微生物肥料產(chǎn)業(yè)得了一定的成果，菌種的研究取得了一定的突破。隨著全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的日益重視和社會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綠色生態(tài)要求日益迫切，綠色、環(huán)保、持久、高效的肥料是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求，而有益菌種的進(jìn)一步開發(fā)與利用則是微生物肥料行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。