我國微生物菌肥登記現(xiàn)狀及其在果樹減肥增效中的應(yīng)用

戴美松，王月志，蔡丹英，施澤彬，孫鈞

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，浙江 杭州 310021；2.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020)

微生物菌肥是一類含有特定功能活性微生物并兼具有機肥效應(yīng)的新型生物有機肥料，與傳統(tǒng)化學(xué)肥料相比，它本身不直接向農(nóng)作物提供養(yǎng)分，而是通過活性微生物的固定、分解、分泌等生命活動改變土壤中養(yǎng)分變化，進而影響作物的生長[1]。我國為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中因化肥農(nóng)藥過量施用帶來的生態(tài)環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生物多樣性破壞等諸多問題，中央財政自2016年啟動了國家重點研發(fā)計劃“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”試點專項[2]。在此大背景下，替代傳統(tǒng)化學(xué)肥料的新型肥料加速發(fā)展，各類微生物菌肥產(chǎn)品層出不窮。但在果園生產(chǎn)實際中，管理者對微生物肥料的原理、作用了解不足，儲藏保管及施用方法不明確，片面依賴化肥的現(xiàn)象依然很明顯[2]；微生物菌肥花樣繁多，新概念層出不窮，也讓人難以理解。本文通過整理當(dāng)前我國登記注冊微生物菌肥產(chǎn)品及有效菌種，以便從原理上理解微生物菌肥，進一步認(rèn)識該類產(chǎn)品的特征特性、應(yīng)用范圍及注意事項，促進其推廣應(yīng)用。

1 我國微生物菌肥登記現(xiàn)狀

我國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2006年9月1日正式實施GB 20287—2006《農(nóng)用微生物菌劑》國家標(biāo)準(zhǔn)，對此類生物有機肥料產(chǎn)品實行登記管理制度。截至2020年9月，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部微生物肥料和食用菌菌種質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心網(wǎng)站(http://www.biofertilizer95.cn/zhdjcpml)上登記的微生物菌肥產(chǎn)品信息有7 608條，分別來自2 856家企業(yè)。自2000年開始微生物菌肥登記以來，登記數(shù)量逐年增加，尤其在2015—2018年，年登記產(chǎn)品數(shù)量快速攀升，但2019年又快速回落(圖1)。

圖1 微生物菌肥產(chǎn)品年度登記數(shù)量(2000—2019年)

從產(chǎn)品形態(tài)上看，以粉劑類型為主，占總登記產(chǎn)品的48.2%，其次是顆粒劑(31.9%)和液體(19.9%)。

按內(nèi)含微生物種類或功能劃分，登記產(chǎn)品分為6個菌劑類(菌根菌劑、土壤修復(fù)菌劑、光合細(xì)菌劑、根瘤菌劑、有機物料腐熟劑和復(fù)合微生物菌劑)及2個菌肥類(復(fù)合微生物肥料、生物有機肥料)，共8大類(表1)。其中，以復(fù)合微生物菌劑的產(chǎn)品類型為主(占比45.5%)，其次是生物有機肥料(占29.9%)和復(fù)合微生物肥料(19.3%)。具有加強固氮、污染土壤修復(fù)等特殊用途的功能型產(chǎn)品僅占全部登記產(chǎn)品的1.5%。

表1 已登記微生物菌肥的主要功能類型(截至2020年9月)

1.1 有效菌種

截至2020年9月，在登記的7 608種微生物菌肥商品中，共使用了60個屬、160種有效菌種。其中，鏈霉菌屬(Streptomyces)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和乳酸桿菌屬(Lactobacillus)的菌種應(yīng)用最廣泛，分別占全部160種菌種的17.5%(28個)、13.7%(22個)和8.1%(13個)。

雖然鏈霉菌屬中獲得應(yīng)用的菌種種類最多，但僅在166種登記產(chǎn)品中得到生產(chǎn)應(yīng)用，應(yīng)用率不到2.2%。而芽孢桿菌屬中的22種芽孢桿菌菌株在7 051種登記產(chǎn)品中得到應(yīng)用，應(yīng)用率高達92.7%，其中又以枯草芽孢桿菌應(yīng)用最廣泛，占全部登記產(chǎn)品的65.05%以上，其次是地衣芽孢桿菌(19.94%)和膠凍樣類芽孢桿菌(18.06%)(表2)。

表2 已登記微生物菌肥產(chǎn)品中應(yīng)用的芽孢桿菌屬菌種(截止2020年9月)

截至2020年9月，在7 608個登記產(chǎn)品中，有4 013個產(chǎn)品(占52.7%)的有效菌種為1種(圖2)，有2種有效菌種的產(chǎn)品占38.2%，3種及以上有效菌種的產(chǎn)品占9.1%，其中有4個登記產(chǎn)品的有效菌種達到6種。

在4 013個有效菌種種類為1種的生物有機肥登記產(chǎn)品中，有2 377個產(chǎn)品(占59.2%)采用的是枯草芽孢桿菌，其次是解淀粉芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌(圖2)。

圖2 單一微生物菌肥產(chǎn)品中登記的有效菌種種類與應(yīng)用最多的前10個有效菌種

1.2 登記作物

截至2020年9月，7 608個登記產(chǎn)品的適用范圍涵蓋了蔬菜、果樹、藥用植物、綠化樹種、綠肥等142種經(jīng)濟作物。其中：有4 880個產(chǎn)品只在1種作物上登記適用，占全部登記產(chǎn)品的64.1%；有2 160個產(chǎn)品在2～5種作物上登記適用(占28.4%)。在5種以上作物上登記適用的產(chǎn)品有246個(占3.3%)，其中有3個產(chǎn)品的登記適用作物種類達到20個以上(圖3)。

番茄上登記適用的產(chǎn)品有1 671個，為登記產(chǎn)品最多的作物，其次是黃瓜(1 486個)和白菜(1 415個)(圖3)。

圖3 單一產(chǎn)品登記適用的作物種類與登記最多的前10種作物

2 果樹微生物菌肥登記現(xiàn)狀

有1 808種產(chǎn)品分別在19種果樹上登記適用，占全部登記產(chǎn)品的23.8%(表3)。其中，在蘋果上登記適用的產(chǎn)品最多，有615個(占全部登記產(chǎn)品的8.1%，涉及40種菌種)，其次是葡萄、柑橘和草莓(表3)。桃、棗、獼猴桃、梨、櫻桃等果樹樹種上登記適用的產(chǎn)品及有效菌種數(shù)量均較少。

在19個果樹樹種上登記適用的有效菌種共計有75種(表3)，其中枯草芽孢桿菌在其中的17個樹種上登記適用，應(yīng)用范圍最廣，其次是地衣芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌(圖4)。

表3 在果樹上登記適用的微生物菌肥產(chǎn)品數(shù)量及有效菌種(截至2020年9月)

圖4 在果樹上登記適用的前20個菌種(截至2020年9月)

3 小結(jié)與討論

本文匯總分析了我國微生物菌肥產(chǎn)品中使用的菌種種類、產(chǎn)品登記適用范圍，并重點關(guān)注了果樹微生物菌肥的登記應(yīng)用情況。微生物菌肥在果樹的應(yīng)用逐年增多，有報道表明，秋施基肥時畝施復(fù)合微生物肥料40 kg和菌劑2 kg(有效菌種為枯草芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌)的溫州蜜柑，其平均單果重和畝產(chǎn)量均顯著提高[4]；畝施復(fù)合微生物肥料(有效菌種為枯草芽孢桿菌)10 kg為底肥+追肥(復(fù)合物微生物肥料9 kg+尿素20 kg+復(fù)合肥20 kg)時，能夠極顯著增加黃冠梨根系生長總量，并極顯著提高梨產(chǎn)量、重要經(jīng)濟品質(zhì)和土壤有機質(zhì)含量[5]。施用含有地衣芽孢桿菌、角質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、耐高溫菌、鏈霉菌、稀有放線菌和真菌等菌種，載體為畜禽糞便高溫腐熟發(fā)酵物的微生物有機肥，可顯著改善蘋果對氮素吸收利用[5]。此外，在大棚油桃[7]、楊梅[8]、葡萄[8]等果樹上的探索顯示，微生物菌肥在改善果園土壤理化結(jié)構(gòu)、提升養(yǎng)分利用率、增加生物量、增強植株抗性、促進花芽分化和提高果實品質(zhì)等方面均顯示出了積極作用。

登記適用有效菌種最多來自芽孢桿菌屬(Bacillus)，該屬早在1872年即獲得命名，至今已鑒定出至少包含5個科、74個屬、813個種[10]。其中應(yīng)用率最高的枯草芽孢桿菌(B.Subtilis)是該屬中的一種革蘭氏陽性菌，其分泌的脂肽類、抗菌蛋白、酚類及多烯類等多種抗菌物質(zhì)具有抑制多種病原真菌的效果，已被應(yīng)用于動物飼料、凈化水質(zhì)、醫(yī)藥和植物病害的生物防治中[11-12]，在土壤濕度33%～45%、溫度25～37 ℃時最適宜生長繁殖，濕度低于15%或溫度超過48 ℃后其生長繁殖受到顯著抑制。地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)是芽孢桿菌屬中另外一種廣泛應(yīng)用的生防菌，對稻瘟病菌、輪紋病菌、炭疽病菌、青霉病菌、晚疫病菌、枯萎病菌等都具有一定防效，并在防控水果采后病害中有應(yīng)用，可顯著抑制柑橘青霉菌、芒果炭疽菌和蒂腐病等有害病菌的生長[13]，其生長溫度范圍較廣(20～50 ℃)。解淀粉芽孢桿菌(B.amyloliquefaciens)也是該屬中對植物病原菌具有很強抑制力的菌種，其產(chǎn)生的多種酶類、脂肽類抗生素、生物表面活性素、聚酮類化合物和抑菌蛋白，同時具有誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性的能力，對根瘤農(nóng)桿菌、灰霉病菌、褐腐病菌、輪紋病菌、腐爛病菌等果樹上常見致病菌都有抑制效用[14-15]。膠凍樣類芽孢桿菌(Patuibacilluskribbensis)最早也分類在芽孢桿菌屬(Bacillus)，1993年有學(xué)者根據(jù)表型及16S rRNA序列差異將其單列為類芽孢桿菌屬(Patuibacillus)[16]。膠凍樣類芽孢桿菌是一種能夠分解硅酸鹽礦物的細(xì)菌，可使土壤中的不溶性K、P、Si等轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄栽毓┲参锢?，并有刺激作物生長(分泌吲哚)和抑制作物病害作用，有的菌株能產(chǎn)生抗生素，甚至不止一種抗生素，能限制多種病原菌如致病性鐮刀菌、腐霉菌、立枯絲核菌所引起的許多病害[17]。

但應(yīng)該清晰地認(rèn)識到微生物菌肥無法完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥養(yǎng)料，如果土壤養(yǎng)分太低，微生物肥料(菌劑)也無回天之力，還得加施有機肥或化肥。微生物菌肥只是能夠在特定程度上降低傳統(tǒng)肥料使用量，進一步提高化肥肥料使用效率，進而改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤的有機質(zhì)總含量[1]。此外，微生物菌肥是活菌制劑，其功效受環(huán)境條件的影響較明顯，因此，在貯藏、轉(zhuǎn)運、使用時都需要格外注意避免高溫、高紫外線等影響菌種生活力的條件，謹(jǐn)慎與化學(xué)農(nóng)藥混用[18]。如有研究表明，目前，廣泛應(yīng)用的第2代煙堿類高效低毒殺蟲劑-噻蟲嗪對枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和膠凍樣類芽孢桿菌具有明顯抑制作用[19]。

伴隨著微生物菌肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，生產(chǎn)菌種范圍不斷擴大，人為大量引入微生物進入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的安全性問題亦不容忽視。如哈茨木霉、長枝木霉、綠色木霉等屬生物安全風(fēng)險等級二級，使用過上述菌種的產(chǎn)品需要做毒理測試；有些鏈霉菌屬的菌種還屬于條件致病菌，可引起人和動物的感染，風(fēng)險等級達到三級，應(yīng)謹(jǐn)慎使用；甚至部分生產(chǎn)企業(yè)選擇動物源的而非植物源的解淀粉芽孢桿菌作為生產(chǎn)用菌株，雖然生產(chǎn)發(fā)酵周期短、活菌數(shù)量高、生產(chǎn)成本低，但產(chǎn)品的應(yīng)用功效不佳，且存在較大的溶血風(fēng)險[20]，應(yīng)避免使用。因此，在使用微生物菌肥時一定要從正規(guī)廠家購買，科學(xué)、合理施用。