微生物菌肥在作物種植中應(yīng)用效果與前景分析

張瑞楠，邢永秀

（廣西大學 農(nóng)學院，530000，廣西南寧）

在農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中，高投入的集約化農(nóng)業(yè)促進了作物產(chǎn)量的大幅度提升，這其中無機肥料的作用舉足輕重。然而全球范圍內(nèi)，僅有30%～50%的氮肥、45%的磷肥被作物直接吸收利用，更多的是成為污染物，過剩肥料流失到土壤、河流之中，帶來嚴重的環(huán)境問題。

如今全球范圍內(nèi)的綠色革命的推行，對農(nóng)業(yè)提出新要求。如何在提升作物產(chǎn)量和質(zhì)量的同時，保護環(huán)境、綠色生產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的綠色優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展，成為農(nóng)業(yè)推廣中的重要議題之一。微生物菌肥作為高效能、低成本的肥料，正逐漸進入大眾視野。通過探究其在不同作物種植中的表現(xiàn)，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要支撐，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)綠色發(fā)展提供新思路。

1 微生物菌肥概念

微生物菌肥是將目前研究中已發(fā)現(xiàn)的有益微生物，通過人工培養(yǎng)、量化生產(chǎn)后制成的一種生物肥料。土壤中富含大量營養(yǎng)物質(zhì)，但有的并不能被植物直接吸收利用，微生物菌肥通過微生物的生命活動，將土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可以直接被植物吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)，提高土壤中的氮素和有效磷、鉀的含量，從而促進植物的生長發(fā)育。還有一部分微生物菌肥可以抑制植物病原菌的活動，通過間接地改善作物生長環(huán)境，進而促進植物生長發(fā)育，提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)。相比于無機肥料，微生物菌肥的優(yōu)點在于：可以適用于各種作物，使用廣泛，且對于施用的土壤要求不高，具有普適性。

2 微生物菌肥作用

2.1 活化有機質(zhì)，豐富土壤中營養(yǎng)物質(zhì)

微生物菌肥含有多種活菌，其中較為廣泛的有固氮微生物、解磷微生物、根際促生菌等。菌肥中的微生物通過與植物間的共生體系，將土壤中的有機質(zhì)、腐殖質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，通過微生物的代謝和分解作用加工后，供給植物吸收利用。趙丹丹在研究微生物菌肥對番茄影響時發(fā)現(xiàn)，在“有機肥+225%菌劑”處理（即667 m2施有機肥5 000 kg、菌劑9 kg）的作用下，番茄根際土壤的容重相比于僅施用有機肥的對照組降低了30.38%，pH 值降低了10.31%，電導(dǎo)率降低了34.23%，有機質(zhì)含量增加了14.06%，堿解氮含量增加了28.58%，速效磷含量增加了14.06%，速效鉀含量增加了21.45%；并且該處理下土壤養(yǎng)分含量最豐富，土壤酶活性最高，其脲酶活性提高了26.06%，過氧化氫酶活性提高了26.32%，蛋白酶活性提高了52.03%，硝酸還原酶活性提高了28.06%。[1]

2.2 促進植物生長

通常情況下，植物會通過根系將土壤中的水分和營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)礁鱾€組織。而植物的根際促生菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）是一種生活在植物根際的有益細菌，對植物生長有一定的促進作用，對病原菌有拮抗作用。微生物菌肥中發(fā)揮主要作用的就是此類根際促生菌，其具有固定氮元素、溶解磷元素、分泌抗生素與植物激素等物質(zhì)的作用。PGPR 貫穿植物生長發(fā)育的各個環(huán)節(jié)，并起著促進植物生長的作用。武杞蔓等研究發(fā)現(xiàn)，對黃瓜施用農(nóng)用微生物菌劑“寧盾”后，黃瓜的株高、莖粗和葉片數(shù)均顯著高于對照組，葉片葉綠素含量也有顯著提高[2]。

2.3 提高產(chǎn)量，提升植物營養(yǎng)價值

隨著人們對優(yōu)質(zhì)食品需求的不斷提高，對人體有益、品質(zhì)上乘的農(nóng)產(chǎn)品越來越受到青睞。在土壤中施用微生物菌肥后，有益的微生物開始大量繁殖，其在代謝過程中產(chǎn)生的酶從作物根系進入到作物體內(nèi)，可以有效促進作物葉片的光合作用，調(diào)節(jié)作物莖部對果實營養(yǎng)元素的供應(yīng)量，從而達到提升果實品質(zhì)和產(chǎn)量的作用[3]。張博琦在研究新型微生物菌肥對飼料玉米生長及營養(yǎng)成分的影響時發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌肥處理相比于對照組，可以顯著提高玉米籽粒粗蛋白含量、粗脂肪含量、淀粉含量和熱值。微生物菌肥通過代謝作用進入植物體內(nèi)，進一步提高了植物的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)。同時，還可以顯著降低玉米秸稈中性洗滌纖維含量，中性洗滌纖維含量是直接影響牲畜生產(chǎn)的指標，降低其含量有利于提升畜產(chǎn)品品質(zhì)。因此，微生物菌肥在大大提升玉米品質(zhì)的同時，還能間接地提升畜產(chǎn)品品質(zhì)。[4]韓文星等對菌肥對燕麥生長和品質(zhì)影響的研究結(jié)果表明：燕麥的營養(yǎng)物質(zhì)有燕麥粗蛋白和粗脂肪，施用微生物菌肥后，上述兩種物質(zhì)的含量均有顯著提高；施用微生物菌肥對燕麥中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量兩個指標也有顯著的降低作用。[5]

3 微生物菌肥發(fā)展動態(tài)及存在問題

3.1 微生物菌肥發(fā)展動態(tài)

微生物菌肥的發(fā)展是循序漸進的，其種類由早期的根瘤菌、固氮菌、解鉀菌和解磷菌，到后來逐步演變?yōu)榉啪€菌、抗生菌等，研究范圍逐步擴大，且隨著研究的逐漸深入，復(fù)合菌株也漸漸取代單一微生物菌肥；從作用對象來看，微生物菌肥從最初的作用于糧食作物，發(fā)展到今天逐漸形成規(guī)模，出現(xiàn)了作用于果蔬、經(jīng)濟作物和醫(yī)藥等領(lǐng)域的微生物菌肥。

3.2 微生物菌肥目前存在的問題

3.2.1 基礎(chǔ)研究滯后

微生物菌肥發(fā)展至今，其基礎(chǔ)性研究仍然不足。至今研究仍以大田試驗居多，僅限于簡單的增產(chǎn)效果和抗性描述，生物統(tǒng)計分析不多，試驗不夠深入，試驗方法還停留在較基礎(chǔ)階段，不能與前沿新技術(shù)和新方法結(jié)合。同時受實驗環(huán)境、區(qū)域等因素影響較大，因此試驗結(jié)果的普遍適用性仍然存在爭議。且目前的試驗研究對微生物作用機理、土壤與根際定殖機理、功能基因、微生物本身的特性和存活繁殖動態(tài)等問題的結(jié)論尚不明確[6]。

3.2.2 產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊

微生物菌肥生產(chǎn)中運用的菌種以細菌肥為主，細菌具有較強的自發(fā)突變性，且位于質(zhì)粒上的基因不穩(wěn)定，其菌株的特性在繁殖過程中很容易減弱或消失，優(yōu)良基因也會消失，因此在研發(fā)和試驗過程中表現(xiàn)好的菌肥，在推廣和應(yīng)用中效果往往較差。菌種效能的不穩(wěn)定性和單一性使得在工廠化生產(chǎn)中存在菌株資源匱乏、活菌數(shù)量少、有效期短等問題。在投入生產(chǎn)時，對于生產(chǎn)環(huán)境和監(jiān)管要求較高，只有極少數(shù)企業(yè)能夠嚴格按照要求生產(chǎn)，這使微生物菌肥的批量化生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)。

3.2.3 針對性不強

微生物菌肥發(fā)揮效用與外部環(huán)境如空氣溫度、濕度、光照強度、土壤含水量、pH 值等有關(guān)。我國幅員遼闊，不同農(nóng)業(yè)種植區(qū)的外部環(huán)境不同，微生物菌肥所能發(fā)揮的效用也不盡相同。即使對同種作物來說，在不同外部環(huán)境中，施以相同的菌肥，其能發(fā)揮的效用仍然存在差異。

微生物菌肥無法廣泛應(yīng)用于各種植物。我國物種資源豐富，每種植物都有其自身的生理生化特性。微生物菌肥往往只針對某種特定的植物有高效作用，而無法廣泛應(yīng)用于不同植物。不同微生物菌肥的作用機制和作用效果都不盡相同。目前市場上微生物菌肥產(chǎn)品種類繁多，但其針對性不強，無法解決專一性問題，在菌株的組合上不夠科學、缺乏創(chuàng)新。

4 結(jié)語

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，作物的產(chǎn)量、食品的安全無一不關(guān)乎民生。我國比任何國家都需要生物肥料的投入使用，微生物菌肥屬于當前備受關(guān)注的肥料，不僅能夠有效改善植物的生態(tài)環(huán)境，而且能夠逐漸演變成發(fā)酵肥料，在不刺激農(nóng)作物生長的同時提高其產(chǎn)量，改善其營養(yǎng)狀況。因此微生物菌肥的推廣是有積極意義的，可以在保持土壤健康、減少對植物的危害等方面提供重要支撐，以滿足農(nóng)作物高產(chǎn)量高品質(zhì)生產(chǎn)的要求，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)綠色發(fā)展作出貢獻。