微生物肥料的研究与应用

微生物肥料的研究与应用

中国有约1.2亿h2m，年用化肥为1.5亿t。这是世界上最大的化肥输入、氮肥生产区和肥料利用率。长期大量施用单质化肥,对环境的污染越来越严重。为了实现农业的可持续发展,达到高产、优质、高效、生态、安全的目的,世界各国都在利用土壤中的有益微生物来改善作物根际微生态区系,将土壤中含量丰富的难溶性磷、钾及微量元素释放出来,或将农作物难以利用的物质转化为可被利用的有效营养物质,缓解肥料供需矛盾,消除对生态环境的不利影响。因此,微生物肥料的开发和应用,在资源利用、节本增效、保护环境等方面具有特别重要的意义。1微生物肥料在农业生产中的作用1.1增加微生物肥料的含量,丰富作物营养条件微生物肥料是指由单一或多种特定功能菌株,通过发酵工艺生产的能为植物提供有效养分或防治植物病虫害的微生物接种剂,又称菌肥、菌剂、接种剂。其原理是利用微生物的生命活动来增加土壤中的氮素或有效磷、钾的含量,或将土壤中一些作物不能直接利用的物质转换成可被吸收利用的营养物质,或提高作物的生产刺激物质,或抑制植物病原菌的活动,从而提高土壤肥力,改善作物的营养条件,提高作物产量。根据其功能和肥效,微生物肥料大致可分为以下几类:①增加土壤氮素和作物氮素营养的菌肥,如根瘤菌肥、固氮菌肥、固氮蓝藻等;②分解土壤有机质的菌肥,如有机磷细菌肥料、综合性菌肥;③分解土壤难溶性矿物质的菌肥,如无机磷细菌肥料、钾细菌菌肥;④刺激植物生长的菌肥,如抗生菌肥料、促生菌肥;⑤增加作物根系吸收营养能力的菌肥,如菌根菌肥料。1.2复合菌肥的使用效果微生物肥料在农业生产中增产增收效果显著。美、法等国将固氮螺菌接种到禾本科作物上,可固氮39kg/hm2,使玉米增产10%~20%。意大利等国将玉米固氮螺菌接种到玉米上,可取代氮肥20%~30%,使玉米增产10%~15%。我国微生物肥料试验的增产效果一般在5%~20%,作物不同增产效果差异很大。河南省根瘤菌、固氮菌在大豆、花生上施用,增产率在10%以上,在农作物上施用复合菌肥一般增产10%以上,硅酸盐细菌菌剂在作物上施用,一般可增产5%~10%。微生物肥料提供的是能固氮、解磷、解钾、解硫、解微等有益微生物,这些活的微生物能在植物根际生长、繁殖,可以带来几方面的好处:一是通过这些有益微生物的生命活动,固定转化空气中不能利用的分子态氮为化合态氮,解析土壤中不能利用的化合态磷、钾为可利用态的磷、钾,并可解析土壤中的10多种中、微量元素。二是通过这些有益微生物的生命活动,分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素,促进作物生长,调控作物代谢。三是通过有益微生物在根际大量繁殖,产生大量粘多糖,与植物分泌的粘液及矿物胶体、有机胶体相结合,形成土壤团粒结构,增进土壤蓄肥、保水能力。质量好的微生物肥料能促进农作物生长,改良土壤结构,改善作物产品品质和提高作物的防病、抗病能力,从而实现增产增收。2注重微生物肥料在国1905年,Noble和Hilter首次将根瘤菌应用于农业生产,开创了微生物制剂研究与利用之先河。1930年,前苏联学者从土壤中相继分离出硅酸盐细菌和解磷菌,并应用于农业生产。20世纪60年代后,世界各国都在加强对该领域的研究。迄今为止,微生物肥料已在60多个国家推广应用。我国政府历来注重微生物肥料的研究和开发。在1999年国家发展计划委员会、科学技术部共同编写的《当前优先发展的高新技术产业化重点领域指南》一书中,第1次明确将“高效有机肥(微生物肥料)商品化生产工艺与成套设备”列为优先发展的产业。2000年,国家科技部、财政部和国家税务总局发布《中国高新技术产品目录2000》,在新型肥料中明确提出了生物有机肥的概念。这些政策大大地促进了我国微生物肥料的发展。目前,我国已有微生物肥料的生产厂家400多家,年产微生物肥料超过200万t。河南省微生物肥料生产企业近35家,年产微生物肥料15万t。微生物肥料的大面积应用,在实现农业节本增效、减少化肥使用量、改善农产品品质等方面发挥了重要作用。我国微生物肥料的研究已跻身世界先进行列,为农业生产的发展做出了积极的贡献,极大地推动了微生物肥料的研究与发展,但必须清醒地认识到,微生物肥料进入市场的时间较短,其功能的发挥还没有尽善尽美,夸大其词的宣传和研究上的止步不前都是相当有害的。3微生物肥料的发展3.1缺乏基础研究长期以来,我国在土壤微生物研究领域十分注重根瘤菌的固氮作用,倾注了大量的人力、物力,其研究已达分子水平,但对自然界中普遍存在的自生固氮菌、磷细菌、钾细菌及其他复合菌株等重视不够,缺乏必要的基础研究,对其作用机理、抗菌谱带、功能基因等缺乏系统的研究,严重制约了微生物肥料的开发研制工作。3.2接种剂的选择微生物肥料接种剂的生产是微生物肥料生产的核心,不同类型的接种剂用途不同。目前,微生物肥料生产存在的突出问题是菌种接种剂少,质量不稳定。这些因素导致微生物产品有效菌数量不稳定、活力差、杂菌基数过高、保质期短等问题。3.3添加工艺落后微生物肥料加工工业是微生物肥料产业发展的首要环节。但是,目前微生物肥料加工工业落后,设备简陋,工艺不完善,使得许多微生物肥料产品存在质量问题,如有效菌含量低,肥料颗粒硬度不够,含水量高等。这些因素严重制约着微生物肥料功能的发挥,这也是导致目前微生物肥料肥效不稳定的重要因素之一。3.4产品标准的确定目标效能法是测定微生物肥料质量的主要方法。对于目标效能应制定出统一规范的测定方法。由于目标菌能否在土壤中形成优势菌显得十分重要,因此在产品标准中应当明确目标菌在田间繁殖的量化指标。生产上所采用的菌株,必须按照规范方法确定其在生物学中的位置。4微生物肥料的发展趋势2001年国家在“十五”规划和2010年远景规划纲要中,提出了发展生态农业的战略,并把生物肥料生产列入“规划”和“纲要”中。微生物肥料完全符合现代农业中绿色农业、生态农业发展的需要,今后发展趋势主要有以下几个方面:一是产品类型由单菌株剂向多菌株剂发展,由单纯微生物向有机无机、大量中量及微量元素等多功能复合化方向发展。二是对微生物固氮、解磷、解钾机理进行深入研究,确定功能基因的结构与位置,通过基因