生物肥料的研究与应用

生物肥料的研究与应用

21世纪以来，中国人口快速扩张、资源减少、环境恶化的矛盾日益突出。微生物资源产业化（也称为白农业）已成为未来农业发展的趋势。绿色农业（植物生产）和蓝色农业（海洋产品）构成了中国农业发展的三大支柱。在微生物资源产业化的六大产业中(微生物饲料、微生物肥料、微生物农药、微生物能源、微生物食品),生物肥料的研究与应用进展较快,已由单一作用的生物肥料发展成具有多种功能的复合型生物肥料,对改善土壤根际环境、刺激与调控植物生长和抑制病虫害的发生等具有重要作用。1生物肥料的定义生物肥料的研究应用起始于豆科植物应用根瘤菌接种剂,50年代原苏联微生物学者在固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌的研究上卓有成效。关于生物肥料,国内专家(陈华癸,中科院院士)定义为含有微生物的特定制品,应用于植物生产,能取得特定肥料效应,在这种效应的产生中,制品中微生物的生命活动起到关键作用。国内一般将其称为微生物肥料。外国专家认为,生物肥料是借微生物生命活动以提高土壤养分的有效性,并促进植物的生长,其重要性在于能从难以利用的非再生资源中增补和活化土壤养分并融合到植物营养体系的组成中。2按微生物浓度分类目前生物肥料多按制品中微生物种类和其作用特性划分。按制品中微生物的种类,生物肥料可分为细菌肥料(根瘤菌肥料、固氮菌肥料等)、放线菌肥料(如抗生菌类)、真菌类肥料(如菌根真菌)和藻类肥料(固氮蓝藻等)。在细菌肥料中又可按单一菌种分为固氮菌类、磷细菌和钾细菌肥料,或者由几种微生物混合在一起形成复合型生物肥料。按其作用特性划分,可将生物肥料分为两类:一类是以有效微生物接种到农作物根部,产生肥效或促进生长效应为目的,其作用性质为微生物接种剂,效应是通过微生物的生命活动而产生的。这种类型以根瘤菌接种剂为代表,包括所有以接种为手段的生物肥料。另一类是将有益微生物与有机肥混合在一起制成的复合生物肥料。其中既含有用以接种的有益微生物,又含有作为促进微生物活动的有机肥基质。近几年兴起的复合生物肥料均属此类。3微生物生物肥料是一类活菌制品,其核心是制品中含有特定有效的微生物。根据目前已知的生物肥料的菌种,其作用特性有改善植物营养作用、刺激和调控植物生长和抑制植物病虫害的发生等。3.1提高气期树人的力度这是固氮型生物肥料的主要功能之一。其作用特性是将空气中非豆科植物不能利用的氮气通过采取联合、自生或共生的方式加以固定,转化为根系所能吸收的氮素营养,提高氮气资源的有效利用,减少作物对化肥的依赖。3.2可减少水土流失,提高肥料利用率这类肥料主要是指具有溶磷、活钾功能的生物肥料。其作用特性是利用微生物在发酵过程中产生的生物酸,把土壤中呈有机或无机态固定的难溶性的磷、钾分解为植物可吸收利用的可溶性的磷、钾肥,提高土壤的供肥能力,从而提高肥料的利用率3.3促进植物生长代谢这类生物肥料在施用后,在微生物的生长繁殖中,能产生对植物生长有益的代谢产物,如吲哚乙酸、赤霉素、多种维生素等生理活性物质,可刺激和调控植物的生长,起到了单施化肥所达不到的促进植物生长代谢的作用。3.4微生物的生物作用研究证明,多种生物肥料具有抑制病虫害的作用。其原因一是有益细菌的大量繁殖,大植物根际区域形成优势种群,抑制了病原微生物的生长繁殖,降低了植物病虫害的发生。二是有益微生物可诱导植物产生抗菌素类物质和植物的过氧化物酶、多酚氧化酶等,参与植物的防御反应,提高植物的抗病虫害能力。此外,生物肥料对降低作物硝酸盐含量、改善作物品质等也有报导。4生物肥料的应用4.1化肥科学利用技术自19世纪以来,伴随绿色革命和植物的矿质营养学说的建立,作物良种和施用化肥对产量的提高起到了巨大的推动作用。但是化肥对作物产量并不是表现为永远的直线上升关系,化肥的作用不仅受到最小养分法则的限制,更受到报酬递减规律的制约。目前某些高产地区化肥的投入已达到甚至超过经济阈限,化肥的增产潜力也正趋降低。不仅如此,化肥的不良施用所造成的环境污染已日益引起了人们的关注。随着21世纪生物技术的兴起,生物肥料的开发与应用对创造良好的根际生态环境、改善土壤理化性质、提高土壤的供肥能力和对环境资源(如空气中氮气转化吸收)的有效利用、降低作物对化肥的依赖、抑制病虫害的发生及减少农药污染等具有重要作用。这意味着,不仅农业生产成本可能有很大程度的降低,而且对农业的可持续发展将产生深远的影响。同时,以城乡有机废弃物为基质,采用现代化的工业技术,制造成具有多种功能(如固氮、解磷、活钾等)的再生型复合生物肥料,将对资源的循环利用,实现生态、经济、社会效益一体化同样具有重要意义。4.2生物肥料与化学肥料的相互补充关系目前,就大部分地区而言,我国农业生产的物质和能量投入远未达到极限值,不容置疑,化肥在我国21世纪的粮食发展战略中,仍将起到巨大的增产作用。随着全球对生态环境的日益重视和社会对农业可持续发展的要求,生物肥料和有机肥料的开发与应用必将有较大的进展,将与化肥一起,构成21世纪植物营养资源。据现有的研究结果,生物肥料只能在具有一定的土壤肥力基础或者在相应