微生物肥料的分類及應(yīng)用

微生物肥料的分類及應(yīng)用

微生物肥料也被稱為細菌肥料或細菌肥料，它們是由微生物生命活動引起的特定肥料效果的產(chǎn)品，也是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的肥料。已故我國科學院院士,我國土壤微生物學的奠基人之一陳華癸先生在論述微生物肥料的含義時指出,所謂的微生物肥料,是指“一類含有活微生物的特定制品,應(yīng)用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,能獲得特定的肥料效應(yīng),在這種效應(yīng)的產(chǎn)生中,制品中活微生物起關(guān)鍵作用,符合上述定義的制品均應(yīng)歸入微生物肥料”。微生物肥料在我國已有近50年的歷史,從根瘤菌劑→細菌肥料→微生物肥料(生物肥料),名稱上的演變已說明我國微生物肥料逐步發(fā)展的過程。1微生物肥料的性質(zhì)和特殊作用1.1植物生物復合肥料微生物肥料的種類較多,依據(jù)不同的標準有不同的劃分方法。根據(jù)微生物肥料制品中微生物的種類可分為細菌肥料、真菌肥料、放線菌肥料等;根據(jù)其作用原理可分為根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解鉀菌肥料、解磷菌肥料等;依據(jù)制品中含有成分的復雜程度可分為單一微生物肥料和復合微生物肥料等。目前國內(nèi)外市場上出現(xiàn)的品種主要有以下幾類。a.能將空氣中的惰性氮素轉(zhuǎn)化為作物可直接吸收的離子態(tài)氮素。屬于這一類的有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、固氮藍細菌肥料等。b.能分解土壤中的有機質(zhì),釋放出其中的營養(yǎng)物質(zhì)供植物吸收的微生物制品。c.能分解土壤中難溶性的礦物,并把它們轉(zhuǎn)化成易溶性的礦質(zhì)化合物,從而幫助植物吸收各種礦質(zhì)元素的微生物制品。其中主要的是硅酸鹽細菌肥料和磷細菌肥料。d.對某些植物的病原菌具有拮抗作用,能防治植物病害,從而促進植物生長發(fā)育的微生物制品,如某些芽孢桿菌制劑和抗生菌肥料等。e.菌根菌肥料。使用的菌種主要是內(nèi)囊菌科的一些種類形成的叢枝狀菌根(Nesicular-arbuscularmycorrhiza),簡稱AM真菌,此外還有部分擔子菌和少數(shù)子囊菌形成的外生菌根。f.復合生物肥料。①微生物-微量元素復合肥料:微量元素在植物體內(nèi)是酶或輔酶的組成成分,對營養(yǎng)的吸收和利用起著重要的促進和調(diào)節(jié)作用;②聯(lián)合固氮菌復合肥料:國內(nèi)科學家從小麥、水稻、玉米等禾本科植物的根系中分離出聯(lián)合固氮細菌并制成了微生物肥料,這種肥料具有固氮、解磷、激活土壤微生物和在代謝過程中分泌植物激素等作用,可促進作物生長發(fā)育,提高作物單位面積產(chǎn)量;③固氮菌、根瘤菌、磷細菌和鉀細菌復合生物肥料:這種微生物肥料可以供給作物一定量的氮、磷、鉀元素,選用不同的固氮菌、根瘤菌、磷細菌和鉀細菌分別進行發(fā)酵培養(yǎng),達到所要求的活菌數(shù)后,再按一定的比例混合,制成菌劑,其效果優(yōu)于單菌株接種;④有機-無機生物復合肥料:長期大量使用化肥致使土壤板結(jié),作物品質(zhì)下降,口感不好,更值得注意的是影響人、畜的健康,因此,有機-無機生物復合肥料已成為人們關(guān)注的一種新型肥料;⑤多菌株、多營養(yǎng)生物復合肥料:這種生物肥料是利用多種生理生化習性相關(guān)的菌株共同發(fā)酵制造的一種無毒、無環(huán)境污染、可改良土壤的水溶性肥料,由于它是微生物發(fā)酵分解制造的生物肥,因此適用于各種農(nóng)作物,可以改善作物品質(zhì)、縮短生長周期、提高作物產(chǎn)量,使用時易于保管、運輸和儲藏。1.2化學肥料的使用a.提高化肥利用率的作用。僅靠大量增施化肥來提高作物產(chǎn)量是有限的,更何況還有污染環(huán)境等一系列的問題。根據(jù)我國作物種類和土壤條件,采用微生物肥料與化肥配合施用,既能保證增產(chǎn),又減少了化肥使用量,降低成本,同時還能改善土壤及作物品質(zhì),減少污染。b.在綠色食品生產(chǎn)中的作用。在生產(chǎn)綠色食品過程中,要求不用或盡量少用(或限量使用)化學肥料、化學農(nóng)藥和其它化學物質(zhì)。近年來,我國已用具有特殊功能的菌種制成多種微生物肥料,不但能減少農(nóng)產(chǎn)品污染,而且能改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。c.在環(huán)境保護中的作用。目前微生物肥料應(yīng)用于環(huán)保主要有兩種方法,一是將大量的城市生活垃圾作為原料經(jīng)處理由工廠直接加工成微生物有機復合肥料;二是工廠生產(chǎn)特制微生物肥料(菌種劑)供應(yīng)于堆肥廠(場),再對各種農(nóng)牧業(yè)物料進行堆制,以加快其發(fā)酵過程,縮短堆肥的周期,同時還提高堆肥質(zhì)量及成熟度。d.改良土壤作用。微生物肥料中有益微生物在作用于農(nóng)作物的同時會產(chǎn)生一些初、次級代謝產(chǎn)物(例如糖類),可與植物黏液、礦物胚體和有機膠體結(jié)合,改善土壤團粒結(jié)構(gòu),增強土壤的物理性能和減少土壤顆粒的損失,還能參與腐殖質(zhì)的形成。所以施用微生物肥料能改善土壤物理性狀,有利于提高土壤肥力。微生物肥料其實也是一種土壤凈化劑。2我國微生物肥料的現(xiàn)狀經(jīng)過近50年的發(fā)展,我國微生物肥料無論在研發(fā)、生產(chǎn),還是在使用等方面都取得了很好的成績,且已躋身世界先進行列。但必須清醒地認識到,為順應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展而研制的微生物肥料具有極其光明的應(yīng)用前景,但其進入市場的時間較短,其功能的發(fā)揮還沒有盡善盡美,任何夸大其詞的宣傳和研究上的止步不前都是相當有害的。我國微生物肥料的現(xiàn)狀可以概括為以下幾個方面。a.初步形成了微生物肥料產(chǎn)業(yè),具有一定的規(guī)模和水平。目前,我國已有幾百家企業(yè)生產(chǎn)各種微生物肥料,年產(chǎn)量超過100萬t。但是,就總體而言,無論是生產(chǎn)設(shè)備,還是生產(chǎn)工藝都與國外先進水平存在較大的差距。b.產(chǎn)品種類繁多。我國生產(chǎn)的微生物肥料不僅有傳統(tǒng)的根瘤菌,而且有聯(lián)合固氮菌、芽孢桿菌、光合細菌、解磷解鉀細菌等。劑型主要有液體、固體、顆粒劑型以及凍干劑型等。c.使用范圍不斷擴大,產(chǎn)品穩(wěn)定性逐步提高。經(jīng)過多年的推廣,各種微生物肥料已經(jīng)在絕大多數(shù)作物上得到應(yīng)用,使用效果初步得到了廣大農(nóng)民的認可,有些微生物肥料還出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。d.行業(yè)管理初步形成,質(zhì)量意識逐漸深入人心。目前,微生物肥料已經(jīng)納入農(nóng)業(yè)部“一肥兩劑”檢驗登記管理范圍,已經(jīng)發(fā)布5個行業(yè)標準(NY227-94、NY410-2000、NY411-2000、NY412-2000、NY413-2000)。從1996年開始,農(nóng)業(yè)部已經(jīng)將微生物肥料納入肥料登記管理,多個產(chǎn)品獲得了臨時登記。3微生物肥料生產(chǎn)質(zhì)量不高a.基礎(chǔ)研究力度不夠,科研人員相對不足。長期以來,在土壤微生物研究領(lǐng)域十分注重根瘤菌的固氮作用,傾注了大量的人力物力,其研究已達分子水平,但對自然界中普遍存在的N、P、K細菌及其它PGPR菌株重視不夠,缺乏必要的基礎(chǔ)研究,對其作用機理、抗菌譜帶、功能基因等缺乏系統(tǒng)的研究,嚴重制約微生物肥料的開發(fā)工作。b.菌株目標效能不穩(wěn)定,配伍不盡合理,抗逆性差。微生物肥料菌劑是由目標菌和輔助菌共同構(gòu)成的復合菌劑,進入土壤后在土壤菌的輔助下,能夠穩(wěn)定繁殖,并最終在根圈或土體中形成優(yōu)勢菌。若所選菌株不能互相提攜或彼此拮抗,勢必導致目標菌在土壤中難以很好存活和繁殖,從而嚴重制約微生物肥料功能的發(fā)揮。這是導致目前微生物肥料肥效不穩(wěn)定的重要因素之一。c.生產(chǎn)工藝落后,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)。許多廠家尤其是“土法上馬”的作坊式工廠微生物制劑的生產(chǎn)設(shè)備簡陋,技術(shù)工藝落后,培養(yǎng)基質(zhì)不滅菌,開放式接菌和培養(yǎng),導致產(chǎn)品有效菌數(shù)量不穩(wěn)定,活力差,雜菌基數(shù)過高,保質(zhì)期短。d.微生物肥料產(chǎn)品質(zhì)量標準有待進一步完善。對于目標效能測定應(yīng)制定出統(tǒng)一而規(guī)范的測定方法,在產(chǎn)品標準中應(yīng)當明確目標菌在田間繁殖的量化指標。生產(chǎn)所采用的菌株,必須按照規(guī)范方法確定其在生物學中的位置。4微生物肥料的復合技術(shù)a.由豆科作物接種劑向非豆科用肥方面發(fā)展。微生物肥料起源于豆科作物的專用根瘤菌接種劑,然而豆科作物種植面積在我國較小,對肥料的需求量遠不如糧食作物。加之大豆、花生產(chǎn)區(qū)經(jīng)常使用根瘤菌劑,就會出現(xiàn)老產(chǎn)區(qū)接種效果差的問題。因而40年來我國根瘤菌劑生產(chǎn)和用量一直不大,始終沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,今后的微生物肥料勢必將轉(zhuǎn)向非豆科糧食作物用肥。b.由單一菌種向復合菌種方面發(fā)展。豆科作物接種根瘤菌只選用相應(yīng)接種族的根瘤菌種,但是,由于微生物肥料的肥效并非單一功能作用的結(jié)果,因而必然發(fā)展到多種菌的復合。目前,國內(nèi)微生物肥料多趨向于將固氮菌、磷細菌和鉀細菌復合在一起施用,使得微生物肥料能同時供應(yīng)氮、磷、鉀營養(yǎng)元素。c.由單功能向多功能方面發(fā)展。微生物肥料由于其微生物活動的特性,必將在微生物種群繁殖生長的同時向作物根際分泌一些次生代謝產(chǎn)物,而其中的一些次生代謝產(chǎn)物具有改善植物營養(yǎng)、刺激生長和抑制病菌等綜合功能。許多微生物的功能也不是單一的,因此,微生物肥料將向功效的多樣化發(fā)展,除要求應(yīng)有的肥效外,還應(yīng)開發(fā)兼有防治土傳病害(如小麥全蝕病、西瓜和棉花枯萎病)作用的生物肥料。d.由無芽孢菌轉(zhuǎn)向芽孢菌種。由于無芽孢桿菌不耐高溫和干燥,在劑型上只能以液體劑或?qū)⑵湮皆诨|(zhì)(如草炭或蛭石等)中制成接種劑,以便存儲和運輸。無芽孢菌抗逆性差,制成液體劑或吸附劑不耐存儲,難以進入商品渠道。因此,微生物肥料今后的發(fā)展必然在劑型上有所革新,要求菌種更新?lián)Q代,即應(yīng)選用抗逆性高、存儲時間長的芽孢桿菌屬。21,