淺談微生物肥料的作用效果

柴曉虹， 李錄山,， 姚 拓，韋雷飛，楊 鷹, 黃秀君，王榮蛟

(1.四川省攀枝花市農(nóng)林科學(xué)研究院，四川 攀枝花 617061；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 737100)

近年來，隨著化學(xué)肥料施用量的不斷加大，土壤板結(jié)程度逐漸升高，土壤肥力顯著下降，使土壤資源自我恢復(fù)能力也逐漸降低。生物肥料能有效補(bǔ)充土壤的有機(jī)養(yǎng)分，促進(jìn)土壤良性生態(tài)循環(huán)，提高土壤保肥保水能力，有效防止土壤板結(jié)，促進(jìn)農(nóng)作物增收。因此，用生物肥料替代或部分替代化學(xué)肥料的研究備受關(guān)注[1]。

當(dāng)前國內(nèi)外都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)(生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè))和綠色食品，因此研究和開發(fā)利用生物肥料已成為研究熱點(diǎn)。為便于了解和推廣生物肥料，本文對微生物肥料的種類及主要作用效果進(jìn)行了綜述，旨在為微生物肥料的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用提供基礎(chǔ)資料及相關(guān)依據(jù)。

1 微生物肥料的種類

權(quán)威專家的觀點(diǎn)認(rèn)為，微生物肥料是指將活的微生物與一定的載體按一定的比例混合制成肥料。該肥料施用于大田之后，作物會獲得比傳統(tǒng)的化肥更環(huán)保的肥料效應(yīng)，而這種肥料效應(yīng)主要靠的是肥料中微生物的代謝活動和產(chǎn)物[2]。微生物肥料的種類多種多樣，劃分標(biāo)準(zhǔn)和方法各不一樣，主要的劃分結(jié)果見表1。

2 微生物肥料的作用效果

2.1 增強(qiáng)植物對病蟲害的抵御能力，增加農(nóng)作物產(chǎn)量及農(nóng)民收入

在大田中施用微生物肥料后，肥料中有益微生物在栽培土壤中快速大量的繁殖，在數(shù)量和養(yǎng)分競爭上抑制了根際病原菌的生長發(fā)育和繁殖，進(jìn)而緩解了農(nóng)田中病原菌和害蟲對作物的侵害。另外，有些微生物產(chǎn)生一些抗生素類的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物對腐酶等作物病原菌的生長和繁殖有抑制作用，農(nóng)作物病蟲害減輕了，產(chǎn)量也就增加了，相應(yīng)地增加了農(nóng)民收入。

近年來，有關(guān)微生物肥料在作物增產(chǎn)、防病、增加經(jīng)濟(jì)效益方面的研究屢見不鮮。薛智勇等[7]，在西瓜、黃瓜、芋頭上分別增施生物肥，產(chǎn)量分別提高了19.2%、23.3%、39.85%，且可有效降低西瓜和黃瓜鐮刀菌枯萎病的死株率和病程指數(shù)。劉潤進(jìn)等[8]分別在菜豆、花生、玉米、甘薯上施用叢枝菌根(AM)菌劑，產(chǎn)量分別提高了59.8%、21.75%、39.24%、21.96%。李向東、胡小加、鄭明燕等[9-22]分別在番茄、油菜、小辣椒、西葫蘆、甜瓜等作物上使用了不同的微生物肥料，結(jié)果表明，施用微生物肥料可以提高產(chǎn)量，并對青枯病、菌核病、枯萎病有一定的抑制作用，同時(shí)可以緩解作物的連作障礙。山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所于2016年對香蕉施用液態(tài)菌肥，結(jié)果表明，香蕉枯萎病的病情指數(shù)比對照降低了16.8%～28.7%[23]。朱勤[24]、李萍等[25]和楊宜生[26]分別對油菜、萵苣和馬鈴薯施用生物肥料，產(chǎn)量分別提高18.7%、4.8%和3.6%。史麗萍等[27]在甘藍(lán)上增施復(fù)合微生物肥料，產(chǎn)量提高10.8%。

表1 微生物肥料種類

2.2 改善土壤肥力、提供氮素、與農(nóng)作物組成共生體系為作物提供營養(yǎng)，改善土壤孔隙度和容重

這是微生物肥料的一個(gè)主要作用。鄭明燕等的研究表明施用生物肥料后，土壤中水分含量、有機(jī)質(zhì)、速效N、有效P和有效K的含量會增加，土壤微生物的數(shù)量也會增加[11]。何歡宇等的研究表明，土壤微生物細(xì)菌、根結(jié)線蟲、放線菌數(shù)量顯著增加，真菌數(shù)量有一定減少[28-29]。此外，張振銘等和許靖的研究表明，在大田中施用生物肥料后，土壤結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，土壤的保水、保肥能力增強(qiáng)，對外界給予的弱酸弱堿刺激的緩沖能力也有所增強(qiáng)，土壤的氣孔導(dǎo)度也得到了改善，同時(shí)還改變了土壤中的碳氮比[30-31]。施用微生物肥料后可提高土壤中速效N、P、K的含量，同時(shí)也可以提高柑橘葉片中全N和全K及微量元素Cu、Zn、Fe與Mg的含量[32]，進(jìn)而改善土壤質(zhì)量[33]。

2.3 增加作物可食部分的可溶性蛋白含量、提高作物品質(zhì)

有研究表明，使用微生物肥料后對提高農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[30-33]，如提高蛋白質(zhì)[34-35]、糖分[36]等的含量等有一定作用。

2.4 有效改善作物植物學(xué)性狀及經(jīng)濟(jì)性狀，促進(jìn)作物生長發(fā)育

①對作物葉片有一定的作用，主要表現(xiàn)為施用生物肥料后，可增加作物的葉片寬度[37]、提高葉片的光能利用率[38]、改善葉片色澤[39]、提高葉片SOD、POD、CAT，降低MDA含量[35]，從而促進(jìn)作物生長。②能夠改善作物的經(jīng)濟(jì)性狀，具體表現(xiàn)為施用生物肥料后，可增加作物株高[20,23-24,40-42]、單果重[40,43]、穗數(shù)[44]、穗粒數(shù)[44-45]、千粒重[44,46,47]、結(jié)實(shí)率[46-47]、果枝層數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重[48]、單株坐果數(shù)[43]，每株分枝數(shù)[41]、有效結(jié)莢數(shù)[41-42]、帶蘗率[49]等。③延長生育期，朱勤等(2017)的研究表明，施用地福來生物肥料，可延長油菜開花期，比常規(guī)施肥延長1d[24]。④能增強(qiáng)作物的抗逆性，何歡宇等的研究結(jié)果表明，生物肥料增加了土壤中微生物的種類并提高了微生物的活性，進(jìn)而增強(qiáng)了作物對病害的抵御能力[28]。王秀春等的研究結(jié)果表明，施用生物肥料可以減少水稻的倒伏率和凍害程度[46]。

2.5 減少化肥施用量、降低酸堿度、改善生態(tài)環(huán)境

在大田中施用微生物肥料后就相應(yīng)的減少了化肥的施用量，這樣土壤內(nèi)微生物生活環(huán)境得到改善，降低了土壤板結(jié)程度，保持了土壤肥力，并遏制了因大量施用化肥而造成土壤肥力下降的現(xiàn)象，維持土壤資源的自我恢復(fù)能力在相對較高的水平。并且施用微生物肥料后作物沒有被污染而且體內(nèi)沒有有毒物質(zhì)的殘留[2]。如盧秉林等的研究結(jié)果表明，施用微生物肥料后顯著減少了化肥的施用量，這不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且還有深遠(yuǎn)地生態(tài)學(xué)價(jià)值以及對環(huán)境無害[50]。王海林的研究結(jié)果表明，生物肥料可以提高土壤肥力，使土壤PH趨于中性的效果[42]。

3 討論

在國內(nèi)，微生物肥料的發(fā)展已有70多年了，最初的微生物肥料被稱作根瘤菌劑，隨后又稱作細(xì)菌肥料或生物肥料。過去人們只重視獲得最高的糧食產(chǎn)量以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，因此大量的施用化肥，一定程度上忽視了微生物肥料的研究和生產(chǎn)應(yīng)用。近幾年來，我國積極響應(yīng)國際號召，相繼提出了“可持續(xù)農(nóng)業(yè)”與發(fā)展“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的等戰(zhàn)略，并提倡大力發(fā)展微生物肥料。2015年，國內(nèi)從事微生物肥料的研究和規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)已有1000多家，每年生產(chǎn)的微生物肥料約1000萬t[51]，說明我國對微生物肥料的研究、開發(fā)及推廣使用進(jìn)入了繁熱化階段。

由此可見，國內(nèi)外都在積極的研究和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，因此大力研究和推廣微生物肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展的又一個(gè)新階段。長期以來，人們對生物肥料的認(rèn)識還不夠全面，有人認(rèn)為它是萬能的，而事實(shí)并非如此，它是一種緩效性的肥料，生物肥料的速效性比化肥低，因此，要正確認(rèn)識微生物肥料，不能忽視微生物肥料的作用，認(rèn)為它無肥效，也不能認(rèn)為微生物肥料可以全部代替化肥。目前，生物肥料的研究內(nèi)容已經(jīng)發(fā)展為：①發(fā)展復(fù)合微生物肥料?？煽紤]在肥料中添加微量元素或者是含有微量元素的化學(xué)物質(zhì)，如凹凸棒、稀土等。②制作生物肥料時(shí)所選用的功能微生物，應(yīng)考慮選擇復(fù)合菌種，例如，將固氮菌與溶磷菌或生防菌結(jié)合。③選用的功能微生物逐漸轉(zhuǎn)向具有芽孢、耐高溫，耐干旱，抗逆性強(qiáng)等功能的芽孢桿菌發(fā)展。④采用分子生物學(xué)的方法對菌種進(jìn)行基因改造、重組等，篩選出高效的工程菌[52]。因此，進(jìn)行微生物肥料施用方式和化肥的用量及比例研究，大田中施用微生物肥料后對土壤結(jié)構(gòu)和功能的改善研究，及提高肥料利用率和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面的研究迫在眉睫。

雖然生物肥料應(yīng)用前景廣闊且其作用效果獨(dú)特，但還未被廣泛的認(rèn)可，主要原因有以下幾個(gè)方面：①用于制作生物肥料的微生物菌種易退化，且制成施用后有效活菌數(shù)不足，有效活菌數(shù)不足是微生物肥料推廣應(yīng)用中亟待解決的問題。②菌種的分離沒有最好，只有更好。③需要適宜的環(huán)境(如溫度、濕度等)：由于微生物肥料內(nèi)環(huán)境有適宜微生物繁衍的營養(yǎng)、溫度和濕度等條件[53-54]，因此在菌劑的生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯藏過程都需要適宜的環(huán)境[55]。任何微小的疏忽和破損都極易造成自然環(huán)境中雜菌的侵入，往往引起整批次或整包裝菌劑的嚴(yán)重污染[56]。④施用方法不當(dāng)：雖然微生物肥料的施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于化肥的施用量，而施用的方法也較簡單，但一定要在有效期內(nèi)施用，否則會造成大量菌劑失效。