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1、生物菌肥的研究现状及进展1.生物菌肥简介生物菌肥又称微生物肥料。它是一种含有活体微生物,通过其生命活动增加植物营养元素的供应量,有的还能产生植物生长激素或抑制有害微生物的活体制品。微生物菌肥的作用机理主要表现为微生物肥料可以通过提高土壤供应营养元素的能力,改善植物营养条件,增强根系活力,刺激植株生长,增加叶绿素含量和叶面积,减少呼吸作用,最终使作物获得增产；其次是微生物在生长、繁殖过程中所生成的植物激素,通过激素作用,使作物根系活力增强,光合作用效率提高,使作物获得充分的营养成分,最终提高产量。促成作物增产的另一因素是通过改善作物的营养环境和释放的激素能够增强植物抗逆性,对植物病虫害也具有一定
2、的抑制作用,从而降低了产量损失。2.生物菌肥的特点生物菌肥作为一种生物产品,其与化学肥料相比具有如下几个特点：(1)不破坏土壤结构，不污染环境,且对人畜无害；(2)改善土壤肥力，肥效持久；(3)能促进某些作物的生长，增加产量，改善农产品的品质；(4)大多数生物菌肥原料多为废弃物、果渣、垃圾等。易于获取,变废为宝而且配套生产设备的要求不高，成本较低；(5)其使用效果要受到环境条件(如营养、水分、温度、pH等)的影响；当前由于生产技术不够成熟，产品质量不高以及具体作用机制仍不十分清楚等原因，我国在生物菌肥领域仍仅处于一个尝试性阶段，真正投入到大田生产应用的生物菌肥并不多，但其已受到了许多农业生物专
3、家的关注。3.国内目前生物菌肥的发展现状我国微生物肥料的研究和应用始于根瘤菌接种剂，近十年进入了稳定发展期。伴随着菌种、 剂型的不断开发，产业规模不断扩大，生产和检测标准体系不断完善。近年来，随着对微生物类群的不断研究，微生物肥料所采用的菌种种类不断扩大。目前所使用的菌种已达到110多种，包括细菌、真菌、放线菌及蓝藻等。菌种的开发直接促进了新型微生物肥料种类的产生。据统计，我国现有的微生物肥料产品主要包括： 根瘤菌制剂、 自生及联合固氮菌类制剂、溶磷细菌制剂、溶磷真菌制剂、硅酸盐细菌制剂、促生细（真）菌制剂、 光合细菌制剂、有机物料腐熟剂、土壤（水体）生物修复剂、放线菌制剂、厌氧菌制剂、微生物
4、种子包衣剂、复合微生物制剂和生物有机（无机）肥料。我国微生物肥料的剂型从制成品性状来划分，主要包括液体和固体两种。其中液体剂型多是由发酵液直接装瓶，少量用矿油封面；固体剂型主要以草炭为载体，包含粉剂、颗粒两种类型，近年来也有以蛭石为吸附剂的；此外，还有将发酵液浓缩后冷冻干燥的制品。从内含物看， 则有单菌株制剂和多菌株制剂，部分还添加有增效物，如大量、微量元素化肥及有机物质等。微生物肥料产业近年来已初具规模，成为我国农业生物产业中的重要组成部分。目前全国约有800多家微生物肥料生产企业，年产量达900万吨。所生产的肥料产品中有近1600个获得了农业部颁发的产品临时登记证，其中的近700个产品已转
5、为正式登记（至2012年4月）。微生物肥料的使用效果正逐渐被认可，应用范围不断扩大。当前，我国微生物肥料的应用面积在1亿亩以上，占我国耕地面积的5.56%。每年约有450万吨应用在国家生态示范区、绿色和有机农产品基地，大田应用相对较少。1994年，农业部制定了首例微生物肥料的行业标准，规范了微生物肥料的生产。经过十几年的建设，我国微生物肥料标准体系基本建成，产品的生产应用及质量监督均有据可循。目前共包括了通用标准、使用菌种安全标准、产品标准、方法标准和技术规程五个方面的19个标准（3项国家标准和16项农业行业标准）。目前我国微生物肥料生产中还存在着产品活菌数低、品种少、效果不稳定、成本和价格较
6、高等问题,还有待于深入研究解决。因此，微生物肥料具有低投入、高产量、高质量、高效益、无污染且生产微生物肥料来源充足,容易推广等优点，符合生态农业的发展方向，是生产绿色食品、利国利民之路。但是从整体来看，研究的范围、深度极其有限,仍需不断地探索。因此，我们要加强微生物肥料的研制开发，由豆科作物接种剂向非豆科用肥方面发展，由单一菌肥向复合菌肥方面发展，由单功能向多功能方面发展，由不耐忙藏向耐忙藏方面发展，最大程度的发挥它在农业生产中应有的经济效益、社会效益和生态效益。4.微生物菌肥的主要类型4.1 传统微生物肥料类型微生物肥料种类繁多，根据它们的特性和作用机理，传统上将它们大致分为5类：（1）.能
7、将空气中的惰性氮素转化成作物可直接吸收的离子态氮素，在保证作物的氮素营养上起着重要作用的微生物制品，属于这一类的有根瘤菌肥料、固氮菌肥、固氮蓝藻等。（2）.能分解土壤中的有机质 释放出其中的营养物质共植物吸收的微生物制品。（3）.能分解土壤中难溶性的矿物，并把它们转化成易溶性的矿质化合物从而帮助植物吸收各种矿质元素的微生物制品。其中主要是硅酸盐细菌肥料和磷细菌肥料。（4）.对某些植物的病原菌具有拮抗作用，能防治植物病害，从而促进植物生长发育的微生物制品，如抗生菌肥料。（5）.菌根菌肥料.4.2 现代微生物肥料类型由于作物生长发育需要多种营养元素，单一菌种、单一功能的微生物肥料已经不能满足现代农
8、业发展的需求。现代微生物肥料不仅仅由单一的菌种构成，而更加趋向于复合菌株组成的多功能微生物肥料。因此，现代微生物肥料可分为单一菌种肥料和复合菌种肥料。4.2.1 单一菌种肥料如上面所述的根瘤菌肥，固氮菌肥，解磷、解钾菌肥等属于这一类4.2.2 复合菌种肥料 此类菌肥种类繁多，大致有: 微生物-微量元素复合生物肥料。微量元素在植物体内是酶或辅酶的组成成分对高等植物叶绿素、蛋白质的合成、光合作用，对养分的吸收和利用方面起着促进和调节的作用。如元素钼、铁等是固氮酶的组成成分，是固氮作用不可缺少的元素。西南农学院分别用钼、钴、钨浸种做的葫豆田间试验以及中国农业科学院土壤肥料研究所的实验都证实了上述微量
9、元素对共生固氮都有良好的增产效果。联合固氮菌复合生物肥料。由于植物的分泌物和根的脱落物提供能源物质，固氮微生物利用这些能源生活和固氮，因此称为联合固氮体系。这种联合固氮体系最早是在雀椑固氮菌 Azotobacter paspali 之间发现的。我国科学家从水稻、玉米、小麦等禾本科植物的根系分离出联合固氮细菌，并开发制成微生物肥料，由于具有固氮、解磷、激活土壤微生物和在代谢过程中分泌植物激素等作用，促进作物生长发育，提高小麦单位面积产量。在国内推广很快，应用面积达330多万公顷。甘肃省达27万公顷。固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料。这种生物肥料可以供给作物一定量的氮、 磷和钾元素。选用
10、不同的固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌，分别接种到各种菌的富集培养基上，在适宜的温度条件下培养，达到所要求的活菌数后，再按比例混合制成菌剂，其效果优于单株菌接种。如 BOMSINOw微生物有机肥料同时具有氨化、硫化、解磷的功能。有机-无机生物复合肥料。在长期应用微生物肥料的实践中，人们认识到，单独施用生物肥料满足不了作物对营养元素的需要，生物肥的增产效果是有限的。长期大量使用化肥，土壤板结，作物品质下降，口感不好，更值得注意的是影响人、畜的身体健康。因此，有机-无机复合生物肥料成为人们关注的一种新型肥料。 多菌株多营养生物复合肥。这种生物肥料是利用多种生理生化习性相关的菌株共同发酵制造的一种无毒
11、、无环境污染、可改良土壤的水溶性肥料。由于它是微生物发酵分解制造的生物肥，适用于各种农作物，可以改善作物品质、缩短生长周期、提高作物产量，用时该肥易于保管、运输和施用。如“垦易”(活性)生物肥料,是以鱼粉、红糖或蜜糖为主，制成培养液，高温灭菌，然后接种母剂，发酵20天左右。经微生物学分析，这种液体肥料含微生物种类很多，细菌、放线菌、霉菌和酵母都有，其中以芽孢杆菌为主。日本研制成的EM生物肥料是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等10个属 80多种微生物生命活动的产物。这些微生物在土壤中相互共存，可以产生各种酶、生理活性物质、维生素类物质等、直接或间接促进作物的生长。5.生物菌肥的作用机理生物技
12、术的发展，使按照不同的要求对微生物进行纯化或改造成为可能。得益于此，微生物肥料所采用的菌种日趋多样化，并直接导致了微生物肥料的功能和种类不断更新。我国现有微生物肥料的功能已远远超出单纯固氮的范畴，其作用机理主要包括下述内容：（1）改善作物营养状况。各种自生、联合或共生的固氮微生物，能够固定空气中的N素，增加植物的N素营养。磷细菌的出现使应用微生物肥料提高土壤中磷素的的有效性成为可能。目前已知的磷细菌可以降解难溶性无机磷化物，也可以分解有机磷酸酯。前者主要通过在新陈代谢过程中产生有机酸、CO2、H2S、腐解植物残体时产生胡敏酸和富里酸以及通过对Ca2+的吸附和铵的同化过程来溶解无机磷化物；后者则
13、通过分泌胞外磷酸酶对有机磷酸酯进行酶解。硅酸盐细菌能对土壤中云母、长石等含钾和磷的矿物进行分解，使难溶钾转化为有效钾，故也被称为钾细菌，其解钾作用可能与形成的胞外荚膜多糖和低分子量有机酸类代谢物的酸溶以及络合作用有关。（2）调节植物的生长。多数研究表明，微生物的活动所产生的生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、酚类化合物及其衍生物等植物激素，烟酸、泛酸、生物素、等维生素以及核酸类和水杨酸都能不同程度地刺激调节植物的生长。（3）抑制植物病害。部分微生物（主要为植物根际促长细菌， 即）能通过产生铁载体、卵磷脂酶C和几丁质分解酶、抗生素、系统防卫酶以及氰化物（）等多种物质抑制细菌或真菌性病害，某
14、些微生物也能诱导系统抗性间接达到促进植物生长的作用。（4）增强植物的抗逆性。某些微生物能够提高植物对环境胁迫的抵抗能力，如抗旱性、抗盐碱性、抗极端温度、湿度或 值、抗重金属毒害等能力。如 菌根可以增强植物的抗旱能力，且不同菌株之间的抗旱能力具有差异。6.生物菌肥的应用我国的微生物肥料在目前的应用过程中表现出明显的优势，使用效果逐渐被农民等使用者认可，应用范围不断扩大，社会的接受能力正逐渐提高。现有针对微生物改善作物产量及品质等的研究多以研究简报为主，针对其改善原理的研究相对较薄弱。6.1微生物肥料的增产效果王素英等统计了1989年以来我国微生物肥料施用研究中作物的增产情况，其结果是肯定的，多数
15、增产幅度在10%-20%。但稳定的增产多是在配施化肥或有机肥的条件下获得的，单独施用微生物肥料的增产效果并不明显。这表明，微生物肥料只是一种辅助增产肥料，并不可替代化肥和有机肥。对不同的微生物肥料而言，其增产效果不同。王素英等的统计表明，复合微生物肥料、菌剂和固氮菌菌剂的增产效果平均在15%以上，属于较高水平。此外，微生物肥料在不同地区和不同作物上的增产效果也存在明显的差异。其原因应主要是由于微生物肥料中菌种的生长发育和代谢活动会受到诸如土壤类型、肥力条件、水分条件等突然环境条件以及作物类型尤其是根基条件差异的影响，从而影响其肥力效果。6.2微生物肥料对作物品质的改善目前微生物肥料对农产品品质
16、的改善作用主要体现在绿色、无公害农产品上，且集中在对诸如蔬菜、水果、油料、茶以及药用植物等经济作物的研究上，在粮食作物上的研究较少。微生物肥料对作物品质的改善作用是肯定的，即使某些微生物肥料没有明显的增产，但可以改善作物品质。对蔬菜而言，施用微生物肥料能够降低其硝酸盐含量，对含量和含糖量也具有提高效果。王明友等在黄瓜上施用微生物菌肥后，提高了黄瓜中干物质、糖和的含量，对其口味也具有改善作用。应用微生物肥料对水果品质的影响也比较明显。张振铭等通过对龙冈茌梨施用微生物肥料发现，复合微生物肥料能显著的增加龙冈茌梨的单果重，提高龙冈茌梨果实的可溶性总糖含量及可溶性固形物含量，能显著降低龙冈茌梨果实的可滴定酸含量和石细胞含量，减小果皮厚度，仅在微生物肥料浓度较高时改善作用才比较明显。6.3微生物肥
