微生物肥料科技創(chuàng)新與市場(chǎng)拓展新探索
一、微生物肥料概述
1、微生物肥料的概念
微生物肥料是指含有特定功能的活性微生物或休眠孢子制劑，施用于植物或土壤環(huán)境中，通過(guò)其中所含微生物的生命活動(dòng)，具有能夠向植物提供所需要的營(yíng)養(yǎng)、刺激（調(diào)節(jié)）植物生長(zhǎng)、提高植物營(yíng)養(yǎng)利用率（減少化肥施用量）、提高產(chǎn)量、優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、改善土壤質(zhì)量和土壤生態(tài)環(huán)境、提高土壤肥力、減輕植物的某些病害等作用的微生物制劑。
2、微生物肥料的作用機(jī)理
2-1 改善植物營(yíng)養(yǎng)、提高肥料利用率的機(jī)理
微生物肥料中的根瘤菌、固氮菌能固定空氣中的氮?dú)猓瑢⑵滢D(zhuǎn)化為植物可以直接吸收的氮素營(yíng)養(yǎng)，稱為“生物固氮”。微生物肥料中的溶磷菌可把土壤含磷有機(jī)物（或無(wú)機(jī)物）中的不能被植物直接利用的難溶性磷溶解為速效可溶磷。微生物肥料中的解鉀菌能分解土壤中云母、長(zhǎng)石等含鉀礦物，使礦物中的難溶性鉀分解轉(zhuǎn)化為可溶性鉀。
上述微生物肥料共同的作用機(jī)理都是：把土壤中（或空氣中）含有的不能被植物吸收利用的難溶性營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化為植物能吸收利用的可溶性營(yíng)養(yǎng)。
2-2 刺激植物生長(zhǎng)的機(jī)理
微生物肥料中某些菌株在生命活動(dòng)中能夠代謝出植物生長(zhǎng)素IAA、細(xì)胞分裂素、赤霉素、乙烯、脫落酸、寡糖等活性物質(zhì)都具有刺激、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的作用。
2-3 減輕、抑制植物病害的機(jī)理
微生物肥料中的有益菌株在植物根際大量繁殖后，形成優(yōu)勢(shì)微生物種群，凈化了土壤微生物環(huán)境，抑制了有害菌的生長(zhǎng)繁殖。
另外，微生物肥料中的某些菌株（如細(xì)黃鏈霉菌）能分泌出抗生素、系統(tǒng)防衛(wèi)酶等抑病活性物質(zhì)，使病原微生物難以生長(zhǎng)繁殖。
2-4 改善土壤質(zhì)量，提高土壤肥力的機(jī)理
微生物肥料中有益菌的生命運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生的多種有益酶，使土壤中微生物的生物量及酶的活性顯著增加；從而提高了土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)的含量，促進(jìn)了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善了土壤通氣、蓄熱、保水、保肥狀態(tài)。
二、微生物肥料與化肥、有機(jī)肥料的相互關(guān)系
肥料是農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)，化學(xué)肥料（無(wú)機(jī)肥料）與農(nóng)家肥料（有機(jī)肥料）、微生物肥料是三類具有不同特點(diǎn)的肥料。有機(jī)肥料是我國(guó)幾千年來(lái)重要的傳統(tǒng)肥料，腐熟的有機(jī)肥料是農(nóng)作物與土壤微生物的營(yíng)養(yǎng)源，有機(jī)肥料營(yíng)養(yǎng)全面，在促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、改善土壤質(zhì)量、培肥地力、優(yōu)化作物品質(zhì)等方面具有重要意義。單施有機(jī)肥料可以維持土壤肥力，達(dá)到一定的產(chǎn)量；但難以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和不斷增產(chǎn)。
化肥中含有較高的速效養(yǎng)分，適量施用化肥可使農(nóng)作物產(chǎn)量顯著提高，在有限的耕地面積中，施用化肥成為增加農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的重要手段。但化肥的過(guò)量施用也造成了土壤板結(jié)、酸化或鹽堿化，施肥成本過(guò)高，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量降低，自然環(huán)境惡化，浪費(fèi)寶貴的能源及自然資源等惡果。
微生物肥料比傳統(tǒng)的農(nóng)家肥料由更高的生物活性，其作用主要依靠產(chǎn)品中含有的大量有益微生物菌群的生命活動(dòng)來(lái)完成。微生物肥料具有安全無(wú)公害，施肥成本低，節(jié)省化肥，活化土壤營(yíng)養(yǎng)，改善土壤質(zhì)量，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，抑制土傳病害，提高低溫等優(yōu)點(diǎn)。但微生物肥料需要與化肥或有機(jī)肥料混用才能發(fā)揮更好的功效；某些微生物工程菌在不良的土壤物理、化學(xué)、生物環(huán)境中肥效不穩(wěn)定。因此，微生物肥料與化肥、有機(jī)肥料相互配合施用是當(dāng)前最先進(jìn)、科學(xué)的施肥方式。
三、我國(guó)目前微生物肥料的代表性品種
按照國(guó)家農(nóng)業(yè)部目前已經(jīng)頒布的微生物肥料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分類，把微生物肥料分為微生物菌劑、生物有機(jī)肥、復(fù)合微生物肥料三個(gè)類型的產(chǎn)品。
1、微生物菌劑
微生物菌劑是指目標(biāo)微生物（有效菌）經(jīng)過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)擴(kuò)繁加工后制成的濃縮活菌制劑。
微生物菌劑的特點(diǎn)是產(chǎn)品中有效活菌數(shù)較高（有效活菌數(shù)≥1-2億∕克），施用方式多而靈活方便（可用作拌種、基肥、種肥、土壤追肥、液面噴施等方式施用），施用量小（拌種施用：30-40克∕畝，土壤施用：1-5公斤∕畝，液面噴施：100-200克∕畝），施肥成本較低；但用于土壤施肥時(shí)需要與化肥或有機(jī)肥混合施用。
1-1 根瘤菌劑
是指用施用于豆科作物在作物根際形成具有固氮作用的根瘤，根瘤內(nèi)的根瘤菌即可吸收和同化空氣中不能被作物吸收利用的分子態(tài)氮，轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮供作物直接吸收利用。
1-2 自生固氮菌劑與聯(lián)合固氮菌劑
自生固氮菌劑是指不依賴其他生物共生而能在土壤里固定和同化空氣中不能被作物吸收利用的分子態(tài)氮，使其轉(zhuǎn)化為可供作物直接吸收利用的氮的菌劑產(chǎn)品。
根際聯(lián)合固氮菌劑生活在作物的根際，有些可進(jìn)入作物根組織內(nèi)，生活在作物的根細(xì)胞間，與根瘤菌劑不同的是，和作物不形成共生體，而是和作物形成松散的聯(lián)合體，依賴作物根際的生長(zhǎng)環(huán)境（如依靠作物根分泌出的一些營(yíng)養(yǎng)）固定和同化空氣中不能被作物吸收利用的分子態(tài)氮，使其轉(zhuǎn)化為可供作物直接吸收利用的氮。
1-3 溶磷菌劑
是指能將土壤中難溶性的磷分解轉(zhuǎn)化為可被作物吸收利用的磷素營(yíng)養(yǎng)的菌劑。該菌劑在土壤中會(huì)分泌出一些有機(jī)酸和酶類物質(zhì)，分解土壤中被固定的磷酸鈣、磷酸鋁、磷酸鐵以及有機(jī)磷等難溶性磷，提高土壤中有效磷的含量。
1-4 解鉀菌劑
目前我國(guó)常用的解鉀菌劑為膠凍樣芽孢桿菌（又稱為硅酸鹽細(xì)菌），是一種能分解土壤中硅酸鹽礦物的細(xì)菌。該菌劑能分解鉀長(zhǎng)石、云母等鋁硅酸鹽類原生態(tài)礦物，把土壤中不溶性鉀、磷、硅轉(zhuǎn)化為可溶性營(yíng)養(yǎng)供作物吸收利用。
1-5 抗生菌劑
是一種多功能菌劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的菌種為細(xì)黃鏈霉菌（即5406）。本菌劑在生命活動(dòng)中可以產(chǎn)生4種可以調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的活性物質(zhì)，并可分泌出2種抗生素。因此，該菌劑具有刺激作物生長(zhǎng)、抑制作物病害等項(xiàng)功效。
1-6 有機(jī)物料腐熟菌劑
能加快多種有機(jī)物料（如農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、生活垃圾、城市和農(nóng)業(yè)污泥等）分解、腐熟及無(wú)公害化處理速度的功能性微生物菌劑。
2、生物有機(jī)肥
生物有機(jī)肥是指具以動(dòng)植物殘?bào)w（只要指畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、泥炭等）為主要原材料來(lái)源，并經(jīng)無(wú)害化、腐熟等工業(yè)化處理成為有機(jī)物料，同時(shí)加入有特定功能的活體微生物復(fù)合加工而成的一類兼具微生物肥料和有機(jī)肥料效應(yīng)的肥料。
生物有機(jī)肥區(qū)別于自然發(fā)酵腐熟所制成的農(nóng)家肥料，其原料經(jīng)過(guò)其有機(jī)物料經(jīng)過(guò)高溫腐熟有害雜菌和蟲卵被充分殺滅，并加入特定的微生物制劑，其無(wú)害化程度與肥效均明顯高于傳統(tǒng)的有機(jī)肥料。
在土壤中施用生物有機(jī)肥具有增進(jìn)土壤肥力、改善土壤質(zhì)量、提高土壤中有益微生物菌群數(shù)量、促進(jìn)作物吸收營(yíng)養(yǎng)、調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)、抑制作物土傳病害的效果。但因?yàn)楫a(chǎn)品中含有的有益活菌數(shù)與微生物菌劑比較相對(duì)較少（有效活菌數(shù)≥0.2億∕克），所以要達(dá)到較好的施用效果，往往需要較大的施肥量（50-100公斤∕畝），而且要同時(shí)施用化肥加以補(bǔ)充養(yǎng)分。
3、復(fù)合微生物肥料
是指具有特定功效的活體微生物（可以是兩種以上互不拮抗的活體微生物）與含有氮、磷、鉀的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)復(fù)配制成的兼有微生物肥料和氮磷鉀肥料效應(yīng)的肥料。
由于復(fù)合微生物肥料中除添加了活體微生物外，還含有一定量的氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)，因此具有微生物肥料和化肥的累加效應(yīng)。但由于該肥料中有效活菌數(shù)與微生物菌劑比較相對(duì)較少（有效活菌數(shù)≥0.2億∕克），氮磷鉀含量與高濃度化肥比較也相對(duì)偏低（氮磷鉀總含量一般≤25％），所以在肥力較差的土壤中和須肥量較多的作物上施用時(shí)，還需要補(bǔ)施化肥。
四、哈爾濱君龍實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)微生物肥料時(shí)的常用菌種及其功能
1、溶磷真菌JLBLQM（菌種原產(chǎn)地：德國(guó)）
具有非常好的溶磷、降解土壤藥害和鹽堿、修復(fù)土壤、拮抗植物病害的作用。
能在土壤中分泌產(chǎn)生多種有機(jī)酸（如蘋果酸、乳酸、乙酸、丙酸、檸檬酸、琥珀酸）, 可有效地降解土壤鹽堿。
可利用農(nóng)藥、化肥在土壤中的殘留物作為碳源、氮源，以及磷、硫等礦物源完成自身的代謝過(guò)程，使農(nóng)藥、化肥在土壤中的殘留量和毒性顯著降低。本菌劑可充分降解因化肥過(guò)量或不當(dāng)施用而在土壤中形成的硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫氰酸鹽、磺胺酸、三氯乙醛、多環(huán)芳烴及重金屬鉛、鉻、汞、砷、鎘等物質(zhì)的毒害殘留。緩解土壤板結(jié)、硬化；使土壤軟化疏松，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)大量生成，提高土壤水肥汽熱保儲(chǔ)能力，使土壤腐殖質(zhì)大量生成，土壤肥力明顯提高。
土壤中95％以上的磷是難溶性磷，不能被作物吸收。溶磷真菌JLBLQM產(chǎn)生的多種有機(jī)酸和一些胞外酶、植酸酶類物質(zhì)，能使土壤中存在的難溶性磷（如磷酸鐵、磷酸鋁及有機(jī)磷酸鹽）礦化、分解，形成作物能迅速吸收利用的水溶性磷，供給作物更多的磷素營(yíng)養(yǎng)。
對(duì)大豆作物因重迎茬而發(fā)生的根腐病、孢囊線蟲?。挥衩鬃魑锝z黑穗??；花生作物根結(jié)線蟲??；水稻作物稻瘟病、葉鞘腐敗病；小麥作物根腐病；棉花作物黃、枯萎病及落鈴、爛鈴。以及各種作物多發(fā)的根系病害（如根弱、爛根、漚根、根系發(fā)育差等）具有較強(qiáng)的抑制緩解功效。并提高作物對(duì)低溫、干旱、光照不足、早衰、倒伏、貪青等癥狀的抵御能力。
2、枯草芽孢桿菌（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)）
生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)對(duì)致病菌或內(nèi)源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用，例如對(duì)棉花等作物上的黃萎病有一定防治效果，還有凈化水質(zhì)的功能。
3、（固氮）地衣芽孢桿菌（菌種原產(chǎn)地：德國(guó)）
地衣芽孢桿菌具有抑制土壤中病原菌的繁殖和對(duì)植物根部的侵襲，減少植物土傳病害、提高種子的出芽率和保苗率，預(yù)防種子自身的遺傳病害，提高作物成活率，促進(jìn)根系生長(zhǎng)、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改良土壤，疏松土壤，提高土壤蓄水能力的功能，而本地衣芽孢桿菌還具有極高的固氮酶活性，因此固氮能力極強(qiáng)，可減少氮肥的使用量，緩解化肥超量使用帶來(lái)的各種問(wèn)題。
4、膠凍樣芽孢桿菌（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)）
可以促進(jìn)土壤無(wú)效磷鉀的轉(zhuǎn)化，增加土壤磷鉀的供給，提高作物產(chǎn)量，其解磷、解鉀、解硅的強(qiáng)度超強(qiáng)。
5、植物乳桿菌（原產(chǎn)地：俄羅斯）：能夠分解在常態(tài)下不易分解的木質(zhì)素和纖維素，并消除未分解有機(jī)物產(chǎn)生的種種弊端;合成各種氨基酸，維生素、產(chǎn)生消化酶、促進(jìn)新陳代謝，還有融化不溶性無(wú)機(jī)磷的能力。
6、5406抗生菌（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)）
可產(chǎn)生抗生素，對(duì)植物病原真菌、寄生菌（如鐮刀菌）有較好的拮抗作用。其主要功效如下：
提高土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀等速效營(yíng)含量，增強(qiáng)農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，施用5406抗生菌肥料可平均提高土壤中速效氮、磷、鉀的利用率20％-45％，而且促進(jìn)了植物體內(nèi)多種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和積累。
改善土壤理化、生態(tài)性狀。對(duì)土壤有很好的松喧作用，加快土壤有機(jī)質(zhì)的分解。施用5406抗生菌肥的土壤，其孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)都有明顯提升，促進(jìn)土壤有益微生物生長(zhǎng)，增強(qiáng)其活性。抑制有害病原微生物生長(zhǎng)。
抗病抗重迎茬的作用；5406抗生菌肥在土壤中能分泌出殼多糖酶，殼多糖酶具有分解病原菌細(xì)胞壁，拮抗多種病原菌的功能。因此，5406抗生菌對(duì)多種作物因重迎茬等原因引起的根腐病、爛種爛秧病等病害有拮抗功效。
5406抗生菌的代謝產(chǎn)物中含有多種具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)作用的活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)具有刺激作物細(xì)胞分裂、提升作物體內(nèi)葉綠素含量的作用。施用后可使作物提早出苗1-3天，促進(jìn)苗粗壯、整齊，根系發(fā)達(dá)，早熟3-7天。
五、功能性微生物肥料新品種的研發(fā)與拓展
1、具有降解農(nóng)藥殘留、修復(fù)土壤功能的微生物肥料
1-1 特點(diǎn)及作用機(jī)理
進(jìn)入土壤的農(nóng)藥、化肥以及其他工業(yè)污染物，其大部分都是特定微生物所能利用的能源，這些微生物在土壤中產(chǎn)生的礦化作用，代謝作用能快速降解這些有機(jī)污染物。因此，采用先進(jìn)的微生物技術(shù)，篩選新型降解藥殘微生物菌種(其中降解藥殘的微生物菌株可利用農(nóng)藥、化肥在土壤中的殘留物作為碳源、氮源，以及磷、硫等礦物源完成自身的代謝過(guò)程，使農(nóng)藥、化肥在土壤中的殘留量和毒性顯著降低。)制成的功能性微生物制劑可有效降解因施用化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)肥料造成的土壤毒害殘留。
1-2 施用功效
降解土壤農(nóng)藥毒殘：具有充分降解有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、菊酯類、三嗪類、酰胺類、苯氧羧酸類及有機(jī)雜環(huán)類等多類化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的毒害殘留，使受藥害作物黃苗復(fù)綠、弱苗復(fù)壯，盡快恢復(fù)正常生長(zhǎng)。
降解土壤化肥毒殘：可充分降解因化肥過(guò)量或不當(dāng)施用而在土壤中形成的硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫氰酸鹽、磺胺酸、三氯乙醛、多環(huán)芳烴及重金屬鉛、鉻、汞、砷、鎘等物質(zhì)的毒害殘留。緩解土壤板結(jié)、硬化；使土壤軟化疏松，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)大量生成，提高土壤水肥汽熱保儲(chǔ)能力，使土壤腐殖質(zhì)大量生成，土壤肥力明顯提高。
2、用于改善鹽堿土壤的微生物肥料
2-1 產(chǎn)品作用機(jī)理
含有特定微生物的制劑施用于土壤后可產(chǎn)生大量有機(jī)酸性物質(zhì)、有機(jī)活性物質(zhì)、腐植酸類物質(zhì)，從而調(diào)控土壤鹽堿，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，加速鹽分淋洗，提高土壤緩沖能力，刺激作物根端組織分裂、擴(kuò)大、伸長(zhǎng)，提高作物細(xì)胞膜的透性及光合速率，激活土壤中被固結(jié)的難溶性礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，增強(qiáng)土壤有益酶的活性和土壤中水、肥、氣、熱保持能力及通透性，增加土壤中有益微生物菌群數(shù)量和抑菌、抗病活性物質(zhì)含量。
2-2 施用功效
降解鹽堿藥害，松暄耕層土壤。促進(jìn)土壤團(tuán)聚體大量生成，減輕土壤鹽堿及板結(jié)，提高土壤肥力，降解土壤中及作物體內(nèi)的藥害、肥害及多種毒害殘留
3、具有活化中量元素及微量元素營(yíng)養(yǎng)功能的微生物肥料
中量元素和微量元素是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，利用先進(jìn)的微生物技術(shù)，篩選出能夠溶解活化土壤中不能被作物吸收利用的鈣、鎂、硫、鋅、硼、錳、鉬、鐵、銅等礦物質(zhì)元素，使其轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)營(yíng)養(yǎng)，向作物提供更多、更廉價(jià)、更全面的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。
4、多菌株混合發(fā)酵的復(fù)合型微生物肥料
利用兩種或兩種以上目標(biāo)微生物的相互共生關(guān)系，在互不拮抗、互利共棲的共生現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，通過(guò)多菌株混合發(fā)酵制成的多功能微生物肥料。由于產(chǎn)品中微生物種類較多，可以產(chǎn)生多種酶、維生素、有機(jī)酸、抗生素、植物生長(zhǎng)活性物質(zhì)；從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)固氮、溶磷、解鉀、促長(zhǎng)、抑病、修復(fù)土壤、降解有機(jī)污染等功效。
