微生物肥料在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用與展望

微生物肥料在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用與展望

在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的背景下，一些替代農(nóng)業(yè)肥料越來(lái)越受到重視。我國(guó)的根瘤菌肥料的應(yīng)用已較廣泛,雖然其他微生物肥料的生產(chǎn)和應(yīng)用的爭(zhēng)議較大發(fā)展也不平衡,但近幾年的研究仍有增加,我國(guó)主要農(nóng)業(yè)期刊1989年以來(lái)刊登的有關(guān)文章平均每年36篇,1999年達(dá)80篇以上。本文分析了我國(guó)1989年以來(lái)的文獻(xiàn),綜述了微生物肥料在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和改良品質(zhì)方面的效果。1微生物肥料的應(yīng)用和生產(chǎn)效果1.1微生物肥料的增效作用1989年以來(lái)非根瘤菌類微生物肥料的文獻(xiàn)以應(yīng)用效果試驗(yàn)的報(bào)道為主,其中增產(chǎn)的占絕大多數(shù),約98%,只有個(gè)別報(bào)道不增產(chǎn),所以微生物肥料的增產(chǎn)作用是應(yīng)給予肯定的。但是,這些增產(chǎn)效果是同時(shí)施用化肥或有機(jī)肥而獲得的,單施微生物菌劑而增產(chǎn)效果不穩(wěn)定。在與化肥結(jié)合施用條件下,微生物肥料比傳統(tǒng)化肥增產(chǎn)5%~10%和10%~15%的分別占總增產(chǎn)報(bào)道總數(shù)的30.8%和22.0%,增產(chǎn)15%~20%的試驗(yàn)占13.8%,報(bào)道增產(chǎn)20%以上的占20.8%。1.2不同種類微生物肥料的增效效果我國(guó)生產(chǎn)應(yīng)用的微生物肥料可分為①固氮菌類、②解磷菌類、③解鉀菌類、④光合細(xì)菌類、⑤菌根菌類、⑥抗生菌類、⑦復(fù)合菌類等。1989年以來(lái)各類菌肥的文獻(xiàn)以上述①、②、③和⑦為主,而④、⑤、⑥類很少,也有個(gè)別報(bào)道促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌(PGPR)。據(jù)文獻(xiàn)綜合分析,各類微生物肥料的平均增產(chǎn)效果不同,范圍在12.2%~22.3%之間。需要指出的是,對(duì)解磷微生物肥料的機(jī)理研究較多,但增產(chǎn)效果較少論及;而菌根菌類微生物肥料主要用于林業(yè)生產(chǎn),有關(guān)增產(chǎn)效果的數(shù)據(jù)較少,但從不多的數(shù)據(jù)也可看出其施用效果較好,增產(chǎn)約22.3%。上述幾種報(bào)道較多的菌肥中,解鉀菌肥料的增產(chǎn)效果最低,但在甘薯上用作基肥效果較好,增產(chǎn)率為23.2%;復(fù)合微生物肥料的增產(chǎn)效果約為21.2%;固氮菌類肥料和光合細(xì)菌類肥料,增產(chǎn)效果相近;PGPR類作為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn),效果也較好。1.3華北和西北地域分布目前我國(guó)約20多個(gè)省(市、區(qū))都有微生物肥料的應(yīng)用。其中華中地區(qū)最多,報(bào)道的試驗(yàn)次數(shù)為44次;華北和西北次之,分別為43和34次;華南和東北較少,前者為9次,后者為8次。不同地區(qū)又因土壤、溫度和氣候等各種條件的不同,應(yīng)用方法和應(yīng)用效果也不一樣。西北地區(qū)的應(yīng)用效果最好,華北地區(qū)次之,東北略低于華北,華南和華中效果相近,前者略高,西南地區(qū)效果最差(圖2)。1.4不同作物的應(yīng)用效果微生物肥料在我國(guó)應(yīng)用于30多種作物上,其中,禾谷類作物應(yīng)用最多,其次是油料和纖維類,應(yīng)用較少的是煙草、糖、茶、藥、牧草等。但不同作物因不同的生理特點(diǎn)、環(huán)境、接種物的種類和農(nóng)業(yè)措施,應(yīng)用效果也不一樣,如菌根菌類肥料,由于其菌絲有助于吸收水分和養(yǎng)分而有利于植物抗旱,用于林業(yè)生產(chǎn)上效果較好。糖料作物的增產(chǎn)效果最好,其次為茶葉,蔬果增產(chǎn)25.4%,牧草類增產(chǎn)26.1%。纖維、薯類、油料的增產(chǎn)效果分別為17.1%、17.8%和15.0%。微生物肥料對(duì)禾本科作物的增幅最低(圖3)。2增施生物和液體微生物肥料人們對(duì)微生物肥料改善作物品質(zhì)和獲得無(wú)公害產(chǎn)品的作用日漸重視,我國(guó)此類研究逐漸增多。就1989年以來(lái)的文獻(xiàn)看,關(guān)注增產(chǎn)效果的報(bào)道為多,對(duì)品質(zhì)的研究主要在產(chǎn)值較高的一些經(jīng)濟(jì)作物上,如蔬菜、水果、棉麻、油料、煙草、茶以及藥用植物等,而對(duì)糧食作物研究較少。微生物肥料對(duì)作物品質(zhì)的改善作用是可以肯定的;有的微生物肥料雖然沒(méi)有增產(chǎn)作用,但仍然有改善品質(zhì)的作用。施用微生物肥料的蔬菜硝酸鹽含量減少25.4~44.3mg·kg-1,比傳統(tǒng)施肥降低19.1%,維生素C含量提高了99.6mg·kg-1,糖分含量平均提高了6.6mg·kg-1。黃瓜、番茄和韭菜也因施用微生物肥料含糖量略有增加,不足5%,韭菜的葡萄糖和果糖分別增加了19.5%和17.0%。與基質(zhì)和化肥對(duì)照相比,施用生物肥后增加了生菜的粗蛋白、鉀、維生素C,總有機(jī)酸降低,還原糖增加,糖酸比提高1倍,亞硝酸鹽降低21.3%~36.3%。茄子施用生物肥后含糖量和維生素C分別增加16.3%和9.1%。增施微生物肥料比N、P、K平衡施肥,提高蔬菜產(chǎn)量的同時(shí)降低硝酸鹽含量25.4~702.0mg·kg-1。蔬菜極易富集硝酸鹽,隨食品攝入人體的硝酸鹽中有80%以上來(lái)自蔬菜,因此,合理施肥減少蔬菜硝酸鹽是生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題,施用微生物肥可在一定程度上有助于解決這一問(wèn)題。在桃樹(shù)上噴施微生物肥后,可使果實(shí)可溶性固形物含量提高了5.71%~10.87%,果實(shí)的風(fēng)味和品質(zhì)有所改善。噴施液體微生物肥料的獼猴桃植株葉色更加翠綠,落葉期推遲7~10d,果實(shí)口感更為純正、可口。一種真菌肥對(duì)增大翠冠梨的果實(shí),提高其質(zhì)量,有明顯效果。柑桔施用生物有機(jī)復(fù)合肥后固酸比顯著高于對(duì)照,果實(shí)味更甜,同時(shí)產(chǎn)量明顯提高。甘蔗施用生物肥不僅增產(chǎn),而且甜度顯著提高,品質(zhì)得到改善。李星洪等將具有固氮和分泌激素作用的微生物復(fù)合肥應(yīng)用于棉花,發(fā)現(xiàn)棉花的纖維長(zhǎng)度提高了1.7cm,比對(duì)照增加5%左右。解鉀微生物肥料對(duì)提高棉纖維長(zhǎng)度及衣分有顯著作用,纖維整齊度提高了10%,衣分提高了2%。還可增強(qiáng)棉花單纖強(qiáng)力、纖維細(xì)度和主體長(zhǎng)度等。而高衛(wèi)東研究表明,增產(chǎn)菌除能促進(jìn)棉纖維強(qiáng)度和長(zhǎng)度之外,還使棉籽油的棉酚含量降低了6.8%,并增加了棉籽氨基酸含量,而且使人體所必需的5種氨基酸平均增加了13.2%。微生物肥料增加紅麻的莖粗和皮厚度有明顯效果,分別比對(duì)照提高了7.1%~9.2%和7.3%~18.4%。經(jīng)過(guò)基因工程改良的菌種生產(chǎn)的微生物肥料表現(xiàn)更好,張世平提出,各工程菌對(duì)棉花枯黃萎病防效在34%~63%之間,并且混和菌效果最佳,達(dá)到63.4%。鉀細(xì)菌微生物肥料能改善油菜品質(zhì):提高賴氨酸含量、降低芥酸含量、增加籽粒粗脂肪含量。噴灑液體微生物肥料也可提高大豆籽粒蛋白質(zhì)和脂肪含量。不少研究指出微生物肥料應(yīng)用于煙草可增加上等煙率。提高幅度較高的報(bào)道表明,解磷、解鉀復(fù)合微生物肥促進(jìn)上等煙高達(dá)58%~60%。提高幅度較低的報(bào)道為2.1%~6.1%,但對(duì)煙葉其他質(zhì)量指標(biāo)也有一定提高,化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好,雜氣和刺激性都有減少。施用鉀細(xì)菌微生物肥料還能使煙葉落黃速度加快,比對(duì)照成熟度提高一個(gè)等級(jí),烤后煙葉金黃至桔黃,煙葉還原糖、總氮和氯離子含量略有減少,煙堿含量有所提高,品質(zhì)優(yōu)良。微生物的煙草專用肥在山東、黑龍江、貴州和福建等地多點(diǎn)應(yīng)用,也表現(xiàn)出明顯促進(jìn)煙草根系發(fā)育、提高上等煙比例和香吃味的作用。茶樹(shù)施用微生物肥配加Zn、K元素使茶樹(shù)芽葉密度、一芽一葉、一芽二葉的數(shù)量,以及鮮葉嫩度都有提高。更有意義的是趙良駿等認(rèn)為,微生物肥料處理的秋茶茶葉湯色綠,香氣清高。黃慶波等將增產(chǎn)菌應(yīng)用于人參栽培,發(fā)現(xiàn)人參斑點(diǎn)病發(fā)病率降低了5.7%~22.6%,銹病的發(fā)病率降低了2.1%~10.7%,優(yōu)質(zhì)參率也有提高,而且還促進(jìn)了參根產(chǎn)生雙芽孢。魏改堂對(duì)菌根菌類微生物肥料應(yīng)用于藥用植物曼陀羅進(jìn)行的深入研究發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)生長(zhǎng),增加對(duì)P、S等元素的吸收,降低了鎘、鉛在植物體的含量,提高了莨菪堿和東莨菪堿的濃度。3應(yīng)用條件、技術(shù)及其影響之間的關(guān)系3.1不同濃度的土壤對(duì)肥效的影響土壤類型、質(zhì)地、pH、肥力和水分條件都會(huì)影響施入土壤的微生物肥料中的微生物的生長(zhǎng)發(fā)育,從而影響肥效。如在榆中、武威和永登3地試驗(yàn)結(jié)果表明,使用聯(lián)合固氮菌劑給小麥拌種,在弱酸性至弱堿性土壤使用效果好,土壤pH>9時(shí)增產(chǎn)效果不明顯;且含有機(jī)質(zhì)較高的壤質(zhì)土比沙質(zhì)土增產(chǎn)效果好,粘土效果不如壤土。土壤肥力水平過(guò)高,特別是土壤中堿解氮大于200mg·kg-1時(shí),則接種無(wú)效。3.2對(duì)水稻生物肥料的增注效果微生物肥料的施用方法較多,主要有:拌種、穴施、基肥、追肥、蘸根、種肥、淋芽、沾蔓等。不同肥料對(duì)不同的作物有最適施用方法、施用量和施用時(shí)間。田間試驗(yàn)表明,在李樹(shù)幼果期根際澆施微生物肥料5~10mL·株-11~2次,可明顯增強(qiáng)樹(shù)勢(shì),提高果實(shí)品質(zhì),增加產(chǎn)量,其中以澆施10mL·株-12次的效果最明顯。以用量450~1500mL·hm-2微生物肥料拌種對(duì)棉花都有增產(chǎn)作用,但1500mL·hm-2用量效果最佳。水稻用菌根菌肥拌土法比浸根法的增產(chǎn)效果更好。在因施用方法不同而引起的產(chǎn)量或品質(zhì)差異不顯著的情況下,就需考慮哪種方法更省工省時(shí)經(jīng)濟(jì)有效。分別用基施、沾秧根、追施3種方法給水稻使用生物鉀肥,結(jié)果分別比對(duì)照增產(chǎn)3.9%、2.9%和2.3%,差異不顯著,這就應(yīng)推薦較省工的基施或追施。從以上文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),微生物肥的絕大多數(shù)增產(chǎn)效果都是在正常施肥或減肥條件下追施微生物肥獲得的,所以在配施其他肥料時(shí)還應(yīng)考慮合適的方法。在施用氮肥的基礎(chǔ)上,配合基施(耙面肥)15kg·hm-2硅酸鹽菌劑對(duì)水稻的增產(chǎn)順序?yàn)?未配施磷鉀肥>配施磷肥>配施鉀肥>配施磷鉀肥。施磷肥時(shí),該菌劑對(duì)水稻既有較高的產(chǎn)量,又可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。4我國(guó)微生物肥料的總量和總量所占3.2%,比當(dāng)前我國(guó)的規(guī)定比根據(jù)本文對(duì)10年來(lái)微生物肥料報(bào)道的綜合分析,可以肯定在不增加化肥用量甚至減量的情況下微生物肥料的增產(chǎn)和改善品質(zhì)的積極作用。又據(jù)估計(jì),若我國(guó)微生物肥料的產(chǎn)量占化肥產(chǎn)量的3%,則糧食產(chǎn)量可增加50~100億kg;而當(dāng)前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有微生物肥料的生產(chǎn)廠家僅400家左右,年產(chǎn)300萬(wàn)t,只占化肥產(chǎn)量的0.5%,可見(jiàn)微生物肥料的發(fā)展具有非常好的前景。但是,微生物肥料應(yīng)在研究、開(kāi)發(fā)和管理方面應(yīng)給予全面重視[23,24,27,34,35,43,57]。4.1面積推廣應(yīng)用的要求我國(guó)微生物肥料研發(fā)與應(yīng)用時(shí)間較短,產(chǎn)品研制處于初始階段,應(yīng)用效果及穩(wěn)定性都難以達(dá)到大面積推廣應(yīng)用的要求。而高效穩(wěn)定的微生物肥料劑型的研發(fā)是這類微肥應(yīng)用的首要前提,所以當(dāng)前的重點(diǎn)內(nèi)容為:微生物菌種的篩選與選育,微生物復(fù)合菌系的應(yīng)用,微生物專用肥的開(kāi)發(fā),微生物菌種與化肥和有機(jī)肥的復(fù)配技術(shù),與化肥復(fù)合的高鹽和干燥過(guò)程的高溫下提高有效活菌數(shù)。4.2新技術(shù)應(yīng)用不足根據(jù)10年來(lái)微生物肥料應(yīng)用效果綜合分析,與其他栽培學(xué)試驗(yàn)相比,一些試驗(yàn)僅局限于簡(jiǎn)單的增產(chǎn)效果和抗性描述,生物統(tǒng)計(jì)分析不多,試驗(yàn)的規(guī)范性和深入程度不足,研究范圍中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究更為欠缺,也沒(méi)有充分應(yīng)用當(dāng)前科技的新方法和技術(shù)。因此,微生物肥料應(yīng)用效果不足的一面報(bào)道極少,生產(chǎn)中限制