微生物肥料的发展现状及展望
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作者: 陈猛 张环宇
1. 微生物肥料的含义及分类
微生物肥料亦称菌肥、生物肥料、接种剂等,是通过微生物生命活动使农作物得到特定肥料效应的一类制品,是将有效菌类与吸附材料混合在一起制成复合生物肥料应用于农业生产中,使作物能够获得特定的肥料效应,达到促进作物生长、增加产量、提高品质等作用。在这种效应的产生中,制品中活性微生物起着关键作用。
目前微生物肥料制品一般分为两大类:一类是狭义的微生物肥料,指通过微生物的生命活动,增加植物营养元素供应量的微生物肥料,包括土壤和生产环境中植物营养元素的供应总量,对植物营养状况的改善,进而增加产量,这一类微生物肥料的代表品种是根瘤菌肥;另一类是广义的微生物肥料,指通过微生物的生命活动,不但能提高植物营养元素的供应量,还能产生植物生长激素,促进植物对营养元素吸收利用或拮抗某些病原微生物的致病作用,减轻农作物病虫害,促进作物产量的增加。
2. 微生物肥料在农业生产中的作用
微生物肥料在农业生产中增产增收效果显著。美、法等国家将固氮螺菌接种到禾本科作物上,可固氮39kg/ha,使玉米增产10%～20%。意大利将玉米固氮螺菌接种到玉米上,可取代氮肥20%～30%,使玉米增产10%～15%。我国微生物肥料试验的增产效果在5%～20%,作物不同增产效果有差异大。河南省根瘤菌、固氮菌在大豆、花生上施用,增产10%以上,在农作物上施用复合菌肥一般增产10%以上,硅酸盐细菌在作物上施用,可增产5%～10%。
微生物肥料提供的是能固氮、解磷、解钾、解硫、解微等有益微生物,这些微生物能在植物根际生长、繁殖,可以带来几方面的好处:通过微生物的生命活动,固定转化空气中不能利用的分子态氮为化合态氮,解析土壤中不能利用的化合态磷、钾为可利用态的磷、钾,并可解析土壤中的10多种中、微量元素;微生物的生命活动,可使根系分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素,促进作物生长,调控作物代谢;有益微生物在根际大量繁殖,产生大量粘多糖,与植物分泌的粘液及矿物胶体、有机胶体相结合,形成土壤团粒结构,增进土壤蓄肥、保水能力。质量好的微生物肥料能促进农作物生长,改良土壤结构,改善作物产品品质和提高作物的防病、抗病能力,从而实现农业增产增收。
3. 微生物肥料的研究及应用现状
20世纪以来,由于生物化学、分子生物学和化学分析技术等学科的发展,促进了微生物研究从细胞、亚细胞水平进入分子水平,尤其是70年代遗传工程学的发展,使人类能够通过细胞融合、基因导入等技术培育满足不同要求的新物种,为微生物产业的进一步发展提供了坚实的理论基础。维诺格拉得斯基、贝格林克等人发现固氮菌后,首次将根瘤菌应用于生产,开创了生物制剂研究与应用的先河。
近年来,由于PGPR理论的提出与完善,人们的目光开始投向由多个不同功能菌株组成的微生物复合制剂的研制,由复合制剂制成的生物肥料除具有固氮、解磷、解钾功效外,兼具促进作物生长及抑制土传病害发生的功能。该生物肥的研制与应用,将有效降低化肥、农药的使用量,提高土壤中PGPR数量,保护生态环境,为农业可持续发展做出积极的贡献。
在微生物肥料应用方面,1996年农业部将微生物肥料生产纳入肥料管理的范畴,2003年已正式出台7个行业标准,截止2002年末,已有262个产品获得农业部的临时登记,46个产品获得正式登记,使用有益微生物超过80种,生产企业400多家,总产超过200万吨。大面积的应用结果表明,微生物肥料在增产、降低成本、减少化肥使用、改善农产品品质等方面有着良好作用。我国微生物肥料的研究已跻身世界先进行列,已经面市的几个产品为农业生产的发展作出了积极的贡献,极大的推动了微生物肥料的研究与发展。
4.我国微生物肥料的发展趋势
4.1成立国家生物肥菌种资源库 自然界中存在的具有某一特定功能如固氮、解磷、解钾等功能的菌株有许多,作为一种特定的菌种资源,国家应通过专门机构广泛收集现有菌种,组织科技人员在各种自然环境下筛选出新菌株,成立生物肥菌种资源库,通过系统规范的试验确定生物肥标准菌种,为将来菌种的开发提供对照。
4.2解钾机理进行深入研究确定功能基因的结构与位置,通过基因工程技术培育新的微生物固氮、解磷、高效能菌株。
4.3菌株适应性的研究验证菌株进入土壤后对物理、化学及生物环境的适应性,包括干旱、厌气环境、高渗透压、来自土壤微生物的竞争及对不同作物的适应能力。
4.4确定最佳微生物组合的研究由多个不同功能PGPR菌株组成的微生物复合制剂的研制,通过田间试验,搞清各菌株在大田环境条件下的协调共生能力、生长规律及与作物生长的匹配性,确定制剂的最佳微生物组合。
4.5化肥添加量及使用品种研究以微生物为主体的肥料,化肥的添加对菌种本身不应产生过多的伤害,对菌种的筛选及驯化就显得非常重要。
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