微生物肥料的发展现状及问题

浅谈微生物肥料的发展现状及问题王智武（合肥工业大学，安徽合肥，230009）摘要：随着我国绿色农业的蓬勃发展,微生物肥料以其在农业生产中的显著作用越来越受到人们的重视。本文介绍了微生物肥料的特点、优势，简述了我国微生物肥料的发展现状及目前存在的问题,并对我国微生物肥料产业发展提出几点建议，对微生物肥料发展的前景做了展望。关键词：微生物肥料；现状；问题；前景近年来,大量使用化肥带来的环境污染、土壤板结、地力衰退、生态恶化等问题日益严重,破坏了环境,影响了土壤肥力,降低了农产品的品质。另外,化肥利用率的逐年降低,致使农业成本增加,生产效益降低。为了实现农业的可持续发展,达到高产、优质、高效、生态、安全的目的,世界各国都在极寻求更好的解决方案。微生物肥料具有无毒、无害、无任何污染的特点和促进植物生长的作用；以其改良土壤、增加产量、提高品质且保护环境等特点而成为研究热点。微生物肥料中特定的功能微生物通过自身的生命活动促进土壤中物质的转化、提高作物营养水平、促进和协助营养吸收、刺激调控作物的生长,防治有害微生物等,从而达到增加作物产量和提高作物品质的目的。随着人们对环境保护的日益重视和现代生态农业、绿色农业、有机农业的蓬勃发展,微生物肥料的推广应用有了长足的进展,创造了较高的经济效益和生态效益,对发展我国可持续农业发挥了重要作用。1、微生物肥料概况1.1微生物肥料的定义微生物肥料，是指一类含有活的微生物的特定试剂，并通过微生物的特定作用给植物提供营养，调节植物生长，应用于农业生产中能够获得特定的肥料效应。微生物肥料可分为两类，一类是产品是微生物加载体，应该叫接种剂，对农作物生长有良好的刺激和调控作用,是通过其中所含微生物的生命活动，增强了植物营养元素的供应量，导致植物营养状况的改善，进而增加产量。另一类是广义的微生物肥料，其制品虽然也是通过其中所含微生物的生命活动使作物增产，但它不仅仅限于提高植物营养元素的供应水平，还包括了它们所产生的次生代谢物质，如激素类物质、抗生素等，促进植物对营养物质的吸收利用，或者能够拮抗病原微生物的致病作用，减轻病虫害而使作物增产。1.2微生物肥料的特点及其优势微生物肥料的核心是微生物，因此具有微生物的特性。微生物资源丰富，种类和功能繁多，可以开发成不同功能，不同用途的肥料。而且微生物菌株可以经过人工选育并不断纯化、复壮以提高其活力，特别是随着生物技术的进一步发展，通过基因工程的方法获得所需的菌株已成为可能。另外，从环境资源角度来看，微生物肥料具有资源再利用，无毒、无害、无污染、成本低的特点。随着现代生态农业、绿色农业、有机农业的蓬勃发展，将为生产开发高效优质的微生物肥料提供一个极好的发展机遇。1.3微生物肥料的种类和作用功效微生物肥料的种类很多，按其制品中特定的微生物种类可分为细菌肥料（如根瘤菌肥、固氮菌肥）、放线菌肥（如抗生菌类、5406）、真菌菌肥（如菌根真菌）等；按其作用机理可分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、解钾菌肥料等；按制品中微生物的种类可分为单纯微生物肥料和复合微生物肥料。微生物肥料的功效主要是与营养元素的来源和有效性利用有关，或与作物吸收营养、水分和抗病性有关，概括起来有以下几个方面。1.增加土壤肥力，这是微生物肥料的主要功效之一，如各种自生、联合、共生的固氮微生物肥料，可以增加土壤的氮素来源，多种解磷、解钾微生物肥料，可将土壤中难溶的磷、钾分解出来，更好的为作物吸收利用。2.产生植物激素类物质，能刺激和调节作物生长。3.对有害微生物起生物防治作用，在土壤中接种微生物，作为作物根系的优势菌，限制了其他病原微生物的生长繁殖，有的微生物对病原微生物还有拮抗作用，起到减轻作物病害的功效。4.改良土壤作用。微生物肥料中有益微生物在作用于农作物的同时会产生一些初、次级代谢产物(例如糖类),可与植物黏液、矿物胚体和有机胶结合,改善土壤团粒结构,增强土壤的物理性能和减少土壤颗粒的损失,还能参与腐殖质的形成。用微生物肥料能改善土壤物理性状,有利于提高土壤肥力。微生物肥料其实也是一种土壤净化剂。2、我国微生物肥料的发展历史微生物肥料在我国生产和应用已有几十年历史，经历了几起几落的发展过程。五十年代末期微生物肥料生产的“大跃进”局面，这个时期的微生物肥料生产只求产量，不知道质量。六十年代末至七十年代初，全国许多地方又恢复微生物肥料生产，大部分采用发酵生产。与“大跃进”时期相比，质量有了提高，但后来许多地方用炉灰渣替代草炭作吸附剂，产品质量下降。这两个阶段的微生物肥料生产都有一个共同点——产品没有严格的质量监督管理。尽管农业生产实践早已证明微生物肥料是一种有效的肥料，但是由于过去没有重视产品的质量管理，每当产品质量下降之后，我国微生物肥料的生产及应用又要跌落低潮。八十年代初至今，我国微生物肥料生产及应用由于其增产明显，改善品质、特别是对环保的特殊作用，又呈上升趋势。目前还不断有新的企业投入生产，有新的产品出现。国外微生物肥料生产技术和产品也开始拥入中国市场我国微生物肥料的生产又进入了一个新的发展时期。3、微生物肥料的发展现状3.1微生物肥料产业已初具规模近年来微生物肥料产业已成为我国农业生物产业中的重要组成部分。到2010年以后，微生物肥料产品年均登记量达200多个，微生物肥料程现出迅猛发展的态势。截止目前，产品总登记量大约是2300个左右，仍在有效期内的近2100个，但这其中还有一些产品处于“休眠状态”，没有投入生产当中。共有微生物肥料生产企业近1000家，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t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。3.2微生物肥料产品种类繁多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，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6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、微生物种子包衣剂、复合微生物制剂和生物有机（无机）肥料。3.3微生物肥料行业管理初步形成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。经过近十年的建设，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）。这两年随着国家政策的支持，共有微生物肥料企业近1000家，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个产品已转为正式登记，产量也突破1000万吨。但是现在企业发展良莠不齐，接下来可能进入一个调整期。4、微生物肥料发展趋势4.1由单一菌种向复合菌种方面发展豆科作物接种根瘤菌只选用相应接种族的根瘤菌种，但是，由于微生物肥料的肥效并非单一功能作用的结果，因而必然发展到多种菌的复合。目前,国内微生物肥料多趋向于将固氮菌、磷细菌和钾细菌复合在一起施用，使得微生物肥料能同时供应氮、磷、钾营养元素。4.2由单功能向多功能方面发展微生物肥料由于其微生物活动的特性,必将在微生物种群繁殖生长的同时向作物根际分泌一些次生代谢产物,而其中的一些次生代谢产物具有改善植物营养、刺激生长和抑制病菌等综合功能。许多微生物的功能也不是单一的，因此，微生物肥料将向功效的多样化发展，除要求应有的肥效外，还应开发兼有防治土传病害(如小麦全蚀病、西瓜和棉花枯萎病)作用的生物肥料。4.3由无芽孢菌转向芽孢菌种由于无芽孢杆菌不耐高温和干燥,在剂型上只能以液体剂或将其吸附在基质(如草炭或蛭石等)中制成接种剂，以便存储和运输。无芽孢菌抗逆性差,制成液体剂或吸附剂不耐存储,难以进入商品渠道。因此,微生物肥料今后的发展必然在剂型上有所革新，要求菌种更新换代,即应选用抗逆性高、存储时间长的芽孢杆菌属。5、我国微生物肥料存在的主要问题我国微生物肥料行业经过十几年的发展已经取得了一定的成绩，形成了一定的规模，为我国农业生产、农业的可持续发展以及环境保护做出了重要的贡献。但是目前我国微生物肥料行业仍旧存在着整体水平不高、技术创新不足、产品质量和效果不稳定、市场管理混乱等问题。5.1基础研究落后于生产实践微生物肥料应用于生产中已经有十几年的时间，但是还存在许多不明确、未解决的问题。目前有很多研究仅仅停留在某一类功能菌的菌株分离和大田试验方面，对于大自然中广泛存在的其他菌株缺乏基础研究，例如对于根瘤菌的固氮作用研究较多，有些方面已达分子水平，但是对于自生固氮菌、解磷、硅酸盐类细菌及其他促生菌还缺乏深入的研究。另外，对于微生物肥料中功微生物本身的特性、作用机制、功能基因、在土壤与根际的定殖机理和生长繁殖动态等也缺乏深入研究。5.2菌种效能不稳定且单一目前生产的微生物肥料使用菌种比较单一且细菌非较多，而细菌具有较强的自发突变性，在菌株繁殖传代过程中往往造成菌株特性的减弱甚至消失，加之位于质粒上的基因不稳定使得很多优良基因容易丢失。所以很多的细菌肥料在研发和试验的时候具有较好的效果，但是在推广使用过程中往往效果不理想。微生物肥料种类很多，多数还是传统的固氮、解磷、解钾细菌，有的甚至还在用酵母菌，缺乏新型高效产品。在工厂化生产中，普遍缺乏菌株，菌种资源匮乏，很多产品中经常是使用相同的菌株。并且其中活菌数量少，杂菌较多，有效期短。另外，有些未经鉴定的有害菌株流入生产环节，带来安全隐患。5.3监查管理体制不够完善近几年随着微生物肥料的不断发展，生产微生物肥料的企业越来越多，但多数是小规模企业，作坊式生产，设备工艺落后，产品质量不高或者不稳定。国家虽然已经实行登记管理制度，但是管理力度不够，不少产品未经登记和检验就进行生产和销售。由于缺乏监管和质量检验，市面上流通着许多假冒伪劣产品，给农业生产造成损失，影响恶劣。另外，由于缺乏对微生物肥料的正确宣传和引导，其效果和好处没有被广大农民认可，微生物肥料在全国肥料使用中所占比重偏小。6、微生物肥料发展对策6.1加强理论和应用基础研究微生物肥料要想得到长期快速的发展，理论研究和应用研究必不可少，国家应该加大投入，增加立项，从不同角度、不同层次加强研究。特别要加强微生物肥料作用机理的深入研究，以及微生物与植物之间相互作用机理的研究。另外，还需要对所使用菌株的生物学特征进行研究，研究菌株的存活状态，在根基部位的个体生态行为和竞争能力等。加强基础研究是保证微生物肥料健康、稳定发展的重要基石，增加科研投入，加大创新力度，避免低水平重复研究，才能使研究工作真正引领微生物肥料产业的健康发展，为行业的发展提供强有力的支持。6.2选育优良菌株，搭配复合菌群微生物肥料的核心是微生物菌株，因此菌株的好坏直接影响到肥料的质量。随着分子生物学的发展，可以利用基因工程原理和技术筛选培育出具有营养促生、降解修复、拮抗病原微生物及腐热转化等优良功能菌株，并在此技术上开发高效、安全、应用范围广的微生物肥料产品。另外针对现在肥料中菌株单一而造成的肥料不稳定、质量低的现象，构建多功能组合菌群，形成优势互补，功能齐全的多菌复合肥料。根据地域土壤和气候的差异，筛选与之相适应的微生物菌株，并生产专用的微生物肥料。6.3改进生产设备、完善工艺、提高产品质量针对微生物肥料行业管理混乱、生产设备技术落后、产品质量差等问题，需要加大在生产设备和技术开发上的投入，采用先进设备和技术以及现代化管理，提高效率，降低成本，改善生产条件及发酵工艺，才能保证产品质量。另外，企业要严格按照国家对微生物肥料的登记管理制度和农业部相关条例进行生产销售，内部要有严格的生产标准，产品质量要按照已有的生物肥料标准执行。除此之外政府和