微生物肥料的作用機制及對耕地土壤物理性質的影響

李響

[摘要]微生物肥料是一種有機肥料，目前發展迅速。本文對微生物肥料的概念、種類等進行了概述，研究發現，微生物肥料作用機制包括能夠促進植株的生長、提升其攝取養分的能力、增強植株的抗性、改善植物的果實品質等。當在土壤中添加單一菌種或復合菌種的微生物肥料時，能夠極大改善栽培土壤的環境。微生物肥料還能夠有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，從而對土壤中各類生物化學反應產生催化作用。

[關鍵詞]微生物肥料;耕地土壤;物理性質

微生物肥料是功能微生物與動植物殘體或者腐熟的有機質經過無害化處理而成的一種肥料。目前微生物肥料發展迅速，已經成為發展生態有機農業過程中使用的最重要的肥料之一，也是生產綠色肥料的最重要來源之一。使用微生物肥料，能夠減少化肥的使用量，對未來的現代農業和生態農業發展具有極其重要的作用。

1 微生物肥料概述

微生物肥料是指含有活的微生物活動因素，并對植物的生長起到促進作用的肥料。從廣義上來說，微生物肥料還包括能夠產生植物生長刺激素的肥料制品以及根圈（際）細菌，后者簡稱PGPR制劑，不僅能夠對植物病原微生物產生抑制作用，還能對植物生長起到促進作用[1]。目前，根據制品內涵劃分，可以將微生物肥料分為單一的和復合的兩種。根據微生物的種類則可分為放線菌肥料、細菌肥料、真菌類肥料和藻類肥料。不同于有機肥和化肥，微生物肥料作為一種肥料產品，主要是由活體微生物制成的。最重要的是，微生物肥料能夠憑借自身的生命活動和活動過程中分泌出來的物質增加作物肥效，不僅加快了作物的生長速度，還提高了作物的產量。微生物品種眾多，功能多種多樣，根據用處和功效的不同，能夠研發出不同的肥料。已有研究表明，微生物肥料功能完備，既能夠有效增加土壤的肥力，提高農作物的產量，提升農產品的質量，又能夠實現城市生活廢棄物的重復利用，能減少化肥的使用量，減輕因化肥的使用而造成的環境污染。隨著現代農業的迅速發展，化肥的使用對環境造成了嚴重的污染，無形之中增加了環境治理的成本[2]。為了有效緩解這一局面，巧妙利用微生物肥料取而代之不失為一個明智的選擇。所以適時、適量用微生物肥料來替代傳統化肥，不僅可以減輕環境污染，還可以促進生態環境的良性循環[3]。

根據微生物的種類，微生物肥料分為以下五類：第一類是放線菌肥料，如抗生菌類;第二類是固氮菌、解磷菌、解鉀菌肥料;第三類是真菌肥料，菌根真菌類肥料是典型代表;第四類是藻類肥料，如固氮藍藻就屬于這種肥料;第五類是復合菌肥料，是指把兩種或兩種以上不同功效的微生物肥料混合在一起。根據微生物不同的肥效和功能，可以將其分為以下四類：一是能夠分解土壤難溶鹽的肥料，如解磷菌肥料等;二是能夠增肥土壤、作為作物氮素的肥料，如根瘤菌肥料等;三是能夠提升植物生長速度的肥料，如促生肥料等;四是能夠充分吸收植物營養成分的肥料，如菌根真菌肥料等[4]。

2 微生物肥料的基本作用機理

近年來，隨著生物科學技術的迅猛發展，人們開始嘗試培育具有不同功能的菌株，促使了微生物肥料的種類越來越呈現多樣化的特征，因此，具有不同功效的新式微生物肥料便應運而生。

2.1 促進檀株的生長，提升其攝取養分的能力

根瘤菌和固氮菌微生物肥料的培育使大氣中的無機氮轉變成有機氮成為可能，促使植株可以被充分吸收和利用，也保證了作物氮素養分充足。土中難溶形式的磷、鉀等元素，一些解磷、解鉀菌可以促使其變成植株易于吸收利用的形式，對于作物補充養分起到一定的作用。解磷菌的解磷機理，概括起來有以下三種方式：（1）分泌質子，促使體系pH值降低，體系酸度升高，磷酸鹽和質子交換，使得不溶性磷酸鹽發生溶解反應。（2）分泌有機酸，促使體系pH值降低，降解不溶性的磷酸鹽為有效態的磷，或借助于有機酸絡合二價鈣離子和三價鐵離子等，使不溶性磷酸鹽發生溶解反應。（3）產生磷酸酶，利用酶促反應來降解有機磷使其成為有效態的磷。并且由于胞外莢膜多糖的緣故，解鉀菌能夠促使土中的云母、長石等含鉀物質釋放出供植株利用的有效鉀。

2.2 增強植株的抗性

肥料中有一些特別的微生物，在特別惡劣的環境下，能夠增強宿主植株的抗旱性、抗寒性和抗鹽堿性，進一步提升植株的存活能力。

2.3 改善植物的生長

在繁育進程中，肥料中蘊含的某些微生物可以產生一種中間代謝物，如赤霉素、脫落酸等，在某種程度上這些物質能夠促進植物的生長，進而提高作物的產量。

2.4 抑制病蟲害的發生

肥料中的一些微生物可以起到預防以及治愈病蟲害的功效。其參與植物防御過程，通過誘導植物苯甲氨酸解氨酶等抑制細菌或真菌性病害，通過有些微生物產生的抗生素、卵磷脂酶C等物質抑制病蟲害的發生。

目前，微生物肥料在多種作物上的應用非常廣泛。據研究表明，微生物肥料不僅具有增加草莓果實含糖量、維生素C含量和可溶性固形物量的功能，還能夠明顯提升果實的質量。相關研究證明，微生物肥料具有預防西瓜發生枯萎病的功效。當人們在種植豆角、辣椒等作物的時候，如果適時施用微生物肥料，能夠使蔬菜的口感更好，并可以降低硝酸鹽的濃度。研究表明，施用微生物肥料能夠提升5.7%～23.3%的煙草產量，提升2.1%-6.1%中等煙率，同時在一定程度上提高了煙葉的內在質量，改善刺激性及雜氣。研究資料還顯示，添加微生物肥料可以提升人參總苷量，因為其能很好地改善人參栽培床土的性質。

3 微生物肥料的改良作用——基于對土壤栽培的考量

微生物肥料通過在土壤中添加單一菌種或復合菌種的肥料，能夠極大改善栽培土壤的環境。王志剛等[5]為了深入了解解鉀菌對植株的促生效果，進行了盆栽試驗，試驗結果表明，株高、地下植株鮮重、地下植株干重、根尖數、根系長度、根體積等在施用菌液之后都有了不同程度的提高。閻淑珍等[6-7]做了一項關于復合微生物肥料在病原菌菌絲生長和孢子萌發過程中產生的影響實驗，結果表明，微生物肥料能夠有效抑制油菜菌核病，抑制率達到了97.2%。梁曉琳[8]進行了田間試驗以測試番茄的產量，對不同的番茄施以不同的肥料，并進行了對比分析，研究結果表明，施用微生物復合肥使得番茄的產量大大提高了，增產達到7.36%-44.77%。孫運杰等[9]發現微生物肥料能夠提高土壤肥力，充分施用有機肥使有效磷增加了21.72%，土壤堿解氮增加了23.18%，有機質增加了71.74%，全氮增加了11.6%。石元亮[10]的研究結果也表明，施有機肥可增加灌水和降水的入滲，有利于土壤脫鹽，同時可減少潛水的流失，抑制鹽分表聚。不僅如此，在田間施用有機肥還能夠激活土壤的微生物活性，使得土壤的溶液離子組成發生改變，改良土壤膠體化學性質。美麗等[11]在作物的生長季節，用在不同深度埋設鹽分傳感器探頭和定期取表層土樣測定其電導率的方法，觀察和測試農田在施用有機肥之后，其不同深度的土壤溶液含鹽量的變化情況。研究表明，在田間施用有機肥，使得灌水對土壤的表層鹽分進行淋洗，減少了土壤表層鹽分的積累。具體來說，在灌水作用下，在10cm深處時有機肥處理小區的土壤鹽分含量急速下降;在60cm深處時有機肥小區的土壤鹽分會大幅度的下降并持續保持較低水平。在灌水前施用有機肥則可以使土壤在30cm深處時放緩鹽分累積過程。

正是由于大量有益微生物的存在，才使得微生物肥料具有固氮、溶鉀、抑病、溶磷和促生等多樣化的功能。不僅如此，微生物肥料還能夠有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，對土壤中各類生物化學反應產生催化作用，對提高農作物質量、增加土壤肥力和促進作物產業的可持續發展等方面都具有重要的作用。

參考文獻

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[11]美麗，紅梅，劉鵬飛，等，有機肥施用對農田中小型土壤動物群落的影響[J].中國土壤與肥料，2018 （5）：154-162.