淺談微生物在肥料生產中的應用

王翠堅，劉斌

（廣西大學，廣西 南寧 530004）

我國研究生物菌肥始于上世紀50年代，從最初只提供有效氮、磷、鉀元素的細菌肥料，發展到固氮綠藻肥料、5406抗生素肥料、VA菌根以及作為拌種劑的聯合固氮菌和生物鉀肥。近10年來，我國微生物肥料先后成功篩選出一些功能性高效菌株，利用根瘤菌、聯合固氮菌、溶磷菌、硅酸鹽細菌及促生菌等菌株生產出了多種功能生物肥料，使菌肥品質得到了大大提高。隨著生物技術的發展，自然界中的各種微生物越來越多地被人們發現。在生物肥料菌種的開發、優化、在菌肥成品使用的效果以及安全性還需科研人員繼續做大量的工作。菌種的進一步研究與利用對農業生產，農業可持續發展起著舉足輕重的作用。

1 菌種的研究進展

菌種的篩選和收集是菌肥生產的基礎。我國在菌種資源積累上，建立了農業微生物菌種保藏管理中心并收集菌種達到了3萬多株，且能實現資源的高度共享；鑒定技術上，能進行多種肥料微生物的新類群的鑒定；安全性評價方面，國內已建立了相應的安全管理目錄和安全評價技術體系。此外，在菌種復配研究方面，科研工作者開展大量實驗，得到了多個高效復合菌系，為菌種的復配研究打下了良好基礎。目前，根際促生菌的作用機理是研究熱點，而對于鉀細菌的研究仍然有待突破。此外，有關肥料作用的研究還集中在微生物相關功能基因的挖掘克隆上。隨著有關微生物肥料菌株功能研究的不斷深人，多菌株復合生物肥在農業生產中得到了較好的應用。

2 菌種的應用現狀

目前，我國廣泛用于生物有機肥中的芽胞桿菌菌種有地衣芽胞桿菌、側胞芽胞桿菌、枯草芽胞桿菌、巨大芽胞桿菌、膠質芽胞桿菌、解淀粉芽孢桿菌等，使用率最高的為枯草芽孢桿菌，其次是膠質類芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌，它們均屬于植物根際促生菌。據調查，單一菌種用于生物有機肥的產品有1 006個，兩種菌種復合產品716個，3種菌種復合產品121個，4種及4種以上菌種復合產品19個。菌肥產品中所使用的菌種已涵蓋細菌、真菌、放線菌等72種，使用范圍還在不斷擴大。全國登記產品包括微生物菌劑（含固氮菌劑、溶磷菌劑、硅酸鹽菌劑）、生物有機肥、復合微生物肥料、有機物料腐熟劑、根瘤菌劑、光合細菌菌劑、農用微生物菌劑、內生菌根菌劑和生物修復菌劑，其中以微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料占絕對主導地位，光合細菌菌劑、內生菌根菌劑、生物修復菌劑等其他微生物肥料的研究仍處于摸索階段。

3 菌種的分類和功效

（1）固氮菌類固氮細菌主要有自生固氮菌、共生固氮菌和聯合固氮菌三種。生產中，固氮菌肥主要采用自生固氮菌，而共生固氮菌和聯合固氮菌仍在被科研工作者研究中。在氮的利用方面，生物固氮既節能又環保。固氮菌可以幫助植物固氮，如根瘤菌、固氮菌可利用其固氮酶將空氣中的N2還原為NH3，被植物吸收利用；可以增強植物抗逆性，如大豆根瘤菌AWC13-4耐酸、耐鹽和耐抗生素；可以分泌有機酸，活化土壤無效鉀；可依靠植物根瘤促進對重金屬的吸收和固定，降低了重金屬離子對植物的直接毒害作用。此外，固氮藍藻菌鞘絲藻（Lyngbyasp。）KF644563和席藻KU740239，可用于處理蒸米廠的重污染廢水，收獲的生物質可以作為生物緩釋磷肥。另外，一些海洋固氮菌應用到植物促生方面的制成生物菌肥的研究也已在研究中。

（2）光合細菌光合細菌，是一類具有光能合成體系的原核生物，能夠以光為能源、在厭氧條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進行光合作用。研究表明，光合細菌可以提高土壤肥力，改善土壤鹽化、板結現象，具有固氮、脫氫、固碳、氧化硫化物等多種功能。光合細菌還能改善植株根際微生物群落結構，維持土壤生態系統的穩定，誘導作物對病害抗性。還有報道表明通過篩選得到的具有降解農藥能力的光合細菌菌株，在光合細菌體內酯酶催化下，對酯類和有機磷農藥有較好的降解能力。

（3）放線菌放線菌通常能夠產生抗逆性較強的孢子，并能夠定殖于植物根部土壤，產生各種抗生素，抑制多種植物病原體，分泌生長調節土壤有效磷和鉀等礦物質元素的含量、提高種子發芽率和促進作物生長等，是研制微生物肥料物質，同時這類微生物還具有解磷、解鉀等各種功能。

（4）解磷菌解磷菌是一類植物根際促生菌，可以將土壤中植物難以吸收利用的磷轉化為可吸收利用的形態，根據分解底物的不同可將解磷菌分為解無機磷微生物和解有機磷微生物。近些年報道的溶磷細菌有伯克霍爾德菌屬（Burkholderiasp。）T4、德氏嗜酸菌D86、熒光假單胞菌K4和膠質芽孢桿菌K7、解磷菌3P29、葡糖醋桿菌qzr14等。

利用解磷菌將土壤中被固定的無效態磷轉化為有效磷，對于提高磷肥的利用率，減少化肥的使用以及生態環境的保護具有重要意義。

（5）解鉀菌硅酸鹽細菌，又稱鉀細菌，是指能分解土壤中的硅鋁酸鹽等礦物，將難溶性的鉀、磷、硅轉變為可溶性狀態供植物吸收利用的一類微生物，此外它還能分泌多種植物激素促進植物生長。解鉀菌通過分泌檸檬酸、草酸、酒石酸、乙酸等有機酸分解土壤中的硅鋁酸鹽礦物，是土壤中的一種特殊功能菌.它不僅能補充土壤中的速效鉀含量，有些解鉀菌還具有溶磷固氮能力，改善植物的氮磷營養、提高農作物品質和產量，增加土壤生物多樣性。最近10年，解鉀微生物篩選取得了較大進展，獲得了一批高效菌株，分別是硅酸鹽細菌菌株F1、硅酸鹽細菌菌株K56、芽孢桿菌屬C1和Y3等。解鉀細菌已廣泛應用于微生物肥料、冶金、采礦和飼料工業上，尤其是微生物肥料。

4 菌種的應用效果

（1）固氮菌應用效果陳家欣等從南海東海島的海島沉積物中篩選出18株固氮菌，對菜心幼苗在莖高、莖粗、最大葉寬和最大葉長四個指標均對菜心有顯著的促生作用。實踐證明，根瘤菌菌肥可提高大豆、花生產量13%～15%，紫花苜蓿接種根瘤菌菌株HBU75002可增產36.8%等。目前研究較多的固氮藍藻還可作用于固液混合物甚至固體廢棄物處理，提高其營養元素含量從而作為生物肥料使用。利用固氮微生物生產的微生物肥料將成為農業活動中的“活肥料”。

（2）光合細菌應用效果曾益波等研究表明，光合細菌PSB06浸種可提高水稻種子活力、促進苗期生長和增強耐脅迫能力，是一種高效的浸種劑，對水稻具有良好促生作用；白紅娟等試驗表明，光合細菌能明顯降低蔬菜對土壤Pb、Cd及呋喃丹吸收能力，有效地保證瓜類蔬菜食品安全性；光合細菌用于生物肥料，對土壤培肥效果顯著。

（3）放線菌應用效果張艷杰等田間試驗表明放線菌玫瑰黃鏈霉菌固體發酵物番茄可防番茄連作障礙達46%；張炳火等試驗表明，放線菌JXJ-0136能夠顯著提高作物種子活力，促進幼苗生長，增加土壤可溶性磷的含量，提高植株吸收率，增產增收，在微生物肥料研制中具有較大的潛在應用價值。

（4）解磷菌的應用效果土壤接種構巢曲霉Zh菌株，能使土壤有效磷含量比不接種對照提高了37.04%，玉米產量提高13.22%；黃瓜接種溶磷菌qzr14，地上部干重可提高98.46%、鮮重57.01%。銀婷婷等從環境中篩選到一株高效解磷的葡糖醋桿菌qzr14，能促進黃瓜苗生長，是一種潛在的微生物肥料菌株。

（5）解鉀菌的應用效果硅酸鹽細菌菌株F1接種土壤60 d，土壤有效鉀凈增20%；接種泡盛曲霉MQ013和黑曲霉MQ039，能有效提高玉米植株的磷、鉀含量和生物量；陳易等從紫色土中篩選出1株解鉀菌（XD－K－2），能促進小白菜的生長，提高紫色土可溶性鉀素的養分，達到施用鉀肥的效果，可作為微生物鉀肥優選菌株。

綜上，各大類菌株均具不同的功效，在篩選利用時，根據其特性進行單一或兩種及兩種以上配制成不同用途的生物菌肥農業生產。如EM生物肥料是光合細菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌等10個屬80多種微生物生命活動的產物，這些微生物在土壤中相互共存，可以產生各種酶、生理活性物質，為生物類物質等，直接或間接促進作物生長。

5 存在的主要問題和解決途徑

目前，我國生物肥料行業仍存在一些問題。在安全方面，由于生物有機肥以草炭、腐殖酸、餅粕、等生活、生產廢棄物等為主要原原料，可能存在重金屬超標、抗生素殘留及致病微生物風險。另外，生物有機肥產品雜菌在一定條件下可對人畜致病，存在著潛在危害。菌種是微生物產品的核心，在生產中，保障菌種安全是首要工作，國家應加大對生產菌種的生物安全評價和監管的力度。在菌種開發上，高效功能菌種的篩選是生產中亟待解決的問題。現階段，我國菌肥產業中依然缺乏競爭力強的根瘤菌、高效溶磷菌、高效固氮菌菌種、高效活化土壤難溶鉀的解鉀菌菌種以及高效促生菌菌種。因此，在菌種的研究篩選上，以篩選對病原菌拮抗能力最強的菌株、促進根系生長或活化土壤的根系簇生菌株、降解有機污染物、或轉化無機污染物形態使之喪失毒性的功能微生物為目標，研究篩選獲得的功能微生物的營養特征和生長習性，把它們制成各種生物有機肥產品，用于不同土壤和作物。

6 展望

經過60多年的發展，我國的微生物肥料產業得了一定的成果，菌種的研究取得了一定的突破。隨著全球對生態環境的日益重視和社會對農業可持續發展的綠色生態要求日益迫切，綠色、環保、持久、高效的肥料是現代農業生產的迫切需求，而有益菌種的進一步開發與利用則是微生物肥料行業發展的挑戰與機遇。