微生物肥料在甘蔗應用上的前景分析

段振峰，邢永秀*，李楊瑞

（1．廣西大學農學院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區農業科學院甘蔗研究所/中國農業科學院甘蔗研究中心/農業農村部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，廣西 南寧 530007）

在我國的甘蔗生產中，化肥、農藥和除草劑等的大量使用雖增加了甘蔗產量，但也帶來了許多嚴重的后果，例如環境污染、土壤板結、土壤肥力下降和生態壞境惡化。在這種背景下，微生物肥料由于其資源節約和環境友好的特性而成為研究熱點［1］。目前，微生物肥料產業發展迅速，產品種類繁多，本文就甘蔗施肥現狀以及微生物肥料在甘蔗應用上的前景進行分析，進一步認識該類產品的特征特性，促進微生物肥料的推廣應用以及我國蔗糖產業的綠色可持續發展。

1 當前我國甘蔗施肥現狀及存在的問題

1.1 肥料利用率偏低

我國甘蔗生產一般施氮量在500～750 kg/hm2［1］。據報道，我國農作物的氮肥吸收率低，為30%～35%，磷肥吸收率為10%～20%，鉀肥吸收率為35%～50%［2-4］。由于大量使用化肥，雖增加了甘蔗的產量，但由于利用率偏低帶來了肥料大量浪費，造成環境污染、土壤板結和肥力不斷下降等的嚴重后果。

1.2 施肥技術欠缺

當前我國蔗農施肥方式較為傳統，大多施肥方式落后。甘蔗新植時使用大量常規化肥作基肥，發芽受到嚴重抑制，導致萌芽率低，甚至產生燒苗現象；追施大量氮肥常導致甘蔗生產倒伏嚴重。宿根蔗、開壟和施肥較淺，常不松蔸，不利于宿根蔗發株及后續的生長。

1.3 新型肥料投入不足

新型肥料包括微生物菌肥和有機肥料，可以通過肥料中的微生物分解氮磷鉀供植物吸收利用。為了保證肥效均衡持久，微生物菌肥含有的有益微生物可以通過自身的代謝活動改善作物環境，包括活化土壤肥力、調節土壤pH值、提高植物的抗病蟲害能力、促進植物對養分的吸收等，進而提高作物的產量和品質。在現實甘蔗生產中，蔗農依賴化學肥料，對新型肥料投入很少。

1.4 甘蔗種植存在連作障礙

我國對糖業高度重視，甘蔗產業也迅速發展，尤其是廣西、云南、廣東湛江等地的甘蔗產業已成為當地重要的經濟支柱和蔗農收入的重要來源。但由于長期的甘蔗連作導致蔗區土地養分不平衡，甘蔗抗逆性差，容易發生病蟲害。長期連作還會導致土壤微生物數量減少和失衡，而長期的化肥和農藥使用會進一步加重這種情況，造成更加嚴重的連作障礙。

2 微生物肥料

微生物肥料是一種含有有益微生物活體的產品，肥料制作是由菌種的篩選、培養、發酵再到基質的吸附制造而成［5］。微生物肥料的定義分為廣義和狹義，因此又稱微生物菌肥。

2.1 微生物肥料的分類

當前微生物肥料主要包括微生物菌劑、生物有機肥和復合微生物肥料。微生物菌肥是利用微生物的生命活動，分解難溶的氮磷鉀等植物所需營養成分，調節土壤微生物菌種群落，從而增加植物養分的供應量，促進作物生長，提高產品的產量，改善農產品的品質以及生態環境。

2.1.1 微生物菌劑

微生物菌劑是指生物活性產品或微生物接種物，包括一種或多種有益細菌或真菌，其中細菌、藍藻、叢枝菌根真菌是最常用的菌株，具有氮固定、磷增溶或纖維素分解作用，通過提高根系對土壤養分的利用來促進生長和產量［6］。

2.1.2 生物有機肥

生物有機肥是有機質和有益菌的結合物，具有較強的生物肥力，并具有營養特性。通過功能性菌肥中的微生物代謝產生類生長物質，激活土壤養分并改善根際土壤生物活性，保護根際環境，改良土壤，促進植株生長，提高作物產量與質量［7］。生物有機肥料具有微生物菌劑和傳統有機肥料的雙重優勢，除了較高含量的有機質外，還包含具有特定功能的微生物。近年來，我國已經相繼實施了土壤配方施肥、秸稈還田和有機質改良耕地質量的保護措施，在生產中以有機肥部分代替化學肥料，有力地促進了我國生物有機肥的發展［8］。

2.1.3 復合微生物肥料

復合微生物肥料是無機營養元素、微生物菌劑，有的也添加有機質，是一類體現化學肥料、有機肥料以及微生物肥料的綜合效果，通過多種途徑提高作物產量和品質的肥料［7］。復合微生物肥料以固體制劑為主，包括細菌肥料類，如根瘤菌肥、固氮菌肥、溶磷菌肥、解鉀菌肥等；真菌肥料類，如霉菌肥料、菌根真菌、酵母肥料等；放線菌肥料類，如抗生肥料、光合細菌肥料類等。

2.2 微生物肥料的產品登記現狀

從1989年肥料登記管理制度實施以來，我國微生物肥料產業發展逐漸規范，微生物肥料種類數量顯著增加。農業農村部微生物肥料和食用菌菌種質量監督檢驗測試中心統計數據表1顯示，截止到2021年5月，我國市場微生物菌肥產品有效登記為8905個，其中微生物菌劑占主要地位，登記個數為4360個，占產品種類的48.9%；生物有機肥為2932個，占產品種類的33%；復合微生物肥料為1613個，占產品種類的18.1%。

表1 2006~2021年微生物肥料產品登記情況

從產品形態上來分，主要以粉劑類為主，產品數量為4208個，占總登記產品的47.2%；顆粒類產品數量為2845個，占登記產品的31.9%；液體類產品相對較少，數量為1852個，占總登記產品的20.9%。

根據微生物種類和功能劃分，登記的產品可以分為6個菌劑類和2個菌肥類，共8大類。其中菌劑類包括土壤修復劑、菌根菌劑、根瘤菌劑、光合細菌劑、復合微生物菌劑和有機物料腐熟劑6種。菌肥類包含生物有機肥料和復合微生物肥料兩種。統計結果顯示，復合微生物菌劑占主要產品類型的47.2%，其次是生物有機肥料占29.4%，復合微生物肥料占18%；具有修復土壤、提高植物抗性、加強固氮等特殊性功能的產品類型只占1.2%。

3 微生物肥料在甘蔗上的應用及展望

3.1 應用效果

3.1.1 促進甘蔗養分吸收

微生物肥料中的特定微生物通過自身的溶磷、解鉀、生物固氮等特性促進植物對氮磷鉀等營養元素的吸收，從而促進甘蔗的生長發育。微生物肥料還可以通過自身的調控機制對土壤中的微生物數量進行調控和平衡，對甘蔗根系分泌物進行分解和控制，促進甘蔗對養分的吸收，緩解連作障礙。韋江璐［9］通過對4株促生菌組合物接種至甘蔗上發現處理過的土壤中速效養分明顯增加，對甘蔗的生長也有明顯的促生長作用。根瘤菌Rhizobium可與大豆、苜蓿、花生等豆科植物通過生物固氮作用，將空氣中的氮氣轉化為可被作物直接吸收利用的氮源［10］。苗素平等［11］報道側孢芽孢桿菌可明顯改善土壤肥力，促進植物養分吸收和植株生長。黃恒掌等［12］實驗證明使用微生物菌肥可以改善土壤理化性狀，增強肥效，促進甘蔗對營養元素的吸收。

3.1.2 促進甘蔗生長

周文靈等［13］研究表明，復合微生物菌肥對甘蔗具有明顯的促生長效果，使用后甘蔗株高增加34.8%～36.2%，莖徑增粗17.5%～24.8%。微生物菌肥的有益微生物會產生多種生理活性物質，例如吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、細胞分裂素（CTK）等植物激素，這些激素會刺激細胞形成層分裂，從而促進植物的生長發育［14-15］。將先軍等［16］研究表明，硅酸鹽細菌的代謝產物中含有植物激素如生長素和赤霉素等，對植物根系的生長發育影響很大。

3.1.3 增加甘蔗產量

黃恒掌等［17］研究發現，微生物菌肥的施用可以促進甘蔗增高、增粗，提高甘蔗的出苗率和成莖率，增加甘蔗的有效莖數，從而增加甘蔗的產量。該試驗中，施用微生物菌肥各處理的甘蔗產量比對照增加10110～13395 kg/hm2，增產效果顯著。陳景深等［18］通過使用微生物菌肥配施常規化肥的方式，可以促進甘蔗增高長粗，提高甘蔗產量12.0～22.5 t/hm2，增加蔗糖分0.5～0.9個百分點。

3.1.4 改良蔗區土壤

微生物菌肥還起到改良蔗地土壤的作用。施用微生物菌肥后，可以通過菌肥自身的微生物種群，例如芽孢桿菌、根瘤菌等菌群發揮自身作用，產生大量糖類物質并與根系分泌物結合，起到改善土壤團粒結構的作用。微生物菌肥還可以通過對土壤中的植物殘渣和根物分解，改善土壤的透氣性，促進土壤有機化。另外微生物還吸收和處理土壤中的鹽分，調節土壤的酸堿度，使其達到平衡狀態。

3.2 展望

微生物肥料作為一種新型作物肥料，在解決由化肥過量使用帶來的不利影響方面具有很大潛力，同時微生物菌肥在甘蔗生產過程中具有重要的應用價值。在實際應用中應注意以下幾個方面。

首先，為了充分發揮微生物菌肥的作用，蔗農應選用合適的微生物菌肥與常規化肥搭配使用，不能單純依賴一種肥料。為了達到更好的使用效果，可以使用菌肥加有機肥和常規化肥結合起來施用，減少各種肥料的局限性，同時保證各種肥料相互彌補，從而提高甘蔗的產量與品質。

其次，微生物肥料在甘蔗生產中具有廣闊的應用前景，微生物肥料的發展要符合現代農業的需求，以滿足全新農業生產方式，真正達到減肥增效、環保高效的目的。

再次，菌肥在甘蔗應用過程中應科學宣傳，提高蔗農認知度。同時新型肥料產品不能只停留在實驗室層面，要加強與企業、社會服務組織以及農業新型經營主體合作，積極建立甘蔗示范區，實現產業化，引領蔗農了解并接受新產品和新技術。

4 結語

微生物肥料含有多種高活性有益生物菌群，可以起到固氮、解磷、解鉀，保水保肥，改良土壤，提高化肥利用率從而達到提高農作物產量和品質的效果。要想充分發揮微生物肥料的應用優勢，就要了解不同微生物肥料的功能特點和作用機理，合理配施肥料再加上因地制宜的產品選擇使用才能達到預期效果。近些年來，微生物肥料已由單一轉變為復合型產品，功能由單功能轉變為多功能，應用范圍由當初豆科作物轉變為非豆科作物，如糧食作物、蔬菜作物和經濟作物等。在甘蔗生產上，微生物肥料和化肥混合使用，可以作為基肥、追肥，減少化肥用量，改善土壤理化性狀，對甘蔗連作、土壤板結、提高甘蔗品質以及肥料利用率有明顯的改善效果，同時促進甘蔗根系生長，為宿根蔗提供良好的生長環境，從而對甘蔗產業可持續發展提供基礎。我國作為農業生產大國，近些年來提倡化肥減施，發展綠色農業，重視農業環保，使微生物肥料在農業生產中得到廣泛的推廣應用，這些微生物肥料在降低化肥使用量，提高化肥利用率和減少生態環境污染等方面起重要作用，同時新型微生物肥料的發展推動著農業向更好的方向發展。隨著微生物肥料的不斷普及與推廣，微生物肥料在農業生產中扮演越來越重要的角色，對我國有機農業的發展將會提供更多實質性幫助。