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國內外微生物肥料的發展概況
一、微生物肥料的定義


微生物肥料是指一類含有活微生物的特定制品,應用于農業生産中,能夠獲得特定的肥料效應。可將微生物肥料分爲兩類,一類是通過其中所含微生物的生命活動,增加了植物營養元素的供應量,導致村物營養狀況的改善,進而産量增加,代表品種是要菌肥;另一類是廣義的微生物肥料,其制品雖然也是通過其中所含的微生物生命活動作用使作物增産,但它不僅僅限于提高植物營養元素的供應水平,還包括了它們所産生的次生代射物質,如激素類物質對植物的刺激作用,促進植物對營養元素的吸收利用,或者能夠拮抗某些病原微生物的致病作用,減輕病蟲害而使作物産量增加。


二、微生物肥料的種類和作用機理


微生物肥料的種類很多,如果按其制品中的特定的微生物種類可分爲細菌肥料(如根病菌肥、固氮菌肥)、放線菌肥(如抗生菌類、5406)、真菌類肥料(如菌根真菌)等:按其作用機理又可分爲根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌類肥料、解鉀菌類肥料等:按其制品中微生物的種類又可分爲單純的微生物肥料和複合微生物肥料。微生物肥料的功效主要是與營養元素的來源和有效性有關,或與作物吸收營養、水分和抗病有關,概況起來有以下幾個方面:


1
、增加土壤肥力,這是微生物肥料的主要功效之一。如各種自生、聯合、共生的國氮微生物肥料,可以增加土壤中的氮素來源,多種解磷、解鉀微生物的應用,可以將土壤中難溶的磷、鉀分解出來,從而能爲作物吸收利用。


2
、産生植物激素類物質刺激作物生長,許多用作微生物肥料的微生物還可産生植物激素類物質,能刺激和調節作物生長,使植物生長健壯,營養狀況和得到改善。


3
、對有害微生物的生物防治作用,由于在作物根部接種微生物肥力,微生物在作物根部大量生長繁殖,在爲作物根際的優勢菌,限制了其它病原微生物的繁殖機會。同時有的微生物對病原微生物還具有拮抗作用,起到了減輕作物病害的功效。


三、我國微生物肥料的概況

()微生物肥料的研究曆史


我國微生物肥料的研究應用和國際上一樣,是從豆科植物上應用根瘤菌接種劑開始的,起初只有大豆和花生根瘤菌劑:50年代,從原蘇聯引進自生固氮菌、磷細菌和矽酸鹽細菌劑,稱爲細菌肥料:60年代又推廣使用放線菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮藍綠藻肥:70-80年代中期,又開始研究VA菌根,以改善植物磷素營養條件和提高水分利用率:80年代中期至90年代,農業生産中又相繼應用聯合固氮菌和生物鉀肥作爲拌種劑:近幾年來又推廣應用由固氮菌、磷細菌、鉀細菌和有機肥複合制成的生物肥料做基肥施用。


(
)微生物肥料的種類


我國微生物肥料種類很多,有以下主要種類:根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷細菌肥料、矽酸鹽細菌肥料、增産菌肥料、複合微生物肥料及其它一些種類。


(
)微生物肥料的劑型


從成品性狀看,我國微生物肥料的制成品劑型主要分爲液體和固體兩種。液體有的是由發酵液直接裝瓶,也有試用礦油封面的;固體劑型主要以草炭爲載體,分粉劑、顆粒兩種劑型,近年來也有用蛭石爲吸附劑的。還有用發酵液濃縮後冷凍幹燥的制品。從內含物看,有單菌株制劑、多菌株制劑,也有微生物加增效物(如化肥、微量元素和有機物等)。近年還有施用量較大的微生物肥料作爲底肥。


(
)微生物肥料的質量標准、監督體系


我國的微生物肥料生産應用過去一直沒有從國家的角度進行質量監督,也沒有國家標准,亦未實行生産許可證制度。經過多年的努力,于1994年农业部制定了一部行业标准,规范了微生物肥料的生产。主要的技术指标如下: 在产品标明的失效期前有效活菌数应符合指标要求,出厂时产品有效活菌数必须高出本指标30%以上。


(
)我國微生物肥料的研究、生産、應用發展策略


1
、提高産品質量,實行生産許可證制度,組建質量檢測機構,使微生物肥料的生産有章可循,質量有保障。可以有效地遏制引領域的假冒僞劣産品,對那些技術基礎和生産條件比較好的工廠要大力扶持,對生産的産品不符合國家標准的工廠要進行整頓。


2
、進一步提高接種效果,除了提高産品質量(菌數、有效期)外,還要根據不同地區和不同的作物選用不同的菌劑,進一步改進劑型和接種方法。


3
、加強微生物肥料的基礎和應用基礎研究工作,長期以來,這個領域的研究投入很少,一些研究處于低水平的重複,致使研究遠遠落後于生産實際。需要對以下方面進行研究;微生物肥料的作用機理;微生物肥料中的特定微生物的生態學研究;微生物肥料優良生産菌株的篩選和誘變;根瘤菌肥料固氮限制因素的研究及與野生菌株結瘤況爭的機理和解決的途徑;微生物肥料的快速、准確檢測技術的建立;開發新的微生物肥料品種等。


4
、加強國內外的交流和合作,采取請進來和派出去相結合的方式,雙邊或多邊的形式進行國際合作和效流。在國內,則應加強科研單位、生産單位和推廣部門的合作,不定期舉行培訓生産和推廣的技術人員。同時,做好微生物肥料科普知識的宣傳和普及等工作。


(
)我國微生物肥料産業化展望


近年來,我國農業生産對肥料的需求量不斷增加。由于化學肥料價格上漲和大力使用化肥造成環境及農産品汙染等原因,人們開始重視微生物肥料的生産。可以說,目前我國微生物肥料生産的發展是前所未有的。但是,近幾年來我國微生物肥料生産及應用曾經幾起幾落。所以每當回顧曆史人們不禁要問,微生物肥料的發展前景如何?有人認爲,微生物肥料要想在衆多的商品肥料中占有一席之地,必須向産業化方向發展。


1
、必須建立微生物肥料原料基地


微生物肥料的生産,除了培養微生物所需的營養成分外,重要原料就是草炭。我國草炭儲量大,但由于草炭加工技術落後,供應渠道不暢,許多微生物肥料廠家買不到符合質量要求的草炭。草炭顆粒過大,嚴重限制著我國微生物肥料質量的提高。因此,如能在草炭礦投資建立具有先進設備的草炭加工廠,才可能爲微生物肥料生産廠家提供高質量的草炭原料。所以,必須建立微生物肥料原料基地和供應系統。


2
、開發新的微生物肥料品種、進一步提高其質量


微生物接種劑的生産是微生物肥料生産的核心部分,不同類型的接種劑用途不一樣。有些接種劑直接用于農作物或牧草種子接種,有些接種劑是生産複合微生物肥料的重要原料。目前,微生物肥料生産中存在的問題,一是接種劑品種少,二是質量不穩定。因爲根際有益微生物與作物間有較強的選擇性,對環境條件也有一定的要求,所以各類接種劑都應該有系列産品,才能滿足不同地區不同作物的需求。


3
、發展微生物肥料加工工業


目前,我國微生物肥料加工工業十分落後,表現在設備簡陋,工藝不完善和質量意識不強。許多微生物肥料存在的質量問題主工表現在:有效菌數含量低,肥料顆粒硬度不夠,破碎率高,含水率高等。微生物肥料加工工業是微生物肥料産業化發展的第一線,只有加工工業得到發展,才能爲市場提供大量優質的微生物肥料。發展微生物肥料加工工業必須采用先進的生産工藝和設備,企業領導必須加強質量意識,建立質量控制體系及技術力量較強的職工隊伍。


4
、急需研制和生産微生物肥料專用機械設備


從國內許多企業來看,采用標准的發酵設備生産液體接種劑一般都能達到標准規定的技術要求。但使用現有設備來生産符合質量要求的微生物複合肥,則難度很大。專用的微生物複合肥生産設備主要包括造粒設備及幹燥設備等。只有專用設備的廣泛采用,才能捉進我國微生物肥料産業化水平。


5
、建立微生物肥料質量標准和管理體系


微生物肥料作爲一種商品進入市場,必須接受質量監督和管理。農業部已于1994頒布了微生物肥料産品質量標准,對微生物肥料的技術要求和檢測方法提出了具體規定。各企業生産的微生物肥料必須達到標准的指標,才算合格産品。爲了加強微生物肥料的質量監督管理,農業部已建立農業部微生物肥料質量監督檢驗測試中心,並于19964月正式對外開展業務工作。微生物肥料質量管理工作剛剛起步,需要不斷地完善。目前存在的問題是標准少,覆蓋面小,許多微生物肥料産品沒有可依所的行業標准。另一問題是許多企業沒有完善産品標准或沒有産品質量檢驗人員和必需的檢驗設備,産品示經檢驗就出廠。建立完善的微生物肥料質量監督檢測體系,規範微生物肥料市場,限制僞劣産品生産。質量監督部門應有重點地扶持一些有條件的企業,推廣出策生物肥料的名優産品,讓名優産品占領市場。


6
、加強微生物肥料的科研、技術培訓及推廣應用工作


我国微生物肥料的生产应用已有几十年的历史,微生物肥料在农牧业生产中的应用效果已得到肯定。但除根瘤菌接种剂外,其它微生物肥料的作用机理并不十分明确,对微生物与植物之间的作用机理等方面都需要进行广泛的研究,才能科学地确定优良菌种和优质菌剂的技术指标,为生产优持菌肥提供理论依据。近年来,我国微生物肥料发展较快,一些企业质量意识不强,存在许多技术问题,農業部微生物肥料質量監督檢驗測試中心应在加强对企业的质量监督检验的同时,积极开展技术培训和技术服务工作,使我国的微生物肥料市场进一步规范,将有力地推动我国策生物肥料向产业化方向发展。


四、國外微生物肥料的發展概況


(
)根瘤菌劑在世界範圍得到推廣和普及


世界上許多我國,如美國、澳在利亞、新西蘭、日本、意大利、澳地利、加拿大、法國、荷蘭、芬蘭、泰國、韓國、印度及非洲的一些國家,至少有70多個國家研究、生産和應用豆科根瘤菌,不僅接處面積不斷擴大,而且應用的豆科植物種類繁多。不少國家在經曆一段時間的混亂後,逐步認識到加強根瘤菌肥料質量管理的重要性,並制定了相應的標准。


1
、澳大利亞:一批産品通過要求5袋被檢樣品:平板計數1000×106活菌/克濕草炭,200×106活菌/克濕草炭(百脈根):細胞革蘭氏陰性和與已知菌株抗血清的血清學反應吻合:10 -6稀釋度的平皿上無汙染;試驗寄主上10-710-8稀釋度結菌。


2
、奧地利:由于消費者無法檢測商業菌劑,所以質量監督極爲重要。豆科根菌劑的質量以下列幾個要素爲基礎:産品中的根瘤菌在豆科植物上或在標簽上所列的植物上具有結瘤和固氮能力;在有效期內,産品中保持足夠數量的活菌數:除根瘤菌外,菌劑不含或基本上不含雜菌。


3
、英國:在全國沒有一定的標准來限制接種劑的生産。兩家主要生産公司的菌劑標准遵循著它們的出口國(加拿大、法國等)的標准。爲了保險和挖掘所有可能的市場,兩公司制定的商業目標是:每克接種劑至少含有2×109個根瘤菌,並且至少在18個月內會保持高于這個水平。


4
、法國:要求菌劑接種比率範圍爲每粒種子104-106個。貯存的菌劑的接種時,要保證大豆每粒種子爲106個慢生大豆根瘤菌,苜蓿種子上爲103個芷蓿根瘤菌。另外,它要求登記的根瘤菌接種劑必須是純的培養物,貯存期保持無汙染狀態。


5
、加拿大:要求每一種接種劑都必須含有對于特定作物的根瘤菌,且有一定量的菌數,以使接種後每粒種子帶有1000(芷蓿、三葉草、車軸草)10000 (驢喜豆)100000(豌豆、菜豆、兵豆、大豆)根瘤菌。同時,要求菌劑包裝必須表晴肥料注冊號、生産批號、有效期等內容。


6
、泰國:依據本國環境及農業生産條件制訂的。在大條件下,應保證每粒種子帶有105-106個根瘤菌,所以合格菌剂必须每克有5×107個根瘤菌;每10公斤大豆或 12公斤花生種子施用菌劑200克。用于菌劑生産的菌株必須嚴格篩選,而且對于相應寄主爲最有效菌株。原始菌株、種子液和發酵液必須是純的。到發酵最後階段,根瘤菌須經血清學驗證,菌數達到每毫升109個。


7
、盧旺達:只有當根瘤菌數在到109/克接種劑,且雜菌率小于0.001%時方可出售,並建議在生産日斯一的6個月内使用为最佳。


8
、布隆迪:根瘤菌數大約爲每克接種劑108個。


9
、前蘇聯:每克5-10×107個菌


10
、前捷克斯洛伐克:每克1×105個活菌数


11
、荷蘭:每克4-25×10×9活菌


12
、印度:出廠時每克1×108活菌,失效期時不少于1×107個活菌


13
、新西蘭:每克1×108個活菌


14
、美國:美國豆科接種劑的質量不由聯邦政府控制管理,有些州設有自已的規定。如印第安納州,允許予接種的僅限于苜蓿、三葉草等小粒種子上,令人滿意的標准爲 90%或以上的植株其1/4英寸的主根範圍內必須有1個或更多的根瘤,而且必须表现固氮能力:威斯康星州,满意的标准为80%或以上的植株在主根1/4英寸範圍內有根瘤,而且固氮。


(
)固氮細菌、解磷細菌和解鉀細菌等的研究


除根瘤菌以外,許多國家在其它一些有益微生物的研究和應用方面也做了大量的工作。前蘇聯及東歐一些國家的科研人員進行了固氮菌肥料和磷細菌肥料的研究和應用,所用的菌種爲圓褐固氮菌和巨大芽孢杆菌。他們和前捷克斯洛伐克、英格蘭及印度的研究固氮菌的工作者證實,這類細菌能分泌生長物質和一種抗真菌的抗生素,能促進種子發芽和根的生長:70年代末和80年代初,一些國家對固氮細菌和解磷細菌進行了田間試驗,結果各異,對其作用還有相當大的爭議。但在固氮螺菌與禾本科作物聯想合共生的研究中取得了一定的進展,在許多國家作爲接種劑使用。總結20年來世界上一些國家的田間試驗數據表明,固氮螺菌接種在土壤和氣候不同的地區可以提高作物的産量,在 60-70%的試驗中的增産5-30%。它們促進生長的主要機制是産生能促進植物生長的物質,能促進根毛的密度和長度、側根出現的頻率及根的表面積。固氮菌在一些國家的使用效果如下:


1
、美國:1975-1984年在佛羅裏達州研究表明,施用固氮螺菌每年大約固氮2.6公斤/畝,在玉米中施用有的增産顯著,達10-20%,而有的差異不顯著,接種未見産量有明顯改變。目前,有一家公司推廣出了一種接種劑“Azo-Gree”,用于禾本科作物。


2
、印度:80年代,在11個中心进行了许多接种试验。接种剂由德里的一個实验室提供,开始时活菌数为1.5×1011/克,9個月后变为109/克,種子用糊漿法接種,用羧甲基纖維作粘著劑。總結多點試驗結果表明,在不同作物和農業條件下,增産15-19%,高梁、珍珠米等反應明顯。在接種谷子、高梁的試驗中,有50%獲和顯著增産。


3
、泰國:1984-1985年雨季在3個不同地区进行接种试验,在玉米上增产15-35%


4
、以色列1979-1986年,在40人點上對玉米、小麥、高梁等進行接種試驗,每粒種子接種量爲107個,增产15-20%。在夏播作物接種試驗中,75%獲得增産的結果;而冬小麥接種試驗中,只有50%增産,增幅爲5-12%


5
、埃及:在尼罗河三角州两個小区的水稻进行接种试验,增产为15-20%


6
、意大利:在21個试验点上,对水稻、玉米、小麦和大麦进行接种,接种剂菌数为每克109個,每公斤种子用接种剂30克。接種後降低施肥量,但産量與全量施肥的小區相同;在另外的18個试验点,接种螺菌后增产达3-54%;在中等施肥基礎上,小麥接種後增産可達10-40%。現開發出適于玉米用的接種劑 “Zea-Nit蛭石爲載體,每克含菌109個,试验结果表明,接种此菌剂可取代35-40%氮量,而不降低産量。


7
、法國:1987-1992年,在12個点对7個玉米杂交种进行接种试验,使用剂量为每粒种子2×106-1.5×108個。结果表明,在不同玉米品种和不同土壤,均表现增产。该产品已在法国注岫,商品名为“Azogreen”


8
、巴西:用固氮螺菌接種小麥,結果表明可增加植株的幹物重和含氮量,籽産量亦有所增加。


9
、墨西哥:小麥用不同的菌株接種,産量增加明顯達23-43%,草炭菌劑含菌數爲3-5×108/克。使用本地分離的菌株增産效果較好。在玉米上的試驗表明可節氮50%


10
、烏拉圭:在高梁上接種,劑量爲每粒種子1×107個,增产10-15%;在玉米上的 稳定。


11
、阿根廷:在6個省份进行广泛的试验,结果各异,与上述国家的情况大致相同。


綜上可以看出,微生物肥料的功效已得到人們的承認,但它在生産中的效果還不是很穩定,這限制它的進一步推廣和普及,這是由于微生物肥料的作用受許多條件的制約,對一些制約因素如果不清楚或根本不了解,好的應用效果就無從談起。如微生物和寄主之間的關系,品種專性和光譜性機制,制品中微生物進入土壤後的制約因素,同類微生物的競爭等,這在根瘤菌肥料中尤爲重要;再有接種劑細菌在載體上的存活,在種子上的存活,在根際的定殖,引起植物反應的程度,及其應用方法等方面,都需要進行廣泛的研究,爲微生物肥料的應用打下堅實的理論基礎,使微生物肥料得到廣泛的應用。這是由于當前世界人口猛增,社會對糧食和肥料的需求日益迫切。然而,作爲化肥生産原料和能源的石油資源有限,依賴有限資源終難以維持農業的持續發展。而今後農業的發展方向是持續農業,因此就要發展生態型微生物肥料。微生物肥料不僅可補充肥源的不足,而且有可能列爲綠色食品用肥進入商品市場,成爲新興的綠色産業,在農業生産中發揮其應有的經濟效益、社會效益和生態效益。

 

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