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国内外微生物肥料的发展概况
一、微生物肥料的定义


微生物肥料是指一类含有活微生物的特定制品,应用于农业生产中,能够获得特定的肥料效应。可将微生物肥料分为两类,一类是通过其中所含微生物的生命活动,增加了植物营养元素的供应量,导致村物营养状况的改善,进而产量增加,代表品种是要菌肥;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的微生物生命活动作用使作物增产,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射物质,如激素类物质对植物的刺激作用,促进植物对营养元素的吸收利用,或者能够拮抗某些病原微生物的致病作用,减轻病虫害而使作物产量增加。


二、微生物肥料的种类和作用机理


微生物肥料的种类很多,如果按其制品中的特定的微生物种类可分为细菌肥料(如根病菌肥、固氮菌肥)、放线菌肥(如抗生菌类、5406)、真菌类肥料(如菌根真菌)等:按其作用机理又可分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌类肥料、解钾菌类肥料等:按其制品中微生物的种类又可分为单纯的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有关,或与作物吸收营养、水分和抗病有关,概况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、共生的国氮微生物肥料,可以增加土壤中的氮素来源,多种解磷、解钾微生物的应用,可以将土壤中难溶的磷、钾分解出来,从而能为作物吸收利用。


2
、产生植物激素类物质刺激作物生长,许多用作微生物肥料的微生物还可产生植物激素类物质,能刺激和调节作物生长,使植物生长健壮,营养状况和得到改善。


3
、对有害微生物的生物防治作用,由于在作物根部接种微生物肥力,微生物在作物根部大量生长繁殖,在为作物根际的优势菌,限制了其它病原微生物的繁殖机会。同时有的微生物对病原微生物还具有拮抗作用,起到了减轻作物病害的功效。


三、我国微生物肥料的概况

()微生物肥料的研究历史


我国微生物肥料的研究应用和国际上一样,是从豆科植物上应用根瘤菌接种剂开始的,起初只有大豆和花生根瘤菌剂:50年代,从原苏联引进自生固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌剂,称为细菌肥料:60年代又推广使用放线菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮蓝绿藻肥:70-80年代中期,又开始研究VA菌根,以改善植物磷素营养条件和提高水分利用率:80年代中期至90年代,农业生产中又相继应用联合固氮菌和生物钾肥作为拌种剂:近几年来又推广应用由固氮菌、磷细菌、钾细菌和有机肥复合制成的生物肥料做基肥施用。


(
)微生物肥料的种类


我国微生物肥料种类很多,有以下主要种类:根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷细菌肥料、硅酸盐细菌肥料、增产菌肥料、复合微生物肥料及其它一些种类。


(
)微生物肥料的剂型


从成品性状看,我国微生物肥料的制成品剂型主要分为液体和固体两种。液体有的是由发酵液直接装瓶,也有试用矿油封面的;固体剂型主要以草炭为载体,分粉剂、颗粒两种剂型,近年来也有用蛭石为吸附剂的。还有用发酵液浓缩后冷冻干燥的制品。从内含物看,有单菌株制剂、多菌株制剂,也有微生物加增效物(如化肥、微量元素和有机物等)。近年还有施用量较大的微生物肥料作为底肥。


(
)微生物肥料的质量标准、监督体系


我国的微生物肥料生产应用过去一直没有从国家的角度进行质量监督,也没有国家标准,亦未实行生产许可证制度。经过多年的努力,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。


(
)我国微生物肥料的研究、生产、应用发展策略


1
、提高产品质量,实行生产许可证制度,组建质量检测机构,使微生物肥料的生产有章可循,质量有保障。可以有效地遏制引领域的假冒伪劣产品,对那些技术基础和生产条件比较好的工厂要大力扶持,对生产的产品不符合国家标准的工厂要进行整顿。


2
、进一步提高接种效果,除了提高产品质量(菌数、有效期)外,还要根据不同地区和不同的作物选用不同的菌剂,进一步改进剂型和接种方法。


3
、加强微生物肥料的基础和应用基础研究工作,长期以来,这个领域的研究投入很少,一些研究处于低水平的重复,致使研究远远落后于生产实际。需要对以下方面进行研究;微生物肥料的作用机理;微生物肥料中的特定微生物的生态学研究;微生物肥料优良生产菌株的筛选和诱变;根瘤菌肥料固氮限制因素的研究及与野生菌株结瘤况争的机理和解决的途径;微生物肥料的快速、准确检测技术的建立;开发新的微生物肥料品种等。


4
、加强国内外的交流和合作,采取请进来和派出去相结合的方式,双边或多边的形式进行国际合作和效流。在国内,则应加强科研单位、生产单位和推广部门的合作,不定期举行培训生产和推广的技术人员。同时,做好微生物肥料科普知识的宣传和普及等工作。


(
)我国微生物肥料产业化展望


近年来,我国农业生产对肥料的需求量不断增加。由于化学肥料价格上涨和大力使用化肥造成环境及农产品污染等原因,人们开始重视微生物肥料的生产。可以说,目前我国微生物肥料生产的发展是前所未有的。但是,近几年来我国微生物肥料生产及应用曾经几起几落。所以每当回顾历史人们不禁要问,微生物肥料的发展前景如何?有人认为,微生物肥料要想在众多的商品肥料中占有一席之地,必须向产业化方向发展。


1
、必须建立微生物肥料原料基地


微生物肥料的生产,除了培养微生物所需的营养成分外,重要原料就是草炭。我国草炭储量大,但由于草炭加工技术落后,供应渠道不畅,许多微生物肥料厂家买不到符合质量要求的草炭。草炭颗粒过大,严重限制着我国微生物肥料质量的提高。因此,如能在草炭矿投资建立具有先进设备的草炭加工厂,才可能为微生物肥料生产厂家提供高质量的草炭原料。所以,必须建立微生物肥料原料基地和供应系统。


2
、开发新的微生物肥料品种、进一步提高其质量


微生物接种剂的生产是微生物肥料生产的核心部分,不同类型的接种剂用途不一样。有些接种剂直接用于农作物或牧草种子接种,有些接种剂是生产复合微生物肥料的重要原料。目前,微生物肥料生产中存在的问题,一是接种剂品种少,二是质量不稳定。因为根际有益微生物与作物间有较强的选择性,对环境条件也有一定的要求,所以各类接种剂都应该有系列产品,才能满足不同地区不同作物的需求。


3
、发展微生物肥料加工工业


目前,我国微生物肥料加工工业十分落后,表现在设备简陋,工艺不完善和质量意识不强。许多微生物肥料存在的质量问题主工表现在:有效菌数含量低,肥料颗粒硬度不够,破碎率高,含水率高等。微生物肥料加工工业是微生物肥料产业化发展的第一线,只有加工工业得到发展,才能为市场提供大量优质的微生物肥料。发展微生物肥料加工工业必须采用先进的生产工艺和设备,企业领导必须加强质量意识,建立质量控制体系及技术力量较强的职工队伍。


4
、急需研制和生产微生物肥料专用机械设备


从国内许多企业来看,采用标准的发酵设备生产液体接种剂一般都能达到标准规定的技术要求。但使用现有设备来生产符合质量要求的微生物复合肥,则难度很大。专用的微生物复合肥生产设备主要包括造粒设备及干燥设备等。只有专用设备的广泛采用,才能捉进我国微生物肥料产业化水平。


5
、建立微生物肥料质量标准和管理体系


微生物肥料作为一种商品进入市场,必须接受质量监督和管理。农业部已于1994颁布了微生物肥料产品质量标准,对微生物肥料的技术要求和检测方法提出了具体规定。各企业生产的微生物肥料必须达到标准的指标,才算合格产品。为了加强微生物肥料的质量监督管理,农业部已建立农业部微生物肥料质量监督检验测试中心,并于19964月正式对外开展业务工作。微生物肥料质量管理工作刚刚起步,需要不断地完善。目前存在的问题是标准少,覆盖面小,许多微生物肥料产品没有可依所的行业标准。另一问题是许多企业没有完善产品标准或没有产品质量检验人员和必需的检验设备,产品示经检验就出厂。建立完善的微生物肥料质量监督检测体系,规范微生物肥料市场,限制伪劣产品生产。质量监督部门应有重点地扶持一些有条件的企业,推广出策生物肥料的名优产品,让名优产品占领市场。


6
、加强微生物肥料的科研、技术培训及推广应用工作


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,农业部微生物肥料质量监督检验测试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、国外微生物肥料的发展概况


(
)根瘤菌剂在世界范围得到推广和普及


世界上许多我国,如美国、澳在利亚、新西兰、日本、意大利、澳地利、加拿大、法国、荷兰、芬兰、泰国、韩国、印度及非洲的一些国家,至少有70多个国家研究、生产和应用豆科根瘤菌,不仅接处面积不断扩大,而且应用的豆科植物种类繁多。不少国家在经历一段时间的混乱后,逐步认识到加强根瘤菌肥料质量管理的重要性,并制定了相应的标准。


1
、澳大利亚:一批产品通过要求5袋被检样品:平板计数1000×106活菌/克湿草炭,200×106活菌/克湿草炭(百脉根):细胞革兰氏阴性和与已知菌株抗血清的血清学反应吻合:10 -6稀释度的平皿上无污染;试验寄主上10-710-8稀释度结菌。


2
、奥地利:由于消费者无法检测商业菌剂,所以质量监督极为重要。豆科根菌剂的质量以下列几个要素为基础:产品中的根瘤菌在豆科植物上或在标签上所列的植物上具有结瘤和固氮能力;在有效期内,产品中保持足够数量的活菌数:除根瘤菌外,菌剂不含或基本上不含杂菌。


3
、英国:在全国没有一定的标准来限制接种剂的生产。两家主要生产公司的菌剂标准遵循着它们的出口国(加拿大、法国等)的标准。为了保险和挖掘所有可能的市场,两公司制定的商业目标是:每克接种剂至少含有2×109个根瘤菌,并且至少在18个月内会保持高于这个水平。


4
、法国:要求菌剂接种比率范围为每粒种子104-106个。贮存的菌剂的接种时,要保证大豆每粒种子为106个慢生大豆根瘤菌,苜蓿种子上为103个芷蓿根瘤菌。另外,它要求登记的根瘤菌接种剂必须是纯的培养物,贮存期保持无污染状态。


5
、加拿大:要求每一种接种剂都必须含有对于特定作物的根瘤菌,且有一定量的菌数,以使接种后每粒种子带有1000(芷蓿、三叶草、车轴草)10000 (驴喜豆)100000(豌豆、菜豆、兵豆、大豆)根瘤菌。同时,要求菌剂包装必须表晴肥料注册号、生产批号、有效期等内容。


6
、泰国:依据本国环境及农业生产条件制订的。在大条件下,应保证每粒种子带有105-106个根瘤菌,所以合格菌剂必须每克有5×107个根瘤菌;每10公斤大豆或 12公斤花生种子施用菌剂200克。用于菌剂生产的菌株必须严格筛选,而且对于相应寄主为最有效菌株。原始菌株、种子液和发酵液必须是纯的。到发酵最后阶段,根瘤菌须经血清学验证,菌数达到每毫升109个。


7
、卢旺达:只有当根瘤菌数在到109/克接种剂,且杂菌率小于0.001%时方可出售,并建议在生产日斯一的6个月内使用为最佳。


8
、布隆迪:根瘤菌数大约为每克接种剂108个。


9
、前苏联:每克5-10×107个菌


10
、前捷克斯洛伐克:每克1×105个活菌数


11
、荷兰:每克4-25×10×9活菌


12
、印度:出厂时每克1×108活菌,失效期时不少于1×107个活菌


13
、新西兰:每克1×108个活菌


14
、美国:美国豆科接种剂的质量不由联邦政府控制管理,有些州设有自已的规定。如印第安纳州,允许予接种的仅限于苜蓿、三叶草等小粒种子上,令人满意的标准为 90%或以上的植株其1/4英寸的主根范围内必须有1个或更多的根瘤,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英寸范围内有根瘤,而且固氮。


(
)固氮细菌、解磷细菌和解钾细菌等的研究


除根瘤菌以外,许多国家在其它一些有益微生物的研究和应用方面也做了大量的工作。前苏联及东欧一些国家的科研人员进行了固氮菌肥料和磷细菌肥料的研究和应用,所用的菌种为圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌。他们和前捷克斯洛伐克、英格兰及印度的研究固氮菌的工作者证实,这类细菌能分泌生长物质和一种抗真菌的抗生素,能促进种子发芽和根的生长:70年代末和80年代初,一些国家对固氮细菌和解磷细菌进行了田间试验,结果各异,对其作用还有相当大的争议。但在固氮螺菌与禾本科作物联想合共生的研究中取得了一定的进展,在许多国家作为接种剂使用。总结20年来世界上一些国家的田间试验数据表明,固氮螺菌接种在土壤和气候不同的地区可以提高作物的产量,在 60-70%的试验中的增产5-30%。它们促进生长的主要机制是产生能促进植物生长的物质,能促进根毛的密度和长度、侧根出现的频率及根的表面积。固氮菌在一些国家的使用效果如下:


1
、美国:1975-1984年在佛罗里达州研究表明,施用固氮螺菌每年大约固氮2.6公斤/亩,在玉米中施用有的增产显着,达10-20%,而有的差异不显着,接种未见产量有明显改变。目前,有一家公司推广出了一种接种剂“Azo-Gree”,用于禾本科作物。


2
、印度:80年代,在11个中心进行了许多接种试验。接种剂由德里的一个实验室提供,开始时活菌数为1.5×1011/克,9个月后变为109/克,种子用糊浆法接种,用羧甲基纤维作粘着剂。总结多点试验结果表明,在不同作物和农业条件下,增产15-19%,高梁、珍珠米等反应明显。在接种谷子、高梁的试验中,有50%获和显着增产。


3
、泰国:1984-1985年雨季在3个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人点上对玉米、小麦、高梁等进行接种试验,每粒种子接种量为107个,增产15-20%。在夏播作物接种试验中,75%获得增产的结果;而冬小麦接种试验中,只有50%增产,增幅为5-12%


5
、埃及:在尼罗河三角州两个小区的水稻进行接种试验,增产为15-20%


6
、意大利:在21个试验点上,对水稻、玉米、小麦和大麦进行接种,接种剂菌数为每克109个,每公斤种子用接种剂30克。接种后降低施肥量,但产量与全量施肥的小区相同;在另外的18个试验点,接种螺菌后增产达3-54%;在中等施肥基础上,小麦接种后增产可达10-40%。现开发出适于玉米用的接种剂 “Zea-Nit蛭石为载体,每克含菌109个,试验结果表明,接种此菌剂可取代35-40%氮量,而不降低产量。


7
、法国:1987-1992年,在12个点对7个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个。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:用固氮螺菌接种小麦,结果表明可增加植株的干物重和含氮量,籽产量亦有所增加。


9
、墨西哥:小麦用不同的菌株接种,产量增加明显达23-43%,草炭菌剂含菌数为3-5×108/克。使用本地分离的菌株增产效果较好。在玉米上的试验表明可节氮50%


10
、乌拉圭:在高梁上接种,剂量为每粒种子1×107个,增产10-15%;在玉米上的 稳定。


11
、阿根廷:在6个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。


综上可以看出,微生物肥料的功效已得到人们的承认,但它在生产中的效果还不是很稳定,这限制它的进一步推广和普及,这是由于微生物肥料的作用受许多条件的制约,对一些制约因素如果不清楚或根本不了解,好的应用效果就无从谈起。如微生物和寄主之间的关系,品种专性和光谱性机制,制品中微生物进入土壤后的制约因素,同类微生物的竞争等,这在根瘤菌肥料中尤为重要;再有接种剂细菌在载体上的存活,在种子上的存活,在根际的定殖,引起植物反应的程度,及其应用方法等方面,都需要进行广泛的研究,为微生物肥料的应用打下坚实的理论基础,使微生物肥料得到广泛的应用。这是由于当前世界人口猛增,社会对粮食和肥料的需求日益迫切。然而,作为化肥生产原料和能源的石油资源有限,依赖有限资源终难以维持农业的持续发展。而今后农业的发展方向是持续农业,因此就要发展生态型微生物肥料。微生物肥料不仅可补充肥源的不足,而且有可能列为绿色食品用肥进入商品市场,成为新兴的绿色产业,在农业生产中发挥其应有的经济效益、社会效益和生态效益。

 

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