微生物肥料的作用机制及对耕地土壤物理性质的影响

李响

[摘要]微生物肥料是一种有机肥料，目前发展迅速。本文对微生物肥料的概念、种类等进行了概述，研究发现，微生物肥料作用机制包括能够促进植株的生长、提升其摄取养分的能力、增强植株的抗性、改善植物的果实品质等。当在土壤中添加单一菌种或复合菌种的微生物肥料时，能够极大改善栽培土壤的环境。微生物肥料还能够有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，从而对土壤中各类生物化学反应产生催化作用。

[关键词]微生物肥料;耕地土壤;物理性质

微生物肥料是功能微生物与动植物残体或者腐熟的有机质经过无害化处理而成的一种肥料。目前微生物肥料发展迅速，已经成为发展生态有机农业过程中使用的最重要的肥料之一，也是生产绿色肥料的最重要来源之一。使用微生物肥料，能够减少化肥的使用量，对未来的现代农业和生态农业发展具有极其重要的作用。

1 微生物肥料概述

微生物肥料是指含有活的微生物活动因素，并对植物的生长起到促进作用的肥料。从广义上来说，微生物肥料还包括能够产生植物生长刺激素的肥料制品以及根圈（际）细菌，后者简称PGPR制剂，不仅能够对植物病原微生物产生抑制作用，还能对植物生长起到促进作用[1]。目前，根据制品内涵划分，可以将微生物肥料分为单一的和复合的两种。根据微生物的种类则可分为放线菌肥料、细菌肥料、真菌类肥料和藻类肥料。不同于有机肥和化肥，微生物肥料作为一种肥料产品，主要是由活体微生物制成的。最重要的是，微生物肥料能够凭借自身的生命活动和活动过程中分泌出来的物质增加作物肥效，不仅加快了作物的生长速度，还提高了作物的产量。微生物品种众多，功能多种多样，根据用处和功效的不同，能够研发出不同的肥料。已有研究表明，微生物肥料功能完备，既能够有效增加土壤的肥力，提高农作物的产量，提升农产品的质量，又能够实现城市生活废弃物的重复利用，能减少化肥的使用量，减轻因化肥的使用而造成的环境污染。随着现代农业的迅速发展，化肥的使用对环境造成了严重的污染，无形之中增加了环境治理的成本[2]。为了有效缓解这一局面，巧妙利用微生物肥料取而代之不失为一个明智的选择。所以适时、适量用微生物肥料来替代传统化肥，不仅可以减轻环境污染，还可以促进生态环境的良性循环[3]。

根据微生物的种类，微生物肥料分为以下五类：第一类是放线菌肥料，如抗生菌类;第二类是固氮菌、解磷菌、解钾菌肥料;第三类是真菌肥料，菌根真菌类肥料是典型代表;第四类是藻类肥料，如固氮蓝藻就属于这种肥料;第五类是复合菌肥料，是指把两种或两种以上不同功效的微生物肥料混合在一起。根据微生物不同的肥效和功能，可以将其分为以下四类：一是能够分解土壤难溶盐的肥料，如解磷菌肥料等;二是能够增肥土壤、作为作物氮素的肥料，如根瘤菌肥料等;三是能够提升植物生长速度的肥料，如促生肥料等;四是能够充分吸收植物营养成分的肥料，如菌根真菌肥料等[4]。

2 微生物肥料的基本作用机理

近年来，随着生物科学技术的迅猛发展，人们开始尝试培育具有不同功能的菌株，促使了微生物肥料的种类越来越呈现多样化的特征，因此，具有不同功效的新式微生物肥料便应运而生。

2.1 促进檀株的生长，提升其摄取养分的能力

根瘤菌和固氮菌微生物肥料的培育使大气中的无机氮转变成有机氮成为可能，促使植株可以被充分吸收和利用，也保证了作物氮素养分充足。土中难溶形式的磷、钾等元素，一些解磷、解钾菌可以促使其变成植株易于吸收利用的形式，对于作物补充养分起到一定的作用。解磷菌的解磷机理，概括起来有以下三种方式：（1）分泌质子，促使体系pH值降低，体系酸度升高，磷酸盐和质子交换，使得不溶性磷酸盐发生溶解反应。（2）分泌有机酸，促使体系pH值降低，降解不溶性的磷酸盐为有效态的磷，或借助于有机酸络合二价钙离子和三价铁离子等，使不溶性磷酸盐发生溶解反应。（3）产生磷酸酶，利用酶促反应来降解有机磷使其成为有效态的磷。并且由于胞外荚膜多糖的缘故，解钾菌能够促使土中的云母、长石等含钾物质释放出供植株利用的有效钾。

2.2 增强植株的抗性

肥料中有一些特别的微生物，在特别恶劣的环境下，能够增强宿主植株的抗旱性、抗寒性和抗盐碱性，进一步提升植株的存活能力。

2.3 改善植物的生长

在繁育进程中，肥料中蕴含的某些微生物可以产生一种中间代谢物，如赤霉素、脱落酸等，在某种程度上这些物质能够促进植物的生长，进而提高作物的产量。

2.4 抑制病虫害的发生

肥料中的一些微生物可以起到预防以及治愈病虫害的功效。其参与植物防御过程，通过诱导植物苯甲氨酸解氨酶等抑制细菌或真菌性病害，通过有些微生物产生的抗生素、卵磷脂酶C等物质抑制病虫害的发生。

目前，微生物肥料在多种作物上的应用非常广泛。据研究表明，微生物肥料不仅具有增加草莓果实含糖量、维生素C含量和可溶性固形物量的功能，还能够明显提升果实的质量。相关研究证明，微生物肥料具有预防西瓜发生枯萎病的功效。当人们在种植豆角、辣椒等作物的时候，如果适时施用微生物肥料，能够使蔬菜的口感更好，并可以降低硝酸盐的浓度。研究表明，施用微生物肥料能够提升5.7%～23.3%的烟草产量，提升2.1%-6.1%中等烟率，同时在一定程度上提高了烟叶的内在质量，改善刺激性及杂气。研究资料还显示，添加微生物肥料可以提升人参总苷量，因为其能很好地改善人参栽培床土的性质。

3 微生物肥料的改良作用——基于对土壤栽培的考量

微生物肥料通过在土壤中添加单一菌种或复合菌种的肥料，能够极大改善栽培土壤的环境。王志刚等[5]为了深入了解解钾菌对植株的促生效果，进行了盆栽试验，试验结果表明，株高、地下植株鲜重、地下植株干重、根尖数、根系长度、根体积等在施用菌液之后都有了不同程度的提高。阎淑珍等[6-7]做了一项关于复合微生物肥料在病原菌菌丝生长和孢子萌发过程中产生的影响实验，结果表明，微生物肥料能够有效抑制油菜菌核病，抑制率达到了97.2%。梁晓琳[8]进行了田间试验以测试番茄的产量，对不同的番茄施以不同的肥料，并进行了对比分析，研究结果表明，施用微生物复合肥使得番茄的产量大大提高了，增產达到7.36%-44.77%。孙运杰等[9]发现微生物肥料能够提高土壤肥力，充分施用有机肥使有效磷增加了21.72%，土壤碱解氮增加了23.18%，有机质增加了71.74%，全氮增加了11.6%。石元亮[10]的研究结果也表明，施有机肥可增加灌水和降水的入渗，有利于土壤脱盐，同时可减少潜水的流失，抑制盐分表聚。不仅如此，在田间施用有机肥还能够激活土壤的微生物活性，使得土壤的溶液离子组成发生改变，改良土壤胶体化学性质。美丽等[11]在作物的生长季节，用在不同深度埋设盐分传感器探头和定期取表层土样测定其电导率的方法，观察和测试农田在施用有机肥之后，其不同深度的土壤溶液含盐量的变化情况。研究表明，在田间施用有机肥，使得灌水对土壤的表层盐分进行淋洗，减少了土壤表层盐分的积累。具体来说，在灌水作用下，在10cm深处时有机肥处理小区的土壤盐分含量急速下降;在60cm深处时有机肥小区的土壤盐分会大幅度的下降并持续保持较低水平。在灌水前施用有机肥则可以使土壤在30cm深处时放缓盐分累积过程。

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、溶钾、抑病、溶磷和促生等多样化的功能。不仅如此，微生物肥料还能够有效激活土壤中磷酸酶等酶的活性，对土壤中各类生物化学反应产生催化作用，对提高农作物质量、增加土壤肥力和促进作物产业的可持续发展等方面都具有重要的作用。

参考文献

[1]葛均青，于贤昌，王竹红.微生物肥料效应及其应用展望[J].中国生态农业学报，2003（3）：87-88.

[2]许景钢，孙涛，李嵩.我国微生物肥料的研发及其在农业生产中的应用[J].作物杂志，2016（1）：1-6.

[3] KOK D，BAL E Electrochemical properties and biochemicalcomposition of cv. shiraz wine grape（V. vinifera L.） dependingon various dose and application time of foliar microbial fertilizertreatments elektrochemische eigenschaften und biochemischezusammensetzung bei der rebsorte 'shiraz' in abhangigkeit vondosierung und ausbringungszeitpunkt mikrobieller blattdunger[J].Erwerbs-Obstbau，2017（4）：263-268.

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[5]王志刚，徐伟慧，郭天文.韭菜连作对大棚土壤微生物和酶活性的影响[J].土壤通报，2010（5）：1048-1052.

[6]阎淑珍，杨启银，陈育如 复合微生物肥对植物土传病原真菌的抑制作用[J].中国生物防治学报，2004（1）：49-52.

[7] SAEID A，LABUDA M，CHOJNACKA K，et al.Valorization ofbones to liquid phosphorus fertilizer by microbial solubilization[J].Waste& Biomass Valorization， 2014（2）：265-272

[8]梁晓琳.利用Bacillus amyloliquefaciens SQR9研制生物有机无机复合微生物肥料[D].南京：南京農业大学，2014.

[9]孙运杰，马海林，刘方春，等，生物肥对蓝莓根际土壤微生物学特性及土壤肥力的影响[J].水土保持学报，2015 （3）：167-171.

[10]石元亮.新型肥料的种类与应用[J].农民科技培训，2013 （2）：30-32.

[11]美丽，红梅，刘鹏飞，等，有机肥施用对农田中小型土壤动物群落的影响[J].中国土壤与肥料，2018 （5）：154-162.