浅谈微生物在肥料生产中的应用

王翠坚，刘斌

（广西大学，广西 南宁 530004）

我国研究生物菌肥始于上世纪50年代，从最初只提供有效氮、磷、钾元素的细菌肥料，发展到固氮绿藻肥料、5406抗生素肥料、VA菌根以及作为拌种剂的联合固氮菌和生物钾肥。近10年来，我国微生物肥料先后成功筛选出一些功能性高效菌株，利用根瘤菌、联合固氮菌、溶磷菌、硅酸盐细菌及促生菌等菌株生产出了多种功能生物肥料，使菌肥品质得到了大大提高。随着生物技术的发展，自然界中的各种微生物越来越多地被人们发现。在生物肥料菌种的开发、优化、在菌肥成品使用的效果以及安全性还需科研人员继续做大量的工作。菌种的进一步研究与利用对农业生产，农业可持续发展起着举足轻重的作用。

1 菌种的研究进展

菌种的筛选和收集是菌肥生产的基础。我国在菌种资源积累上，建立了农业微生物菌种保藏管理中心并收集菌种达到了3万多株，且能实现资源的高度共享；鉴定技术上，能进行多种肥料微生物的新类群的鉴定；安全性评价方面，国内已建立了相应的安全管理目录和安全评价技术体系。此外，在菌种复配研究方面，科研工作者开展大量实验，得到了多个高效复合菌系，为菌种的复配研究打下了良好基础。目前，根际促生菌的作用机理是研究热点，而对于钾细菌的研究仍然有待突破。此外，有关肥料作用的研究还集中在微生物相关功能基因的挖掘克隆上。随着有关微生物肥料菌株功能研究的不断深人，多菌株复合生物肥在农业生产中得到了较好的应用。

2 菌种的应用现状

目前，我国广泛用于生物有机肥中的芽胞杆菌菌种有地衣芽胞杆菌、侧胞芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、胶质芽胞杆菌、解淀粉芽孢杆菌等，使用率最高的为枯草芽孢杆菌，其次是胶质类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，它们均属于植物根际促生菌。据调查，单一菌种用于生物有机肥的产品有1 006个，两种菌种复合产品716个，3种菌种复合产品121个，4种及4种以上菌种复合产品19个。菌肥产品中所使用的菌种已涵盖细菌、真菌、放线菌等72种，使用范围还在不断扩大。全国登记产品包括微生物菌剂（含固氮菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂）、生物有机肥、复合微生物肥料、有机物料腐熟剂、根瘤菌剂、光合细菌菌剂、农用微生物菌剂、内生菌根菌剂和生物修复菌剂，其中以微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料占绝对主导地位，光合细菌菌剂、内生菌根菌剂、生物修复菌剂等其他微生物肥料的研究仍处于摸索阶段。

3 菌种的分类和功效

（1）固氮菌类固氮细菌主要有自生固氮菌、共生固氮菌和联合固氮菌三种。生产中，固氮菌肥主要采用自生固氮菌，而共生固氮菌和联合固氮菌仍在被科研工作者研究中。在氮的利用方面，生物固氮既节能又环保。固氮菌可以帮助植物固氮，如根瘤菌、固氮菌可利用其固氮酶将空气中的N2还原为NH3，被植物吸收利用；可以增强植物抗逆性，如大豆根瘤菌AWC13-4耐酸、耐盐和耐抗生素；可以分泌有机酸，活化土壤无效钾；可依靠植物根瘤促进对重金属的吸收和固定，降低了重金属离子对植物的直接毒害作用。此外，固氮蓝藻菌鞘丝藻（Lyngbyasp。）KF644563和席藻KU740239，可用于处理蒸米厂的重污染废水，收获的生物质可以作为生物缓释磷肥。另外，一些海洋固氮菌应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）光合细菌光合细菌，是一类具有光能合成体系的原核生物，能够以光为能源、在厌氧条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用。研究表明，光合细菌可以提高土壤肥力，改善土壤盐化、板结现象，具有固氮、脱氢、固碳、氧化硫化物等多种功能。光合细菌还能改善植株根际微生物群落结构，维持土壤生态系统的稳定，诱导作物对病害抗性。还有报道表明通过筛选得到的具有降解农药能力的光合细菌菌株，在光合细菌体内酯酶催化下，对酯类和有机磷农药有较好的降解能力。

（3）放线菌放线菌通常能够产生抗逆性较强的孢子，并能够定殖于植物根部土壤，产生各种抗生素，抑制多种植物病原体，分泌生长调节土壤有效磷和钾等矿物质元素的含量、提高种子发芽率和促进作物生长等，是研制微生物肥料物质，同时这类微生物还具有解磷、解钾等各种功能。

（4）解磷菌解磷菌是一类植物根际促生菌，可以将土壤中植物难以吸收利用的磷转化为可吸收利用的形态，根据分解底物的不同可将解磷菌分为解无机磷微生物和解有机磷微生物。近些年报道的溶磷细菌有伯克霍尔德菌属（Burkholderiasp。）T4、德氏嗜酸菌D86、荧光假单胞菌K4和胶质芽孢杆菌K7、解磷菌3P29、葡糖醋杆菌qzr14等。

利用解磷菌将土壤中被固定的无效态磷转化为有效磷，对于提高磷肥的利用率，减少化肥的使用以及生态环境的保护具有重要意义。

（5）解钾菌硅酸盐细菌，又称钾细菌，是指能分解土壤中的硅铝酸盐等矿物，将难溶性的钾、磷、硅转变为可溶性状态供植物吸收利用的一类微生物，此外它还能分泌多种植物激素促进植物生长。解钾菌通过分泌柠檬酸、草酸、酒石酸、乙酸等有机酸分解土壤中的硅铝酸盐矿物，是土壤中的一种特殊功能菌.它不仅能补充土壤中的速效钾含量，有些解钾菌还具有溶磷固氮能力，改善植物的氮磷营养、提高农作物品质和产量，增加土壤生物多样性。最近10年，解钾微生物筛选取得了较大进展，获得了一批高效菌株，分别是硅酸盐细菌菌株F1、硅酸盐细菌菌株K56、芽孢杆菌属C1和Y3等。解钾细菌已广泛应用于微生物肥料、冶金、采矿和饲料工业上，尤其是微生物肥料。

4 菌种的应用效果

（1）固氮菌应用效果陈家欣等从南海东海岛的海岛沉积物中筛选出18株固氮菌，对菜心幼苗在茎高、茎粗、最大叶宽和最大叶长四个指标均对菜心有显著的促生作用。实践证明，根瘤菌菌肥可提高大豆、花生产量13%～15%，紫花苜蓿接种根瘤菌菌株HBU75002可增产36.8%等。目前研究较多的固氮蓝藻还可作用于固液混合物甚至固体废弃物处理，提高其营养元素含量从而作为生物肥料使用。利用固氮微生物生产的微生物肥料将成为农业活动中的“活肥料”。

（2）光合细菌应用效果曾益波等研究表明，光合细菌PSB06浸种可提高水稻种子活力、促进苗期生长和增强耐胁迫能力，是一种高效的浸种剂，对水稻具有良好促生作用；白红娟等试验表明，光合细菌能明显降低蔬菜对土壤Pb、Cd及呋喃丹吸收能力，有效地保证瓜类蔬菜食品安全性；光合细菌用于生物肥料，对土壤培肥效果显著。

（3）放线菌应用效果张艳杰等田间试验表明放线菌玫瑰黄链霉菌固体发酵物番茄可防番茄连作障碍达46%；张炳火等试验表明，放线菌JXJ-0136能够显著提高作物种子活力，促进幼苗生长，增加土壤可溶性磷的含量，提高植株吸收率，增产增收，在微生物肥料研制中具有较大的潜在应用价值。

（4）解磷菌的应用效果土壤接种构巢曲霉Zh菌株，能使土壤有效磷含量比不接种对照提高了37.04%，玉米产量提高13.22%；黄瓜接种溶磷菌qzr14，地上部干重可提高98.46%、鲜重57.01%。银婷婷等从环境中筛选到一株高效解磷的葡糖醋杆菌qzr14，能促进黄瓜苗生长，是一种潜在的微生物肥料菌株。

（5）解钾菌的应用效果硅酸盐细菌菌株F1接种土壤60 d，土壤有效钾净增20%；接种泡盛曲霉MQ013和黑曲霉MQ039，能有效提高玉米植株的磷、钾含量和生物量；陈易等从紫色土中筛选出1株解钾菌（XD－K－2），能促进小白菜的生长，提高紫色土可溶性钾素的养分，达到施用钾肥的效果，可作为微生物钾肥优选菌株。

综上，各大类菌株均具不同的功效，在筛选利用时，根据其特性进行单一或两种及两种以上配制成不同用途的生物菌肥农业生产。如EM生物肥料是光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等10个属80多种微生物生命活动的产物，这些微生物在土壤中相互共存，可以产生各种酶、生理活性物质，为生物类物质等，直接或间接促进作物生长。

5 存在的主要问题和解决途径

目前，我国生物肥料行业仍存在一些问题。在安全方面，由于生物有机肥以草炭、腐殖酸、饼粕、等生活、生产废弃物等为主要原原料，可能存在重金属超标、抗生素残留及致病微生物风险。另外，生物有机肥产品杂菌在一定条件下可对人畜致病，存在着潜在危害。菌种是微生物产品的核心，在生产中，保障菌种安全是首要工作，国家应加大对生产菌种的生物安全评价和监管的力度。在菌种开发上，高效功能菌种的筛选是生产中亟待解决的问题。现阶段，我国菌肥产业中依然缺乏竞争力强的根瘤菌、高效溶磷菌、高效固氮菌菌种、高效活化土壤难溶钾的解钾菌菌种以及高效促生菌菌种。因此，在菌种的研究筛选上，以筛选对病原菌拮抗能力最强的菌株、促进根系生长或活化土壤的根系簇生菌株、降解有机污染物、或转化无机污染物形态使之丧失毒性的功能微生物为目标，研究筛选获得的功能微生物的营养特征和生长习性，把它们制成各种生物有机肥产品，用于不同土壤和作物。

6 展望

经过60多年的发展，我国的微生物肥料产业得了一定的成果，菌种的研究取得了一定的突破。随着全球对生态环境的日益重视和社会对农业可持续发展的绿色生态要求日益迫切，绿色、环保、持久、高效的肥料是现代农业生产的迫切需求，而有益菌种的进一步开发与利用则是微生物肥料行业发展的挑战与机遇。