微生物肥料在甘蔗应用上的前景分析

段振峰，邢永秀*，李杨瑞

（1．广西大学农学院，广西 南宁 530004；2.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/中国农业科学院甘蔗研究中心/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，广西 南宁 530007）

在我国的甘蔗生产中，化肥、农药和除草剂等的大量使用虽增加了甘蔗产量，但也带来了许多严重的后果，例如环境污染、土壤板结、土壤肥力下降和生态坏境恶化。在这种背景下，微生物肥料由于其资源节约和环境友好的特性而成为研究热点［1］。目前，微生物肥料产业发展迅速，产品种类繁多，本文就甘蔗施肥现状以及微生物肥料在甘蔗应用上的前景进行分析，进一步认识该类产品的特征特性，促进微生物肥料的推广应用以及我国蔗糖产业的绿色可持续发展。

1 当前我国甘蔗施肥现状及存在的问题

1.1 肥料利用率偏低

我国甘蔗生产一般施氮量在500～750 kg/hm2［1］。据报道，我国农作物的氮肥吸收率低，为30%～35%，磷肥吸收率为10%～20%，钾肥吸收率为35%～50%［2-4］。由于大量使用化肥，虽增加了甘蔗的产量，但由于利用率偏低带来了肥料大量浪费，造成环境污染、土壤板结和肥力不断下降等的严重后果。

1.2 施肥技术欠缺

当前我国蔗农施肥方式较为传统，大多施肥方式落后。甘蔗新植时使用大量常规化肥作基肥，发芽受到严重抑制，导致萌芽率低，甚至产生烧苗现象；追施大量氮肥常导致甘蔗生产倒伏严重。宿根蔗、开垄和施肥较浅，常不松蔸，不利于宿根蔗发株及后续的生长。

1.3 新型肥料投入不足

新型肥料包括微生物菌肥和有机肥料，可以通过肥料中的微生物分解氮磷钾供植物吸收利用。为了保证肥效均衡持久，微生物菌肥含有的有益微生物可以通过自身的代谢活动改善作物环境，包括活化土壤肥力、调节土壤pH值、提高植物的抗病虫害能力、促进植物对养分的吸收等，进而提高作物的产量和品质。在现实甘蔗生产中，蔗农依赖化学肥料，对新型肥料投入很少。

1.4 甘蔗种植存在连作障碍

我国对糖业高度重视，甘蔗产业也迅速发展，尤其是广西、云南、广东湛江等地的甘蔗产业已成为当地重要的经济支柱和蔗农收入的重要来源。但由于长期的甘蔗连作导致蔗区土地养分不平衡，甘蔗抗逆性差，容易发生病虫害。长期连作还会导致土壤微生物数量减少和失衡，而长期的化肥和农药使用会进一步加重这种情况，造成更加严重的连作障碍。

2 微生物肥料

微生物肥料是一种含有有益微生物活体的产品，肥料制作是由菌种的筛选、培养、发酵再到基质的吸附制造而成［5］。微生物肥料的定义分为广义和狭义，因此又称微生物菌肥。

2.1 微生物肥料的分类

当前微生物肥料主要包括微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料。微生物菌肥是利用微生物的生命活动，分解难溶的氮磷钾等植物所需营养成分，调节土壤微生物菌种群落，从而增加植物养分的供应量，促进作物生长，提高产品的产量，改善农产品的品质以及生态环境。

2.1.1 微生物菌剂

微生物菌剂是指生物活性产品或微生物接种物，包括一种或多种有益细菌或真菌，其中细菌、蓝藻、丛枝菌根真菌是最常用的菌株，具有氮固定、磷增溶或纤维素分解作用，通过提高根系对土壤养分的利用来促进生长和产量［6］。

2.1.2 生物有机肥

生物有机肥是有机质和有益菌的结合物，具有较强的生物肥力，并具有营养特性。通过功能性菌肥中的微生物代谢产生类生长物质，激活土壤养分并改善根际土壤生物活性，保护根际环境，改良土壤，促进植株生长，提高作物产量与质量［7］。生物有机肥料具有微生物菌剂和传统有机肥料的双重优势，除了较高含量的有机质外，还包含具有特定功能的微生物。近年来，我国已经相继实施了土壤配方施肥、秸秆还田和有机质改良耕地质量的保护措施，在生产中以有机肥部分代替化学肥料，有力地促进了我国生物有机肥的发展［8］。

2.1.3 复合微生物肥料

复合微生物肥料是无机营养元素、微生物菌剂，有的也添加有机质，是一类体现化学肥料、有机肥料以及微生物肥料的综合效果，通过多种途径提高作物产量和品质的肥料［7］。复合微生物肥料以固体制剂为主，包括细菌肥料类，如根瘤菌肥、固氮菌肥、溶磷菌肥、解钾菌肥等；真菌肥料类，如霉菌肥料、菌根真菌、酵母肥料等；放线菌肥料类，如抗生肥料、光合细菌肥料类等。

2.2 微生物肥料的产品登记现状

从1989年肥料登记管理制度实施以来，我国微生物肥料产业发展逐渐规范，微生物肥料种类数量显著增加。农业农村部微生物肥料和食用菌菌种质量监督检验测试中心统计数据表1显示，截止到2021年5月，我国市场微生物菌肥产品有效登记为8905个，其中微生物菌剂占主要地位，登记个数为4360个，占产品种类的48.9%；生物有机肥为2932个，占产品种类的33%；复合微生物肥料为1613个，占产品种类的18.1%。

表1 2006~2021年微生物肥料产品登记情况

从产品形态上来分，主要以粉剂类为主，产品数量为4208个，占总登记产品的47.2%；颗粒类产品数量为2845个，占登记产品的31.9%；液体类产品相对较少，数量为1852个，占总登记产品的20.9%。

根据微生物种类和功能划分，登记的产品可以分为6个菌剂类和2个菌肥类，共8大类。其中菌剂类包括土壤修复剂、菌根菌剂、根瘤菌剂、光合细菌剂、复合微生物菌剂和有机物料腐熟剂6种。菌肥类包含生物有机肥料和复合微生物肥料两种。统计结果显示，复合微生物菌剂占主要产品类型的47.2%，其次是生物有机肥料占29.4%，复合微生物肥料占18%；具有修复土壤、提高植物抗性、加强固氮等特殊性功能的产品类型只占1.2%。

3 微生物肥料在甘蔗上的应用及展望

3.1 应用效果

3.1.1 促进甘蔗养分吸收

微生物肥料中的特定微生物通过自身的溶磷、解钾、生物固氮等特性促进植物对氮磷钾等营养元素的吸收，从而促进甘蔗的生长发育。微生物肥料还可以通过自身的调控机制对土壤中的微生物数量进行调控和平衡，对甘蔗根系分泌物进行分解和控制，促进甘蔗对养分的吸收，缓解连作障碍。韦江璐［9］通过对4株促生菌组合物接种至甘蔗上发现处理过的土壤中速效养分明显增加，对甘蔗的生长也有明显的促生长作用。根瘤菌Rhizobium可与大豆、苜蓿、花生等豆科植物通过生物固氮作用，将空气中的氮气转化为可被作物直接吸收利用的氮源［10］。苗素平等［11］报道侧孢芽孢杆菌可明显改善土壤肥力，促进植物养分吸收和植株生长。黄恒掌等［12］实验证明使用微生物菌肥可以改善土壤理化性状，增强肥效，促进甘蔗对营养元素的吸收。

3.1.2 促进甘蔗生长

周文灵等［13］研究表明，复合微生物菌肥对甘蔗具有明显的促生长效果，使用后甘蔗株高增加34.8%～36.2%，茎径增粗17.5%～24.8%。微生物菌肥的有益微生物会产生多种生理活性物质，例如吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）等植物激素，这些激素会刺激细胞形成层分裂，从而促进植物的生长发育［14-15］。将先军等［16］研究表明，硅酸盐细菌的代谢产物中含有植物激素如生长素和赤霉素等，对植物根系的生长发育影响很大。

3.1.3 增加甘蔗产量

黄恒掌等［17］研究发现，微生物菌肥的施用可以促进甘蔗增高、增粗，提高甘蔗的出苗率和成茎率，增加甘蔗的有效茎数，从而增加甘蔗的产量。该试验中，施用微生物菌肥各处理的甘蔗产量比对照增加10110～13395 kg/hm2，增产效果显著。陈景深等［18］通过使用微生物菌肥配施常规化肥的方式，可以促进甘蔗增高长粗，提高甘蔗产量12.0～22.5 t/hm2，增加蔗糖分0.5～0.9个百分点。

3.1.4 改良蔗区土壤

微生物菌肥还起到改良蔗地土壤的作用。施用微生物菌肥后，可以通过菌肥自身的微生物种群，例如芽孢杆菌、根瘤菌等菌群发挥自身作用，产生大量糖类物质并与根系分泌物结合，起到改善土壤团粒结构的作用。微生物菌肥还可以通过对土壤中的植物残渣和根物分解，改善土壤的透气性，促进土壤有机化。另外微生物还吸收和处理土壤中的盐分，调节土壤的酸碱度，使其达到平衡状态。

3.2 展望

微生物肥料作为一种新型作物肥料，在解决由化肥过量使用带来的不利影响方面具有很大潜力，同时微生物菌肥在甘蔗生产过程中具有重要的应用价值。在实际应用中应注意以下几个方面。

首先，为了充分发挥微生物菌肥的作用，蔗农应选用合适的微生物菌肥与常规化肥搭配使用，不能单纯依赖一种肥料。为了达到更好的使用效果，可以使用菌肥加有机肥和常规化肥结合起来施用，减少各种肥料的局限性，同时保证各种肥料相互弥补，从而提高甘蔗的产量与品质。

其次，微生物肥料在甘蔗生产中具有广阔的应用前景，微生物肥料的发展要符合现代农业的需求，以满足全新农业生产方式，真正达到减肥增效、环保高效的目的。

再次，菌肥在甘蔗应用过程中应科学宣传，提高蔗农认知度。同时新型肥料产品不能只停留在实验室层面，要加强与企业、社会服务组织以及农业新型经营主体合作，积极建立甘蔗示范区，实现产业化，引领蔗农了解并接受新产品和新技术。

4 结语

微生物肥料含有多种高活性有益生物菌群，可以起到固氮、解磷、解钾，保水保肥，改良土壤，提高化肥利用率从而达到提高农作物产量和品质的效果。要想充分发挥微生物肥料的应用优势，就要了解不同微生物肥料的功能特点和作用机理，合理配施肥料再加上因地制宜的产品选择使用才能达到预期效果。近些年来，微生物肥料已由单一转变为复合型产品，功能由单功能转变为多功能，应用范围由当初豆科作物转变为非豆科作物，如粮食作物、蔬菜作物和经济作物等。在甘蔗生产上，微生物肥料和化肥混合使用，可以作为基肥、追肥，减少化肥用量，改善土壤理化性状，对甘蔗连作、土壤板结、提高甘蔗品质以及肥料利用率有明显的改善效果，同时促进甘蔗根系生长，为宿根蔗提供良好的生长环境，从而对甘蔗产业可持续发展提供基础。我国作为农业生产大国，近些年来提倡化肥减施，发展绿色农业，重视农业环保，使微生物肥料在农业生产中得到广泛的推广应用，这些微生物肥料在降低化肥使用量，提高化肥利用率和减少生态环境污染等方面起重要作用，同时新型微生物肥料的发展推动着农业向更好的方向发展。随着微生物肥料的不断普及与推广，微生物肥料在农业生产中扮演越来越重要的角色，对我国有机农业的发展将会提供更多实质性帮助。