羅劍鋒 杜易桓 羅育才* 張亞琦 向國(guó)紅 楊禮 馬銀花 段仁燕

（1.婁底市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南 婁底 417000；2.湖南人文科技學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000）

我國(guó)人均耕地面積少，需要用少量的耕地供養(yǎng)大量的人口。使用化學(xué)肥料是我國(guó)農(nóng)作物增產(chǎn)的重要手段，也使我國(guó)成為化學(xué)肥料的主要生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)之一；化肥的使用，有效地提高了作物的產(chǎn)量，增加了人們對(duì)化肥的依賴度。但是，化肥在有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不容忽視的負(fù)面影響，由于化肥中腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)幾乎沒有，使用化肥會(huì)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的缺乏，造成土壤板結(jié)。此外，化肥具有高揮發(fā)性、易流失性和較低的利用率，已有研究證實(shí)，氮肥、磷肥和鉀肥的利用率分別為30%～50%、10%～25%和50%左右[1]。

為了更好的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人們逐步開始使用營(yíng)養(yǎng)全面、對(duì)土壤微生物群落具有改善作用、維護(hù)土壤微生態(tài)平衡的有機(jī)肥。有機(jī)肥來(lái)源廣泛，易獲取，同時(shí)能夠?qū)ν寥览砘再|(zhì)進(jìn)行改良，增強(qiáng)土壤肥力[2]。但是，由于其成分的不確定性導(dǎo)致了其肥效的不穩(wěn)定。有機(jī)肥可來(lái)源于家畜糞便、作物秸稈等農(nóng)林廢棄物。而動(dòng)物糞便中含有較高的重金屬，當(dāng)其作為有機(jī)肥時(shí)會(huì)對(duì)土壤造成二次污染，從而影響作物的安全利用。此外，當(dāng)土壤對(duì)有機(jī)肥進(jìn)行降解時(shí)，會(huì)釋放二氧化碳等溫室氣體，對(duì)大氣造成一定的污染[3]。

1 菌肥的定義

菌肥也被稱為微生物肥料、菌劑、接種劑，是現(xiàn)代新興肥料制品中的重要一環(huán)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中重要的輔材。菌肥可以起到促進(jìn)植物生長(zhǎng)和抑制有害微生物活動(dòng)的作用。菌肥內(nèi)活體微生物的生命活動(dòng)可有效地提供植物所需的營(yíng)養(yǎng)元素。

菌肥在我國(guó)大概有70年的歷史，菌肥的發(fā)展首先是從根瘤菌劑開始，到細(xì)菌肥料，到現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的微生物肥料[4]。我國(guó)目前常用的菌肥主要為解磷菌類的菌肥、固氮菌類的菌肥、解鉀菌類的菌肥、抗生菌類的菌肥、菌根菌類的菌肥和復(fù)合菌類的菌肥等[5]。隨著微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，菌肥具有較為廣闊的應(yīng)用范圍。

2 菌肥的功能

菌肥主要具有以下的功能：

2.1 菌肥有利于保持土壤肥力

菌肥肥料中微生物的活動(dòng)能夠快速分解土壤中的有機(jī)質(zhì)，提升土壤肥力，并對(duì)土壤中的無(wú)機(jī)元素起到固定作用。微生物中含有的化學(xué)元素可作為植物有效養(yǎng)分的儲(chǔ)備庫(kù)，而土壤微生物儲(chǔ)存的養(yǎng)分能夠?qū)ν寥牢h(huán)境起到調(diào)控作用。由于微生物的新陳代謝，能夠推動(dòng)土壤中元素的循環(huán)[6]。

2.2 菌肥有利于農(nóng)作物吸收營(yíng)養(yǎng)

比如，菌肥中的一些根瘤菌屬肥，能夠與豆科植物的根部相結(jié)合，形成根瘤。根瘤能夠滿足豆科植物實(shí)際生長(zhǎng)中所需要的氮素，促進(jìn)作物吸收營(yíng)養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的更好生長(zhǎng)[7]。

2.3 菌肥有利于減少病蟲害

植物中的多種酶能夠?qū)ξ⑸锲鸬秸T導(dǎo)作用。如：過(guò)氧化物酶、脫氧合酶和幾丁質(zhì)酶等，這些酶能夠使微生物參與到植物的防御反應(yīng)中，有利于植物的防病及抗病。同時(shí)部分微生物的分泌物能夠使病原微生物的活動(dòng)得到抑制，降低病蟲害發(fā)生率，提高作物產(chǎn)量[8]。

2.4 菌肥有利于提升作物品質(zhì)

與豆科植物互作的根瘤菌，能夠固定氮向作物籽粒的輸送。因此在根瘤菌肥使用后，可使豆科植物籽粒中的蛋白質(zhì)含量得以有效提升。此外，有些菌肥在應(yīng)用之后，可促進(jìn)作物中的糖分、維生素C以及氨基酸等含量得以有效提升，能夠使蔬菜品質(zhì)得以提升，有效降低農(nóng)作物中硝酸鹽含量等[9]。

3 菌肥的應(yīng)用及制備技術(shù)

隨著菌肥的廣泛應(yīng)用，其相關(guān)研究也愈加深入，但在其實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用中仍舊存在的問題是菌肥的生產(chǎn)工藝相對(duì)落后[10]。

微生物菌肥的效率主要由所選擇的菌種種類、微生物的活性度和作用效率決定。考慮到我國(guó)地理與自然、生態(tài)環(huán)境差異較大，且微生物容易受到不同環(huán)境的影響，導(dǎo)致肥料使用后肥效差異較大。所以菌種的選育是菌肥制備中最重要的一環(huán)?，F(xiàn)今菌肥的研究普遍是針對(duì)特定的情況，篩選特定菌種，并根據(jù)菌種的特性來(lái)制備菌肥。菌肥制備流程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要分為菌液的制備、堆肥的制作和堆肥發(fā)酵[11]。菌肥制作時(shí)一般是將菌種接種在基肥上共同發(fā)酵，基肥一般是采用農(nóng)林廢棄物，比如玉米秸稈、花生殼、煙草葉片、椰殼、麥糠、禽畜糞便等[12-14]。菌肥的基肥來(lái)源廣泛，靈活程度高，經(jīng)濟(jì)使用，而且能夠使農(nóng)林的廢棄物得到更好的處理，有利于對(duì)環(huán)境更好的進(jìn)行保護(hù)。

目前，菌肥已得到廣泛的應(yīng)用。例如，從亳州的藥用菊科植物篩選出具有促生功能的菌株，并與微生物實(shí)驗(yàn)室保存的優(yōu)良菌株一同培養(yǎng)，得到相互之間無(wú)明顯拮抗作用的菌株共 7 株，并將其制備成亳菊專用復(fù)合菌肥。通過(guò)施用于溫室大棚的盆栽亳菊上，研究發(fā)現(xiàn)亳菊專用復(fù)合菌肥的施用能夠提高亳菊中活性物質(zhì)含量的積累，為亳菊的提質(zhì)增效奠定了基礎(chǔ)[15]。胡瀅瀅等以學(xué)校食堂的泔水為原料，通過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)獲得粘紅酵母和地衣芽孢桿菌菌液，并且按照不同比例混合菌液制備微生物液體菌肥，施用了液體菌肥的盆栽小油菜，其鮮重、葉綠素含量和過(guò)氧化氫酶活性均比對(duì)照組有了顯著的提高了[16]。王連林等篩選出三株功效顯著的功能菌，包括固氮菌N1、解磷菌FL7、解鉀菌K3，然后將由三種菌制成的復(fù)合菌劑與一定比例的畜禽糞便聯(lián)合，制成能夠提升作物品質(zhì)和改良土壤狀況的高效復(fù)合生物菌肥[17]。鄭世浩等從土壤中篩選得到固氮菌N3、水解土壤有機(jī)磷細(xì)菌Y1、釋放不溶性無(wú)機(jī)磷細(xì)菌W3和生防菌KY2，并將三種菌和玉米秸稈一同發(fā)酵制成菌肥，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明此菌肥能夠顯著促進(jìn)煙草的光合作用，并有效防治層出鐮孢菌引起的枯萎病[18]。李凌凌等從辣椒根際處采集土樣，從土壤樣品中篩選出一株固氮菌嗜麥芽窄食單胞菌YX，固氮菌YX與溶磷菌兩兩混合發(fā)酵所制的復(fù)合型菌肥對(duì)植物干重的增加有顯著的效果[19]。趙玥通過(guò)篩選人參根際土壤中的功能菌株，選取了其中活性較強(qiáng)的4株細(xì)菌用于菌肥研制，該種菌肥適應(yīng)性強(qiáng)，效果明顯，較少的用量即可達(dá)到良好的病害防治及增產(chǎn)效果[20]。

國(guó)外對(duì)堆肥技術(shù)在進(jìn)行進(jìn)一步的研究，利用Biolog Tools、PICRUST和FUNGuild對(duì)雞糞和浮石堆肥60 天過(guò)程中細(xì)菌和真菌群落的代謝功能和有機(jī)降解行為進(jìn)行了研究。在高溫階段，細(xì)菌群落對(duì)碳水化合物的降解能力增強(qiáng)。成熟期真菌群落對(duì)羧酸和氨基酸的降解率相對(duì)較高。在培養(yǎng)過(guò)程中，腐殖酸是真菌群落的主要營(yíng)養(yǎng)方式。堆肥處理后，真菌動(dòng)物病原菌由12.5%降至1.2%。細(xì)菌群落組成和底物降解率主要受氧化還原電位、pH和水分的影響，溫度是影響真菌群落有機(jī)物降解的主要環(huán)境因子。此外，Mao等研究證實(shí)，竹炭與兩種細(xì)菌粉聯(lián)合使用對(duì)豬糞堆肥過(guò)程中氣體排放和細(xì)菌群落變化的影響[21]。結(jié)果表明，細(xì)菌群落的演替是高溫堆肥過(guò)程中抗性基因動(dòng)態(tài)變化的主要驅(qū)動(dòng)因素，金屬抗性基因在細(xì)菌群落對(duì)金屬抗性的強(qiáng)弱中起著重要作用。此外，還證實(shí)了溫度、水分和氧化還原電位對(duì)堆肥系統(tǒng)細(xì)菌群落演替和有機(jī)質(zhì)利用特性有很大影響。

4 結(jié)果與展望

我國(guó)的對(duì)菌肥研究與應(yīng)用正在蓬勃發(fā)展，已經(jīng)是菌肥應(yīng)用大國(guó)。使用菌肥是一個(gè)大的趨勢(shì)，隨著菌肥制備技術(shù)的完善，各式各樣的菌肥涌現(xiàn)而出。但是，國(guó)內(nèi)并沒有對(duì)菌肥制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，菌肥的質(zhì)量也較為參差。菌肥的制備技術(shù)依然需要我們投入更多的精力去研究。