劉云峰 楊寧 溫丹 王曉 孫凱寧 王克安 于占東
摘要 微生物菌肥作為綠色肥料,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品安全等提供重要保障。綜述了微生物菌肥的種類和作用機(jī)理,重點(diǎn)分析介紹了微生物菌肥應(yīng)用的生態(tài)效應(yīng),表明微生物菌肥可以提高化肥的利用率,減少化學(xué)肥料的用量,改善土壤環(huán)境,保持土壤健康,提高作物抵抗病蟲害的能力,促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,提高農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量。指出微生物菌肥推廣應(yīng)用過程中面臨的問題,提出今后研究和發(fā)展的建議。
關(guān)鍵詞 微生物菌肥;可持續(xù)發(fā)展; 測(cè)菌施肥;持效性;推廣
中圖分類號(hào) S144? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611(2022)07-0011-05
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.003
開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
Research Progress on Application of Microbial Fertilizer to Horticultural Crops
LIU Yun-feng1,2,YANG Ning2,WEN Dan2 et al
(1.College of Horticulture,JiLin Agricultural University,Changchun,Jilin 130118;2.Institute of Vegetables and Flowers,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan,Shandong 250100)
Abstract As a green fertilizer, microbial fertilizer provides an important guarantee for the sustainable development of agriculture and the safety of agricultural products.This paper describes the types and mechanism of microbial fertilizer,analyzes and introduces the ecological effect of the application of microbial fertilizer.The results show that microbial fertilizer can improve the utilization rate of chemical fertilizer, reduce the dosage of chemical fertilizer, improve the soil environment, maintain soil health, improve the ability of crops to resist diseases and insect pests, promote the growth and development of crops, improve the quality of crop products.Points out the problems in the promotion and application of microbial fertilizer,and puts forward the suggestion of future research and development.
Key words Microbial fertilizer;Sustainable development;Fertilization by testing bacteria;Persistence;Promotion
隨著我國保護(hù)地蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,很多地區(qū)由于長(zhǎng)年集約化經(jīng)營(yíng)所引起的土壤酸化與鹽漬化問題對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及生態(tài)環(huán)境帶來了一定的負(fù)面影響。隨著設(shè)施作物連作年限的增加,土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、微生物多樣性等均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)[1],如果不及時(shí)治理將會(huì)影響蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì),并嚴(yán)重制約國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的需要[2]。
種植者往往通過大量投入農(nóng)業(yè)化學(xué)品以期獲得高產(chǎn),而化學(xué)肥料長(zhǎng)期施用會(huì)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞,造成土壤微生物數(shù)量減少、病原菌數(shù)量增加、有機(jī)質(zhì)含量下降、加劇連作障礙的發(fā)生,使農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降,以及種植成本上漲等一系列問題,嚴(yán)重影響生態(tài)的穩(wěn)定,因此肥料的合理選擇與使用對(duì)生態(tài)安全尤為關(guān)鍵,而微生物菌肥作為環(huán)境友好型肥料,以可持續(xù)的方式有效緩解了這一系列問題。微生物肥料可在農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展中發(fā)揮獨(dú)特的重要作用,從單一菌種向復(fù)合菌種、從提供單一養(yǎng)分功能到提供綜合功能環(huán)境友好、生態(tài)循環(huán)的新型微生物肥料,并且可與智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)模式相結(jié)合,做到測(cè)土配方、測(cè)菌配肥、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
1 植物與有益微生物
植物與微生物之間的相互作用為植物獲取營(yíng)養(yǎng)、提高抗病性等提供了基本保障,是調(diào)節(jié)植物生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分[3]。在與植物有廣泛相互作用的微生物群落中,有一類活躍于植物根際的有益微生物被稱為根際促生菌(plant-growth-promoting rhizobacteria, PGPR),這些有益微生物可以分為植物促生長(zhǎng)真菌( plant-growth-promoting fungi,PGPF)和植物促生長(zhǎng)細(xì)菌(plant-growth-promoting bacteria,PGPB)兩類,是根際微生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分[4-5]。其中PGPB包括在根際細(xì)菌、內(nèi)生細(xì)菌和其他促進(jìn)植物生長(zhǎng)的細(xì)菌,對(duì)作物根際土壤養(yǎng)分的有效性及其養(yǎng)分循環(huán)起到重要作用[6]。與根際細(xì)菌相比,生活在植物組織中的內(nèi)生菌不僅能促進(jìn)宿主植物的生長(zhǎng),并對(duì)其他競(jìng)爭(zhēng)植物產(chǎn)生化感作用,能發(fā)揮直接的有益作用[7]。由于微生物種類繁多所以作用機(jī)理也多樣,總體而言可以使宿主植物更好地抵御生物和非生物的脅迫以及其他植物的競(jìng)爭(zhēng)。791E78E5-A123-4091-99C6-1680013781F4
1.1 活化養(yǎng)分
微生物通過合成各種有機(jī)酸來溶解不溶性磷酸鹽,從而起到活化土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分的作用。光合細(xì)菌(photosynthetic bacteria,PSB)將光能轉(zhuǎn)化成植物所需的養(yǎng)分、能量,有助于基質(zhì)多元氮素的有效轉(zhuǎn)化,提高土壤中脲酶(urease)、過氧化氫酶(CAT)活性,有利于植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,提髙作物產(chǎn)量[8-9]。固氮菌(Azotobacter sp.)分泌的多種維生素可促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)和環(huán)狀芽孢桿菌(Bacillus circulans)對(duì)富鉀火成巖的分解釋放出磷、鉀及其他營(yíng)養(yǎng)元素的能力與自身代謝產(chǎn)生有機(jī)酸、胞外多糖等物質(zhì)的能力有顯著相關(guān)[10-13]。酵素菌肥發(fā)酵過程中所含有微生物主要以酵母菌、乳酸菌、曲霉等為主,其代謝產(chǎn)生大量的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、細(xì)胞壁分解酶等,澆施土壤中有利于除去土壤重金屬同時(shí)增加它速效養(yǎng)分的含量[14-15]。桓明輝等[16]在秸稈還田試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),生物菌肥能有效地促進(jìn)秸稈分解,并且隨著微生物數(shù)量增加,土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶(invertase)、堿性磷酸酶(ALP)及過氧化氫酶的活性也顯著增加。劉學(xué)靜[17]研究發(fā)現(xiàn),酵素菌肥能夠產(chǎn)生糖化酶(α-1,4-Glucan glucohydrolace)、尿素分解酶、纖維分解酶等幾十種活性很強(qiáng)的酶,具有較強(qiáng)發(fā)酵分解能力。其中的脂肪酶(lipase)、淀粉酶(amylase)、 蛋白酶(protease)和過氧化氫酶等能提高活性污泥產(chǎn)甲烷(methane)的潛力[18-19]。Pfennig[20]研究發(fā)現(xiàn),光合細(xì)菌還能夠合成糖類、氨基酸類、維生素類及其他生物活性物質(zhì)。
1.2 促生長(zhǎng)的活性物質(zhì)
微生物群落結(jié)構(gòu)與植物激素有相關(guān)性,通過改變作物根際周圍的微生物群落結(jié)構(gòu)來影響植株的激素種類和濃度[21]。賈小明[22]檢測(cè)到多種微生物分泌細(xì)胞分裂素(cytokinin,CTK)。細(xì)胞分裂素影響植物根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)以及促進(jìn)側(cè)根和根毛的形成[23]。微生物也能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生激素,如吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(gibberellins,GAs)和脫落酸(ABA)以及其他一些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。乙烯(ethylene)作為脅迫激素參與植物生長(zhǎng)發(fā)育過程,調(diào)節(jié)根和莖的生長(zhǎng),乙烯濃度升高會(huì)導(dǎo)致葉片衰老、黃化、萎蔫等,大多數(shù)非生物脅迫可誘導(dǎo)其產(chǎn)生,這對(duì)植物的生長(zhǎng)和健康有不利影響。Glick[24]研究發(fā)現(xiàn),許多促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌含有ACC脫氨酶,該酶可以裂解植物的乙烯前體ACC,從而降低植物產(chǎn)生的乙烯或者對(duì)乙烯水平進(jìn)行調(diào)節(jié),防止植物在受到脅迫時(shí)因乙烯水平升高而導(dǎo)致生長(zhǎng)抑制。
此外,微生物可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性提高,使植物體內(nèi)的茉莉酮酸(jasmonate)形成積累,能夠促進(jìn)氣孔閉合,還能激活防御反應(yīng)基因的表達(dá),引發(fā)防衛(wèi)素的合成,誘導(dǎo)產(chǎn)生滲透蛋白、高脯氨酸(L-Pipecolic acid)含量的糖蛋白(glycoprotein)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)、植物抗毒素(phytoalexin)以及蛋白酶抑制劑(protease inhibitor)等的合成[25-30]??莶菅挎邨U菌可通過產(chǎn)生激素和酶來提高植物對(duì)逆境的抗性[31]。內(nèi)生菌產(chǎn)生抗菌化合物、鐵載體、揮發(fā)性有機(jī)化合物和抗生素,例如產(chǎn)生氰化氫、抗菌素、胞外酶等對(duì)病原菌具拮抗作用的代謝產(chǎn)物[32-37]。
2 微生物菌肥分類、組成和施用模式
2.1 微生物菌肥分類
微生物菌肥種類繁多功能多樣,在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的產(chǎn)品種類有農(nóng)用微生物菌劑、生物有機(jī)肥和復(fù)合微生物肥料3大類12個(gè)品種[38]。按照作用機(jī)理可分為傳統(tǒng)微生物菌肥(如固氮菌肥、硅酸鹽菌肥、解磷菌肥、解鉀菌肥、根瘤菌肥等)和新型微生物功能菌肥(如細(xì)菌肥、放線菌肥、真菌類菌肥、根際促生菌等);按照制品可分為單一微生物菌肥和復(fù)合微生物菌肥;按照使用的類型可以分為微生物菌肥和微生物菌劑;按形態(tài)可分為液體、粉狀和顆粒狀。
2.2 微生物菌肥的組成
微生物肥料由早期提供單一功效逐漸向多功能復(fù)合微生物菌肥方向發(fā)展,從提供單一農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)到多種復(fù)合菌株協(xié)同增效。作為一種新型生物肥料制品,微生物菌肥利用活性可繁殖微生物的生命活動(dòng)及代謝產(chǎn)物使作物得到特定需要的肥料養(yǎng)分,核心是其中特定的有效的活微生物。微生物的種類決定了菌肥的應(yīng)用效果,目前使用的菌種有200 多種,包括細(xì)菌、真菌、放線菌等功能菌株,其中以枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)、膠凍樣類芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)、巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)和地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)等植物根際促生菌最為常見[39]。
2.3 施用模式多樣
微生物菌肥可以和有機(jī)肥配施做基肥,也可做追肥。還可用來浸種、蘸根或葉面噴施等,具體施用方式要根據(jù)菌肥類型,土壤板結(jié)、病害程度等來酌情調(diào)整。Da Silva等[40]認(rèn)為,選擇合適的方法可以增強(qiáng)有益菌在田間定植和促進(jìn)甘蔗(Saccharum officinarum)生長(zhǎng)。
2.3.1 作基肥。微生物菌肥基肥最好配施腐熟的農(nóng)家肥,施用時(shí)適當(dāng)減少化肥的使用量。經(jīng)濟(jì)作物和大田作物的施用量應(yīng)根據(jù)微生物菌肥的類型、種植的習(xí)慣和使用說明確定。李松儒[41]研究發(fā)現(xiàn),施用750 kg/hm2酵素有機(jī)肥+750 kg/hm2生物炭基肥+300 kg/hm2微生物菌肥可使桔梗(Platycodon grandiflorus)最快達(dá)到采收標(biāo)準(zhǔn),并且根部長(zhǎng)勢(shì)最優(yōu),產(chǎn)量也能達(dá)到最高。馬超等[42]試驗(yàn)得出,施用農(nóng)家肥90 m3/hm2+生物菌劑675 kg/hm2做基肥,可以使西瓜的植株長(zhǎng)勢(shì)偏旺,坐果率在97.2%左右。秦立金等[43]發(fā)現(xiàn),施用復(fù)合微生物菌劑做底肥時(shí),馬鈴薯生理指標(biāo)和產(chǎn)量指標(biāo)效果較佳。 師學(xué)靜等[44]建議,施生物有機(jī)肥1 800 kg/hm2+生物蛋白控釋肥1 200 kg/hm2+土壤調(diào)理劑1 200 kg/hm2+微生物菌肥15 L/hm2做基肥,既能改善土壤的理化性狀,又能明顯提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)??姽鸺t等[45]研究發(fā)現(xiàn),用復(fù)合微生物肥做基肥時(shí),比常規(guī)施肥處理的氮磷鉀總養(yǎng)分用量增加25%時(shí),西蘭花的產(chǎn)量和收益較常規(guī)施肥顯著提高。李怡博等[46]用高碳基肥1 500 kg/hm2和微生物肥225 kg/hm2配施+純氮30 kg/hm2對(duì)植煙土壤的改良效果最好,能夠增加土壤微生物數(shù)量,提高土壤酶活性和土壤肥力。李坤灼等[47]發(fā)現(xiàn),在酸性土壤條件下, 西瓜田基施復(fù)合微生物肥1 500 kg/hm2可明顯提高西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。791E78E5-A123-4091-99C6-1680013781F4
2.3.2 作追肥。
生物有機(jī)肥作追肥時(shí), 通常施用量跟化肥等值量或根據(jù)具體情況考慮配施一定量化肥,施用時(shí)間要比化肥提前7~10 d。有試驗(yàn)結(jié)果表明,在魯西南蒜—椒輪作種植模式下,在大蒜種植時(shí)施用微生物菌劑300 kg/hm2的基礎(chǔ)上,辣椒定植后用85%常規(guī)追肥量加上微生菌劑150 kg/hm2,可使辣椒品質(zhì)和產(chǎn)量顯著提高[48]。劉燕敏等[49]的3年試驗(yàn)結(jié)果表明,在蕎麥(Fagopyrum esculentum Moench)需肥期間用生物菌肥進(jìn)行根部追肥和葉面噴肥能顯著增加蕎麥的結(jié)實(shí)率和千粒重,一般噴施用法為菌肥∶水1∶50攪拌,靜置2 h后取用上清液。趙芮晗等[50]進(jìn)行生菜栽培試驗(yàn)時(shí),用光合細(xì)菌(photosynthetic bacteria,PSB)和豬糞沼液配施做追肥,可使硝酸鹽含量平均降低14.41%,VC含量提高24.36%,其他品質(zhì)指標(biāo)也顯著提高。
2.3.3 浸種、沾根。
利用微生物處理種子是改善種子特性的一種有效方法。目前常用且能與植物共生的植物內(nèi)生菌主要有木霉屬(Trichoderma)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、腸桿菌屬(Enterobacter Hormaeche and Edwards)和芽孢桿菌屬(Bacillus Cohn)等,通過與種子形成緊密的內(nèi)生聯(lián)系來改善植物的生長(zhǎng)和發(fā)育[51]。使用時(shí)要根據(jù)菌肥的形態(tài)浸種施用,固態(tài)菌劑可在清水中浸泡1~2 h后, 用浸出液進(jìn)行浸種或沾根。液態(tài)菌劑要根據(jù)使用說明稀釋相應(yīng)的倍數(shù)后再使用。劉燕敏等[49]把生物菌肥按照用量為22.5 kg/hm2拌種,使用時(shí)將種子潤(rùn)濕加入肥料拌勻,使種子與菌肥充分接觸,堆放8~12 h后播種。Zakria等[52]發(fā)現(xiàn),浸根接種比根際施用能觀察到更多內(nèi)生細(xì)菌的定殖。煙苗假植時(shí)通過蘸根可使側(cè)根數(shù)比對(duì)照增加20.4%,促進(jìn)煙苗的生長(zhǎng),利于培育壯苗[53]。
此外,在作物生長(zhǎng)期內(nèi)將菌肥溶于水中,按說明要求稀釋后用于葉面追肥, 選擇陰天無雨的日子或晴天下午均勻噴施,濾渣可再施于植物根部。
3 微生物菌肥的農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)
微生物菌肥通過特定微生物的生命活動(dòng)直接或間接為植物提供生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)元素,抑制病原微生物降低病蟲害發(fā)生。菌肥具有高吸附的性能,能固定大量水分和養(yǎng)分,提高土壤向植物提供養(yǎng)分的能力,肥料中的有機(jī)質(zhì)能增加土壤空隙,改善團(tuán)粒結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高土壤通氣性,增加土壤易代謝碳的含量[54-55],調(diào)節(jié)土壤氮素平衡,還可促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的合成,降解土壤中難溶有機(jī)物,促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的礦化,增加土壤肥力[56]。
3.1 培肥地力,改善和修復(fù)土壤結(jié)構(gòu)
長(zhǎng)期施用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié),通氣性變差,土壤有益微生物活力降低。微生物菌肥可促進(jìn)土壤中微生物量增加,秸稈腐熟菌劑可促進(jìn)秸稈原位還田腐解及木質(zhì)素的降解和腐殖質(zhì)的形成,提升土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量,增加土壤肥力。各種自生、共生的固氮微生物可以增加土壤中的氮素,尿素分解菌可誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀,治理土壤重金屬污染,多種解磷、解鉀微生物可以分解土壤中難溶的磷、鉀[57]。
通過微生物自身的生命活動(dòng)增強(qiáng)土壤通氣性,使土壤相對(duì)容重減少,提高土壤中有機(jī)—無機(jī)團(tuán)聚體的含量,促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,使板結(jié)的土壤疏松透氣,改善土壤物理性質(zhì),促進(jìn)作物根系的生長(zhǎng)[58]。
3.2 防蟲抗病,增強(qiáng)作物抗逆性
有益微生物在作物根際微生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生長(zhǎng)繁殖,形成優(yōu)勢(shì)種群,保護(hù)根際,抑制其他有害微生物的生長(zhǎng)與繁殖[59-60]。一些有益微生物對(duì)病原微生物具有拮抗作用,當(dāng)作物受到病蟲害侵?jǐn)_時(shí),能有效減輕病蟲害對(duì)植物的損傷。微生物在生長(zhǎng)繁殖過程中會(huì)分泌各種代謝產(chǎn)物,刺激作物的生長(zhǎng)。例如叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)可與宿主植物形成共生體提高根系對(duì)礦質(zhì)元素吸收和保護(hù)酶活性,以及改善植物體內(nèi)離子平衡,增強(qiáng)宿主植物的耐鹽性[61]。
復(fù)合微生物肥料中的特定有效活微生物能夠誘導(dǎo)作物形成過氧化物酶和超氧化物歧化酶,通過消除自由基的方法減輕外界的不利影響,增強(qiáng)作物抗逆性[62]。廣譜拮抗生防枯草芽孢桿菌胞外植酸酶可促進(jìn)在鹽脅迫條件下小麥幼苗的生長(zhǎng)[63]。DAlessandro等[64]證明在玉米植株上接種具有產(chǎn)生VOC 2,3-丁二醇潛力的內(nèi)生產(chǎn)氣腸桿菌可以增強(qiáng)對(duì)玉米葉枯病的病原體玉米大斑病菌的抗性。病害是威脅蘋果生產(chǎn)的主要障礙之一,其中花臉病和腐爛病是危害較為嚴(yán)重的兩種病害。陳建明等[65]通過2年的田間試驗(yàn)表明,施加微生物菌肥促進(jìn)了花臉病蘋果植株根系的生長(zhǎng),提高了植株對(duì)氮肥的吸收利用,減輕了花臉病對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。黃南[66]利用含有解淀粉芽孢桿菌SQR9的微生物菌肥(BIO),能夠有效降低黃瓜枯萎病(cucumber fusarium wilt)的發(fā)病率。西瓜枯萎病病原為尖孢鐮刀菌西瓜?;蚚Fusarium oxysporum f.sp.Hiveum (E.F.Smith) Wollen.],西瓜專用微生物菌肥能夠防止西瓜枯萎病,克服西瓜連作障礙[67]。
3.3 節(jié)約資源,減少農(nóng)藥化肥使用
含有特定微生物的菌肥能增加土壤中氮素、有效鉀和有效磷在根際土的釋放和轉(zhuǎn)化利用,提高肥料利用率,與化學(xué)肥料配合施用,使無機(jī)肥變?yōu)橛袡C(jī)肥,既可以保增產(chǎn),又能減少化肥使用量,減少農(nóng)業(yè)化學(xué)品用量,達(dá)到平衡施肥、合理施肥[68-69]。菌肥中的功能菌能增強(qiáng)土壤酶活性,加快有機(jī)質(zhì)的分解和利用[70]。試驗(yàn)表明有機(jī)肥配施菌肥既能提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì),又能降低肥料的使用量,還能增加烤煙抗病能力[71]。許麗等[72]研究顯示,在對(duì)小麥玉米的減肥增效方面,與對(duì)照相比,生物菌肥等量替代復(fù)合肥使土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀的養(yǎng)分含量增加12.49%~26.38%,使土壤肥力庫容增加。吳莉雅[73]在解決太子參(Pseudostellaria radix)連作障礙的試驗(yàn)中,通過施用生物菌肥提高了土壤的pH,從而提高重茬地土壤的緩沖效果,使連作障礙得到有效緩解。791E78E5-A123-4091-99C6-1680013781F4
3.4 促進(jìn)植物生長(zhǎng),提高品質(zhì)和產(chǎn)量
微生物菌肥可以改變根的形態(tài)結(jié)構(gòu),良好的根系構(gòu)型會(huì)提高作物對(duì)逆境的適應(yīng)能力[74]。根瘤菌可以提高植物分枝的程度從而增加側(cè)枝的數(shù)量[75]。褐球固氮菌(Azotobacter chroococ-cum)和巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)混施促進(jìn)了青錢柳(Cyclocarya paliurus)根細(xì)根的形成和生長(zhǎng)[76]。根的生長(zhǎng)使根更大面積地接觸土壤,提高植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素和水分的吸收力。通過外源施加有益微生物菌劑調(diào)整土壤中微生物區(qū)系及活性,是實(shí)現(xiàn)根際生態(tài)環(huán)境定向調(diào)控、改善植株生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)的重要途徑之一[77]。微生物菌肥可以降低白菜、辣椒、豆角等農(nóng)產(chǎn)品的硝酸鹽含量,提高維生素C的含量[78-79]。
通過提高植物的光合作用,可促進(jìn)作物發(fā)芽開花,使其成熟期提前,使茄果類保果率提高 30%~40%,增產(chǎn) 15%~30%,葉菜類增產(chǎn) 9% ~21%,提高單果重、含糖量、延長(zhǎng)儲(chǔ)存期和品質(zhì),提高農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[80]。試驗(yàn)表明,常規(guī)施肥配施生物菌肥,可增加肥效,提高單季晚稻[81]成穗率,能顯著提高藜麥(Chenopodium quinoa Willd)[82]產(chǎn)量。與土壤調(diào)理劑配施處理促進(jìn)效果顯著,使黃瓜株高和莖粗增加,節(jié)間縮短,提高了黃瓜的單果重和產(chǎn)量[83]。
綜上所述,施用微生物菌肥對(duì)促進(jìn)土壤微生物繁殖、改善土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤健康、提高作物抗逆性、在促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面具有重要作用[84],這使得微生物菌肥在農(nóng)業(yè)上的作用逐漸被人們所認(rèn)識(shí),并擁有廣闊的發(fā)展前景。
4 微生物肥面臨的主要問題和對(duì)策
4.1 認(rèn)識(shí)不夠全面,要測(cè)菌配肥
很多種植者對(duì)微生物肥的認(rèn)識(shí)不夠全面,甚至進(jìn)入夸大或否定的誤區(qū)。一種肥料的效果如何,需經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)和準(zhǔn)確的選擇,同一菌肥在不同作物上的施用效果不同,不同菌肥對(duì)同一作物的施用效果也不同,同一菌劑的不同施用濃度對(duì)同一作物的影響也不同。不同土壤的類型和微生物區(qū)系的差異往往會(huì)使同種菌肥應(yīng)用效果不同。特定微生物菌種才是微生物肥料的核心,對(duì)施用效果的影響最為直接,應(yīng)結(jié)合實(shí)際的田間土壤類型、土壤肥力狀況、氣候條件以及菌種與宿主植物的親和性進(jìn)行有針對(duì)性地分析,選擇出具有最佳生態(tài)效應(yīng)的菌種,最好做到“測(cè)菌施肥”,繼續(xù)深入全面地研究微生物促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量的機(jī)理及菌肥的田間持效性[85]和肥效的變化規(guī)律。
4.2 配套設(shè)施缺乏,技術(shù)支持不完善
目前微生物肥料的施用方式大多是與其他化學(xué)肥料混施,或用于堆肥、漚肥、秸稈發(fā)酵,不但操作費(fèi)時(shí),使施肥成本大于買肥成本。而且微生物肥開始發(fā)揮效益的時(shí)間較化學(xué)肥料時(shí)間長(zhǎng),短期難見收益,有的地區(qū)農(nóng)戶使用積極性不高。微生物肥料在使用過程中,因其含有的特效微生物受環(huán)境等因素的影響較大,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,影響了農(nóng)戶對(duì)微生物菌肥的正確認(rèn)識(shí)和接受能力。應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的使用習(xí)慣建立一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化耕作體系,細(xì)化施用標(biāo)準(zhǔn)和方案,科學(xué)地指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)[86],同時(shí)開發(fā)相應(yīng)的配套設(shè)備,降低使用的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高農(nóng)戶的勞動(dòng)效率。
4.3 菌株復(fù)配協(xié)同作用
菌株復(fù)配協(xié)同作用機(jī)理有待深入研究,單一的微生物菌種只提供單一的功效,受土壤環(huán)境的波動(dòng)、微生物間拮抗、農(nóng)田條件的變化等因素影響,單一微生物很難高效地發(fā)揮理想的田間生態(tài)效應(yīng)??衫貌煌δ芪⑸镏g的相互作用,科學(xué)合理的復(fù)配組合,應(yīng)用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn),將生防菌株與田間土壤環(huán)境條件相結(jié)合,與土著菌株共同構(gòu)建高效復(fù)合微生物菌系,共同緩解不同的生物和非生物脅迫,促進(jìn)微生物生態(tài)功能更好的發(fā)揮。
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