段振峰，邢永秀*，李楊瑞

（1．廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007）

在我國(guó)的甘蔗生產(chǎn)中，化肥、農(nóng)藥和除草劑等的大量使用雖增加了甘蔗產(chǎn)量，但也帶來(lái)了許多嚴(yán)重的后果，例如環(huán)境污染、土壤板結(jié)、土壤肥力下降和生態(tài)壞境惡化。在這種背景下，微生物肥料由于其資源節(jié)約和環(huán)境友好的特性而成為研究熱點(diǎn)［1］。目前，微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品種類(lèi)繁多，本文就甘蔗施肥現(xiàn)狀以及微生物肥料在甘蔗應(yīng)用上的前景進(jìn)行分析，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該類(lèi)產(chǎn)品的特征特性，促進(jìn)微生物肥料的推廣應(yīng)用以及我國(guó)蔗糖產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

1 當(dāng)前我國(guó)甘蔗施肥現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 肥料利用率偏低

我國(guó)甘蔗生產(chǎn)一般施氮量在500～750 kg/hm2［1］。據(jù)報(bào)道，我國(guó)農(nóng)作物的氮肥吸收率低，為30%～35%，磷肥吸收率為10%～20%，鉀肥吸收率為35%～50%［2-4］。由于大量使用化肥，雖增加了甘蔗的產(chǎn)量，但由于利用率偏低帶來(lái)了肥料大量浪費(fèi)，造成環(huán)境污染、土壤板結(jié)和肥力不斷下降等的嚴(yán)重后果。

1.2 施肥技術(shù)欠缺

當(dāng)前我國(guó)蔗農(nóng)施肥方式較為傳統(tǒng)，大多施肥方式落后。甘蔗新植時(shí)使用大量常規(guī)化肥作基肥，發(fā)芽受到嚴(yán)重抑制，導(dǎo)致萌芽率低，甚至產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象；追施大量氮肥常導(dǎo)致甘蔗生產(chǎn)倒伏嚴(yán)重。宿根蔗、開(kāi)壟和施肥較淺，常不松蔸，不利于宿根蔗發(fā)株及后續(xù)的生長(zhǎng)。

1.3 新型肥料投入不足

新型肥料包括微生物菌肥和有機(jī)肥料，可以通過(guò)肥料中的微生物分解氮磷鉀供植物吸收利用。為了保證肥效均衡持久，微生物菌肥含有的有益微生物可以通過(guò)自身的代謝活動(dòng)改善作物環(huán)境，包括活化土壤肥力、調(diào)節(jié)土壤pH值、提高植物的抗病蟲(chóng)害能力、促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收等，進(jìn)而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。在現(xiàn)實(shí)甘蔗生產(chǎn)中，蔗農(nóng)依賴化學(xué)肥料，對(duì)新型肥料投入很少。

1.4 甘蔗種植存在連作障礙

我國(guó)對(duì)糖業(yè)高度重視，甘蔗產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展，尤其是廣西、云南、廣東湛江等地的甘蔗產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)支柱和蔗農(nóng)收入的重要來(lái)源。但由于長(zhǎng)期的甘蔗連作導(dǎo)致蔗區(qū)土地養(yǎng)分不平衡，甘蔗抗逆性差，容易發(fā)生病蟲(chóng)害。長(zhǎng)期連作還會(huì)導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量減少和失衡，而長(zhǎng)期的化肥和農(nóng)藥使用會(huì)進(jìn)一步加重這種情況，造成更加嚴(yán)重的連作障礙。

2 微生物肥料

微生物肥料是一種含有有益微生物活體的產(chǎn)品，肥料制作是由菌種的篩選、培養(yǎng)、發(fā)酵再到基質(zhì)的吸附制造而成［5］。微生物肥料的定義分為廣義和狹義，因此又稱(chēng)微生物菌肥。

2.1 微生物肥料的分類(lèi)

當(dāng)前微生物肥料主要包括微生物菌劑、生物有機(jī)肥和復(fù)合微生物肥料。微生物菌肥是利用微生物的生命活動(dòng)，分解難溶的氮磷鉀等植物所需營(yíng)養(yǎng)成分，調(diào)節(jié)土壤微生物菌種群落，從而增加植物養(yǎng)分的供應(yīng)量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境。

2.1.1 微生物菌劑

微生物菌劑是指生物活性產(chǎn)品或微生物接種物，包括一種或多種有益細(xì)菌或真菌，其中細(xì)菌、藍(lán)藻、叢枝菌根真菌是最常用的菌株，具有氮固定、磷增溶或纖維素分解作用，通過(guò)提高根系對(duì)土壤養(yǎng)分的利用來(lái)促進(jìn)生長(zhǎng)和產(chǎn)量［6］。

2.1.2 生物有機(jī)肥

生物有機(jī)肥是有機(jī)質(zhì)和有益菌的結(jié)合物，具有較強(qiáng)的生物肥力，并具有營(yíng)養(yǎng)特性。通過(guò)功能性菌肥中的微生物代謝產(chǎn)生類(lèi)生長(zhǎng)物質(zhì)，激活土壤養(yǎng)分并改善根際土壤生物活性，保護(hù)根際環(huán)境，改良土壤，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量［7］。生物有機(jī)肥料具有微生物菌劑和傳統(tǒng)有機(jī)肥料的雙重優(yōu)勢(shì)，除了較高含量的有機(jī)質(zhì)外，還包含具有特定功能的微生物。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)相繼實(shí)施了土壤配方施肥、秸稈還田和有機(jī)質(zhì)改良耕地質(zhì)量的保護(hù)措施，在生產(chǎn)中以有機(jī)肥部分代替化學(xué)肥料，有力地促進(jìn)了我國(guó)生物有機(jī)肥的發(fā)展［8］。

2.1.3 復(fù)合微生物肥料

復(fù)合微生物肥料是無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素、微生物菌劑，有的也添加有機(jī)質(zhì)，是一類(lèi)體現(xiàn)化學(xué)肥料、有機(jī)肥料以及微生物肥料的綜合效果，通過(guò)多種途徑提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的肥料［7］。復(fù)合微生物肥料以固體制劑為主，包括細(xì)菌肥料類(lèi)，如根瘤菌肥、固氮菌肥、溶磷菌肥、解鉀菌肥等；真菌肥料類(lèi)，如霉菌肥料、菌根真菌、酵母肥料等；放線菌肥料類(lèi)，如抗生肥料、光合細(xì)菌肥料類(lèi)等。

2.2 微生物肥料的產(chǎn)品登記現(xiàn)狀

從1989年肥料登記管理制度實(shí)施以來(lái)，我國(guó)微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸規(guī)范，微生物肥料種類(lèi)數(shù)量顯著增加。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部微生物肥料和食用菌菌種質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表1顯示，截止到2021年5月，我國(guó)市場(chǎng)微生物菌肥產(chǎn)品有效登記為8905個(gè)，其中微生物菌劑占主要地位，登記個(gè)數(shù)為4360個(gè)，占產(chǎn)品種類(lèi)的48.9%；生物有機(jī)肥為2932個(gè)，占產(chǎn)品種類(lèi)的33%；復(fù)合微生物肥料為1613個(gè)，占產(chǎn)品種類(lèi)的18.1%。

表1 2006~2021年微生物肥料產(chǎn)品登記情況

從產(chǎn)品形態(tài)上來(lái)分，主要以粉劑類(lèi)為主，產(chǎn)品數(shù)量為4208個(gè)，占總登記產(chǎn)品的47.2%；顆粒類(lèi)產(chǎn)品數(shù)量為2845個(gè)，占登記產(chǎn)品的31.9%；液體類(lèi)產(chǎn)品相對(duì)較少，數(shù)量為1852個(gè)，占總登記產(chǎn)品的20.9%。

根據(jù)微生物種類(lèi)和功能劃分，登記的產(chǎn)品可以分為6個(gè)菌劑類(lèi)和2個(gè)菌肥類(lèi)，共8大類(lèi)。其中菌劑類(lèi)包括土壤修復(fù)劑、菌根菌劑、根瘤菌劑、光合細(xì)菌劑、復(fù)合微生物菌劑和有機(jī)物料腐熟劑6種。菌肥類(lèi)包含生物有機(jī)肥料和復(fù)合微生物肥料兩種。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，復(fù)合微生物菌劑占主要產(chǎn)品類(lèi)型的47.2%，其次是生物有機(jī)肥料占29.4%，復(fù)合微生物肥料占18%；具有修復(fù)土壤、提高植物抗性、加強(qiáng)固氮等特殊性功能的產(chǎn)品類(lèi)型只占1.2%。

3 微生物肥料在甘蔗上的應(yīng)用及展望

3.1 應(yīng)用效果

3.1.1 促進(jìn)甘蔗養(yǎng)分吸收

微生物肥料中的特定微生物通過(guò)自身的溶磷、解鉀、生物固氮等特性促進(jìn)植物對(duì)氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，從而促進(jìn)甘蔗的生長(zhǎng)發(fā)育。微生物肥料還可以通過(guò)自身的調(diào)控機(jī)制對(duì)土壤中的微生物數(shù)量進(jìn)行調(diào)控和平衡，對(duì)甘蔗根系分泌物進(jìn)行分解和控制，促進(jìn)甘蔗對(duì)養(yǎng)分的吸收，緩解連作障礙。韋江璐［9］通過(guò)對(duì)4株促生菌組合物接種至甘蔗上發(fā)現(xiàn)處理過(guò)的土壤中速效養(yǎng)分明顯增加，對(duì)甘蔗的生長(zhǎng)也有明顯的促生長(zhǎng)作用。根瘤菌Rhizobium可與大豆、苜蓿、花生等豆科植物通過(guò)生物固氮作用，將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為可被作物直接吸收利用的氮源［10］。苗素平等［11］報(bào)道側(cè)孢芽孢桿菌可明顯改善土壤肥力，促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收和植株生長(zhǎng)。黃恒掌等［12］實(shí)驗(yàn)證明使用微生物菌肥可以改善土壤理化性狀，增強(qiáng)肥效，促進(jìn)甘蔗對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。

3.1.2 促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)

周文靈等［13］研究表明，復(fù)合微生物菌肥對(duì)甘蔗具有明顯的促生長(zhǎng)效果，使用后甘蔗株高增加34.8%～36.2%，莖徑增粗17.5%～24.8%。微生物菌肥的有益微生物會(huì)產(chǎn)生多種生理活性物質(zhì)，例如吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、細(xì)胞分裂素（CTK）等植物激素，這些激素會(huì)刺激細(xì)胞形成層分裂，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育［14-15］。將先軍等［16］研究表明，硅酸鹽細(xì)菌的代謝產(chǎn)物中含有植物激素如生長(zhǎng)素和赤霉素等，對(duì)植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育影響很大。

3.1.3 增加甘蔗產(chǎn)量

黃恒掌等［17］研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥的施用可以促進(jìn)甘蔗增高、增粗，提高甘蔗的出苗率和成莖率，增加甘蔗的有效莖數(shù)，從而增加甘蔗的產(chǎn)量。該試驗(yàn)中，施用微生物菌肥各處理的甘蔗產(chǎn)量比對(duì)照增加10110～13395 kg/hm2，增產(chǎn)效果顯著。陳景深等［18］通過(guò)使用微生物菌肥配施常規(guī)化肥的方式，可以促進(jìn)甘蔗增高長(zhǎng)粗，提高甘蔗產(chǎn)量12.0～22.5 t/hm2，增加蔗糖分0.5～0.9個(gè)百分點(diǎn)。

3.1.4 改良蔗區(qū)土壤

微生物菌肥還起到改良蔗地土壤的作用。施用微生物菌肥后，可以通過(guò)菌肥自身的微生物種群，例如芽孢桿菌、根瘤菌等菌群發(fā)揮自身作用，產(chǎn)生大量糖類(lèi)物質(zhì)并與根系分泌物結(jié)合，起到改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的作用。微生物菌肥還可以通過(guò)對(duì)土壤中的植物殘?jiān)透锓纸?，改善土壤的透氣性，促進(jìn)土壤有機(jī)化。另外微生物還吸收和處理土壤中的鹽分，調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，使其達(dá)到平衡狀態(tài)。

3.2 展望

微生物肥料作為一種新型作物肥料，在解決由化肥過(guò)量使用帶來(lái)的不利影響方面具有很大潛力，同時(shí)微生物菌肥在甘蔗生產(chǎn)過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

首先，為了充分發(fā)揮微生物菌肥的作用，蔗農(nóng)應(yīng)選用合適的微生物菌肥與常規(guī)化肥搭配使用，不能單純依賴一種肥料。為了達(dá)到更好的使用效果，可以使用菌肥加有機(jī)肥和常規(guī)化肥結(jié)合起來(lái)施用，減少各種肥料的局限性，同時(shí)保證各種肥料相互彌補(bǔ)，從而提高甘蔗的產(chǎn)量與品質(zhì)。

其次，微生物肥料在甘蔗生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，微生物肥料的發(fā)展要符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求，以滿足全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，真正達(dá)到減肥增效、環(huán)保高效的目的。

再次，菌肥在甘蔗應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)科學(xué)宣傳，提高蔗農(nóng)認(rèn)知度。同時(shí)新型肥料產(chǎn)品不能只停留在實(shí)驗(yàn)室層面，要加強(qiáng)與企業(yè)、社會(huì)服務(wù)組織以及農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營(yíng)主體合作，積極建立甘蔗示范區(qū)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)蔗農(nóng)了解并接受新產(chǎn)品和新技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

微生物肥料含有多種高活性有益生物菌群，可以起到固氮、解磷、解鉀，保水保肥，改良土壤，提高化肥利用率從而達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的效果。要想充分發(fā)揮微生物肥料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，就要了解不同微生物肥料的功能特點(diǎn)和作用機(jī)理，合理配施肥料再加上因地制宜的產(chǎn)品選擇使用才能達(dá)到預(yù)期效果。近些年來(lái)，微生物肥料已由單一轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型產(chǎn)品，功能由單功能轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ?，?yīng)用范圍由當(dāng)初豆科作物轉(zhuǎn)變?yōu)榉嵌箍谱魑?，如糧食作物、蔬菜作物和經(jīng)濟(jì)作物等。在甘蔗生產(chǎn)上，微生物肥料和化肥混合使用，可以作為基肥、追肥，減少化肥用量，改善土壤理化性狀，對(duì)甘蔗連作、土壤板結(jié)、提高甘蔗品質(zhì)以及肥料利用率有明顯的改善效果，同時(shí)促進(jìn)甘蔗根系生長(zhǎng)，為宿根蔗提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，從而對(duì)甘蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，近些年來(lái)提倡化肥減施，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，重視農(nóng)業(yè)環(huán)保，使微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的推廣應(yīng)用，這些微生物肥料在降低化肥使用量，提高化肥利用率和減少生態(tài)環(huán)境污染等方面起重要作用，同時(shí)新型微生物肥料的發(fā)展推動(dòng)著農(nóng)業(yè)向更好的方向發(fā)展。隨著微生物肥料的不斷普及與推廣，微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演越來(lái)越重要的角色，對(duì)我國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展將會(huì)提供更多實(shí)質(zhì)性幫助。