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微生物肥料及其应用优势

2019-5-5 17:39:34      点击:
所谓微生物肥料是指将土壤中的有益微生物分离出来,经选育扩大培养而制成的一类生物活性制剂。微生物肥料具有调节植物生长,增加作物产量和改善作物品质,改良土壤,保护生态环境,减少污染等优点,为广大农民所欢迎。特别是近年来,微生物肥料的应用发展很快,对促进微生物肥料的研究和开发应用,提供了良好的前景。

1微生物肥料的分类及其应用

  微生物肥料大致可分为以下几类:固氮微生物肥料,微生物钾肥,微生物磷肥;另外还有“5406”和EM菌等微生物肥料。

11固氮微生物肥料

  固氮微生物肥料是微生物肥料最早出现的一种。自从生物学家1888年第一次分离出固氮菌不久就出现了固氮的根瘤菌肥料。

  根瘤菌可使空气中的氮元素转变为氮素化合物,使土壤中增加氮素营养,农作物需要的氮气大部分都由土壤中各类氮细菌通过生物固氮作用而提供的,而人工合成的氮肥仅占农作物需要量的12%,因此,固氮微生物对于作物的生长具有极其重要的作用,在自然界中有三种生物固氮体系,一是自生固氮,即固氮微生物独自生活固氮;二是共生固氮,即固氮微生物同其他生物共同生活,并形成共生组织进行固氮;三是联合固氮,即固氮微生物同其他生物共栖,不形成特殊组织而进行固氮。

  我国固氮微生物的研究始于本世纪30年代,首先由张宪诚教授等对大豆根瘤菌进行了研究。1953年在我国东北 150万ha的大豆栽培中推广应用,普遍获得了增产效果,大豆平均增产12%。后来,中国科学院林业土壤研究所的科技人员对大豆根瘤菌的接种效果、大豆根瘤的发育及其生理活性作用进行了大量长期研究。由于微生物固氮过程中需要厌氧、贫氮和能源等苛刻条件,另外各种类型的固氮菌对植物的专一性也影响了固氮效果,因此扩大固氮微生物肥料应用的领域还有待于深入研究。

12磷细菌肥料

  磷是植物三大营养元素之一,土壤里含磷虽多,但能为植物直接利用的极少,作为养分能为植物吸收的有效磷在土壤溶液中仅为10-5~10-6摩尔。绝大部分是以不溶性的无机和有机磷化物存在。使用磷肥虽可满足植物对磷的需要,但在土壤里易被固定为难溶态磷,利用率很低。这些无效磷化物在解磷微生物的作用下,可转变为植物可利用的养料。在土壤中具有解磷作用的微生物很多,其中巨大牙孢杆菌、珊瑞红赛氏杆菌、假单孢菌、放射小球菌、橙色黄杆菌等都具有较强的解磷作用。其中有的还对核酸和卵磷脂有较强的分解能力。由于解磷细菌的作用大幅度提高了磷肥的有效供给,磷细菌肥料用于油菜,可增产14%~19%,小麦、水稻、玉米可增产10%左右。因此磷细菌肥料值得进一步研究、开发和应用。

13细菌钾肥

  目前研究和应用的钾细菌大致有两类,一类是硅酸盐形态的解钾细菌,目前研究和应用的解钾细菌大多是属于这一类,另一类解钾细菌是非硅酸盐形态的。

  30年代苏联学者就从土壤中分离出了硅酸盐细菌(即钾细菌),后来的研究证明,这种细菌分解铝硅酸盐类的原生态矿物,可使难溶于水的钾转化为植物能吸收利用的有效钾,同时还能分解土壤和矿物中难以被作物吸收利用的无效磷成为有效磷。据报道,钾细菌尚有微弱的固氮能力,且在代谢过程中还产生一定量的赤霉素、细胞分裂素、吲哚乙酸等生理活性物质。这些物质能促进作物根系的生长发育,提高了作物的抗病能力。钾细菌肥料用于小麦、水稻、豆类等产量可提高10%以上,用于薯类(喜钾植物)可增长30%。

14其他微生物肥料

  ①“5406”抗生素北京农业大学和中国科学院生物所50年代从西北地区的菌宿根上分离到的一株放线菌菌种“5406”,能分泌2种以上抗生素和4种以上植物生长激素,具有抗病和促进植物生长的作用。

  ②EM菌日本琉球大学教授,农学博士比嘉照夫先生经过30年的研究,应用有益微生物间交替联合作用,开发出了EM有效微生物群,将不同种的近百种微生物聚合为一体,应用于农业、畜牧业、水产、水质净化、治理废弃物污染等。EM菌应用于农业,可使蔬菜产量增加15%左右,油菜作物增产10%,粮食作物增产 8%;同时它能改善作物的品质。例如可提高玉米的含糖量;可以减少作物的发病率,同时可改善土壤结构。EM菌的试验、应用已遍及世界数十个国家,并在日本、巴西、美国、泰国、澳大利亚等取得成功。国内近几年来在一些地区的试验应用,也取得了一定的实际效果。

2微生物肥料的优势与社会经济效益

  微生物肥料的优势是在与化学肥料比较中得出的,具体来说有以下几点:

21微生物肥料比化学肥料更具有生态优势

  ①微生物肥料与化学肥料相比,生产时所消耗的能源少得多,既降低了生产成本,又减少了由于能源消耗所带来的环境污染。

  ②微生物肥料使用量少,本身无毒无害,没有污染环境的问题,而化学等肥料的使用则造成了严重的土壤环境污染。以地下水为例,由于大量使用氮素肥料,地下水硝酸盐含量上升,北方地区1/2以上超过饮用水硝酸盐含量标准(最高允许值为50mg/L),最高达300mg/L。另外,化学肥料中氨态氮和磷酸类物质,由于雨水的淋洗和微生物作用,许多流失进了河流湖泊中,造成河流湖泊的营养化,氮肥以温室效应气体N2O的形态脱氮,使大气中N2O浓度增加,这已成为当今农业和环境的一大问题。

  ③微生物肥料使用改善了作物根际小生态环境。首先,它能改善由于长期施用化学肥料带来的土壤板结,使作物根部土壤保水、保墒;其次,在作物根际形成有益菌环境,拮抗致病菌,提高作物抗病能力。

22微生物肥料比化学肥料在提高作物品质上有优势

  许多研究证明使用微生物肥料对于提高农产品品质,如蛋白质、糖分、维生素等的含量有一定作用。在有些情况下品质的改善比产量的提高好处更大。例如红薯,使用KCL收干率仅为38%,而使用生物钾肥收干率可以达到45%;在水稻上使用生物钾肥比使用化学钾肥出米率可提高7%。

23微生物肥料比化学肥料更具效率优势

  最近10年,我国化肥总用量增加了907%,而粮食总产仅增加了91%,氮素化肥的损失率高

达45%,这就意味着经济损失1000亿元/年,并造成大量的能源损失。而微生物肥料的效率要高很多。例如:根瘤菌中固定的氮素通过长期进化行形成的氮固化系统和呼吸系统途径几乎全部为豆料植物吸收利用,既无利用率低下又无环境污染问题。

24微生物肥料比化学肥料有更大的经济优势

  我国目前化肥实际用量达12亿t,而微生物肥料年产仅几十万t(菌剂型占10%),年产仅为化肥的05%。如果微生物肥料产量达到化肥用量的3%,使用面积1亿亩,则可减少12~50万t化肥用量,增产粮食50~100亿kg。而且微生物肥料有较大的产投比,每亩使用的资金仅为化学肥料的60%~70%,其中的经济效益不言而喻。农民降低了投入,提高了作物产量和品质,减少了环境污染,并且可取得较大的经济效益和社会效益。

3微生物肥料生产应用过程中出现的问题及其对策

31微生物肥料的基础应用研究有待于进一步加强

  ①微生物肥料在使用中肥效的发挥受到许多因素制约,目前人们对所使用菌在土壤和植株的定植、生长、繁殖状态以及与土壤周围环境的相互作用都不是很清楚,因此对这方面的作用机理有待于加强研究,以提高菌肥的使用效果。

  ②保证生产菌的质量,是微生物肥料发展的关键。微生物肥料的核心应该是所使用的特定微生物,目前一是产品中所用的微生物分类地位不明,二是大量基质的加入,是基质还是特定微生物起作用,拿不出可靠的证据,有的是滥竽充数,以“微生物肥料”的名义进入市场,欺骗农民。微生物容易产生变异,经过长期使用,不断的传代,会失去某些优良性状而产生退化现象,因此,加强微生物的不断分离纯化,保持生产菌原来的优良性状是一项十分重要的工作。近几年来,我国的微生物肥料生产发展较快,但在生产应用中反映出一些问题,如有的菌种质量不好,肥效不高,微生物肥料的品种也不多。发展微生物肥料,重要的一个方向是要应用现代生物技术筛选出高效、抗逆、强竞争存活能力的菌株,以适应微生物肥料发展的需要。

32强化微生物肥料产品质量管理

  ①我国第一部微生物肥料行业标准已由农业部颁布实施,对生产厂家已实行生产许可证制度。这一举措将对整顿我国微生物肥料市场,保护农民利益,保障微生物肥料的健康发展起重要作用。

  ②加强生产过程的管理和监督,提供优质产品供应市场。微生物肥料生产一般都采用工业发酵的方法进行,但有不少单位条件简陋,工艺不成熟,需要改进和提高。也有些单位采用洗石机搅拌或水泥池堆制发酵,根本不具备微生物生产所要求的基本条件,灭菌不彻底或根本不灭菌,这难以生产出合格的产品。

  ③提高检测技术的水平。目前微生物肥料没有统一的检测方法,特别是对菌种的测定、活菌数量的检测,费时、费力、精确度不高,影响误差因素较多。