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微生物肥料含有大量有益微生物,可以改善作物營養(yǎng)條件、固定氮素和活化土壤中一些無效態(tài)的營養(yǎng)元素,創(chuàng)造良好的土壤微生態(tài)環(huán)境來促進作物的生長。長期以來,社會上對微生物肥料的看法存在一些誤解和偏見。
一種看法認為它肥效很高,把它當成萬能肥料,甚至揚言可以完全取代化肥;另一種看法則認為它根本不是肥料。其實這兩種都是偏見。世界多年試驗證明,用根瘤菌接種大豆、花生等豆科作物可提高共生固氮效能,確實有增產(chǎn)效果,合理應用其它菌肥拌種或施用微生物肥料,對非豆科農(nóng)作物也有增產(chǎn)效果,而且有化肥達不到的效果。

利用微生物直接作為農(nóng)藥

自然界中有不少微生物(病毒、細菌、真菌和線蟲)具有殺蟲、殺菌、除草及植物生物調節(jié)活性。這種微生物具有很高的專一性,其對靶標害物具有極高的選擇性,而對其他生物卻十分安全。在現(xiàn)今的直接應用的微生物源農(nóng)藥中,以蘇云金桿菌(B·T)居主要市場,約占整個微生物源農(nóng)藥的70%以上,其中半數(shù)在美國。目前的B·T商品約數(shù)百種,可防治百余種有害昆蟲。此外,美國的Mycogen公司生產(chǎn)的熒光極毛菌、孟山都公司的賽氏桿菌,以及Fairfax公司生產(chǎn)的日本金龜子芽孢桿菌等也是已產(chǎn)業(yè)化的細菌殺蟲劑。同樣,在中國B·T劑的生產(chǎn)與應用也基為廣泛,據(jù)悉已有50余家工廠從事此藥劑的應用開發(fā)。同樣,采用病毒進行防治蟲的研究開發(fā)較為廣泛。在德國、美國等國家均已開發(fā)了不少產(chǎn)品,如蘋果蠢蛾顆粒體病毒、舞毒蛾核多角體病毒等。在中國,也開發(fā)了用于防治松毛蟲和棉鈴蟲的核多角病毒,并有少量生產(chǎn)。此外,用真菌治蟲也是一個重要方面,如果白僵菌治蟲已成為大家所熟知。Chr.Hansen,Koppert等公司亦開發(fā)了用輪技孢菌治蟲的產(chǎn)品。另外,也有用線蟲、原生動物進行防蟲治蟲的,并已產(chǎn)業(yè)化。在殺菌劑方面也出現(xiàn)了不少防治病害的以菌治菌的產(chǎn)品,如KemiraOy公司用于防治真菌病害的細菌產(chǎn)品——Mycostop;WRGrace、EcologicalLABS、Bio-Innovation等公司以綠粘帝霉、大隔孢伏革霉、木霉屬等真菌來防治各種真菌病害。此外,Bio-Care公司生產(chǎn)的放射形土壤桿菌、BumsphilliPS公司生產(chǎn)的熒光極毛桿菌則作為防治各種細菌的細菌產(chǎn)品。同時,也有用真菌產(chǎn)品作為"除草劑"以達到以菌治草的,如Ecogen、Philom、Bios等公司的盤長孢狀刺盤孢產(chǎn)品、Abbott公司的棕櫚疫霉產(chǎn)品均可用于防除雜草。由于人們對微生物源農(nóng)藥的開發(fā)興趣越來越濃厚,近年來又出現(xiàn)了不少新的直接作為農(nóng)藥的微生物原農(nóng)藥。如日本煙草公司開發(fā)了用于防除草坪雜草早熟禾的細菌除草劑(Xanthomonascapestris);俄羅期科學院則開發(fā)了用于防治蚜蟲和紅蜘蛛等害蟲的細菌性殺蟲劑雙毒桿菌。英國作物保護學會則于1997年4月舉行了一次有關微生物源殺蟲劑發(fā)展前景的世界性會議。會上,美國氰胺公司介紹了采自非洲蝎子的工程棒狀病毒的田間殺蟲效果;英國的天然作物保護公司則介紹了生產(chǎn)Beauveriabassiana的生產(chǎn)劑型。會議中,充分肯定了微生物源殺蟲劑的作用,并肯定了其前景。?

利用微生物的產(chǎn)生物作為農(nóng)藥

利用微生物的產(chǎn)生物(代謝物)作為農(nóng)藥——農(nóng)用抗生素,近年來的發(fā)展甚為迅速,已成為"白色農(nóng)藥"中的一個重要方面,也是中國微生物源農(nóng)藥的主體之一。而今,已商品化的農(nóng)用抗生素幾乎遍及了農(nóng)藥所有領域。其中作為殺菌劑的有春日霉素、多氧霉素、井岡霉素、農(nóng)霉素、鏈霉素等;殺蟲劑有阿維菌素、殺螨素等;除草劑有雙丙氨膦;植物生長調節(jié)劑有赤霉素等。農(nóng)用抗生素已成為世界農(nóng)藥市場中不可缺少的一部分,它在植物保護中作為化學農(nóng)藥的互補藥劑正越來越引起人們的注意。在中國,千克,成為目前農(nóng)藥中使用面積最廣、價格最便宜、對人畜十分安全的理想的無公害的農(nóng)藥。由于農(nóng)用抗生素在作物保護中所起到的不可磨滅的作用,并由于化學農(nóng)藥尤其是擬除蟲菊酯類等傳統(tǒng)殺蟲劑的抗性等問題,在90年代又掀起了新的農(nóng)用抗生素的開發(fā)高潮,使不少新的農(nóng)用抗生素不斷問世。如在農(nóng)用殺蟲抗生素中,繼阿維菌素、滅粉毒素等后,又開發(fā)了戒臺霉素、梅嶺霉素、Okara-mine、Altermicidin及thuringiensin等十余個新的品種,并且其中不少有望商業(yè)化。農(nóng)用除草抗生素商品化原先僅有雙丙氨膦一個產(chǎn)品,但近年來又發(fā)現(xiàn)了不少具有除草活性的農(nóng)用抗生素,如Phthoxazolin、Homoalanosin、Hydatocidin、Arabenoic酸、α-亞甲基β-氨基丙酸及Conmexistin等。其中有的具有商品化的價值,估計不久將會有新的除草抗生素問世。殺菌抗生素是農(nóng)用抗生素中商品化最多的一類,除上述外,最近又開發(fā)了磷氮霉素、白肽霉素、金核霉素等。有人還從小麥全蝕病培養(yǎng)物中分離得一株鏈霉菌,其產(chǎn)生物對防治蔬菜灰霉病有良效。西班牙的Lleida研究中心則發(fā)現(xiàn)赭曲霉代謝物Aspyrone對防治柑桔褐疫霉代謝物aspyrone等病原菌有效。日本化藥公司最近發(fā)現(xiàn)了對植物具有生長活性的抗生素Pironetin,并已開發(fā)作為作物防倒伏劑,最近已進入商品化階段。這是繼赤霉素后開發(fā)的又一個具有植物生物調節(jié)劑作用的農(nóng)用抗生素。?

"白色農(nóng)藥"之一——農(nóng)用抗生素的開發(fā)勢必會對傳統(tǒng)化學農(nóng)藥產(chǎn)生極大的挑戰(zhàn),同時也為新化學農(nóng)藥的開發(fā)提供了資源和啟迪。?

以生物與化學相結合的方法開發(fā)新農(nóng)藥

農(nóng)用抗生素的研究開發(fā),不僅限于用以直接防治農(nóng)作物的病蟲草害,更為化學農(nóng)藥的創(chuàng)制提供了先導化合物。不少公司通過對生物源農(nóng)藥(包括微生物源農(nóng)藥)進行化學改造創(chuàng)新了許多新的農(nóng)藥。這些新農(nóng)藥不僅保留了原生物源農(nóng)藥特有的品質(如對環(huán)境安全,選擇性強等),并克服了某些生物農(nóng)藥的不足,使產(chǎn)品煥發(fā)了生命或具有很大的市場價值。

如吡咯霉素由于其穩(wěn)定性等諸多原因而難以商品化,氰胺公司以其有效基團為先導化合物,經(jīng)結構改造后合成了被人們譽為當今殺蟲劑支柱之一的AC303630。又如殺菌抗生素Strobilurin能有效地抑制作物的灰霉病和根腐病,但在田間極不穩(wěn)定,根本無法商品化。英國的捷利康公司、德國的巴斯夫公司以及日本的鹽野義公司等通過對其結構的改造,開發(fā)出了新殺菌劑ICI5504A、BAS——409F和SSF——126開創(chuàng)了新的殺菌劑系列。同樣,阿維菌素是一個極為高效的農(nóng)畜用殺蟲抗生素,但也存在著對人畜急性口服毒性較高及對鱗翅目害蟲幾乎無效的缺陷。為此,美國默克公司通過對其結構的改造,從千余個衍生物中篩選了兩個化合物依維菌素和�，斁�素,前者使其對人畜毒性明顯得到改善,后者則擴大了殺蟲譜及使殺蟲活性提高1-2個數(shù)量級。這種通過生物與化學相結合開發(fā)新農(nóng)藥的方法,大大提高了新農(nóng)藥的開發(fā)效率,也成為當今世界創(chuàng)新制新農(nóng)藥的有效方法之一。這種由"白色農(nóng)藥"經(jīng)結構改造開發(fā)出的新的、更優(yōu)于原"白色農(nóng)藥"的新藥劑,越來越引起人們的關注。

基因工程在作物保護中的應用越來越廣泛

基因工程是當前"白色農(nóng)藥"中研究得最廣泛、發(fā)展最快的一個領域。至今,轉基因作物已遍及世界各地。1996年,世界上約有280萬公頃轉基因作物;1997年達到了約1300萬公頃,增長了300%以上。其中,美國達810萬公頃,中國180萬公頃,阿根廷140萬公頃,加拿大130萬公頃。作為農(nóng)藥(抗蟲、抗病)的轉基因作物,不僅限于B·T等細菌,而今發(fā)展到其他細菌、病毒和線蟲等。更有在煙草中導入了動物編程性細胞死亡抑制基因,在植物中導入動物編程性細胞抑制基因在世界上尚屬首例。而抗農(nóng)藥(主要為除草劑)的轉因作物的出現(xiàn),大了除草劑的應用。

微生物肥料是活體肥料,它的作用主要靠它含有的大量有益微生物的生命活動代謝來完成。只有當這些有益微生物處于旺盛的繁殖和新陳代謝的情況下,物質轉化和有益代謝產(chǎn)物才能不斷形成。因此,微生物肥料中有益微生物的種類、生命活動是否旺盛是其有效性的基礎,而不像其它肥料是以氮、磷、鉀等主要元素的形式和多少為基礎。正因為微生物肥料是活制劑,所以其肥效與活菌數(shù)量、強度及周圍環(huán)境條件密切相關,包括溫度、水分、酸堿度、營養(yǎng)條件及原生活在土壤中土著微生物排斥作用都有一定影響,因此在應用時要加以注意。

微生物肥料還有一些其它肥料沒有的特殊作用�，F(xiàn)簡介如下:

提高化肥利用率的作用

隨著化肥的大量使用,其利用率不斷降低已是眾所周知的事實。這說明,僅靠大量增施化肥來提高作物產(chǎn)量是有限的,更何況還有污染環(huán)境等一系列的問題。為此各國科學家一直在努力探索提高化肥利用率達到平衡施肥、合理施肥以克服其弊端的途徑。微生物肥料在解決這方面問題上有獨到的作用。所以,根據(jù)中國作物種類和土壤條件,采用微生物肥料與化肥配合施用,既能保證增產(chǎn),又減少了化肥使用量,降低成本,同時還能改善土壤及作物品質,減少污染。

在綠色食品生產(chǎn)中的作用

隨著人民生活水平的不斷提高,尤其是人們對生活質量提高的要求,全球都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)(生態(tài)有機農(nóng)業(yè))來生產(chǎn)安全、無公害的綠色食品。生產(chǎn)綠色食品過程中要求不用或盡量少用(或限量使用)化學肥料、化學農(nóng)藥和其它化學物質。它要求肥料必須首先保護和促進施用對象生長和提高品質;其次不造成施用對象產(chǎn)生和積累有害物質;三是對生態(tài)環(huán)境無不良影響。微生物肥料基本符合以上三原則。近年來,中國已用具有特殊功能的菌種制成多種微生物肥料,不但能緩和或減少農(nóng)產(chǎn)品污染,而且能夠改善農(nóng)產(chǎn)品的品質。

微生物肥料在環(huán)保中的作用

利用微生物的特定功能分解發(fā)酵城市生活垃圾及農(nóng)牧業(yè)廢棄物而制成微生物肥料是一條經(jīng)濟可行的有效途徑。目前已應用的主要是兩種方法,一是將大量的城市生活垃圾作為原料經(jīng)處理由工廠直接加工成微生物有機復合肥料;二是工廠生產(chǎn)特制微生物肥料(菌種劑)供應于堆肥廠(場),再對各種農(nóng)牧業(yè)物料進行堆制,以加快其發(fā)酵過程,縮短堆肥的周期,同時還提高堆肥質量及成熟度。另外還有將微生物肥料作為土壤凈化劑使用。

改良土壤作用

微生物肥料中有益微生物能產(chǎn)生糖類物質,占土壤有機質的0.1%,與植物粘液,礦物胚體和有機膠體結合在一起,可以改善土壤團粒結構,增強土壤的物理性能和減少土壤顆粒的損失,在一定的條件下,還能參與腐殖質形成。所以施用微生物肥料能改善土壤物理性狀,有利于提高土壤肥力。

1、開袋后要盡快使用。開袋后會有其他的細菌等侵入,造成微生物菌群發(fā)生改變,影響使用效果,因此微生物肥料在開袋后要盡快使用,避免長期不用的情況。

2、避免高溫干旱的氣候下使用。高溫干旱的天氣,影響微生物的繁殖和生存,不能發(fā)揮完全,施肥效果也會打折扣。

3、避免與未腐熟的農(nóng)家肥混合使用。未腐熟的有機堆肥漚的過程中,會產(chǎn)生大量的熱量,微生物會被高溫殺死,影響微生物肥料的肥力。同時,還要注意避免與過酸堿的肥料混合使用。

4、避免與農(nóng)藥同時使用。兩者若同時使用,化肥農(nóng)藥的藥性,會抑制微生物的生長繁殖,嚴重的還會殺死微生物。

一、微生物肥料增產(chǎn)增收效果顯著 微生物肥料提供的是能固氮、解磷、解鉀等有益微生物,這些活的微生物能在植物根際生長、繁殖,可以帶來幾方面的好處:一是通過這些有益微生物的生命活動,固定轉化空氣中不能利用的分子態(tài)氮為化合態(tài)氮,解析土壤中不能利用的化合態(tài)磷、鉀為可利用態(tài)的磷、鉀,并可解析土壤中的10多種中、微量元素。二是通過這些有益微生物的生命活動,分泌生長素、細胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素,促進作物生長,調控作物代謝,按遺傳密碼建造優(yōu)質產(chǎn)品。三是通過有益微生物在根際大量繁殖,產(chǎn)生大量粘多糖,與植物分泌的粘液及礦物膠體、有機膠體相結合,形成土壤團粒結構,增進土壤蓄肥、保水能力。質量好的微生物肥料能促進農(nóng)作物生長,改良土壤結構,改善作物產(chǎn)品品質和提高作物的防病、抗病能力,從而實現(xiàn)增產(chǎn)增收。

二、推廣應用微生物肥料應注意的幾個問題 到目前為止,已獲得國家批準登記的微生物肥料只有100多種,實際上生產(chǎn)的廠家已超過2000家,所以市場上銷售的微生物肥料良莠不齊,廣大消費者對誰優(yōu)誰劣很難判斷,在推廣應用中的確有很多微生物肥料增產(chǎn)增收效果不佳,為了維護微生物肥料的聲譽,確保其使用效果,建議廣大微生物肥料消費者在推廣應用時注意以下幾個問題:

1、沒有獲得國家登記證的微生物肥料不能推廣。國家規(guī)定微生物肥料必須經(jīng)農(nóng)業(yè)部指定單位檢驗和正規(guī)田間試驗,充分證明其效益、無毒、無害后由農(nóng)業(yè)部批準登記,而且先發(fā)給臨時登記證,經(jīng)3年實際應用檢驗可靠后再發(fā)給正式登記證。正式登記證有效期只有5年。所以沒有獲得國家登記證的微生物肥料,質量有可能出問題,不要大面積推廣使用。

2、有效活菌數(shù)達不到標準的微生物肥料不要使用。國家規(guī)定微生物肥料菌劑有效活菌數(shù)≥2億/克,大肥有效活菌數(shù)≥2000萬/克,而且應該有40%的富余。如果達不到這一標準,說明質量達不到要求。

3、存放時間超過有效期的微生物肥料不宜使用。由于技術水平的限制,目前我國絕大多數(shù)微生物肥料的有效菌成活時間超過一年的不多,所以必須在有效期內盡快使用,越早越好,過期的微生物肥料效果肯定有影響。

4、存放條件和使用方法須嚴格按規(guī)定辦。微生物肥料中很多有效活菌不耐高低溫和強光照射,不耐強酸堿,不能與某些化肥和殺菌劑混合,所以,推廣應用微生物肥料必須按產(chǎn)品說明書進行科學保存和使用。

微生物在農(nóng)業(yè)上的作用已逐漸被人們所認識�，F(xiàn)國際上已有70多個國家生產(chǎn)、應用和推廣微生物肥料,中國目前也有250家企業(yè)年產(chǎn)約數(shù)十萬噸微生物肥料應用于生產(chǎn)。這雖與同期化肥產(chǎn)量和用量不能相比,但確已開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用,取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效應,已初步形成正規(guī)工業(yè)化生產(chǎn)階段。隨著研究的深入和應用的需要不斷擴大新品種的開發(fā),微生物肥料現(xiàn)已形成(1)由豆科作物接種劑向非豆科作物肥料轉化;(2)由單一接種劑向復合生物肥轉化;(3)由單一菌種向復合菌種轉化;(4)由單一功能向多功能轉化;(5)由用無芽胞菌種生產(chǎn)向用有芽胞菌種生產(chǎn)轉化等趨勢。不僅如此,近20年來,許多國家更認識到微生物肥料作為活的微生物制劑,其有益微生物的數(shù)量和生命活動旺盛與否是質量的關鍵,是應用效果好壞的關鍵之一。為此,現(xiàn)已有許多國家建立了行業(yè)或國家標準及相應機構以檢查產(chǎn)品質量。中國也制定了農(nóng)業(yè)部標準和成立微生物質量檢測中心,并已于1996年正式對微生物肥料制品進行產(chǎn)品登記、檢測及發(fā)放生產(chǎn)許可證等工作。

1997年,在意大利洛克菲勒基金會中心召開的生物固氮:全球挑戰(zhàn)與未來需求國際討論會上,各國著名科學家制定了一個到21世紀生物固氮增加需求的行動計劃,其中就包括發(fā)展微生物肥料以增加豆科和非豆科產(chǎn)量,中國也在微生物肥料發(fā)展形勢下加大了研究力度。相信隨著科學的進步,研究和生產(chǎn)發(fā)展的需要及監(jiān)督制度的完善,微生物肥料一定能健康有序地發(fā)展,為農(nóng)業(yè)增收發(fā)揮其應有的作用,前景將是非常廣闊的。