微生物肥料完全替代化肥的创新实践与体会
【摘 要】本文主要介绍了作者带领的创新团队在微生物肥料创新与应用方面的成果。通过从土壤中发现天然固氮细菌、解磷菌、解钾菌和拮抗菌，经过诱变改良和细胞融合过程，创造了同属解淀粉芽孢杆菌的超高效固氮菌、解磷菌、解钾菌和拮抗菌菌群，开发生产了在大棚蔬菜上可完全替代化肥的“丰田宝”微生物肥料；并结合自己的在此领域的创新实践，对我国微生物肥料的发展方向和存在的问题等提出了建议。
【关键词】微生物 肥料 创新 实践
1 引言
尽管化肥工业从萌芽期到鼎盛期再到目前的质疑期已有140多年历史了，但化肥在主要农产品生产中仍是主导农业投入品。回顾第二次世界大战结束后，为了适应世界人口的迅速增长，增施化肥成为农业增产的有力措施；我国从20世纪50年代以来化肥工业迅猛发展，农业生产也随着化肥使用量的增加而不断发展，尤其改革开放以来国家加大科技投入和推行系列惠农政策，农业生产获得快速发展，农产品的供应量也由极度缺乏变为自给有余。但是，因长期大量使用化肥，其不良后果也陆续表现出来：
（1）农产品的产量不是随化肥施用量的增加而提高；（2）农产品的品质下降；（3）土壤结构恶化；（4）地表水水体富营养化和地下水含氨量增加；（5）地下水污染形势严峻，其中农业投入品过量使用所带来的“三氨”、硫酸盐、氟化物和氯化物等指标超标并成为主要污染源之一。
隨着人们环保意识的不断增强，绿色食品、饮用水安全和生态农业的不断发展，为克服大量施用化肥带来的不良后果，土地资源丰富的发达国家多采用休耕和种植绿肥的种植模式，来减少化肥的用量；近几年来，我国在农业上推行了减少化肥用量，增加有机肥料和生物肥料用量的多种措施；目前又提出到2020年化肥和农药使用量零增长的目标。可见，发展微生物肥料和多种环境友好肥料、减少化肥施用量、改善农田生态环境和提高农产品质量，是推动现代可持续农业发展和保障安全农产品生产的必然趋势[1]。
2 微生物肥料的创新实践
2.1 超级固氮菌的发现
化肥减量施用的核心问题是减少氮素的用量，目前国内外产业化的生物肥料中的尚缺乏高效的固氮菌。“丰田宝”微生物肥料中的固氮菌是我们参加国家“十一五”和“十二五”科技支撑计划，在克服蔬菜连作障碍的土壤中发现的一株具有较强固氮功能的芽孢杆菌，又经过多年的菌种创新改良，获得了超高效固氮菌菌群（专利申请号：20140798221.8），这为创造完全替代化肥微生物肥料掌握了核心技术。
2.2 功能微生物菌群的创造
为满足作物生长营养的需求和简化发酵工艺，以稳定性强且对病原菌有拮抗作用的芽孢杆菌为基础，利用现代生物技术进行功能改造，构建了解磷和解钾菌，形成了同类菌种发酵条件一致的，具有固氮、解磷、解钾和对病原菌有拮抗功能的4大类21种微生物菌群。
2.3 该复合微生物菌群功能
实践证明该菌群可根据各种农作物对氮、磷、钾等养分需求，通过超高效固氮菌从大气中获得氮素；从添加的矿质磷和钾，以及土壤中富含的矿物质中解离出速效的磷和钾化合物；以腐殖酸为载体，既可为微生物菌群提供能源，还可为农作物提供大量微量元素。开发生产的“丰田宝”微生物肥料不仅满足农作物全生长季节的全营养供应，同时该菌群还具有提高作物抗病性、增产、改善产品品质和改良土壤生态环境的功效。目前，农民更喜欢将该肥料称之为“生物智能肥”[2]。
2.4 “丰田宝”微生物肥料的特点
（1）提高农作物产品的产量和质量；（2）改良土壤，促进根系生长；（3）施肥简便，在种植或移栽时，将根系或种子直接植入该肥料中即可；（4）肥效持久，一次施肥，满足全生长期肥力；（5）成本低，生长期不再补充施肥；（6）增强作物抗逆能力，减轻病害发生程度；（7）改善土壤生态系统，环境友好。
2.5 “丰田宝”微生物肥料的适用范围
“丰田宝”微生物肥料最适于大棚和拱棚种植的各种蔬菜、草莓、马铃薯和水果等，广泛适用于水浇条件较好的姜、蔬菜、瓜果、果树、中草药及多种农作物，也适合藕和水稻等水田，还适合以化肥减量、改良土壤和提高品质为目标的各种农作物。2011～2016年在山东省寿光市、泰安市岱岳区、淄博市临淄区、沂南县、莘县等主要大棚蔬菜生产基地示范推广，在番茄、黄瓜、西葫芦、辣椒、茄子和芸豆移栽或种植时一次性施入“丰田宝”微生物肥料，整个生长期不再追施其他肥料，其产量较常规使用化肥+有机肥+冲施肥+叶面肥的地块增产10～30%，连作种植的根病发生率降低57.9%～82.6%，产品质量和外观均有显著提高，经济、社会和生态效益大。同时，在大姜、葱、沾化冬枣、大樱桃、中草药玛卡、山药和优质水稻等作物推广均获得成功。目前，江苏、浙江、海南、四川、辽宁、河北、山西、云南和贵州等省的生态农业示范区又相继开展试验示范。
2.6 “丰田宝”微生物肥料的施用方法
在作物种植或移栽时穴施，对发芽和生根无任何不利影响，靠近根部越近越有利于养分供应。一次性施肥可满足生长期的氮磷钾需求，不必再冲施或喷施其他肥料。“丰田宝”在各种蔬菜、果树和多种经济作物的用量，按照预期收获产品产量（鲜重）的10%计算，即每亩预期收获番茄10000公斤，需使用“丰田宝”微生物肥料1000公斤；每亩预期收获辣椒4000公斤，需使用“丰田宝”微生物肥料400公斤；每亩预期收获苹果3000公斤，需使用“丰田宝”微生物肥料300公斤。
2.7 “丰田宝”微生物肥料施用注意事项
在使用中还应注意如下：
（1）“丰田宝”微生物肥料的推荐施用量是按照常规栽培下预期收获产品产量10%计算用量，增加丰田宝的用量可大幅度提高产量。（2）施用“丰田宝”微生物肥料的地块，应经常浇水保持土壤湿润，以有利于发挥微生物肥料的肥效。（3）特殊作物需要控制其生长时，可适当控水；起高垄种植的作物，应在垄间筑小坝挡水，不易浇滑水[3]。