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近年來，我國微生物肥料產業取得了快速穩定的發展，但也存在整體水平低，技術創新不足等問題，在功能機理、優良菌種、優質產品及相關應用的關鍵技術上仍未有重大突破，這些都是影響行業發展的瓶頸難題。
在眾多技術方案中，根際微生物與植物的關系不容忽視。根際是一個獨特的環境，是受植物根系和根系分泌物直接影響的薄層土壤，植物和土壤微生物在這里發生著廣泛復雜的相互作用。
中國農業科學院農業資源與農業區劃所研究員張瑞福認為，從應用角度分析，研究植物與微生物在根際的相互作用對開發生物肥料和生物農藥具有重要的意義。
農業發展呼喚微生物肥料
土壤是作物賴以生長的基地，而作物所需的營養元素主要是依靠土壤中生活的、每克土以億計的微生物的作用。然而，目前的土壤問題讓人擔憂。
在糧食十一連增的背后，化肥、農藥的使用量不斷，牲畜糞便、秸稈等廢棄物也大量增加，已造成了農村和農田的廣泛面源污染和土壤肥力下降等嚴重問題，惡化了生態和城鄉人民的生活環境。
中國農業在未來發展中面臨著既要保持高產，又要減少面源污染之時，迫切需要可行的技術方案來降低農業生產中對化肥、農藥的依賴，提高其使用效率。而如何提高其使用效率？
在此種情況下，發展新型肥料，增強土壤活力，以可持續提高作物產量顯得尤為重要。
農業部微生物產品質量評估實驗室和農業部微生物肥料質檢中心主任李俊曾向記者介紹過，微生物肥料已成為植物營養與肥料中的重要組成部分，在提高養分轉化利用率、維護植物成長、增產提質和保證可持續生產能力等方面具有不可替代的作用。
近年來，我國微生物肥料增長速度比較快，“每年有20%的增長，但總量還是偏小，不到肥料總量的3%。”張瑞福告訴《中國科學報》記者。
而歐美及南美的巴西、阿根廷等 這一比例要高得多，“這與我國對微生物肥料的重視及我國農業可持續發展對微生物肥料的需要不匹配，尤其是在 關注農業‘減藥’的新形勢下。”張瑞福說。
他認為，農業生產上的化肥不合理使用，化肥過多會掩蓋甚至抑制微生物的肥效，使農民認為微生物肥料效果不好，導致惡性循環。
此外，目前市場上微生物肥料所使用菌種性狀不好，企業在研發時，對微生物肥料的核心要素——菌種的選育投入少，菌種來源雜亂，“造成微生物肥料產品質量參差不齊，影響了微生物肥料的推廣。”張瑞福告訴記者。
根際微生物：植物的第二基因組
如何研究和開發新型肥料，并合理使用，成為我國農業發展的重要課題。
“對根際微生物和植物根系互作的研究，可以為微生物肥料開發中菌種的選擇及提高微生物應用效果提供理論指導。”張瑞福說。
據了解，根際微生物對宿主植物類似于腸道微生物對人體的重要性，根際微生物在養分轉化吸收、植物促生、污染物降解、有機質分解、土傳病原菌抑制和植物維護、協助植物抵抗逆境等方面發揮重要作用。充分發揮根際微生物的有益作用是減少農用化學品投入（減藥）、支撐農業可持續發展的有效途徑。
國際上目前倡導的農業“常綠革命”是對過去幾十年“綠色革命”的進一步，綠色革命的主要特征是依靠育種技術和農用化學品投入增加糧食產量，而常綠革命倡導通過充分利用植物和微生物的有益互作促進作物增產，并提高產品品質。
目前微生物肥料普遍面臨的共性問題是大田應用效果不穩定，張瑞福指出，其主要原因是環境因素復雜多樣，對施入土壤中的微生物肥料菌株的存活、競爭、定殖及功能發揮影響巨大。
張瑞福介紹，優良菌種是微生物肥料的基礎，由于土著微生物的競爭和土壤環境的復雜，微生物功能的發揮會受到影響，“在菌種篩選收集時，土壤適應性和宿主植物的匹配性要成為考慮因素。”張瑞福說。
事實上，微生物肥料菌株在植物根際的競爭定殖能力是微生物肥料功能穩定發揮的保障，所以對不同植物要選育在該植物根際競爭定殖能力強的菌株研發微生物肥料，比如利用某種植物的根系分泌物作為營養，生長速度快。
“菌種選育時，應以植物匹配性好、土壤適應性廣為目標，微生物肥料菌種如果與植物匹配性能好，則該菌株的功能發揮受宿主植物影響較大。”張瑞福說。
在此基礎上，受土壤環境影響就較小，從而研制地域廣適性的作物專用微生物肥料，便于推廣應用，因為農民對作物類型的判斷要比對土壤類型的判斷容易。
目前，菌肥中所用的菌種一般屬于中溫性微生物，土壤溫度在25-37℃時，利于菌的生長和繁殖，一旦土壤溫度超過37℃，菌的生長會明顯變緩甚至停滯，菌肥效果也將受到影響。但生長停滯不代表菌的死亡，當溫度正常恢復且土壤濕度在50%左右時，菌將恢復生長及繁殖功能。如果在高溫地區施用菌肥，建議企業通過分離篩選出更耐高溫的菌種，添加到菌肥中確保菌肥效果。
此外，強降雨也會讓菌肥效果降低。大多數微生物菌肥中的菌都是有氧細菌，需要有氧呼吸。如果土壤積水時間過長，會影響菌肥效果，必須及時排干積水。此外，過多的積水會讓菌懸浮到水中一部分，被沖掉，從而影響菌肥效果。
下面列舉幾點注意事項：
注意1：氮、磷、鉀總含量超過8%時與菌混合，會抑制菌的活性。陶樹興告訴記者，菌與化肥混合時，一定要注意肥料中的氮、磷、鉀總養分不要超過8%，一旦超過會抑制菌的活性，如果氮、磷、鉀總養分大于8%，建議隨用隨混。目前，有些廠家的復合微生物菌肥中的氮、磷、鉀總養分達到10%以上，有的甚至達到25%以上，這對于一般的菌種來說，都會造成菌活性降低甚至造成部分死亡。
注意2：不要將菌肥與殺菌劑、殺蟲劑、除草劑和含硫的化肥(如硫酸鉀等)以及稻草灰混合用。因為這些藥、肥，很容易殺死生物菌。或者先施菌肥，隔48小時后，再打藥除草。若拌種，切忌和已拌好殺菌劑的種子混合使用。還應防止與未腐熟的農家肥混肥。
注意3：對于已多年施用化肥的田塊，施用微生物菌肥時不能大量減少化肥和有機肥的施用量，因農作物對化肥產生了依賴性，用微生物菌肥取代化肥不能一下子適應。因此，其取代量應做到 、第二、第三年分別取代30%、40%和60%，磷、鉀肥只能補足，不能減少。
注意4：在施用方法上，建議采用溝施、窩施的方式，一定要將菌肥蓋在土壤里，避免陽光直射，紫外線會殺死細菌；此外，不建議沖施微生物菌肥，因為加水稀釋后菌群會被沖散，影響施用后的效果。對含硫高的土壤和銹水田，不宜施用微生物菌肥，因為硫能殺死生物菌。對于翻漿的水田，一般不用撒施，用噴霧的方法效果會好些。
注意5：高溫過高、過低、干旱條件下的農作物田塊不建議施用微生物菌肥。
注意6：選擇微生物菌肥一定要根據作物進行選擇。例如，針對大田作物，如水稻、玉米、小麥等，建議選擇復合微生物肥料。因為復合微生物肥料中既包含了菌、又包含氮、磷、鉀養分，以及有機質，使用起來更方便；在單獨使用氮肥、磷肥或鉀肥的地塊，可以配合施用微生物菌劑，起到促生長、抗病抗蟲等作用；針對瓜果蔬菜，建議使用生物有機肥，改善瓜果蔬菜的口感和品質。
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