朱將偉

(上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海 201202)

1 農(nóng)用微生物技術(shù)發(fā)展概述

隨著經(jīng)濟(jì)、社會的高速發(fā)展，人們的生態(tài)環(huán)保意識不斷提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化學(xué)農(nóng)藥和肥料的大量使用所導(dǎo)致的環(huán)境污染等一系列生態(tài)問題得到了更廣泛的關(guān)注。在這一契機(jī)下，微生物及其相關(guān)技術(shù)更深入地滲透到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各領(lǐng)域，以微生物農(nóng)藥、菌肥、堆肥技術(shù)、微生物飼料等為代表的農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)的研究和應(yīng)用取得充分的發(fā)展，各種相關(guān)產(chǎn)品層出不窮，并已基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化[1]。

微生物種類繁多，廣泛分布于自然界的每一個角落，是生物地球化學(xué)循環(huán)的重要組成部分，環(huán)境中的各種有機(jī)污染物或固體廢棄物等都直接或間接地在微生物的作用下分解為無機(jī)物被重新利用[2]。如果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中破壞了土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)，將會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)和環(huán)境出現(xiàn)一系列嚴(yán)重問題，妨礙農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，微生物技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將有利于解決這類問題。

農(nóng)業(yè)微生物及其相關(guān)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用有助于減少常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥和肥料對環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品的污染，并有助于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的安全。當(dāng)前，微生物在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究已成為研究熱點(diǎn)，歐美等國在研究和推廣應(yīng)用微生物肥料、生防菌及相關(guān)的農(nóng)用微生物活菌制劑等方面發(fā)展迅速，并引領(lǐng)著這一領(lǐng)域新產(chǎn)品的研究與開發(fā)[3]。近年來，我國的農(nóng)用微生物技術(shù)發(fā)展也較為迅速，在應(yīng)用中也取得了良好的效果，但仍然存在諸多不足。為了推動我國農(nóng)用微生物技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，以及促進(jìn)我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化再上新臺階，必須進(jìn)一步強(qiáng)化在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)。

2 微生物農(nóng)藥

合理使用農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中保障農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的重要手段，但化學(xué)農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品及環(huán)境中的殘留會對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境造成諸多不利影響，而微生物農(nóng)藥較化學(xué)農(nóng)藥而言其安全性更高，并具有環(huán)境友好性的突出特點(diǎn)，因而也得到了越來越多的關(guān)注，其相關(guān)研究與應(yīng)用也已取得了廣泛的成果。利用微生物或其代謝產(chǎn)物制作的可當(dāng)作農(nóng)藥使用的制劑被稱為微生物農(nóng)藥，通常以活菌制劑為主體，一般也將微生物產(chǎn)生的農(nóng)用抗生素納入微生物農(nóng)藥的范疇。微生物農(nóng)藥按照所利用的微生物資源可分為細(xì)菌類、真菌類和病毒類等，按照功能可區(qū)分為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑及植物生長調(diào)節(jié)劑等。

用作農(nóng)藥的微生物菌株通常對植物病原菌、害蟲或雜草具有抑制或殺滅作用，這類微生物也常被稱為生防菌。用作微生物農(nóng)藥的細(xì)菌主要有鏈霉菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬等，例如：枯草芽胞桿菌可以防治水稻稻曲病和紋枯病，放射農(nóng)桿菌K84常用來防治植物冠癭病，某些銅綠假單胞菌產(chǎn)生的綠膿菌素對菜豆殼球孢等土傳病原菌有很強(qiáng)的抑制能力[4,5]。AgraQuest公司利用短小芽孢桿菌 QST2808開發(fā)的活菌制劑能有效的防治鏈格孢屬及葡萄孢屬等真菌引起的作物病害；Novozymes公司生產(chǎn)的枯草芽孢桿菌制劑Taegro可用于預(yù)防作物的根腐病和枯萎病。另外，也有大量的真菌被用于作物病害防治，其中不少性能優(yōu)異的生防真菌已被開發(fā)為微生物農(nóng)藥。木霉和盾殼霉是最常見的用于作物病害防治的真菌；如哈茨木霉T-22菌株能防治西紅柿枯萎病和洋繡球立枯??；綠色木霉T23則可用于防治枯萎病和褐斑病。盾殼霉可寄生于核盤菌，能高效防除由核盤菌侵染引起的作物病害，蘇聯(lián)生產(chǎn)的Coniothyrin制劑以及歐洲的Contans制劑都屬于盾殼霉制劑[6,7]。

對害蟲有致病作用的病原微生物可作為殺蟲劑加以利用，常用的有白僵菌、蘇云金芽孢桿菌、假單胞菌等。例如，白僵菌對許多農(nóng)林害蟲有致死作用，被廣泛用于防治松毛蟲、葉蟬、玉米髓蟲等；蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)品則是更廣泛使用的微生物殺蟲劑，可防治玉米螟等害蟲。微生物除草劑則多用雜草病原菌制作而成，通過使目標(biāo)雜草染病死亡而實(shí)現(xiàn)防除雜草的目的；通常會使用植物病原真菌的孢子制作除草劑，如Devine制劑就是用疫霉菌的厚垣孢子制成，可用于防除莫倫藤等雜草[8]。

有些微生物因能產(chǎn)生具有植物生長調(diào)節(jié)功能的代謝物，故可作為植物生長調(diào)節(jié)劑使用；如，赤霉菌產(chǎn)生的赤霉素能促進(jìn)種子的萌發(fā)。另有許多真菌能產(chǎn)生脫落酸，其能促進(jìn)頂芽休眠，加快花果脫落[9,10]。

農(nóng)用抗生素是指由微生物產(chǎn)生的、能抑制或殺滅植物病原菌的有機(jī)化合物。能產(chǎn)生農(nóng)用抗生素的微生物種類很多，其中以放線菌產(chǎn)生的農(nóng)用抗生素最為常見，如鏈霉素、水合霉素、井岡霉素、中生菌素、土霉素等；另外，有些農(nóng)用抗生素還兼有殺蟲或植物生長調(diào)節(jié)等功能

3 微生物菌肥、堆肥技術(shù)及相關(guān)菌劑

微生物菌肥是指一類由具有固氮、解磷、解鉀等功能的微生物制備的活菌制劑，其施用后還能分泌植物調(diào)節(jié)激素、促進(jìn)植物吸收營養(yǎng)元素，能發(fā)揮顯著的肥料效應(yīng)[11]。菌肥主要是利用微生物的固定、分解和分泌作用，改善土壤營養(yǎng)狀態(tài)，進(jìn)而在植物上表現(xiàn)出肥料效應(yīng)。菌肥無法完全代替化學(xué)肥料，但其能有效降低化肥用量，并提高傳統(tǒng)肥料的利用率，并在提高土壤肥力、保障土壤健康方面具有重大意義[12]。早在100多年前，國外就開始研究根瘤菌的固氮作用，并嘗試將其作為肥料；1896年德國開發(fā)了世界上最早的微生物肥料——根瘤菌接種劑“Nitragin”。我國的菌肥研究始于20世紀(jì)50年代，最初是研制大豆和花生的根瘤菌劑，后來在固氮藍(lán)綠藻肥和放線菌肥料應(yīng)用方面也取得了較好的效果；20世紀(jì)80-90年代，在復(fù)合微生物肥料方面開展了廣泛的研究，并取得了豐碩的成果。

盡管我國近年來在微生物肥料研究領(lǐng)域成果卓著，但其應(yīng)用與推廣則與發(fā)達(dá)國家有很大差距。發(fā)達(dá)國家菌肥平均用量約占肥料總用量的五成，肥料的利用率超過50%，但當(dāng)前我國菌肥使用量僅占到化肥使用量的一成左右，肥料利用率大約30%；造成這一現(xiàn)象可能有如下原因：①受農(nóng)民對菌肥的認(rèn)知所限，②菌肥的肥料效應(yīng)較化肥來得慢，③菌肥的應(yīng)用效果受應(yīng)用環(huán)境條件的影響較大，④施用方法不當(dāng)導(dǎo)致效果不理想；但只要處理好這些問題，微生物菌肥在我國仍有廣闊的發(fā)展空間。另外，在菌肥的使用中，還必須注意要與傳統(tǒng)肥料配合施用，不能完全取代傳統(tǒng)肥料。

堆肥是指利用天然微生物群落的生命代謝活動，將固體廢棄物中可降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的生化過程[13]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，經(jīng)常應(yīng)用農(nóng)作物秸桿、人畜糞便、餐廚垃圾、污泥等廢棄物作為原料，經(jīng)堆肥化處理制作有機(jī)肥料；這類有機(jī)肥所含的營養(yǎng)成分豐富，且肥效持續(xù)時間長，同時有利于形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，能增加土壤保水、透氣、保肥的能力，對保持土壤健康意義重大[14]。為了保障堆肥效果及堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，研究人員也選育了一些適于堆肥的微生物菌株，并將其開發(fā)為用于堆肥處理的接種劑。例如，在利用農(nóng)作物秸稈為主要原料進(jìn)行堆肥時，可接種一些木質(zhì)素降解菌、纖維素降解菌和半纖維素降解菌等。接種經(jīng)選育的外源堆肥菌劑，通常能有效的縮短堆肥時間，并提高堆肥質(zhì)量，故在工廠化堆肥生產(chǎn)中基本上都會使用相關(guān)的堆肥菌劑[15]。

4 農(nóng)用微生物技術(shù)發(fā)展中所面臨的問題及發(fā)展方向

盡管我國的農(nóng)用微生物技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品近年來發(fā)展較快，也取了不少突出的成果，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距，還有許多問題亟待解決，如：①市場上的相關(guān)產(chǎn)品多，但精品少；②農(nóng)用菌劑的研究及生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，競爭力弱；③宣傳不足，農(nóng)民在這一領(lǐng)域的認(rèn)知不夠充分，推廣過程中有較大阻力；④對農(nóng)用微生物技術(shù)相關(guān)原理的基礎(chǔ)研究還比較欠缺，理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)；另外，科學(xué)研究與應(yīng)用之間也未能實(shí)現(xiàn)良好的銜接與整合。

針對農(nóng)用微生物技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品在研究與應(yīng)用中所表現(xiàn)出的諸多不足，有必要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面，并進(jìn)一步推動農(nóng)用微生物技術(shù)的發(fā)展：①加強(qiáng)理論基礎(chǔ)研究，充分掌握微生物的生防機(jī)理、肥效機(jī)理及相關(guān)特性等。②完善相關(guān)菌劑的制備工藝，保障制劑的高活性和高可靠性。③通過現(xiàn)代生物技術(shù)(如基因工程技術(shù))改良已有的農(nóng)用微生物及其產(chǎn)品。④探索具有不同功能的微生物的混用，發(fā)展多功能菌劑。⑤與常規(guī)肥料、農(nóng)藥或其它輔劑聯(lián)合應(yīng)用。