段振峰，邢永秀*，李楊瑞

（1．廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，廣西 南寧 530007）

在我國的甘蔗生產(chǎn)中，化肥、農(nóng)藥和除草劑等的大量使用雖增加了甘蔗產(chǎn)量，但也帶來了許多嚴重的后果，例如環(huán)境污染、土壤板結(jié)、土壤肥力下降和生態(tài)壞境惡化。在這種背景下，微生物肥料由于其資源節(jié)約和環(huán)境友好的特性而成為研究熱點［1］。目前，微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品種類繁多，本文就甘蔗施肥現(xiàn)狀以及微生物肥料在甘蔗應(yīng)用上的前景進行分析，進一步認識該類產(chǎn)品的特征特性，促進微生物肥料的推廣應(yīng)用以及我國蔗糖產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

1 當前我國甘蔗施肥現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 肥料利用率偏低

我國甘蔗生產(chǎn)一般施氮量在500～750 kg/hm2［1］。據(jù)報道，我國農(nóng)作物的氮肥吸收率低，為30%～35%，磷肥吸收率為10%～20%，鉀肥吸收率為35%～50%［2-4］。由于大量使用化肥，雖增加了甘蔗的產(chǎn)量，但由于利用率偏低帶來了肥料大量浪費，造成環(huán)境污染、土壤板結(jié)和肥力不斷下降等的嚴重后果。

1.2 施肥技術(shù)欠缺

當前我國蔗農(nóng)施肥方式較為傳統(tǒng)，大多施肥方式落后。甘蔗新植時使用大量常規(guī)化肥作基肥，發(fā)芽受到嚴重抑制，導(dǎo)致萌芽率低，甚至產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象；追施大量氮肥常導(dǎo)致甘蔗生產(chǎn)倒伏嚴重。宿根蔗、開壟和施肥較淺，常不松蔸，不利于宿根蔗發(fā)株及后續(xù)的生長。

1.3 新型肥料投入不足

新型肥料包括微生物菌肥和有機肥料，可以通過肥料中的微生物分解氮磷鉀供植物吸收利用。為了保證肥效均衡持久，微生物菌肥含有的有益微生物可以通過自身的代謝活動改善作物環(huán)境，包括活化土壤肥力、調(diào)節(jié)土壤pH值、提高植物的抗病蟲害能力、促進植物對養(yǎng)分的吸收等，進而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。在現(xiàn)實甘蔗生產(chǎn)中，蔗農(nóng)依賴化學(xué)肥料，對新型肥料投入很少。

1.4 甘蔗種植存在連作障礙

我國對糖業(yè)高度重視，甘蔗產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展，尤其是廣西、云南、廣東湛江等地的甘蔗產(chǎn)業(yè)已成為當?shù)刂匾慕?jīng)濟支柱和蔗農(nóng)收入的重要來源。但由于長期的甘蔗連作導(dǎo)致蔗區(qū)土地養(yǎng)分不平衡，甘蔗抗逆性差，容易發(fā)生病蟲害。長期連作還會導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量減少和失衡，而長期的化肥和農(nóng)藥使用會進一步加重這種情況，造成更加嚴重的連作障礙。

2 微生物肥料

微生物肥料是一種含有有益微生物活體的產(chǎn)品，肥料制作是由菌種的篩選、培養(yǎng)、發(fā)酵再到基質(zhì)的吸附制造而成［5］。微生物肥料的定義分為廣義和狹義，因此又稱微生物菌肥。

2.1 微生物肥料的分類

當前微生物肥料主要包括微生物菌劑、生物有機肥和復(fù)合微生物肥料。微生物菌肥是利用微生物的生命活動，分解難溶的氮磷鉀等植物所需營養(yǎng)成分，調(diào)節(jié)土壤微生物菌種群落，從而增加植物養(yǎng)分的供應(yīng)量，促進作物生長，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境。

2.1.1 微生物菌劑

微生物菌劑是指生物活性產(chǎn)品或微生物接種物，包括一種或多種有益細菌或真菌，其中細菌、藍藻、叢枝菌根真菌是最常用的菌株，具有氮固定、磷增溶或纖維素分解作用，通過提高根系對土壤養(yǎng)分的利用來促進生長和產(chǎn)量［6］。

2.1.2 生物有機肥

生物有機肥是有機質(zhì)和有益菌的結(jié)合物，具有較強的生物肥力，并具有營養(yǎng)特性。通過功能性菌肥中的微生物代謝產(chǎn)生類生長物質(zhì)，激活土壤養(yǎng)分并改善根際土壤生物活性，保護根際環(huán)境，改良土壤，促進植株生長，提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量［7］。生物有機肥料具有微生物菌劑和傳統(tǒng)有機肥料的雙重優(yōu)勢，除了較高含量的有機質(zhì)外，還包含具有特定功能的微生物。近年來，我國已經(jīng)相繼實施了土壤配方施肥、秸稈還田和有機質(zhì)改良耕地質(zhì)量的保護措施，在生產(chǎn)中以有機肥部分代替化學(xué)肥料，有力地促進了我國生物有機肥的發(fā)展［8］。

2.1.3 復(fù)合微生物肥料

復(fù)合微生物肥料是無機營養(yǎng)元素、微生物菌劑，有的也添加有機質(zhì)，是一類體現(xiàn)化學(xué)肥料、有機肥料以及微生物肥料的綜合效果，通過多種途徑提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的肥料［7］。復(fù)合微生物肥料以固體制劑為主，包括細菌肥料類，如根瘤菌肥、固氮菌肥、溶磷菌肥、解鉀菌肥等；真菌肥料類，如霉菌肥料、菌根真菌、酵母肥料等；放線菌肥料類，如抗生肥料、光合細菌肥料類等。

2.2 微生物肥料的產(chǎn)品登記現(xiàn)狀

從1989年肥料登記管理制度實施以來，我國微生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸規(guī)范，微生物肥料種類數(shù)量顯著增加。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部微生物肥料和食用菌菌種質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)表1顯示，截止到2021年5月，我國市場微生物菌肥產(chǎn)品有效登記為8905個，其中微生物菌劑占主要地位，登記個數(shù)為4360個，占產(chǎn)品種類的48.9%；生物有機肥為2932個，占產(chǎn)品種類的33%；復(fù)合微生物肥料為1613個，占產(chǎn)品種類的18.1%。

表1 2006~2021年微生物肥料產(chǎn)品登記情況

從產(chǎn)品形態(tài)上來分，主要以粉劑類為主，產(chǎn)品數(shù)量為4208個，占總登記產(chǎn)品的47.2%；顆粒類產(chǎn)品數(shù)量為2845個，占登記產(chǎn)品的31.9%；液體類產(chǎn)品相對較少，數(shù)量為1852個，占總登記產(chǎn)品的20.9%。

根據(jù)微生物種類和功能劃分，登記的產(chǎn)品可以分為6個菌劑類和2個菌肥類，共8大類。其中菌劑類包括土壤修復(fù)劑、菌根菌劑、根瘤菌劑、光合細菌劑、復(fù)合微生物菌劑和有機物料腐熟劑6種。菌肥類包含生物有機肥料和復(fù)合微生物肥料兩種。統(tǒng)計結(jié)果顯示，復(fù)合微生物菌劑占主要產(chǎn)品類型的47.2%，其次是生物有機肥料占29.4%，復(fù)合微生物肥料占18%；具有修復(fù)土壤、提高植物抗性、加強固氮等特殊性功能的產(chǎn)品類型只占1.2%。

3 微生物肥料在甘蔗上的應(yīng)用及展望

3.1 應(yīng)用效果

3.1.1 促進甘蔗養(yǎng)分吸收

微生物肥料中的特定微生物通過自身的溶磷、解鉀、生物固氮等特性促進植物對氮磷鉀等營養(yǎng)元素的吸收，從而促進甘蔗的生長發(fā)育。微生物肥料還可以通過自身的調(diào)控機制對土壤中的微生物數(shù)量進行調(diào)控和平衡，對甘蔗根系分泌物進行分解和控制，促進甘蔗對養(yǎng)分的吸收，緩解連作障礙。韋江璐［9］通過對4株促生菌組合物接種至甘蔗上發(fā)現(xiàn)處理過的土壤中速效養(yǎng)分明顯增加，對甘蔗的生長也有明顯的促生長作用。根瘤菌Rhizobium可與大豆、苜蓿、花生等豆科植物通過生物固氮作用，將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為可被作物直接吸收利用的氮源［10］。苗素平等［11］報道側(cè)孢芽孢桿菌可明顯改善土壤肥力，促進植物養(yǎng)分吸收和植株生長。黃恒掌等［12］實驗證明使用微生物菌肥可以改善土壤理化性狀，增強肥效，促進甘蔗對營養(yǎng)元素的吸收。

3.1.2 促進甘蔗生長

周文靈等［13］研究表明，復(fù)合微生物菌肥對甘蔗具有明顯的促生長效果，使用后甘蔗株高增加34.8%～36.2%，莖徑增粗17.5%～24.8%。微生物菌肥的有益微生物會產(chǎn)生多種生理活性物質(zhì)，例如吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、細胞分裂素（CTK）等植物激素，這些激素會刺激細胞形成層分裂，從而促進植物的生長發(fā)育［14-15］。將先軍等［16］研究表明，硅酸鹽細菌的代謝產(chǎn)物中含有植物激素如生長素和赤霉素等，對植物根系的生長發(fā)育影響很大。

3.1.3 增加甘蔗產(chǎn)量

黃恒掌等［17］研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥的施用可以促進甘蔗增高、增粗，提高甘蔗的出苗率和成莖率，增加甘蔗的有效莖數(shù)，從而增加甘蔗的產(chǎn)量。該試驗中，施用微生物菌肥各處理的甘蔗產(chǎn)量比對照增加10110～13395 kg/hm2，增產(chǎn)效果顯著。陳景深等［18］通過使用微生物菌肥配施常規(guī)化肥的方式，可以促進甘蔗增高長粗，提高甘蔗產(chǎn)量12.0～22.5 t/hm2，增加蔗糖分0.5～0.9個百分點。

3.1.4 改良蔗區(qū)土壤

微生物菌肥還起到改良蔗地土壤的作用。施用微生物菌肥后，可以通過菌肥自身的微生物種群，例如芽孢桿菌、根瘤菌等菌群發(fā)揮自身作用，產(chǎn)生大量糖類物質(zhì)并與根系分泌物結(jié)合，起到改善土壤團粒結(jié)構(gòu)的作用。微生物菌肥還可以通過對土壤中的植物殘渣和根物分解，改善土壤的透氣性，促進土壤有機化。另外微生物還吸收和處理土壤中的鹽分，調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，使其達到平衡狀態(tài)。

3.2 展望

微生物肥料作為一種新型作物肥料，在解決由化肥過量使用帶來的不利影響方面具有很大潛力，同時微生物菌肥在甘蔗生產(chǎn)過程中具有重要的應(yīng)用價值。在實際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個方面。

首先，為了充分發(fā)揮微生物菌肥的作用，蔗農(nóng)應(yīng)選用合適的微生物菌肥與常規(guī)化肥搭配使用，不能單純依賴一種肥料。為了達到更好的使用效果，可以使用菌肥加有機肥和常規(guī)化肥結(jié)合起來施用，減少各種肥料的局限性，同時保證各種肥料相互彌補，從而提高甘蔗的產(chǎn)量與品質(zhì)。

其次，微生物肥料在甘蔗生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，微生物肥料的發(fā)展要符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求，以滿足全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，真正達到減肥增效、環(huán)保高效的目的。

再次，菌肥在甘蔗應(yīng)用過程中應(yīng)科學(xué)宣傳，提高蔗農(nóng)認知度。同時新型肥料產(chǎn)品不能只停留在實驗室層面，要加強與企業(yè)、社會服務(wù)組織以及農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體合作，積極建立甘蔗示范區(qū)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)蔗農(nóng)了解并接受新產(chǎn)品和新技術(shù)。

4 結(jié)語

微生物肥料含有多種高活性有益生物菌群，可以起到固氮、解磷、解鉀，保水保肥，改良土壤，提高化肥利用率從而達到提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的效果。要想充分發(fā)揮微生物肥料的應(yīng)用優(yōu)勢，就要了解不同微生物肥料的功能特點和作用機理，合理配施肥料再加上因地制宜的產(chǎn)品選擇使用才能達到預(yù)期效果。近些年來，微生物肥料已由單一轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型產(chǎn)品，功能由單功能轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ埽瑧?yīng)用范圍由當初豆科作物轉(zhuǎn)變?yōu)榉嵌箍谱魑?，如糧食作物、蔬菜作物和經(jīng)濟作物等。在甘蔗生產(chǎn)上，微生物肥料和化肥混合使用，可以作為基肥、追肥，減少化肥用量，改善土壤理化性狀，對甘蔗連作、土壤板結(jié)、提高甘蔗品質(zhì)以及肥料利用率有明顯的改善效果，同時促進甘蔗根系生長，為宿根蔗提供良好的生長環(huán)境，從而對甘蔗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。我國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，近些年來提倡化肥減施，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，重視農(nóng)業(yè)環(huán)保，使微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的推廣應(yīng)用，這些微生物肥料在降低化肥使用量，提高化肥利用率和減少生態(tài)環(huán)境污染等方面起重要作用，同時新型微生物肥料的發(fā)展推動著農(nóng)業(yè)向更好的方向發(fā)展。隨著微生物肥料的不斷普及與推廣，微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演越來越重要的角色，對我國有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展將會提供更多實質(zhì)性幫助。