含超高效固氮菌的生物有機(jī)肥替代化肥的效果與推廣前景

武玉國(guó) 王洪祥 張振 王開(kāi)元 姜莉莉 王開(kāi)運(yùn)

[摘要]空氣中氮?dú)夂窟_(dá)78%，利用高效能微生物固氮替代合成氨，滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)所需氮素營(yíng)養(yǎng)是最節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的途徑。本文介紹了含超高效固氮茵、解磷茵和解鉀茵等茵群的生物有機(jī)肥，替代化肥改良土壤，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的效果，展望其在推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的推廣應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]固氮菌;解磷茵;解鉀菌;生物有機(jī)肥;替代化肥;應(yīng)用前景

[中圖分類號(hào)] S144

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 含超級(jí)固氮菌生物有機(jī)肥開(kāi)發(fā)應(yīng)用效果

1.1 含超級(jí)固氮菌生物有機(jī)肥的功效

用本科研團(tuán)隊(duì)自主選育的超高效能固氮、解磷、解鉀和拮抗菌組成生物有機(jī)肥的功能菌群，以天然腐殖酸等礦質(zhì)材料為載體，創(chuàng)制了完全替代化肥的“豐田寶”（鑫豐田寶）生物有機(jī)肥，豐田寶生物有機(jī)肥可根據(jù)各種農(nóng)作物對(duì)氮、磷、鉀等養(yǎng)分需求，通過(guò)超高效固氮菌從大氣中獲得氮素;解磷、解鉀菌從添加的礦質(zhì)磷和鉀，以及土壤中解離出速效磷和速效鉀和微量元素。豐田寶生物有機(jī)肥肥效持久，一次施肥，滿足蔬菜、果樹(shù)和農(nóng)作物全生長(zhǎng)期養(yǎng)分需求。同時(shí)，豐田寶生物有機(jī)肥還具有提高作物抗病性，增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、改良土壤、環(huán)境友好和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等多種功效。完全替代化肥、生產(chǎn)“準(zhǔn)有機(jī)”農(nóng)產(chǎn)品，為農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)安全和全民大健康貢獻(xiàn)力量。

1.2 豐田寶生物有機(jī)肥在蔬菜上使用方法和效果

1.2.1 在大棚番茄上完全替代化肥的效果

2011-2019年，山東省泰安市岱岳區(qū)房村鎮(zhèn)番茄大棚中連續(xù)使用“豐田寶”生物有機(jī)肥9年，種植了18茬，每茬使用1000公斤/畝，移栽時(shí)穴施，全季節(jié)僅澆清水，番茄生長(zhǎng)健壯，發(fā)病期延遲到中后期，葉部病害發(fā)病程度降低，基本無(wú)枯萎病和根腐病等根部病害發(fā)生，殺菌劑用量減少60%以上;番茄產(chǎn)量平均12760公斤，較施用化肥和普通有機(jī)肥的對(duì)比地塊增產(chǎn)17.6-3 8.2%.品質(zhì)優(yōu)良。同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)提高1倍以上，土壤PH值6.5-6.9，鹽分降至0.2%以下，土壤中蚯蚓數(shù)量達(dá)18.4頭/m2，土壤中芽孢桿菌的豐度提高37.3%，真菌的豐度降低42.5%，土壤肥力顯著提高。2015-2019年，山東省壽光市番茄大棚中連續(xù)使用“豐田寶”生物有機(jī)肥5年，種植了10茬，每茬使用800公斤-1000公斤/畝，移栽時(shí)穴施，全季節(jié)僅澆清水，番茄基本不發(fā)病，殺菌劑用量減少70qo以上;番茄產(chǎn)量平均15200公斤，較施用化肥和普通有機(jī)肥的對(duì)比地塊增產(chǎn)21.9-40.6%，品質(zhì)優(yōu)良，番茄產(chǎn)品經(jīng)農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）檢測(cè)，所涉及農(nóng)藥吡蟲(chóng)啉、多菌靈、異菌脲、百菌清和烯酰嗎啉均未檢出，產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留量低于國(guó)家綠色食品的檢測(cè)限。山東省廣饒縣冬暖式大棚，建設(shè)在鹽堿地上，土壤鹽一般為0.6-0.9%，常規(guī)種植番茄成活率低，苗期生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)量低，農(nóng)戶效益差。2018年以來(lái)在鹽堿土壤中施用“豐田寶”生物有機(jī)肥種植番茄，每年種植1茬番茄，每株穴施600克左右，生長(zhǎng)期達(dá)8個(gè)月，番茄不打頂，收12-14穗果實(shí)，番茄生長(zhǎng)至中后期，每半個(gè)月左右隨澆水沖施1次慧動(dòng)力（氨基酸和靈芝多糖水劑），每次用量1公斤。每畝產(chǎn)量可達(dá)1.75萬(wàn)公斤-2.0萬(wàn)公斤，比傳統(tǒng)施肥增產(chǎn)40%以上，實(shí)現(xiàn)鹽堿地改良和增產(chǎn)增收雙突破。

1.2.2 在大棚番茄上替代化肥50%的效果

2016-2019年，山東省禹城市番茄大棚中連續(xù)使用“豐田寶”生物有機(jī)肥4年，種植了8茬，每茬使用400公斤-500公斤/畝，移栽時(shí)穴施，番茄采收第二穗果時(shí)，再隨澆水補(bǔ)施水溶肥，替代有機(jī)肥和50%化肥用量，土壤改良效果好，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)健壯，發(fā)病較輕，殺菌劑用量減少40%以上;番茄產(chǎn)量平均10550公斤，較施用化肥和普通有機(jī)肥的對(duì)比地塊增產(chǎn)16.4-28.7%，品質(zhì)較高。

1.2.3 在大棚黃瓜和西葫蘆上完全替代化肥的效果

2014-2019年，山東寧陽(yáng)縣華豐鎮(zhèn)黃瓜大棚連續(xù)使用“豐田寶”生物有機(jī)肥6年，種植了12茬，每茬使用1000-1200公斤，畝，黃瓜產(chǎn)量平均13500公斤，較施用化肥的對(duì)比地塊增產(chǎn)18.6 %-35.2%，品質(zhì)優(yōu)良。同時(shí)，土壤改良效果好，基本克服了黃瓜種植的連作障礙。

1.2.4 在其它大棚蔬菜和西瓜上完全替代化肥的效果

山東壽光市紀(jì)臺(tái)街道辦事處彩椒種植大棚，長(zhǎng)期施用化肥，土壤PH值3-4，2016年施用“豐田寶”生物有機(jī)肥后，土壤PH值當(dāng)年恢復(fù)到6.5，以后一直維持在6.8-7.1，彩椒長(zhǎng)勢(shì)很好，生長(zhǎng)期達(dá)8個(gè)月以上，每畝年收入8-12萬(wàn)元。

1.3 豐田寶生物有機(jī)肥在果樹(shù)上使用方法和效果

1.3.1 在柑橘和香橙上完全替代化肥的效果

重慶市江津區(qū)2017年3月以來(lái)，在長(zhǎng)葉香橙使用“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥，每畝使用300公斤環(huán)狀溝施，每年施用1次，與用菜籽餅和復(fù)合肥的常規(guī)施肥相比，前者根系發(fā)達(dá)，養(yǎng)分供應(yīng)均衡，植株生長(zhǎng)健壯，新生花芽飽滿，坐果率高，果實(shí)膨大快，增產(chǎn)20%以上，糖度16.8%左右，品質(zhì)很好，商品價(jià)值高;成熟果實(shí)在樹(shù)上掛果時(shí)間可達(dá)1年，不僅節(jié)省果實(shí)冷藏保鮮環(huán)節(jié)，也不影響果樹(shù)第二年結(jié)果。施“豐田寶”的果樹(shù)，葉部病害發(fā)病晚且程度輕，農(nóng)藥用量節(jié)省50%以上?！柏S田寶”生物有機(jī)肥在長(zhǎng)葉香橙上應(yīng)用，增產(chǎn)、提高品質(zhì)、改良土壤和保持植株健康生長(zhǎng)的效果十分突出。

1.3.2 在大棚柑橘上完全替代化肥的效果

浙江省象山縣2017年12月以來(lái)，在大棚種植的紅美人柑橘上用“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥，每畝使用400公斤環(huán)狀溝施，每年施用1次，與常規(guī)施肥相比，前者根系發(fā)達(dá)，養(yǎng)分供應(yīng)均衡，植株生長(zhǎng)健壯，果實(shí)均勻，表面光亮，增產(chǎn)18%以上，糖度22%左右，品質(zhì)很好，商品價(jià)值很高?！柏S田寶”改良土壤和保持植株健康生長(zhǎng)的效果也很好。

1.3.3 在葡萄上完全替代化肥的效果

山東省壽光、平度、淄博和濟(jì)寧等大棚葡萄，2015年開(kāi)始用“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥，每畝使用400公斤溝施，每年施用1次，常規(guī)施肥相比，前者根系發(fā)達(dá)，養(yǎng)分供應(yīng)均衡，植株生長(zhǎng)健壯，果穗大、果粒均勻，成熟度整齊，表面光亮，增產(chǎn)25%以上，品質(zhì)很好，商品價(jià)值很高，貨架期長(zhǎng)。浙江省杭州市富陽(yáng)區(qū)、余杭區(qū)，嘉興市等地大棚葡萄，2017年3月以來(lái)用“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥，每畝使用300公斤溝施，每年施用1次，常規(guī)施肥相比，前者根系發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)健壯，結(jié)果整齊，在陽(yáng)光玫瑰葡萄品種增產(chǎn)達(dá)20%以上，品質(zhì)很好，果農(nóng)增收效益很高。近兩年來(lái)，四川涼山、云南賓川、湖北襄樊等地，大棚和露地葡萄都在推廣“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥，改良土壤，提質(zhì)增效效果十分顯著。

1.4 在中藥三七上替代化肥克服連作障礙的應(yīng)用效果

云南省文山市七麟三七農(nóng)業(yè)科科有限公司，利用“豐田寶”生物有機(jī)肥替代化肥改良土壤，配合土壤消毒技術(shù)，克服連作障礙，突破了老地不能連續(xù)種三七的難題。土壤熏蒸揭膜散氣后，每宙撒施或穴施“豐田寶”生物有機(jī)肥200-300公斤，移栽三七苗，三七幼苗生根快、根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)健壯、抗病性強(qiáng)。以后每年向根部撒施200公斤，或適當(dāng)補(bǔ)施水溶肥，生長(zhǎng)至

3 年收獲的三七產(chǎn)品個(gè)頭大、品質(zhì)高。

2 生物有機(jī)肥的推廣應(yīng)用前景

2.1 植物生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)元素

植物生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)元素有16種之多，并分為大量元素：碳、氫、氧、氮、磷、鉀;中量元素：鈣、鎂、硫;微量元素：硼、鋅、鐵、銅、錳、鉬、氯等。缺少了其中任何一種，植物的生長(zhǎng)發(fā)育就不會(huì)正常，而且每一種元素不能互相替代。其中氫、氧、氮、碳主要來(lái)源于空氣，其它元素來(lái)源于土壤。在漫長(zhǎng)的原始農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)時(shí)代，植物營(yíng)養(yǎng)主要靠自然界的獲取，或僅補(bǔ)充少量農(nóng)家肥，主要營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量長(zhǎng)期維持在較低水平，生產(chǎn)效益極低。我國(guó)自20世紀(jì)50年代開(kāi)始，特別是20世紀(jì)80年后隨著化肥工業(yè)的大發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量取得快速增長(zhǎng)。但是，近年來(lái)化肥增量、產(chǎn)量變化不大甚至減產(chǎn)的現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)。近年來(lái)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大棚蔬菜、果園土壤酸度十分嚴(yán)重，土地鹽漬化和板結(jié)，根系不發(fā)達(dá)，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不良，植物亞健康生長(zhǎng)，易發(fā)病，對(duì)農(nóng)藥的依賴性強(qiáng)，產(chǎn)品和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)增大。長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥的副作用現(xiàn)象日益凸顯，化肥中的酸根與土壤中礦質(zhì)元素的無(wú)效結(jié)合，形成假性缺素癥。田間觀察和檢測(cè)土壤發(fā)現(xiàn)，大棚和果園土壤中礦質(zhì)元素總含量普遍較高，可利用的水溶元素較低，如土壤中全鉀含量高達(dá)3%左右，而可利用水溶鉀的含量?jī)H有0.4%-0.8 %;土壤中全磷含量高達(dá)2%左右，而可利用水溶磷的含量?jī)H有0.1%左右。因此，大量使施用化肥維持農(nóng)作物高產(chǎn)不是長(zhǎng)久之計(jì)，不僅浪費(fèi)了大量資源，也增加了環(huán)境污染。證明全面落實(shí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出2017年重點(diǎn)落實(shí)有機(jī)肥替代化肥方案，將首先《開(kāi)展水果蔬菜茶葉有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》勢(shì)在必行。

2.2 生物有機(jī)肥替代化肥的現(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是世界上化肥依賴性最大的消費(fèi)國(guó)。長(zhǎng)期大量使用化肥，易產(chǎn)生明顯的環(huán)境和生態(tài)不利現(xiàn)象，直接影響我國(guó)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，微生物肥料的施用量已占到了肥料總量的20%以上，目前我國(guó)微生物肥料的產(chǎn)量在整個(gè)肥料行業(yè)中所占的比重約為2%左右，較發(fā)達(dá)國(guó)家的差距甚遠(yuǎn)。其原因是我國(guó)生物有機(jī)肥研發(fā)與應(yīng)用時(shí)間較短，許多生產(chǎn)企業(yè)尚缺乏高水平的專業(yè)研發(fā)人才、優(yōu)良的菌種資源、嚴(yán)格的發(fā)酵工藝、科學(xué)的產(chǎn)品配方和規(guī)范的的應(yīng)用對(duì)比試驗(yàn)，多數(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用效果不太令人滿意，甚至有的產(chǎn)品中還含有劣質(zhì)有機(jī)物或礦渣，增加了土壤的面源污染風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)國(guó)內(nèi)外和企業(yè)間在此領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)主要是高效或超高效功能菌專利技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)家和有關(guān)部門應(yīng)及早重視功能菌種的發(fā)掘、資源保護(hù)、開(kāi)發(fā)和專利保護(hù)，扶持企業(yè)和科研單位對(duì)現(xiàn)有高效功能菌種的保護(hù)和有效利用。

2.3 本團(tuán)隊(duì)在生物有機(jī)肥研發(fā)和替代化肥應(yīng)用方面的貢獻(xiàn)

生物有機(jī)肥和微生物肥料替代化肥的主要目標(biāo)是替代合成氨，我國(guó)對(duì)合成氨的需求量巨大，能源消耗多，對(duì)環(huán)境的影響大。以芽孢桿菌等天然自生固氮菌為主生產(chǎn)的微生物肥料和生物有機(jī)肥，因微生物的種類、功能、活性、環(huán)境適應(yīng)性、含量、載體的成分和含量，產(chǎn)品的物理性能、用量和施用方法等不同，其固氮能力差異巨大，絕大多數(shù)產(chǎn)品尚無(wú)完全替代氮肥的能力，僅有個(gè)別含有超高效固氮菌的產(chǎn)品，在用量和產(chǎn)量匹配、土壤濕度和溫度適合的條件下可完全替代化肥。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)超高效固氮菌研發(fā)中心歷經(jīng)15年，用天然固氮芽孢桿菌選育成固氮能力達(dá)到62.7-67倍的超高效固氮菌株，并開(kāi)發(fā)了完全替代化肥的“豐田寶”生物有機(jī)肥。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]王開(kāi)運(yùn)，姜莉莉，武玉國(guó)，等，超高效固氮菌和生物有機(jī)肥的創(chuàng)新與應(yīng)用前景[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2017 （09）.

[作者簡(jiǎn)介]武玉國(guó)（1982-），男，山東沂水人，農(nóng)藝師，研究方向：土壤改良與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

[通訊作者]王開(kāi)運(yùn)（1954-）.男，山東滕州人，二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：農(nóng)藥毒理與抗藥性;農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。