詹巧春，周繼鑫，張業(yè)成，楊濤，徐維烈

（武漢合緣綠色生物股份有限公司，湖北 武漢 430070）

1 什么是生物肥料

生物肥料是完全不同于化肥、有機肥的一種新型肥料。其主要特點是，生物肥料是以微生物的生命活動及其代謝產(chǎn)物為植物提供生長營養(yǎng)需要的生物制品[1]。生物肥料主要應(yīng)用于農(nóng)作物栽培，對土壤和農(nóng)作物的作用方式、效果與常規(guī)肥料完全不同。將生物肥料施用到耕作土壤環(huán)境中，其表現(xiàn)出的肥料效應(yīng)比一般性的化學(xué)肥料更加廣泛，這是因為其肥料制品中含有大量的微生物。不同種類的微生物肥料施用于土壤環(huán)境中所表現(xiàn)出的功能與作用是不相同的，有的生物肥料施用后能夠增加作物養(yǎng)分的供應(yīng)量，有的生物肥料則能夠直接促進作物生長，有的生物肥料因含有特殊的微生物類群，具有修復(fù)地力、凈化耕作土壤環(huán)境的作用，有的生物肥料施用后能夠提高農(nóng)作物的免疫力，增強農(nóng)作物的抗病性，還有的生物菌具有促進農(nóng)業(yè)廢棄物料分解腐熟的作用，將秸稈和畜禽糞便等廢棄物處理成資源化利用的生物物料[2]。一般來講不同的生物肥料制品因含有的微生物種類不同，所發(fā)揮出的功能與作用也是完全不相同的。

1.1 生物肥料產(chǎn)品研制與產(chǎn)業(yè)化進展

1.1.1 生物肥料制品研制進展

生物菌肥的核心關(guān)鍵技術(shù)是功能生物菌株、菌劑的復(fù)配方法，以及微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝技術(shù)與方法等。國外對生物肥料及其衍生產(chǎn)品的研究起步較早。20世紀80年代后，對生物菌劑及衍生產(chǎn)品的研究主要集中在促進作物出芽、抑制土傳病害的生物調(diào)控等[2]。目前，世界上大多數(shù)國家都在推廣和應(yīng)用生物菌肥，并積極探索生物菌肥的研發(fā)技術(shù)[3]。印度研究人員發(fā)現(xiàn)，微生物可以促進水稻吸收養(yǎng)分，改良土壤，提高抗逆酶活性，顯著提高水稻產(chǎn)量。韓國研究人員發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌、藤倉鐮刀菌可顯著提高水稻植株高度，促進水稻生長，施用菜豆根瘤菌則能顯著提高葉綠素含量，利于氮吸收。

2019 年初，美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院聯(lián)合發(fā)布了題為《科學(xué)突破推動食品和農(nóng)業(yè)研究到2023 年》的研究報告，描述了美國科學(xué)家眼中農(nóng)業(yè)領(lǐng)域亟待突破的五大研究方向，其中第五大方向是“微生物組技術(shù)對認知和理解農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運行至關(guān)重要”。通過大量的研究報道，人類知道了人體微生物對身體健康的重要性。相比較而言，我們對農(nóng)業(yè)中土壤、植物和動物的微生物組及其影響還不夠了解。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，利用越來越復(fù)雜的工具探測農(nóng)業(yè)微生物組，有望在未來十年實現(xiàn)突破性進展，建立農(nóng)業(yè)微生物數(shù)據(jù)庫，更好地理解土壤、植物和動物微生物組之間的相互作用，并通過改善土壤結(jié)構(gòu)、提高飼料效率和養(yǎng)分利用率以及提高對環(huán)境和疾病的抵抗力等增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，甚至徹底改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

我國微生物菌肥研究是從豆科植物使用根瘤菌接種劑開始的，最初只有大豆和花生根瘤菌劑。20 世紀50 年代，我國從蘇聯(lián)引進自生固氮菌、磷細菌和硅酸鹽細菌劑，稱為細菌肥料；20 世紀60 年代又推廣使用放線菌制成的“5406”抗生菌肥料和固氮藍綠藻肥；20 世紀70 年代-80 年代中期，開始研究VA 菌根，以改善植物磷素營養(yǎng)條件和提高水分利用率；20 世紀80 年代中期-90 年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中又相繼應(yīng)用聯(lián)合固氮菌和生物鉀肥作為拌種劑。近幾年來主要擴大應(yīng)用由固氮菌、解磷菌、解鉀菌和有機肥復(fù)合制成的生物肥料作基肥施用[4]。這些微生物可定殖于作物根系，優(yōu)先占領(lǐng)根際，產(chǎn)生抗生素、Fe 載體、誘導(dǎo)作物的系統(tǒng)抗性，產(chǎn)生HCN 等，產(chǎn)生拮抗根際病原菌和與非寄生性根際有害微生物，改善根際微生態(tài)環(huán)境，有效分解土壤有機質(zhì)，改善作物的營養(yǎng)條件，促進養(yǎng)分釋放和作物生長。

1.1.2 生物肥料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)進展

目前，中國大陸境內(nèi)從事微生物肥料研究與開發(fā)的企業(yè)有近千家，主要分布在江蘇、河南、河北、湖南、湖北、四川、內(nèi)蒙古自治區(qū)等省區(qū)，且大多數(shù)生物肥料企業(yè)規(guī)模都不大[5]。生物肥料企業(yè)又可分為專門從事生物菌劑研究與開發(fā)的企業(yè)、有機肥料生產(chǎn)企業(yè)以及復(fù)合微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)。規(guī)模較大的生物肥料企業(yè)不僅自己能夠篩選功能菌株、研發(fā)復(fù)合生物菌劑，研發(fā)生物菌發(fā)酵工藝與肥料生產(chǎn)技術(shù)，也能夠從事復(fù)合微生物肥料的生產(chǎn)。

近些年來，隨著國家對綠色農(nóng)業(yè)、環(huán)保農(nóng)業(yè)、耕地質(zhì)量保護等方面工作力度的加大加強，政府組織實施了化肥農(nóng)藥減量、農(nóng)田休耕等政策措施，部分過去專門從事化學(xué)肥料研發(fā)與生產(chǎn)的大型企業(yè)也拓展了生物肥料的產(chǎn)品生產(chǎn)。國內(nèi)從事生物肥料生產(chǎn)的具有代表性的企業(yè)有：①山東中創(chuàng)億豐肥料集團有限公司，該企業(yè)位于山東省濰坊市，主要從事生物肥料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)，該公司年產(chǎn)生物菌肥30 萬噸，微分子螯控肥20 萬噸，微生物菌劑5 萬噸，功能肥3 萬噸。企業(yè)擁有自主進出口權(quán)，產(chǎn)品遠銷韓國、馬來西亞、美國、印度等國家，以及非洲、南美洲的其他國家。②河北根力多生物科技股份有限公司，該公司位于河北省邢臺市威縣，是一家微生物肥料重點企業(yè)，公司研制開發(fā)的主要產(chǎn)品有生物蛋白緩控釋肥、生物聚能肥、生物有機菌肥等微生物肥料，該企業(yè)有多項成果獲得國家科技進步獎、河北省科技進步獎。③北京航天恒豐科技股份有限公司，該企業(yè)主要從事營養(yǎng)型微生物菌劑、抗病型微生物菌劑、土壤面源污染修復(fù)菌劑、單質(zhì)元素改性菌劑、礦產(chǎn)資源生態(tài)修復(fù)菌劑、工業(yè)固廢處理循環(huán)利用菌劑、有機廢棄物處理菌劑、污水和油田處理菌劑等產(chǎn)品的研制與開發(fā)，打造了“微生物+”生態(tài)系統(tǒng)新模式。④漯河市盛糧生物科技有限公司，該企業(yè)位于河南省的漯河市，是一家專注微生物發(fā)酵及有機水溶肥料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的高新技術(shù)企業(yè)。該公司主要生產(chǎn)微生物生防菌、土壤益生菌、微生物發(fā)酵植物刺激劑、大中微量水溶性礦物肥料以及液體有機生態(tài)肥這五類產(chǎn)品。⑤石家莊春豐生物科技有限公司，該企業(yè)位于河北省的石家莊市，主營產(chǎn)品為有機肥、生物有機肥、微生物菌肥、阿維菌素有機肥、果樹專用肥、蔬菜專用肥等。⑥長沙泰萊生物科技有限公司，該企業(yè)位于長沙市，已開發(fā)各類農(nóng)用有機肥發(fā)酵菌種、飼料發(fā)酵菌種、各類芽孢桿菌、微生態(tài)制劑等產(chǎn)品，主營產(chǎn)品有生物有機肥發(fā)酵劑、微生物飼料發(fā)酵劑、芽孢桿菌、微生態(tài)制劑等。⑦成都禾力寶生物肥料有限責(zé)任公司，該企業(yè)位于成都市，是一家有機固體廢棄物肥料化的專業(yè)公司，企業(yè)建立了有機肥料生產(chǎn)基地和3個堆肥廠。主營產(chǎn)品為生物有機肥，復(fù)合微生物肥料和商品有機肥，年產(chǎn)生物肥料2 萬噸。⑧江蘇思威博生物科技有限公司，該公司位于江蘇省南京市，是一家專業(yè)從事生物環(huán)保、種養(yǎng)殖業(yè)廢棄物無害化處理及資源化利用的生物科技公司。該公司運用專利技術(shù)“生物+分子膜”靜態(tài)堆肥好氧發(fā)酵技術(shù)，對種養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的菌菇渣、豬糞、牛糞、羊糞、雞糞、甘蔗濾泥、廚余垃圾等進行無害化環(huán)保處理，相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品得到了廣泛推廣與應(yīng)用。⑨武漢合緣綠色生物股份有限公司，該企業(yè)位于武漢市東湖高新區(qū)，在農(nóng)用微生物資源開發(fā)、生物菌種的篩選和復(fù)配、菌劑高密度發(fā)酵生產(chǎn)工藝、生物菌肥產(chǎn)品研制技術(shù)、新型飼料添加劑的研發(fā)等方面處于國內(nèi)同行業(yè)先進水平，部分研究工作與技術(shù)開發(fā)工作處于國際先進水平，該公司主營產(chǎn)品有合緣植寶露菌劑、合緣蝦寶、合緣牌蝦稻鑫復(fù)合微生物肥料等產(chǎn)品。

2 生物肥料產(chǎn)業(yè)開發(fā)中存在的主要問題

(1)我國是世界最大的化肥消費國，過量的化肥消費，給農(nóng)田耕作、土壤環(huán)境帶來了非常不利的影響。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布的數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)作物化肥用量為328.5 kg/hm2，遠高于世界平均水平120 kg/hm2（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》）。長期大量施用化肥使土壤板結(jié)、酸化、結(jié)構(gòu)變差，理化性狀變劣，使土壤肥力下降。從20 世紀70 年代開始，中國的耕地肥力出現(xiàn)了明顯下降，土壤有機質(zhì)含量明顯不足?；瘜W(xué)肥料和農(nóng)藥過量施用，引起的環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事件層出不窮，嚴重制約了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要大力發(fā)展綠色生物肥料。

(2)生物肥料菌種單一，菌劑復(fù)配技術(shù)及生物肥料發(fā)酵生產(chǎn)工藝亟待提高。目前國內(nèi)生物菌肥普遍存在菌種單一，高效能生物菌種缺乏，生物菌株菌劑施用于土壤中定植力不強，功能性及功效性需要大力提高，菌劑復(fù)配技術(shù)需要創(chuàng)新研制等方面問題。多項研究和生產(chǎn)實踐證明，農(nóng)用生物菌肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是產(chǎn)品類型由單菌株劑型向多菌株復(fù)合劑型方向發(fā)展，由單純微生物向有機-無機復(fù)混肥、大量中量及微量元素等多功能復(fù)合化方向發(fā)展；二是對微生物固氮、溶磷、解鉀機理進行深入研究，確定功能基因的結(jié)構(gòu)與位置，通過基因工程技術(shù)創(chuàng)造新的微生物固氮、溶磷、高效功能菌株菌劑；三是驗證生物菌株進入土壤后，對物理、化學(xué)及生物環(huán)境的適應(yīng)性，包括干旱、厭氧環(huán)境、高滲透壓以及來自土壤微生物的競爭和對不同作物的適應(yīng)能力；四是生物菌劑新產(chǎn)品研制；五是加強非微生物生態(tài)制劑的研究和開發(fā)。這些研究活動緊密結(jié)合市場需求和行業(yè)發(fā)展需要，將會加快對農(nóng)用生物菌劑新技術(shù)、新劑型、新產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用，形成完善的技術(shù)創(chuàng)新體系，促進微生物菌劑科技、產(chǎn)業(yè)化核心競爭力的提升。

3 大力發(fā)展生物肥料的建議

(1)大力發(fā)展生物肥料是保障農(nóng)產(chǎn)品有效供給、保護生態(tài)環(huán)境的重要舉措?！扒f稼一枝花，全靠肥當(dāng)家”，說明肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的極端重要性。我國從“十三五”計劃開始就提出了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要實施減肥減藥綠色發(fā)展的戰(zhàn)略，如何做到既能夠確保農(nóng)產(chǎn)品的有效供給，又能夠較好地保護生態(tài)環(huán)境是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的現(xiàn)實問題[6]。大力發(fā)展菌種功能強、生物菌肥料施用效果好的生物菌肥產(chǎn)品是促進我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要舉措。高質(zhì)量的生物肥料是促進環(huán)境友好，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的有效途徑。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，年栽培農(nóng)作物生產(chǎn)種植面積和畜禽養(yǎng)殖總量居世界前列，大量的農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便對生態(tài)環(huán)境造成了較為嚴重的污染，尤其是畜禽養(yǎng)殖廢棄物糞水處理不當(dāng)，不僅會污染社會生態(tài)環(huán)境，也會嚴重地影響動物養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，大力發(fā)展生物肥料既能滿足畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物資源化利用的需要，也有利于確保我國畜禽等農(nóng)產(chǎn)品持續(xù)、有效供給。

(2)大力發(fā)展生物肥料產(chǎn)業(yè)是保障國家糧食安全、社會生態(tài)環(huán)境安全、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。中國有14億人口，糧食安全與有效供給是我國的重大戰(zhàn)略需求，也是國家安全穩(wěn)定的重要基石。習(xí)近平總書記強調(diào)中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己的手中，飯碗主要裝中國糧[7]。中國主要糧食作物有水稻、小麥、玉米和馬鈴薯等，其中水稻和小麥占據(jù)主導(dǎo)地位，相當(dāng)數(shù)量的玉米作物被用作動物養(yǎng)殖飼料；油料作物主要有大豆、油菜和花生；經(jīng)濟作物主要有果樹、蔬菜等。眾多的栽培農(nóng)作物需要大量的營養(yǎng)元素，以滿足其生長發(fā)育的需求。過去幾十年歷史發(fā)展過程中，為了滿足溫飽需要，我國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)施用了過量的化肥和農(nóng)藥，不僅帶來了耕作土地質(zhì)量變劣的不良后果，還造成了嚴重的環(huán)境污染。面源污染已成為環(huán)境污染的主要污染源。因此，在既要確?！懊状印薄安嘶@子”有效供給的基礎(chǔ)上，又要確保生態(tài)環(huán)境安全，解決日益嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染問題，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，大力發(fā)展生物肥料是最佳選擇。

(3)發(fā)展生物肥料產(chǎn)業(yè)是促進美麗鄉(xiāng)村建設(shè)重要抓手。綠色是農(nóng)業(yè)的底色，加快生態(tài)低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村建設(shè)、鄉(xiāng)村生活生態(tài)良性循環(huán)是新時期我國社會經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略需求。加強資源節(jié)約、環(huán)境友好兩型農(nóng)業(yè)建設(shè)是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要抓手。有機肥、生物有機肥及復(fù)合微生物肥料的主要成分來源于植物、動物的廢棄物，如作物秸稈和畜禽糞便，利用生物菌發(fā)酵工藝生產(chǎn)制成生物肥料產(chǎn)品，施用于耕作土壤中，可以為農(nóng)作物生長提供豐富的營養(yǎng)，既解決了生產(chǎn)廢棄物污染環(huán)境問題，又為作物生產(chǎn)提供了營養(yǎng)來源。發(fā)展生物肥料產(chǎn)業(yè)不僅能夠為我國廣大農(nóng)村美麗鄉(xiāng)村建設(shè)提供重要技術(shù)支撐，也是實現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要抓手。