農(nóng)業(yè)發(fā)展呼喚微生物肥料

中國農(nóng)業(yè)在未來發(fā)展中面臨著既要保持高產(chǎn)，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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對化肥、農(nóng)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(fā)展新型肥料，增強土壤活力，以可持續(xù)提高作物產(chǎn)量顯得尤為重要。

農(nóng)業(yè)部微生物產(chǎn)品質量安全評估實驗室和農(nóng)業(yè)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(yǎng)與肥料中的重要組成部分，在提高養(yǎng)分轉化利用率、維護植物健康成長、增產(chǎn)提質和保證可持續(xù)生產(chǎn)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%�！睆埲鸶８嬖V《中國科學報》記者。

而歐美及南美的巴西、阿根廷等國家這一比例要高得多，“這與我國對微生物肥料的重視及我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展對微生物肥料的需要不匹配，尤其是在國家關注農(nóng)業(yè)‘減肥減藥’的新形勢下�！睆埲鸶Ｕf。

他認為，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)民認為微生物肥料效果不好，導致惡性循環(huán)。

此外，目前市場上微生物肥料所使用菌種性狀不好，企業(yè)在研發(fā)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(chǎn)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(fā)新型肥料，并合理使用，成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)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(fā)中菌種的選擇及提高微生物應用效果提供理論指導�！睆埲鸶Ｕf。

據(jù)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(yǎng)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健康維護、協(xié)助植物抵抗逆境等方面發(fā)揮重要作用。充分發(fā)揮根際微生物的有益作用是減少農(nóng)用化學品投入（減肥減藥）、支撐農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

國際上目前倡導的農(nóng)業(yè)“常綠革命”是對過去幾十年“綠色革命”的進一步提升，綠色革命的主要特征是依靠育種技術和農(nóng)用化學品投入增加糧食產(chǎn)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(chǎn)，并提高產(chǎn)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(wěn)定，張瑞福指出，其主要原因是環(huán)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(fā)揮影響巨大。

張瑞福介紹，優(yōu)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(huán)境的復雜，微生物功能的發(fā)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�！睆埲鸶Ｕf。

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(wěn)定發(fā)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(fā)微生物肥料，比如利用某種植物的根系分泌物作為營養(yǎng)，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(fā)揮受宿主植物影響較大。”張瑞福說。

在此基礎上，受土壤環(huán)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(nóng)民對作物類型的判斷要比對土壤類型的判斷容易。

求突破重推廣

根際微生物種類繁多，張瑞福也指出了其中存在的問題：“絕大多數(shù)還未獲得培養(yǎng)，所以對根際微生物群落組成和功能表達的認識還很片面，缺乏整體的認識�！�

如何通過農(nóng)業(yè)措施調控根際微生物群落，使其結構組成和功能發(fā)揮更能滿足植物營養(yǎng)和健康需要，這些都是比較重要而具有挑戰(zhàn)性的課題，“但目前已經(jīng)有了很多有益的探索”。

據(jù)介紹，國際上對根際微生物研究非常活躍，已經(jīng)通過高通量測序等技術探索根際微生物群落組成；宏基因組和轉錄組也應用于對根際微生物功能基因表達時空特征的描述；還有對根際微生物組成與植物根系分泌物組分的關聯(lián)等研究，期望找到能誘導有益微生物到植物根際的根系分泌物組分，然后將其開發(fā)成“調控劑”；對根際微生物與植物互作的分子機制及信號也研究得非常深入。

事實上，科學家們提出應該把增強與有益微生物互作作為植物的育種目標之一，很多跨國公司如孟山都、杜邦、諾維信等都把利用根際有益微生物開發(fā)微生物肥料和微生物農(nóng)藥作為重要產(chǎn)品開發(fā)方向。

在我國，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所是我國微生物肥料研究的主要機構之一，上世紀七八十年代研制出很多國內(nèi)廣泛應用的微生物肥料產(chǎn)品，獲得了多項國家獎勵。

“我也從事多年根際微生物與微生物肥料研究，收集建立了根際促生菌菌種資源庫，尤其是在增強促生菌根際定殖以及微生物與根系互作的機理與調控機制上做了很多工作�！睆埲鸶Ｕf，希望能找到增強促生菌根際定殖的調控信號，開發(fā)成微生物肥料的“增效劑”。

另外，張瑞福介紹，通過高通量測序與生物信息學等技術，對根際微生物群落組成的解析及功能表達等方面也做了很多工作。

“我們研制的一些微生物肥料也通過與企業(yè)合作共同推廣�！睆埲鸶Ｕf。