含超高效固氮菌的生物有機肥替代化肥的效果與推廣前景

武玉國 王洪祥 張振 王開元 姜莉莉 王開運

[摘要]空氣中氮氣含量達78%，利用高效能微生物固氮替代合成氨，滿足農作物生長所需氮素營養是最節能、經濟和環保的途徑。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肥，替代化肥改良土壤，提高農產品產量和品質的效果，展望其在推動現代農業持續發展中的推廣應用前景。

[關鍵詞]固氮菌;解磷茵;解鉀菌;生物有機肥;替代化肥;應用前景

[中圖分類號] S144

[文獻標識碼]A

1 含超級固氮菌生物有機肥開發應用效果

1.1 含超級固氮菌生物有機肥的功效

用本科研團隊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肥的功能菌群，以天然腐殖酸等礦質材料為載體，創制了完全替代化肥的“豐田寶”（鑫豐田寶）生物有機肥，豐田寶生物有機肥可根據各種農作物對氮、磷、鉀等養分需求，通過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。豐田寶生物有機肥肥效持久，一次施肥，滿足蔬菜、果樹和農作物全生長期養分需求。同時，豐田寶生物有機肥還具有提高作物抗病性，增產、優質、改良土壤、環境友好和實現可持續發展等多種功效。完全替代化肥、生產“準有機”農產品，為農產品優質安全和全民大健康貢獻力量。

1.2 豐田寶生物有機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房村鎮番茄大棚中連續使用“豐田寶”生物有機肥9年，種植了18茬，每茬使用1000公斤/畝，移栽時穴施，全季節僅澆清水，番茄生長健壯，發病期延遲到中后期，葉部病害發病程度降低，基本無枯萎病和根腐病等根部病害發生，殺菌劑用量減少60%以上;番茄產量平均12760公斤，較施用化肥和普通有機肥的對比地塊增產17.6-3 8.2%.品質優良。同時，土壤有機質提高1倍以上，土壤PH值6.5-6.9，鹽分降至0.2%以下，土壤中蚯蚓數量達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使用“豐田寶”生物有機肥5年，種植了10茬，每茬使用800公斤-1000公斤/畝，移栽時穴施，全季節僅澆清水，番茄基本不發病，殺菌劑用量減少70qo以上;番茄產量平均15200公斤，較施用化肥和普通有機肥的對比地塊增產21.9-40.6%，品質優良，番茄產品經農業部蔬菜品質監督檢驗中心（北京）檢測，所涉及農藥吡蟲啉、多菌靈、異菌脲、百菌清和烯酰嗎啉均未檢出，產品中的農藥殘留量低于國家綠色食品的檢測限。山東省廣饒縣冬暖式大棚，建設在鹽堿地上，土壤鹽一般為0.6-0.9%，常規種植番茄成活率低，苗期生長緩慢，產量低，農戶效益差。2018年以來在鹽堿土壤中施用“豐田寶”生物有機肥種植番茄，每年種植1茬番茄，每株穴施600克左右，生長期達8個月，番茄不打頂，收12-14穗果實，番茄生長至中后期，每半個月左右隨澆水沖施1次慧動力（氨基酸和靈芝多糖水劑），每次用量1公斤。每畝產量可達1.75萬公斤-2.0萬公斤，比傳統施肥增產40%以上，實現鹽堿地改良和增產增收雙突破。

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使用“豐田寶”生物有機肥4年，種植了8茬，每茬使用400公斤-500公斤/畝，移栽時穴施，番茄采收第二穗果時，再隨澆水補施水溶肥，替代有機肥和50%化肥用量，土壤改良效果好，根系發達，生長健壯，發病較輕，殺菌劑用量減少40%以上;番茄產量平均10550公斤，較施用化肥和普通有機肥的對比地塊增產16.4-28.7%，品質較高。

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，山東寧陽縣華豐鎮黃瓜大棚連續使用“豐田寶”生物有機肥6年，種植了12茬，每茬使用1000-1200公斤，畝，黃瓜產量平均13500公斤，較施用化肥的對比地塊增產18.6 %-35.2%，品質優良。同時，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

山東壽光市紀臺街道辦事處彩椒種植大棚，長期施用化肥，土壤PH值3-4，2016年施用“豐田寶”生物有機肥后，土壤PH值當年恢復到6.5，以后一直維持在6.8-7.1，彩椒長勢很好，生長期達8個月以上，每畝年收入8-12萬元。

1.3 豐田寶生物有機肥在果樹上使用方法和效果

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2017年3月以來，在長葉香橙使用“豐田寶”生物有機肥替代化肥，每畝使用300公斤環狀溝施，每年施用1次，與用菜籽餅和復合肥的常規施肥相比，前者根系發達，養分供應均衡，植株生長健壯，新生花芽飽滿，坐果率高，果實膨大快，增產20%以上，糖度16.8%左右，品質很好，商品價值高;成熟果實在樹上掛果時間可達1年，不僅節省果實冷藏保鮮環節，也不影響果樹第二年結果。施“豐田寶”的果樹，葉部病害發病晚且程度輕，農藥用量節省50%以上?！柏S田寶”生物有機肥在長葉香橙上應用，增產、提高品質、改良土壤和保持植株健康生長的效果十分突出。

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，在大棚種植的紅美人柑橘上用“豐田寶”生物有機肥替代化肥，每畝使用400公斤環狀溝施，每年施用1次，與常規施肥相比，前者根系發達，養分供應均衡，植株生長健壯，果實均勻，表面光亮，增產18%以上，糖度22%左右，品質很好，商品價值很高?！柏S田寶”改良土壤和保持植株健康生長的效果也很好。

1.3.3 在葡萄上完全替代化肥的效果

山東省壽光、平度、淄博和濟寧等大棚葡萄，2015年開始用“豐田寶”生物有機肥替代化肥，每畝使用400公斤溝施，每年施用1次，常規施肥相比，前者根系發達，養分供應均衡，植株生長健壯，果穗大、果粒均勻，成熟度整齊，表面光亮，增產25%以上，品質很好，商品價值很高，貨架期長。浙江省杭州市富陽區、余杭區，嘉興市等地大棚葡萄，2017年3月以來用“豐田寶”生物有機肥替代化肥，每畝使用300公斤溝施，每年施用1次，常規施肥相比，前者根系發達，植株生長健壯，結果整齊，在陽光玫瑰葡萄品種增產達20%以上，品質很好，果農增收效益很高。近兩年來，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”生物有機肥替代化肥，改良土壤，提質增效效果十分顯著。

1.4 在中藥三七上替代化肥克服連作障礙的應用效果

云南省文山市七麟三七農業科科有限公司，利用“豐田寶”生物有機肥替代化肥改良土壤，配合土壤消毒技術，克服連作障礙，突破了老地不能連續種三七的難題。土壤熏蒸揭膜散氣后，每宙撒施或穴施“豐田寶”生物有機肥200-300公斤，移栽三七苗，三七幼苗生根快、根系發達、生長健壯、抗病性強。以后每年向根部撒施200公斤，或適當補施水溶肥，生長至

3 年收獲的三七產品個頭大、品質高。

2 生物有機肥的推廣應用前景

2.1 植物生長必須的營養元素

植物生長必須的營養元素有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，植物的生長發育就不會正常，而且每一種元素不能互相替代。其中氫、氧、氮、碳主要來源于空氣，其它元素來源于土壤。在漫長的原始農業和有機農業時代，植物營養主要靠自然界的獲取，或僅補充少量農家肥，主要營養供應不足，農產品產量長期維持在較低水平，生產效益極低。我國自20世紀50年代開始，特別是20世紀80年后隨著化肥工業的大發展，農產品產量取得快速增長。但是，近年來化肥增量、產量變化不大甚至減產的現象逐漸顯現。近年來調查發現，大棚蔬菜、果園土壤酸度十分嚴重，土地鹽漬化和板結，根系不發達，營養供應不良，植物亞健康生長，易發病，對農藥的依賴性強，產品和環境污染風險增大。長期過量施用化肥的副作用現象日益凸顯，化肥中的酸根與土壤中礦質元素的無效結合，形成假性缺素癥。田間觀察和檢測土壤發現，大棚和果園土壤中礦質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3%左右，而可利用水溶鉀的含量僅有0.4%-0.8 %;土壤中全磷含量高達2%左右，而可利用水溶磷的含量僅有0.1%左右。因此，大量使施用化肥維持農作物高產不是長久之計，不僅浪費了大量資源，也增加了環境污染。證明全面落實農業農村部提出2017年重點落實有機肥替代化肥方案，將首先《開展水果蔬菜茶葉有機肥替代化肥行動方案》勢在必行。

2.2 生物有機肥替代化肥的現狀

我國是一個農業大國，也是世界上化肥依賴性最大的消費國。長期大量使用化肥，易產生明顯的環境和生態不利現象，直接影響我國的農業可持續發展。在歐美發達國家農業生產中，微生物肥料的施用量已占到了肥料總量的20%以上，目前我國微生物肥料的產量在整個肥料行業中所占的比重約為2%左右，較發達國家的差距甚遠。其原因是我國生物有機肥研發與應用時間較短，許多生產企業尚缺乏高水平的專業研發人才、優良的菌種資源、嚴格的發酵工藝、科學的產品配方和規范的的應用對比試驗，多數產品的應用效果不太令人滿意，甚至有的產品中還含有劣質有機物或礦渣，增加了土壤的面源污染風險。未來國內外和企業間在此領域的競爭主要是高效或超高效功能菌專利技術的競爭，國家和有關部門應及早重視功能菌種的發掘、資源保護、開發和專利保護，扶持企業和科研單位對現有高效功能菌種的保護和有效利用。

2.3 本團隊在生物有機肥研發和替代化肥應用方面的貢獻

生物有機肥和微生物肥料替代化肥的主要目標是替代合成氨，我國對合成氨的需求量巨大，能源消耗多，對環境的影響大。以芽孢桿菌等天然自生固氮菌為主生產的微生物肥料和生物有機肥，因微生物的種類、功能、活性、環境適應性、含量、載體的成分和含量，產品的物理性能、用量和施用方法等不同，其固氮能力差異巨大，絕大多數產品尚無完全替代氮肥的能力，僅有個別含有超高效固氮菌的產品，在用量和產量匹配、土壤濕度和溫度適合的條件下可完全替代化肥。山東農業大學超高效固氮菌研發中心歷經15年，用天然固氮芽孢桿菌選育成固氮能力達到62.7-67倍的超高效固氮菌株，并開發了完全替代化肥的“豐田寶”生物有機肥。

[參考文獻]

[1]顧晨陽，豐田寶讓有機食品進入尋常百姓家[J].中國名牌，2017 （09）.

[2]翟榮慧，唐琳.讓果蔬揮別化肥[J].科學新聞，2018 （05）.

[3]王開運，姜莉莉，武玉國，等，超高效固氮菌和生物有機肥的創新與應用前景[J].農業科技通訊，2017 （09）.

[作者簡介]武玉國（1982-），男，山東沂水人，農藝師，研究方向：土壤改良與農產品質量安全。

[通訊作者]王開運（1954-）.男，山東滕州人，二級教授，博士生導師，研究方向：農藥毒理與抗藥性;農產品質量安全。