微生物肥料與“沃土工程”

　　——論微生物肥料在“沃土工程”中的地位和作用

　　高 明

　　我國耕地資源匱乏，目前人均耕地面積僅為1.41畝，不到世界平均水平的一半。近年來，由於重用輕養現象嚴重，耕地質量建設投入不足，耕地土壤肥力呈下降趨勢，突出表現為土壤退化、耕層變淺、耕性變差、養分失衡、鹽漬化程度嚴重、保水保肥性能和抗災能力降低等問題。隨著近年來化肥的大量使用，有機肥投入逐年減少。20世紀80年代以來，有機養分佔總養分投入的比例從50%下降到25%，低於合理比例15個百分點，耕地有機養分投入嚴重不足。

　　長期以來，有機肥料和化肥施用比例不合理，導致缺素面積日益增加，土壤養分失衡現象嚴重。10年間某些地區土壤嚴重缺鉀面積已由31%增加到56%，一半以上的耕地土壤缺乏微量元素。我國耕地資源中水土流失、貧瘠化、次生鹽漬化、酸化、沙化等退化面積已佔耕地總面積的40%以上。此外，工業污染、礦區污染等面積擴大，嚴重影響了耕地質量。

　　“沃土工程”亟需注入新觀念與新技術

中國社會科學報2012.5.30

　　“沃土工程”是由農業部主導實施的耕地質量建設規劃項目。針對我國耕地利用和肥料施用中存在的問題，“沃土工程”以實現土壤和肥料資源的優化配置和合理利用為努力方向，採取一系列規劃措施，以期實現耕地質量、肥料利用效率、農産品産量和品質的同步提高，促進農業的可持續發展。

　　“沃土工程”實施10多年來取得了很大的成就，國家廣泛開展了測土配方施肥、提高土壤中有機質含量等工作，人們也正逐步改變多年來養成的不科學的施肥理念和施肥方式。但是，由於長期、大量、不合理的過度施用化肥，過度使用化學農藥，土壤當中有益微生物菌群嚴重失調，有益微量元素嚴重失調，有機質不斷減少，進而導致土壤不斷酸性化、板結化，土壤生産能力持續降低，這就是當前“沃土工程”面臨的主要問題。

　　農業是開發利用生物資源的産業。地球生物資源分為三大類：植物、動物、微生物。傳統農業只限于對植物、動物資源的利用，構建成“二維結構”的農業。這是一種資源浪費型的産業結構，同時會對生態環境産生不利影響，不符合可持續發展戰略的要求。隨著世界人口的爆炸性增長，傳統農業已陷入困境。

　　在自然界中，植物是生産者，動物是消費者，微生物是分解還原者，只有三者協調配合，才能形成地球生物圈的良性循環，也才有人類生存繁衍的條件。“三維結構”農業——植物種植業、動物養殖業、微生物發酵轉化業相互依存，相輔相成，才能構建成資源良性循環，符合可持續發展戰略的新農業。將由植物、動物資源組成的“二維結構”傳統農業，調整為植物、動物、微生物資源組成的“三維結構”新農業，是我國農業實行戰略調整的首要任務。

　　微生物資源的産業化利用，包括微生物肥料、微生物農藥、農用微生態製劑、微生物飼料、微生物食品和微生物能源。其中，與土壤改良關係密切的是微生物肥料、微生物農藥和農用微生態製劑。

　　按照新的科學觀點，土壤肥力是由土壤的物理肥力、化學肥力和生物肥力共同構成的。土壤生物肥力是指生活在土壤中的微生物、動物、植物根係等有機體為植物生長髮育所需的營養和理化條件提供的貢獻。與物理肥力、化學肥力相比，土壤生物肥力的顯著特徵之一是生物種群的多樣性，表現在土壤生物肥力形成和作用過程是由多種生物參與的綜合結果;顯著特徵之二是動態性，即其測定值隨著時間而變化。土壤生物過程在分析評價各種土壤類型和環境中非常重要，必不可少，是土壤可持續生産能力保障的基礎。土壤微生物是共同構成土壤肥力三個不可或缺的組分中的核心組分。人工接種微生物，即施用微生物肥料，是維持和提高土壤肥力的有效手段，在我國現有栽培與管理，尤其是在不合理使用化肥、復種指數高、不合理使用農藥等條件下必不可少。

　　微生物肥料在“沃土工程”中的地位和作用

　　微生物肥料與有機肥料和化學肥料共同構成農用肥料，是三個不可或缺的組分。農業史上最早應用的肥料是有機肥料。有機肥料營養全面，肥效持久，且可促成土壤團粒結構的形成;但有機肥料養分含量低，難以使農作物高産。化學肥料養分含量高，顯效快，是目前獲取農作物高産的主要手段;但化學肥料易流失，有效利用率低，長期使用對作物品質和土壤生態環境産生不利影響。微生物肥料是有益微生物的活菌製劑，既可改善農作物營養，又可通過自身合成的植物生長調節物質促進農作物生長髮育，還可通過微生物的生命活動改善土壤生態環境。但微生物肥料的供給養分能力有限，顯效遲緩，微生物活體發揮作用的影響因素多。實踐證明，三類肥料合理搭配，科學運用，既能使農作物提高産量，又能使農作物改善品質，還能改良土壤，培肥地力。

　　微生物肥料是遏止土壤退化的關鍵技術

　　造成土壤嚴重退化的主要原因是有機肥投入減少，同時大量、不合理使用化肥和農藥。

　　要遏止土壤退化，一是要增施有機肥，二是要減少化肥、農藥使用量。使用微生物肥料，可以減少化肥使用量。這不僅僅因為有益微生物通過生物代謝作用和對土壤礦物質及多種有機物的分解作用可以為農作物提供全面、均衡營養，還因為微生物可以減少化肥流失，提高化肥有效利用率。經驗證明，使用微生物肥料，可以減少常規化肥使用量的三分之一而不減産。這是因為微生物肥料在促使農作物生長健壯、抗逆性增強的同時，以其合成的抗菌、殺蟲、殺病毒的物質保護農作物免受病蟲害，或者激活植物內在免疫系統功能，增強農作物本身的抗性。在田間試驗中，農藥使用量可減少50%～75%。

　　微生物肥料是全面提高土壤肥力的綠色農業生産資料

　　微生物是土壤生物肥力的核心因素。微生物肥料施入土壤後，其中的有益微生物在適宜的條件下大量繁殖，在植物根係周圍的土壤中形成數量龐大的優勢種群，隨之在宏觀上表現出多種功能。其中，有些種類針對某種作物能固定空氣中的游離態氮，將其轉化為植物可以利用的化合態氮;有些種類依靠酶和有機酸的作用，分解土壤中的礦物質，釋放出磷、鉀及其它礦質元素供植物吸收利用;還有一些種類能分解植物枯枝落葉及其它有機物，增加土壤有機質……這些微生物在改善植物營養的同時，還能合成植物生長調節物質，促進植物生長髮育。特別是可以促使植物根係發達，提高根係活力，增強植物吸收功能，使植物抗旱、抗倒伏。植物根係發達，分泌物增多，微生物更易生長繁殖，與植物相互促進。

　　在提高土壤生物肥力的同時，微生物肥料也能提高土壤的化學結構和物理肥力。微生物一方面可以作為化肥“暫存庫”減少化肥流失，另一方面可以分解土壤礦物和有機物，為植物提供更為全面的營養，從而顯著提高土壤化學肥力。微生物在分解有機物、增加土壤有機質的同時，還能合成大量微生物多糖，這些物質均有利於土壤形成團粒結構，改變土壤板結狀況。土壤結構的改善，促使土壤中的水、肥、氣、熱狀態優化，提高了水、肥耦合程度，全方位提高土壤物理性狀，為植物根係生長和好氧微生物的繁殖創造了有利條件。微生物與植物和土壤生態環境相互作用，形成良性循環。

　　微生物肥料在全面提高土壤肥力，使植物獲得全面均衡營養的同時，還能提高植物抗禦病蟲害的能力，從而使減少農藥用量均成為可能，這就改善了農産品的品質，並使其耐儲存、耐運輸，商品性顯著提高。經驗證明，用微生物肥料與化肥科學配伍，適當減少化肥和農藥用量，種植的瓜果蔬菜均達到並超過了綠色食品標準。微生物肥料與有機肥料摻混施用，則是有機食品生産不可或缺的生産資料。

　　使用微生物肥料是克服土壤問題的根本性措施

中國社會科學報2012.6.20

　　克服土壤“連作障礙”即避免作物“重茬病”，是保持現有耕地正常生産能力的必要措施，對於保護地種植、多年生果樹以及某些經濟作物的傳統種植區更具有特殊意義。輪作是最好的解決辦法，但在某些特定條件下受到限制而不能採用。使用化學藥物只能解決部分問題，且在殺滅有害微生物的同時，對有益微生物同樣有抑製作用。針對“連作障礙”成因，補充營養缺素，抑制病蟲害(尤其是土傳病害)，解除植物自毒作用，用微生物肥料是最全面、最有效的方法。

　　改良鹽鹼地是擴大耕地面積、充分利用土地資源的重要措施之一。工程措施、施用化學改良劑都是耗資巨大、治標不治本的辦法。以往被認為最有效的方法是種植鹽生植物和耐鹽植物，但這些植物本身的利用價值不高，且治理過程漫長。隨著微生物肥料産業化的發展，越來越多的實踐證明，施用微生物肥料才是最經濟、最有效、最快速的鹽鹼地改良措施，而且是從土壤內在根本上的生態性改良措施。對於控制主要因為不合理使用化肥而造成的土壤次生鹽漬化，微生物肥料將更為有效。

　　易健複合生物肥增加土壤有機質，加速有機肥分解轉化，有利於腐殖質的形成，使土壤對鹽分離子的吸附能力加強，降低了土壤鹽分的活性，調節了土壤的酸鹼度，降低了鹽鹼地的有害離子含量。有益微生物在繁殖過程中産生的多糖是形成土壤團粒的粘結劑，團粒結構使得土壤疏鬆，切斷土壤毛細管孔隙，增加非毛細管孔隙，使得鹽鹼土加速淋鹽作用，抑制了返鹽。微生物分解有機質或自身代謝産生的有機酸能加速土壤中難溶性磷酸鹽的溶解，對土壤鹼性起到中和作用，並可以使土壤吸附的鈣活化，加強對土壤吸附性鈉的置換作用，導致脫鹽脫鹼。易健複合生物肥的肥效作用更可使鹽鹼地普遍缺磷少氮的狀況得以顯著改善，從而提高鹽鹼地的生産力。

　　土壤沙化的直接原因是植被破壞和水土流失。要恢復植被，不能僅靠植樹造林。經驗告訴我們，在乾旱貧瘠的沙地植樹極難成活，勉強成活也難長大，呈現出“小老樹”現象。其原因在於立地條件過於險惡，不適於植物生長。但如先種草類植物，特別是一些豆科牧草，依靠它們自身的固氮能力，即可存活下來，逐漸形成植被。立地條件改善之後，就可以種植灌木，灌木中有許多具有固氮能力的豆科和非豆科植物。土壤生態環境進一步改善之後，就可以種植高大的喬木了。這就是從實踐經驗中總結出的“草-灌-喬”之路。隨著微生物肥料産業發展，將微生物肥料應用於植被恢復，無疑將有效地促進這個生態演變過程。應用微生物肥料改良土壤結構，提高土壤含養水分的能力，也是減輕水土流失的有效措施。

　　修復受農藥和重金屬離子污染的土壤，更要靠微生物肥料，這是一項近20年發展起來的新的生物修復技術。同傳統處理技術相比，生物修復技術具有明顯優勢。對於有機污染物，其處理成本低，終端産物無毒，無二次污染。對於土壤的重金屬離子污染，生物修復技術是通過微生物代謝産物的螯合、絡合、沉澱或生物轉化作用，減弱或消除重金屬離子毒性，從而改善土壤生態環境。

　　易健複合生物肥在“沃土工程”中備受關注

　　近兩年，推廣應用易健複合生物肥中的大量田間試驗反復證明，在應用這種肥料的同時，化肥施用量可減少30%，化學農藥亦可少施甚或不施，作物産量與常規施肥相比仍可提高15-25 %，農産品品質獲得顯著改善，農民收益相應得到增加。單項試驗的規模已經達到水稻1500畝、馬鈴薯2000畝，説明這項施肥技術同樣適用於大面積種植。這項技術在其所到之處令農民願意接受、政府給予認可，引起了社會的廣泛關注，並且必將有力地促進農用微生物製劑在“沃土工程”中發揮重要作用，進一步豐富“沃土工程”的內涵。

　　作為一種生物肥料，易健複合生物肥完全具備行業規範的一般生物肥料的共同屬性，同時，它含有數十種各具特定功能的有益微生物，這使它在産生顯著肥料效應的同時，又可將其功能拓展到抗禦農作物病蟲害和土壤修復與改良等諸多方面。與此相似，在其所含的豐富營養物中，還含有像蘆薈汁、海藻粉這樣的特殊功能成分，在産品功能拓展方面可與有益微生物協同配合。易健複合生物肥就是這樣一種綜合性農用微生物製劑，它既是一種優良的微生物肥料，又兼具某些微生物農藥和土壤微生態製劑的基本屬性。易健複合生物肥的推廣應用，率先在實踐上一舉打破了“增産靠化肥助力，防病靠農藥護航”的怪圈，為“沃土工程”的未來發展樹立了新的典範。

　　易健複合生物肥為什麼能夠大幅度削減化肥用量?除因為它本身可直接為農作物提供全面營養外、能減少化肥的流失浪費外，還因為它能把被土壤束縛固定的化肥有效成分解放出來，使其發揮出應有的作用。

　　易健複合生物肥為什麼能夠大幅度削減化學農藥的用量?就因為它本身具有抗禦農作物病蟲害的功能。這不僅由於它為農作物提供了全面營養，從而避免了農作物的生理性病害;也不僅因為它在農作物根係周圍形成了有益微生物的優勢種群，從而在佔位定植和營養競爭上排斥病原微生物入侵;還因為它含有的某些微生物或其代謝産物具有殺菌、殺蟲作用，如蘇雲金桿菌、枯草芽孢桿菌、放線菌和植物根際促生菌群等。某些由微生物和植物産生的糖類物質作用於農作物，可激活其內在免疫系統功能，産生抗菌素、抗毒素，從而增強自身免疫力。

　　除“測土配方”外，“沃土工程”另一項基本措施是增施有機肥。為此，要大力倡導“秸稈還田”。但秸稈發酵轉化為肥料，要靠微生物的作用。農作物的枯枝落葉亦可被微生物轉化為有機肥料。易健複合生物肥中的酵母菌、枯草菌乃至黴菌、放線菌皆可在植物殘體發酵中起重要作用。光合菌則可將水和二氧化碳合成為葉綠素，增加土壤有機質。固氮菌可固定空氣中的游離態氮，將其轉化為有機態氮，使土壤有機質總量增加。微生物本身在土壤中大量繁殖，更為土壤增加了活性有機成分。

　　“沃土工程”除了要解決土壤板結、酸化和營養嚴重失衡以及有機質貧乏的問題，還要防治土壤污染和鹽漬化，克服重茬障礙。而在這些方面，與常規肥料相比，更突顯出易健複合生物肥的特有優勢。

　　廣泛應用微生物肥料，使其生産和應用技術常規化並且不斷創新，使其與相關高新技術有機結合，是農業未來的發展方向。微生物肥料成為“沃土工程”新的生力軍，一定能給糧食安全、農産品安全帶來更好的保障，一定能給土地和給農民帶來新的希望。

作者簡介

　　高明，易健興農(大連)生物製劑發展有限公司總經理。長期從事用不可溶性鉀鹽生産可溶性鉀鹽資源的研究。為改變我國可溶性鉀鹽資源短缺，鉀肥長期依賴進口的局面探索出一條新路。同時對生物肥研究探索多年。“三個融合”理念的倡導者，“易健興農中國行”大型科普行動發起人，提出中國農業走向復興，走向可持續發展的根本出路在於：有效修復土壤，實現從源頭改變。2010年10月30日，高明應國務院參事室與農業部聯合主辦的“中國農業論壇”首屆學術年會組委會的邀請，出席會議併發表《“沃土工程”與糧食安全》一文。該文以其一系列新觀點、新措施吸引了眾多與會者和新聞媒體記者的高度關注。即將發表的論文有：《有效修復土壤事關農業發展大計》等，高明被“2011 中國經濟發展論壇”組委會評為“綠動2011 中國經濟優秀人物”。