复合微生物肥料生产研究及其应用前景

王明富1    刘华2
（1.2四川省农科院植保所，四川  成都 610066）
摘要：复合微生物肥料把无机营养元素、有机质、微生物菌有机结合于一体，体现无机化学肥料、有机肥料以及微生物肥料的综合效果，是化解土壤板结现象，修复和调理土壤，提高化学肥料利用率，减少江河污染，减少病虫害发生，增强农作物的抗逆能力，提高农作物果实品质和产量的有效途径。
关键词：无机营养元素、有机质、微生物菌、复合微生物肥料
中图分类号：补充         文献标识码：补充

多年来，在农作物栽培中，化学肥料的用量在不断增加，有机肥料的用量越来越少，而农作物对化学肥料的利用率仅仅在30%左右，约70%的化学肥料沉积固定在土壤中或随雨水流失于江河中而不被农作物吸收和利用，这造成了土壤板结，环境污染，江河和地下水富营养化日趋严重，土壤有机质含量降低，肥力下降，土壤中有益微生物的生存空间变小，数量减少，农作物的抗病、抗寒、抗旱能力减弱，病虫害的发生越来越严重，导致农作物品质下降，产量降低。
复合微生物肥料在农作物上推广应用，不仅可以提高化学肥料的有效利用率，肥料利用率可以提高10%-30%，应用试验表明：用侧孢芽孢杆菌生产的复合微生物肥料连续使用两年以上，土壤中有益放线菌数量增加8.4倍，固氮菌增加39倍，从而达到活化、蔬松土壤，提高土壤肥力的作用，有益微生物菌的大量繁殖，可以把多年沉积固定在土壤中的化学肥料活化后再一次供农作物吸收利用。同时土壤中侧孢芽孢杆菌数量的增加，对土传真菌性病害以及根结线虫能进行有效生物防治，其防治率可高达70-80%，与化学农药防效相当。从而减少化学农药的使用量，提高农作物的品质和产量以及抗重茬的能力。
近几年来，生物有机肥料、复合微生物肥料的应用日趋广泛，特别是复合微生物肥料迅速崛起，这将使我国肥料行业进入一个崭新时代，复合微生物肥料在农业生产中应用表明，在化学肥料利用率的提高，疏松土壤，减少江河污染，培肥地力，减少病虫害的发生，增强作物的抗逆性等方面都有着非常好的效果。
1  化学肥料，有机肥料以及微生物肥料之间的关系
长期以来，有一些从事化学肥料、有机肥料、微生物肥料的企业或技术人员总要站在自己的行业对三者进行比较，谁比谁好，其实，在农业生产中化学肥料、有机肥料、微生物肥料之间没有可比性，根本就不存在谁取代谁的问题，它们之间的关系就像人们餐桌上的鱼肉、蔬菜、水果之间的相辅相存，互相补充的关系，复合微生物肥料充分地把三者之间有机地结合在一起，发挥1+1+1＞3的作用。
2  微生物制剂、生物有机肥料以及复合微生物肥料之间的关系
2.1  微生物制剂、生物有机肥料以及复合微生物肥料
微生物制剂、生物有机肥料以及复合微生物肥料虽然都属于微生物肥料，生物有机肥料和复合微生物肥料又称微生物复合肥料或菌肥，但是它们之间在功效和使用方法上面存在着一定的差异，微生物制剂是借助工业发酵技术设备生产的微生物菌液，通过草炭、？？石或其他代用品作载体吸咐菌液或加入其他助剂制备成固体或液体微生物制剂，一般亩使用0.5-2公斤，使用后可明显增加农作物根系有益功能菌的数量，常用的有根瘤菌制剂、溶磷菌制剂、硅酸盐细菌制剂、光合细菌制剂等；生物有机肥料是把一定数量、特定的微生物菌和有机质结合在一起，发挥微生物菌和有机质的双重作用；而复合微生物肥料是把特定数量、特定的微生物菌和有机质以及一定数量的无机营养元素有机地结合在一起，充分发挥三者结合后的共同效果。
2.2  生产和应用中存在的问题
2.2.1  概念不清，夸大宣传
通过笔者近几年对四川、河北、山东、北京、云南、贵州、海南等地微生物肥料使用情况调查，发现90%以上的农户，基层经销商，甚至有的生产企业技术人员对微生物制剂，生物有机肥料以及复合微生物肥料概念区分不清，更不用说其功效和使用方法了。因此有的企业抓住了这点，夸大宣传称每亩使用500克微生物制剂，20-30公斤生物有机肥或者低含量复合微生物肥料就可满足作物对无机、有机营养物质的需求，这些“坑农”、“害农”的宣传事件常有发生。
2.2.2  产品质量控制不严，检测力度不够
生物有机肥料、复合微生物肥料在生产过程中，添加的有机质存在一些问题。有的企业所采用的畜禽粪便，不经过高温腐熟杀菌过程，直接烘干粉碎后作为有机质原料；甚至有的企业还采用垃圾作为有机质，这些有机质含有大量的有害微生物或重金属物质，一旦进入土壤后不仅会污染环境，而且对农作物产生毒害作用，造成农作物减产；同时对微生物肥料中的微生物菌数量、种类以及存活率检测力度不够，导致产品鱼目混珠，使用后难以达到微生物肥料应起到的作用和效果，在一些地区产生负面的影响。严重损害微生物肥料形象。
2.2.3  应加强微生物肥料正确、科学使用方法宣传
微生物肥料的作用和效果不用质凝，关键是怎样科学地使用微生物肥料才能达到更好的效果，尤其是生物有机肥料和复合微生物肥料，施用生物有机肥料时应配合适量的化学肥料使用，化学肥料可以减20%-30%用量，施用复合微生物肥料时应根据肥料中NPK含量高低决定添加化学肥料还是单独使用，对微生物肥料生产企业来说，只要严把质量关的同时，加强对广大农民宣传正确、科学的施用方法，微生物肥料就能达到理想效果，才能受到广大农民的欢迎。
3  复合微生物肥料的功能特点
3.1  全营养型：不仅给作物生长提供所需的NPK和中微量元素外，还能为作物提供有机质和有益微生物活性菌。
3.2  肥效具有缓释的功效，提高肥料的利用率：在生产过程中，部分无机营养元素溶解后被有机质吸附络合在一起，形成有机态NPK，进入土壤不易被流失和固定，化学肥料利用率可提高10-30%，肥效可持续3-4个月。
3.3  疏松土壤，溶磷解钾,培肥地力：肥料进入土壤后，微生物在有机质、无机营养元素、水分、温度的协助下大量繁殖，减少了有害微生物群体的生存空间，从而增加了土壤有益微生物菌的数量，微生物菌产生大量的有机酸可以把多年沉积在土壤中的磷钾元素部分溶解释放出来供作物再次吸收利用,长期使用后土壤将会变得越来越疏松和肥沃。
3.4  防病防虫抗重茬
微生物菌在肥料中处于休眠状态，进入土壤萌发繁殖后，分泌大量的几丁质酶、胞外酶和抗生 素等物质，可以有效裂解有害真菌的孢子壁，线虫卵壁和抑制有害菌的生长，有效地控制土传性病虫害的发生，起到防病防虫和抗重茬的功效。
3.5  生根壮苗，降低亚硝酸盐含量，提高品质，增产增收
微生物菌在土壤中繁殖后，产生大量的植物激素和有机酸，刺激根系生长发育，增强农作物的光合强度，作物生长根深叶茂，可有效提高作物果实的糖度,降低作物产品中硝酸盐及其它有害物质的含量，提高品质，农作物可增产10-30%。
3.6  加速土壤中有机质的降解，不仅为农作物生长提供更多有机营养物质，提高农作物的抗逆性；同时还可以减少土壤中一些病源菌的生存空间。
4  复合微生物肥料的生产
4.1  复合微生物肥料的组成
复合微生物肥料是无机营养元素、有机质和微生物活性菌“三效合一”的新型微生物肥料，根据含量不同，可以单独使用或者和化学肥料混合使用?
4.1.1  无机营养元素：包括作物生长所需NPK以及中微量元素，NPK含量在6%-35%，用于生产复合微生物肥料的原料有：尿素、硫酸铵、氯化铵、硝铵磷、磷酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、硫酸镁、硫酸锌、硼砂等。
4.1.2  有机质的选择和要求：目前常用的有机质原料有腐殖酸粉（含腐植酸）,工业发酵副产物（含氨基酸）,饼肥（含有机蛋）,海藻肥（含多糖）、畜禽粪和秸杆堆沤发酵物料等,可根据当地的原料情况选择一种和多种有机质。这里特别要强调的是饼肥和畜禽粪肥,如果堆沤发酵不彻底，使用后会出现烧苗、死苗现象，不仅不能增产，反而会减产，如果畜禽粪肥发酵不好，粪肥中含有大量的有害微生物菌，会给土壤造成二次污染。因此优质有机质原料必需具备作物可利用的营养物质含量高、营养搭配合理、充分腐熟、杂菌数量少以及有机质含量高等基本条件。
4.1.3  微生物菌的选用
4.1.3.1  选用的微生物菌必须是农业部已登记的菌种。但并不是农业部已登记的所有微生物菌都适用于生产复合微生物肥料，只有具备耐高温、耐干燥、耐酸碱、耐盐份强的微生物菌才适用于复合微生物肥料的生产，尤其是经高温造粒烘干的颗粒微生物肥料，目前芽孢杆菌类的一些菌株较为理想。
4.1.3.2  微生物菌的功能和抗逆性综合选择
微生物菌的种类不同，其特点、功效，使用后效果差异较大，微生物菌功能有单一和多功能之分。过去常用的微生物菌有固氮菌（根瘤菌），溶磷菌（巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、腊祥芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌），硅酸盐细菌即解钾菌（胶质芽孢杆菌）。
目前，微生物菌在肥料上应用已从单一功能向多功能方向发展，选择一菌多功能，复合菌（不产生拮抗作用的2-3个菌株）多功能的使用效果较好。选择微生物菌时，在考虑其功能特点的同时，必需考虑所使用的微生物菌的抗逆性，即选择抗高温、抗干燥、抗酸碱、抗盐份能力强的微生物菌种，这是复合微生物肥料产业化的关键因素。有些菌种在实验室条件下其功能表现优异，但在肥料生产或保存过程中大量死亡，存活率低，使用后难以达到预期的效果，因此在选择微生物菌时应从功能的特点和抗逆性综合考虑选择，其综合指标高的菌株才是优秀的复合微生物肥料生产和应用的菌种。
4.2  复合微生物肥料的生产
4.2.1  生产设计方案
4.2.1.1  NPK含量
根据农作物种类、需肥量、施肥习惯等因素，可设计生产NPK含量在6%-35%范围的复合微生物肥料，在复合微生物肥料的肥效作用中，NPK对作物的产量起着主导作用，有机质、微生物菌在作物的抗逆力、产品品质、化学肥料的吸收利用、生长的土壤环境起到提高、促进和改良作用。笔者认为，根据NPK含量可分为低含量、中含量和高含量三类复合微生物肥料，其NPK、有机质、微生物菌含量详见下表1：

表1  复合微生物肥料类型

4.2.1.2  肥效缓释性与有机质含量
复合微生物肥料的肥效具有较好的缓释功效，化学肥料的释放与有机质的含量、种类和细度、生产过程中化学肥料的溶解和吸附络合程度存在着密切的关系，因此应根据作物的生育期、吸肥规律、土壤类型、降雨量等因素，调配有机质的含量和营养配比，生产出养分释放与作物的吸肥规律保持一致水平的复合微生物肥料，其肥效达到最大化，有效提高化学肥料利用率，提高农作物产量和品质，改良土壤环境。
4.2.1.3  微生物菌种的加入方式
微生物菌种加入以微生物菌与有机、无机原料混合造粒、造粒后喷涂微生物菌二种方式。而有的企业还采用造粒后与微生物菌隔开包装，使用前混拌方式。严格说这种方式不属于复合微生物肥料。
目前生产中绝大部分企业采用微生物菌混合造粒生产复合微生物肥料，但这种方式存在着微生物菌受高温、盐份、干燥等因素的影响，微生物菌死亡率较高，存活率低于70%，有的甚至低于40%，这将严重影响到微生物菌的功效；而喷涂方式微生物菌存活率较高，但目前生产中应用较少，笔者对颗粒肥料进行三层喷涂试验，第一层为隔离层，防止化学肥料向外渗透，第二层为功能层（微生物菌+少量的营养物质），第三层为外包层，生产过程中采用60度以下低温风干，微生物菌存活率高达95%以上，考虑生产过程中微生物菌的损耗，微生物菌喷涂前后变化不大，这是一种比较好的方法，不仅解决了微生物菌的存活率问题，而且还解决了肥料的结块问题，但工厂生产工艺需进一步研究。
4.2.2  复合微生物肥料生产工艺
目前复合微生物肥料生产主要以园盘造粒、滚筒造粒和挤压造粒三种方式，以前二种造粒方式较多，其生产工艺见下图1：

图1生产工艺图

4.2.3  复合微生物肥料的生产
对所用无机、有机原料的养分含量、水份进行检测，有机原料细度应达到60目以上，根据所测数据计算各原料投入量，如果用尿素（46%N）。磷酸一铵（11%N，44%P2O5），硫酸钾（50%K），硫酸铵（24%N），腐植酸粉（45%的有机质、含水量15%），微生物菌粉（50亿/克）生产20%NPK（10：5：5），20%有机质，有效活性菌数2000万个/克，含水量10%的复合微生物肥料的各原料投入计算：
按100kg投料的配方计算：
①5kg纯K含量：硫配钾投入量=5kg÷0.5=10kg
②5kgP2O5含量：磷酸一铵投入量=
5kg÷0.44=11.36 kg
③20kg有机质含量：有机质投入量=
20kg÷0.45=44.44 kg，
用含水量15%的有机质生产含水量10%的肥料，有机质实际投入量=
44.44kg÷[100-(15-10)]%=46.78 kg
④澎润土以5 kg计算，可根据有机质种类肥料、强度要求调整数量。
⑤10kg纯N含量：尿素（A）＋硫酸铵（B）投入量=
100kg-（10＋11.36＋44.44＋5）kg=29.2 kg
通过下列二个等式可计算出尿素投入量为7.99 kg，硫酸铵投入量为21.21 kg
A＋B=29.2
0.46A＋0.24B=8.75(10-0.11×11.36)
⑥微生物菌投入量=
0.2亿×100×1000÷50亿×1000=0.4kg
生产1000 kg肥料需投入100 kg硫酸钾，113.6 kg磷酸一铵，79.9 kg尿素，212.1 kg硫酸铵，467.8 kg有机质， 4kg微生物菌以及澎润土50kg，共计投放量为1027.4 kg。
以上计算结果为理论数据（未计算微生物菌重量），但在生产过程中需考虑生产损耗、养分挥发等因素进行适当调整，以生产出的肥料经检测以后达到各项指标为准。
5  复合微生物肥料的生产应用前景
5.1  怎样正确、科学施用复合微生物肥料
5.1.1  施用方法
根椐复合微生物物肥料的特点，适用于各种农作物的基施或追施，避免肥料和种子或根系接触,应间隔5-8厘米,在追施时肥料上盖土后效果更佳,根据NPK含量的高低,可单独使用或和化学肥料混合使用。
5.1.2怎样科学施用复合微生肥料
复合微生物肥料施用过程中，应根据不同农作物其需肥量不一样，不同地区土壤供肥水平不一致，不同NPK、有机质含量，其肥料缓释程度和速 效性有差异以及化学肥料用量不一样等特点和规律施用复合微生物肥料，通过笔者几年对不同浓度的复合微生物肥料在南北方的露地，冷棚、暖棚栽培应用效果表明：只要正确、科学地施用复合微生物肥料，就能表现出理想的效果，现将不同浓度复合微生物肥料的施用方法和用量归类于下表2以供参考：
5.2  生产应用前景
近几年来，复合微生物肥料在我国山东、广东、四川、广西、海南、河北等地的大田

表2  不同浓度复合微生物肥料施用方法和用量

作物、经济作物上得到广泛应用，在肥料长效性，土壤的疏松，土传性病虫害的预防，果实品质和产量的提高方面表现出比较理想的效果。特别是在农村劳动力逐渐减少的情况下，高含量复合微生物肥料如果做到适当的NPK含量、科学配比和先进的生产工艺，在大田作物栽培中不添加任何化学肥料而单独使用，可以做到一次性施肥，从而减少劳动力，提高农民的收入，深受广大农民的欢迎，随着复合微生物肥料的不断研究、改进和完善，相信复合微生物肥料在我国农业生产中发挥的作用将越来越明显。
6  复合微生物肥料产业化需解决的几个问题及研究内容
6.1  尽快建立微生物肥料行业协会，搭建与政府沟通和对话，反映行业发展的困难和问题的平台，建立完善的检测机构，避免鱼目混珠，“坑农”、“害农”事件发生。
6.2  复合微生物肥料在我国还处于起步阶段，其产业化生产还不规范和完善。其中包括肥料粒的强度，崩解程度，结块，微生物菌的存活率以及加入方式都需要进一步研究和完善。
6.3  复合微生物肥料速 效性和缓释性结合以及缓释程度基础研究
复合微生物肥料具有明显的长效性，肥效能持续3-4个月，而肥料的长效性不仅与有机质含量和细度成正比关系，而且还和肥料生产过程中化学肥料的溶解吸附络合有着密切关系。而复合微生物肥料相对于化学肥料其速 效性稍差，与有机质含量成反比关系，特别是在大田作物中使用时表现突出。如果解决好速 效性和长效性之间的关系后，那将是比较优秀的肥料。在疏松土壤，修复和调理土壤，提高化学肥料利用率，减少江河污染，减少病虫害发生，增强农作物的抗逆能力，提高农作物果实品质和产量方面起着重要的作用，因此应加大对复合微生物肥料的研究。
6.4  重点研究不同作物不添加任何化学肥料而单独使用的高含量专用复合微生物肥料，提高化学肥料的有效利用率
根据不同作物的生育期、需肥规律研制相应的专用复合微生物肥料；根据不同土壤的供肥能力、土壤类型、降雨量等因素研制不同生态种植区域的专用复合微生物肥料。
应加强对不同生态区域肥料养分释放与作物需肥规律保持一致水平的研究工作，达到肥料最大化的利用，提高化学肥料的有效利用率，研制出轻简方便、省工降本、高效多能、环保安全的复合微生肥料用于生产，通过多年反复的研究数据，建立复合微生物肥料的养分释放，肥效与相关影响因子的数学模型，指导生产。
6.5  加强复合微生物肥料使用效果评价研究
复合微生物肥料使用效果是多方面的，其评价是综合的，首先是通过科学、合理的田间试验设计，对作物的长势和抗逆力的增强，产量和质量的提高，病虫害减轻和化学农药使用量减少等方面进行科学统计和评价，可促进广大农民对复合微生物肥料认识，加速复合微生物肥料应用；其次是复合微生物肥料是通过减缓化学肥料的释放来减少化学肥料的用量，提高化学肥料的利用率，旱地作物可减少化肥流失，水田作物可降低水体中的肥料浓度来减少江河污染、减轻水体富营养化的贡献进行评价，对人们的生活环境改善具有重要的意义；最后就是复合微生物肥料是由有机、无机营养和微生物菌组成，其营养全面，长期使用，对土壤肥力的提高、调整和修复土壤环境的贡献评价，具有长远的环保意义。

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