近年來，我國微生物肥料產(chǎn)業(yè)取得了快速穩(wěn)定的發(fā)展，但也存在整體水平低，技術(shù)創(chuàng)新不足等問題，在功能機理、優(yōu)良菌種、品質(zhì)產(chǎn)品及相關(guān)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)上仍未有重大突破，這些都是影響行業(yè)發(fā)展的瓶頸難題。

    在眾多技術(shù)方案中，根際微生物與植物的關(guān)系不容忽視。根際是一個獨特的環(huán)境，是受植物根系和根系分泌物直接影響的薄層土壤，植物和土壤微生物在這里發(fā)生著廣泛復(fù)雜的相互作用。

    中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃所研究員張瑞福認為，從應(yīng)用角度分析，研究植物與微生物在根際的相互作用對開發(fā)生物肥料和生物農(nóng)藥具有重要的意義。

農(nóng)業(yè)發(fā)展呼喚微生物肥料

    土壤是作物賴以生長的基地，而作物所需的營養(yǎng)元素主要是依靠土壤中生活的、每克土以億計的微生物的作用。然而，目前的土壤問題讓人擔(dān)憂。

    在糧食十一連增的背后，化肥、農(nóng)藥的使用量不斷提升，牲畜糞便、秸稈等廢棄物也大量增加，已造成了農(nóng)村和農(nóng)田的廣泛面源污染和土壤肥力下降等嚴(yán)重問題，惡化了生態(tài)和城鄉(xiāng)人民的生活環(huán)境。

    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(shù)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(zhì)量評估實驗室和農(nóng)業(yè)部微生物肥料質(zhì)檢部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(zhuǎn)化利用率、維護植物健康成長、增產(chǎn)提質(zhì)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%。”張瑞福告訴《中國科學(xué)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(guān)注農(nóng)業(yè)‘減肥減藥’的新形勢下。”張瑞福說。

    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(dǎo)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(zhì)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(yīng)用效果提供理論指導(dǎo)。”張瑞福說。

    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(zhuǎn)化吸收、植物促生、污染物降解、有機質(zhì)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(xué)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(dǎo)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(shù)和農(nóng)用化學(xué)品投入增加糧食產(chǎn)量，而常綠革命倡導(dǎo)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(zhì)。

    目前微生物肥料普遍面臨的共性問題是大田應(yīng)用效果不穩(wěn)定，張瑞福指出，其主要原因是環(huán)境因素復(fù)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(chǔ)，由于土著微生物的競爭和土壤環(huán)境的復(fù)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(yīng)性和宿主植物的匹配性要成為考慮因素。”張瑞福說。

    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(yīng)以植物匹配性好、土壤適應(yīng)性廣為目標(biāo)，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(chǔ)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(yīng)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。