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微生物肥料与“沃土工程”
——论微生物肥料在“沃土工程”中的地位和作用
高 明
我国耕地资源匮乏，目前人均耕地面积仅为1.41亩，不到世界平均水平的一半。近年来，由于重用轻养现象严重，耕地质量建设投入不足，耕地土壤肥力呈下降趋势，突出表现为土壤退化、耕层变浅、耕性变差、养分失衡、盐渍化程度严重、保水保肥性能和抗灾能力降低等问题。随着近年来化肥的大量使用，有机肥投入逐年减少。20世纪80年代以来，有机养分占总养分投入的比例从50%下降到25%，低于合理比例15个百分点，耕地有机养分投入严重不足。
长期以来，有机肥料和化肥施用比例不合理，导致缺素面积日益增加，土壤养分失衡现象严重。10年间某些地区土壤严重缺钾面积已由31%增加到56%，一半以上的耕地土壤缺乏微量元素。我国耕地资源中水土流失、贫瘠化、次生盐渍化、酸化、沙化等退化面积已占耕地总面积的40%以上。此外，工业污染、矿区污染等面积扩大，严重影响了耕地质量。
“沃土工程”亟需注入新观念与新技术
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中国社会科学报2012.5.30 |
“沃土工程”是由农业部主导实施的耕地质量建设规划项目。针对我国耕地利用和肥料施用中存在的问题，“沃土工程”以实现土壤和肥料资源的优化配置和合理利用为努力方向，采取一系列规划措施，以期实现耕地质量、肥料利用效率、农产品产量和品质的同步提高，促进农业的可持续发展。
“沃土工程”实施10多年来取得了很大的成就，国家广泛开展了测土配方施肥、提高土壤中有机质含量等工作，人们也正逐步改变多年来养成的不科学的施肥理念和施肥方式。但是，由于长期、大量、不合理的过度施用化肥，过度使用化学农药，土壤当中有益微生物菌群严重失调，有益微量元素严重失调，有机质不断减少，进而导致土壤不断酸性化、板结化，土壤生产能力持续降低，这就是当前“沃土工程”面临的主要问题。
农业是开发利用生物资源的产业。地球生物资源分为三大类：植物、动物、微生物。传统农业只限于对植物、动物资源的利用，构建成“二维结构”的农业。这是一种资源浪费型的产业结构，同时会对生态环境产生不利影响，不符合可持续发展战略的要求。随着世界人口的爆炸性增长，传统农业已陷入困境。
在自然界中，植物是生产者，动物是消费者，微生物是分解还原者，只有三者协调配合，才能形成地球生物圈的良性循环，也才有人类生存繁衍的条件。“三维结构”农业——植物种植业、动物养殖业、微生物发酵转化业相互依存，相辅相成，才能构建成资源良性循环，符合可持续发展战略的新农业。将由植物、动物资源组成的“二维结构”传统农业，调整为植物、动物、微生物资源组成的“三维结构”新农业，是我国农业实行战略调整的首要任务。
微生物资源的产业化利用，包括微生物肥料、微生物农药、农用微生态制剂、微生物饲料、微生物食品和微生物能源。其中，与土壤改良关系密切的是微生物肥料、微生物农药和农用微生态制剂。
按照新的科学观点，土壤肥力是由土壤的物理肥力、化学肥力和生物肥力共同构成的。土壤生物肥力是指生活在土壤中的微生物、动物、植物根系等有机体为植物生长发育所需的营养和理化条件提供的贡献。与物理肥力、化学肥力相比，土壤生物肥力的显著特征之一是生物种群的多样性，表现在土壤生物肥力形成和作用过程是由多种生物参与的综合结果;显著特征之二是动态性，即其测定值随着时间而变化。土壤生物过程在分析评价各种土壤类型和环境中非常重要，必不可少，是土壤可持续生产能力保障的基础。土壤微生物是共同构成土壤肥力三个不可或缺的组分中的核心组分。人工接种微生物，即施用微生物肥料，是维持和提高土壤肥力的有效手段，在我国现有栽培与管理，尤其是在不合理使用化肥、复种指数高、不合理使用农药等条件下必不可少。
微生物肥料在“沃土工程”中的地位和作用
微生物肥料与有机肥料和化学肥料共同构成农用肥料，是三个不可或缺的组分。农业史上最早应用的肥料是有机肥料。有机肥料营养全面，肥效持久，且可促成土壤团粒结构的形成;但有机肥料养分含量低，难以使农作物高产。化学肥料养分含量高，显效快，是目前获取农作物高产的主要手段;但化学肥料易流失，有效利用率低，长期使用对作物品质和土壤生态环境产生不利影响。微生物肥料是有益微生物的活菌制剂，既可改善农作物营养，又可通过自身合成的植物生长调节物质促进农作物生长发育，还可通过微生物的生命活动改善土壤生态环境。但微生物肥料的供给养分能力有限，显效迟缓，微生物活体发挥作用的影响因素多。实践证明，三类肥料合理搭配，科学运用，既能使农作物提高产量，又能使农作物改善品质，还能改良土壤，培肥地力。
微生物肥料是遏止土壤退化的关键技术
造成土壤严重退化的主要原因是有机肥投入减少，同时大量、不合理使用化肥和农药。
要遏止土壤退化，一是要增施有机肥，二是要减少化肥、农药使用量。使用微生物肥料，可以减少化肥使用量。这不仅仅因为有益微生物通过生物代谢作用和对土壤矿物质及多种有机物的分解作用可以为农作物提供全面、均衡营养，还因为微生物可以减少化肥流失，提高化肥有效利用率。经验证明，使用微生物肥料，可以减少常规化肥使用量的三分之一而不减产。这是因为微生物肥料在促使农作物生长健壮、抗逆性增强的同时，以其合成的抗菌、杀虫、杀病毒的物质保护农作物免受病虫害，或者激活植物内在免疫系统功能，增强农作物本身的抗性。在田间试验中，农药使用量可减少50%～75%。
微生物肥料是全面提高土壤肥力的绿色农业生产资料
微生物是土壤生物肥力的核心因素。微生物肥料施入土壤后，其中的有益微生物在适宜的条件下大量繁殖，在植物根系周围的土壤中形成数量庞大的优势种群，随之在宏观上表现出多种功能。其中，有些种类针对某种作物能固定空气中的游离态氮，将其转化为植物可以利用的化合态氮;有些种类依靠酶和有机酸的作用，分解土壤中的矿物质，释放出磷、钾及其它矿质元素供植物吸收利用;还有一些种类能分解植物枯枝落叶及其它有机物，增加土壤有机质……这些微生物在改善植物营养的同时，还能合成植物生长调节物质，促进植物生长发育。特别是可以促使植物根系发达，提高根系活力，增强植物吸收功能，使植物抗旱、抗倒伏。植物根系发达，分泌物增多，微生物更易生长繁殖，与植物相互促进。
在提高土壤生物肥力的同时，微生物肥料也能提高土壤的化学结构和物理肥力。微生物一方面可以作为化肥“暂存库”减少化肥流失，另一方面可以分解土壤矿物和有机物，为植物提供更为全面的营养，从而显著提高土壤化学肥力。微生物在分解有机物、增加土壤有机质的同时，还能合成大量微生物多糖，这些物质均有利于土壤形成团粒结构，改变土壤板结状况。土壤结构的改善，促使土壤中的水、肥、气、热状态优化，提高了水、肥耦合程度，全方位提高土壤物理性状，为植物根系生长和好氧微生物的繁殖创造了有利条件。微生物与植物和土壤生态环境相互作用，形成良性循环。
微生物肥料在全面提高土壤肥力，使植物获得全面均衡营养的同时，还能提高植物抗御病虫害的能力，从而使减少农药用量均成为可能，这就改善了农产品的品质，并使其耐储存、耐运输，商品性显著提高。经验证明，用微生物肥料与化肥科学配伍，适当减少化肥和农药用量，种植的瓜果蔬菜均达到并超过了绿色食品标准。微生物肥料与有机肥料掺混施用，则是有机食品生产不可或缺的生产资料。
使用微生物肥料是克服土壤问题的根本性措施
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中国社会科学报2012.6.20 |
克服土壤“连作障碍”即避免作物“重茬病”，是保持现有耕地正常生产能力的必要措施，对于保护地种植、多年生果树以及某些经济作物的传统种植区更具有特殊意义。轮作是最好的解决办法，但在某些特定条件下受到限制而不能采用。使用化学药物只能解决部分问题，且在杀灭有害微生物的同时，对有益微生物同样有抑制作用。针对“连作障碍”成因，补充营养缺素，抑制病虫害(尤其是土传病害)，解除植物自毒作用，用微生物肥料是最全面、最有效的方法。
改良盐碱地是扩大耕地面积、充分利用土地资源的重要措施之一。工程措施、施用化学改良剂都是耗资巨大、治标不治本的办法。以往被认为最有效的方法是种植盐生植物和耐盐植物，但这些植物本身的利用价值不高，且治理过程漫长。随着微生物肥料产业化的发展，越来越多的实践证明，施用微生物肥料才是最经济、最有效、最快速的盐碱地改良措施，而且是从土壤内在根本上的生态性改良措施。对于控制主要因为不合理使用化肥而造成的土壤次生盐渍化，微生物肥料将更为有效。
易健复合生物肥增加土壤有机质，加速有机肥分解转化，有利于腐殖质的形成，使土壤对盐分离子的吸附能力加强，降低了土壤盐分的活性，调节了土壤的酸碱度，降低了盐碱地的有害离子含量。有益微生物在繁殖过程中产生的多糖是形成土壤团粒的粘结剂，团粒结构使得土壤疏松，切断土壤毛细管孔隙，增加非毛细管孔隙，使得盐碱土加速淋盐作用，抑制了返盐。微生物分解有机质或自身代谢产生的有机酸能加速土壤中难溶性磷酸盐的溶解，对土壤碱性起到中和作用，并可以使土壤吸附的钙活化，加强对土壤吸附性钠的置换作用，导致脱盐脱碱。易健复合生物肥的肥效作用更可使盐碱地普遍缺磷少氮的状况得以显著改善，从而提高盐碱地的生产力。
土壤沙化的直接原因是植被破坏和水土流失。要恢复植被，不能仅靠植树造林。经验告诉我们，在干旱贫瘠的沙地植树极难成活，勉强成活也难长大，呈现出“小老树”现象。其原因在于立地条件过于险恶，不适于植物生长。但如先种草类植物，特别是一些豆科牧草，依靠它们自身的固氮能力，即可存活下来，逐渐形成植被。立地条件改善之后，就可以种植灌木，灌木中有许多具有固氮能力的豆科和非豆科植物。土壤生态环境进一步改善之后，就可以种植高大的乔木了。这就是从实践经验中总结出的“草-灌-乔”之路。随着微生物肥料产业发展，将微生物肥料应用于植被恢复，无疑将有效地促进这个生态演变过程。应用微生物肥料改良土壤结构，提高土壤含养水分的能力，也是减轻水土流失的有效措施。
修复受农药和重金属离子污染的土壤，更要靠微生物肥料，这是一项近20年发展起来的新的生物修复技术。同传统处理技术相比，生物修复技术具有明显优势。对于有机污染物，其处理成本低，终端产物无毒，无二次污染。对于土壤的重金属离子污染，生物修复技术是通过微生物代谢产物的螯合、络合、沉淀或生物转化作用，减弱或消除重金属离子毒性，从而改善土壤生态环境。
易健复合生物肥在“沃土工程”中备受关注
近两年，推广应用易健复合生物肥中的大量田间试验反复证明，在应用这种肥料的同时，化肥施用量可减少30%，化学农药亦可少施甚或不施，作物产量与常规施肥相比仍可提高15-25 %，农产品品质获得显著改善，农民收益相应得到增加。单项试验的规模已经达到水稻1500亩、马铃薯2000亩，说明这项施肥技术同样适用于大面积种植。这项技术在其所到之处令农民愿意接受、政府给予认可，引起了社会的广泛关注，并且必将有力地促进农用微生物制剂在“沃土工程”中发挥重要作用，进一步丰富“沃土工程”的内涵。
作为一种生物肥料，易健复合生物肥完全具备行业规范的一般生物肥料的共同属性，同时，它含有数十种各具特定功能的有益微生物，这使它在产生显著肥料效应的同时，又可将其功能拓展到抗御农作物病虫害和土壤修复与改良等诸多方面。与此相似，在其所含的丰富营养物中，还含有像芦荟汁、海藻粉这样的特殊功能成分，在产品功能拓展方面可与有益微生物协同配合。易健复合生物肥就是这样一种综合性农用微生物制剂，它既是一种优良的微生物肥料，又兼具某些微生物农药和土壤微生态制剂的基本属性。易健复合生物肥的推广应用，率先在实践上一举打破了“增产靠化肥助力，防病靠农药护航”的怪圈，为“沃土工程”的未来发展树立了新的典范。
易健复合生物肥为什么能够大幅度削减化肥用量?除因为它本身可直接为农作物提供全面营养外、能减少化肥的流失浪费外，还因为它能把被土壤束缚固定的化肥有效成分解放出来，使其发挥出应有的作用。
易健复合生物肥为什么能够大幅度削减化学农药的用量?就因为它本身具有抗御农作物病虫害的功能。这不仅由于它为农作物提供了全面营养，从而避免了农作物的生理性病害;也不仅因为它在农作物根系周围形成了有益微生物的优势种群，从而在占位定植和营养竞争上排斥病原微生物入侵;还因为它含有的某些微生物或其代谢产物具有杀菌、杀虫作用，如苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌、放线菌和植物根际促生菌群等。某些由微生物和植物产生的糖类物质作用于农作物，可激活其内在免疫系统功能，产生抗菌素、抗毒素，从而增强自身免疫力。
除“测土配方”外，“沃土工程”另一项基本措施是增施有机肥。为此，要大力倡导“秸秆还田”。但秸秆发酵转化为肥料，要靠微生物的作用。农作物的枯枝落叶亦可被微生物转化为有机肥料。易健复合生物肥中的酵母菌、枯草菌乃至霉菌、放线菌皆可在植物残体发酵中起重要作用。光合菌则可将水和二氧化碳合成为叶绿素，增加土壤有机质。固氮菌可固定空气中的游离态氮，将其转化为有机态氮，使土壤有机质总量增加。微生物本身在土壤中大量繁殖，更为土壤增加了活性有机成分。
“沃土工程”除了要解决土壤板结、酸化和营养严重失衡以及有机质贫乏的问题，还要防治土壤污染和盐渍化，克服重茬障碍。而在这些方面，与常规肥料相比，更突显出易健复合生物肥的特有优势。
广泛应用微生物肥料，使其生产和应用技术常规化并且不断创新，使其与相关高新技术有机结合，是农业未来的发展方向。微生物肥料成为“沃土工程”新的生力军，一定能给粮食安全、农产品安全带来更好的保障，一定能给土地和给农民带来新的希望。
作者简介
高明，易健兴农(大连)生物制剂发展有限公司总经理。长期从事用不可溶性钾盐生产可溶性钾盐资源的研究。为改变我国可溶性钾盐资源短缺，钾肥长期依赖进口的局面探索出一条新路。同时对生物肥研究探索多年。“三个融合”理念的倡导者，“易健兴农中国行”大型科普行动发起人，提出中国农业走向复兴，走向可持续发展的根本出路在于：有效修复土壤，实现从源头改变。2010年10月30日，高明应国务院参事室与农业部联合主办的“中国农业论坛”首届学术年会组委会的邀请，出席会议并发表《“沃土工程”与粮食安全》一文。该文以其一系列新观点、新措施吸引了众多与会者和新闻媒体记者的高度关注。即将发表的论文有：《有效修复土壤事关农业发展大计》等，高明被“2011 中国经济发展论坛”组委会评为“绿动·2011 中国经济优秀人物”。
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