有机肥和微生物菌剂是生物
有机肥的组成部分,它们在农作物生长过程中的作用是相辅相成的[14],农作物施用含有发酵菌和功能菌的有机肥后,功能微生物能够利用营养物质进行繁殖,以便有效地定殖和发挥促进植物生长和生物控制的作用[15]。生物有机肥的肥料效应很大程度上取决于所选用功能菌的种类,一般腐熟的有机肥中含有酵母菌、乳酸菌、纤维素分解菌等有益微生物[16],而添加有功能菌的生物有机肥还可能含有固氮菌、硅酸盐细菌、溶磷微生物、假单胞菌及一些与植物生长相关的有益菌[17]。添加有功能菌的生物有机肥含有丰富的维生素、氨基酸、核酸、吲哚乙酸、赤霉素、腐植酸及各种有机酸等生理活性物质,这些物质能刺激农作物根系生长,提高农作物的光合能力,使农作物根系发达,生长健壮[18]。
生物有机肥料中添加的固氮微生物主要通过其分泌的固氮酶的作用,将空气中的N2还原为可被农作物吸收利用的NH4+,其固氮效率因土壤条件不同而有较大差异[19-21];添加的溶磷微生物和硅酸盐细菌施入土壤后经增殖并与其他土壤微生物协同作用,可分解土壤中某些原生或次生矿物,并同时将这些矿物所固定的磷、钾等养分释放出来,把闭蓄态磷、钾转化成可供农作物吸收利用的有效态养分(见图1),从而提高土壤供肥能力[22]。PGPR(植物根际促生菌)菌株具有促生和抗病作用,一般通过一种或多种作用机制直接或间接实现,直接作用可通过固氮、溶磷、解钾、产生铁载体等生理活动[23-24],将土壤中矿物质转化为植物可以吸收利用的营养元素,以及产生一些植物生长调节剂(如植物激素、ACC(1-氨基环氧丙烷羧酸)脱氨酶、挥发性物质等),进而促进植物生长发育[25-26];另外还可通过分泌拮抗物质(如氨苄西林、吡咯烷酮、吩嗪类、氰化氢等)、竞争养分和生存空间、诱导农作物产生系统抗性等作用来改变农作物的生长环境,间接促进农作物的生长[27]。其促生能力主要取决于其在特定环境中优势的获取和适应不断变化环境的能力[28]。
图1 生物有机肥中功能微生物的作用机制
Fig.1 Action mechanism of functional microorganisms in bioorganic fertilizer
为了有效地应用这些功能菌,建议将其富集在一些有机基质中(如作为生物有机肥的形式)后施用,因为微生物在富含有机底物后在根际中存活更好[29]。TAN 等[30]研究发现,将5%解淀粉芽孢杆菌T-5 接种到菜粕和鸡粪有机混合物堆肥中生产生物有机肥,施用后番茄根系分泌物中的有机酸可诱导番茄根际中生防菌T-5 对真菌病原体的局部和系统抗性以及对非生物胁迫的耐受性,从而保护根系免受感染,并表明抑制性是由根际土壤微生物群落组成变化触发的,而不仅仅是引入生防菌株的丰度。这是由于根系分泌物中的有机酸可以以碳源的形式驱动功能菌在农作物根部定殖,同时防止病原菌的生长[31]。