有機(jī)肥和微生物菌劑是生物
有機(jī)肥的組成部分,它們?cè)谵r(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中的作用是相輔相成的[14],農(nóng)作物施用含有發(fā)酵菌和功能菌的有機(jī)肥后,功能微生物能夠利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行繁殖,以便有效地定殖和發(fā)揮促進(jìn)植物生長(zhǎng)和生物控制的作用[15]。生物有機(jī)肥的肥料效應(yīng)很大程度上取決于所選用功能菌的種類,一般腐熟的有機(jī)肥中含有酵母菌、乳酸菌、纖維素分解菌等有益微生物[16],而添加有功能菌的生物有機(jī)肥還可能含有固氮菌、硅酸鹽細(xì)菌、溶磷微生物、假單胞菌及一些與植物生長(zhǎng)相關(guān)的有益菌[17]。添加有功能菌的生物有機(jī)肥含有豐富的維生素、氨基酸、核酸、吲哚乙酸、赤霉素、腐植酸及各種有機(jī)酸等生理活性物質(zhì),這些物質(zhì)能刺激農(nóng)作物根系生長(zhǎng),提高農(nóng)作物的光合能力,使農(nóng)作物根系發(fā)達(dá),生長(zhǎng)健壯[18]。

生物有機(jī)肥料中添加的固氮微生物主要通過(guò)其分泌的固氮酶的作用,將空氣中的N2還原為可被農(nóng)作物吸收利用的NH4+,其固氮效率因土壤條件不同而有較大差異[19-21];添加的溶磷微生物和硅酸鹽細(xì)菌施入土壤后經(jīng)增殖并與其他土壤微生物協(xié)同作用,可分解土壤中某些原生或次生礦物,并同時(shí)將這些礦物所固定的磷、鉀等養(yǎng)分釋放出來(lái),把閉蓄態(tài)磷、鉀轉(zhuǎn)化成可供農(nóng)作物吸收利用的有效態(tài)養(yǎng)分(見(jiàn)圖1),從而提高土壤供肥能力[22]。PGPR(植物根際促生菌)菌株具有促生和抗病作用,一般通過(guò)一種或多種作用機(jī)制直接或間接實(shí)現(xiàn),直接作用可通過(guò)固氮、溶磷、解鉀、產(chǎn)生鐵載體等生理活動(dòng)[23-24],將土壤中礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可以吸收利用的營(yíng)養(yǎng)元素,以及產(chǎn)生一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(如植物激素、ACC(1-氨基環(huán)氧丙烷羧酸)脫氨酶、揮發(fā)性物質(zhì)等),進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育[25-26];另外還可通過(guò)分泌拮抗物質(zhì)(如氨芐西林、吡咯烷酮、吩嗪類、氰化氫等)、競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分和生存空間、誘導(dǎo)農(nóng)作物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性等作用來(lái)改變農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境,間接促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)[27]。其促生能力主要取決于其在特定環(huán)境中優(yōu)勢(shì)的獲取和適應(yīng)不斷變化環(huán)境的能力[28]。
圖1 生物有機(jī)肥中功能微生物的作用機(jī)制
Fig.1 Action mechanism of functional microorganisms in bioorganic fertilizer
為了有效地應(yīng)用這些功能菌,建議將其富集在一些有機(jī)基質(zhì)中(如作為生物有機(jī)肥的形式)后施用,因?yàn)槲⑸镌诟缓袡C(jī)底物后在根際中存活更好[29]。TAN 等[30]研究發(fā)現(xiàn),將5%解淀粉芽孢桿菌T-5 接種到菜粕和雞糞有機(jī)混合物堆肥中生產(chǎn)生物有機(jī)肥,施用后番茄根系分泌物中的有機(jī)酸可誘導(dǎo)番茄根際中生防菌T-5 對(duì)真菌病原體的局部和系統(tǒng)抗性以及對(duì)非生物脅迫的耐受性,從而保護(hù)根系免受感染,并表明抑制性是由根際土壤微生物群落組成變化觸發(fā)的,而不僅僅是引入生防菌株的豐度。這是由于根系分泌物中的有機(jī)酸可以以碳源的形式驅(qū)動(dòng)功能菌在農(nóng)作物根部定殖,同時(shí)防止病原菌的生長(zhǎng)[31]。