植物微生态制剂“益微”

植物微生态制剂“益微”——新型微生物药肥

蔡元呈　王琦

(福建省农学会　福建，福州350003)

(中国农业大学植物生态工程研究所北京100094)

［摘　要］本文介绍了植物微生态制剂的概念、发展简史、理论基础、筛选、作用机理、性能特点和应用，阐述了植物微生态制剂作为新型微生物药肥的发展前景。

［关键词］微生态制剂植物微生态学;作用机理;性能特点;应用效果

植物微生态制剂(microecological preparation)是指作用于植物体表或体内，通过调节植物体固有微生物的比例和平衡，而达到保健、增产和改良品质等作用效果的活菌或其他制剂。微生态制剂尽管是一种新型的农业生产资料，但在我国古代就开始了这方面的实践，公元前一世纪西汉年间，《汜胜之书》记载的“溲种法”，把一些动物骨头研碎，用水煮开，存放于露天，然后将动物的粪与之混合捣烂成稠糊状，并加进中草药杀虫剂附子，就成了优秀的种子包衣剂。将种子拌入种子包衣剂，种子外面包着一层“附子骨粪层”。晾干后，再次将包好种子拌入种子包衣剂，经几次轮番包着，种子外面包着厚厚的一层附子骨粪层，种子经过此番处理后，长出的庄稼产量是未经处理的10倍，并有良好的病虫防治效果。1976～1980年陈延熙教授曾为增强学生们的微生态学概念，开拓思路，将马掌浸泡在水缸中，成年累月在露天日晒雨淋，经过发酵的马掌水，含有极其丰富的微生物及微生物的代谢产物。用马掌水喷洒黄瓜，黄瓜长势健壮，增产10%以上，并且对黄瓜霜霉病防效在65%～85%之间。“溲种法”和“马掌水”均揭示了微生态制剂及微生态现象的深广内涵。近10余年来，微生态调节剂的地位和作用在农业生产中逐渐确立和受到重视，许多研究人员转向微生态制剂的研究，一些新成果不断问世。微生态调节剂之所以有很快的发展势头，取决于人类社会发展的需要和其自身的特点。

1植物微生态制剂的理论基础－植物微生态学的概念及形成与发展

植物微生态学是植物微生态制剂重要的理论指导，是指“任何植物个体都是其组织细胞与其体内微生物组成的复合体。植物微生态学即是研究这些微生物的组成、功能、演替，它们之间及其与寄主之间相互关系的生命科分支”。它的核心是“植物体自然生态系”理论，1980年由已故陈延熙教授正式提出，认为植物体并非是个单纯细胞组成的个体，其体表、体内存在各种微生物，有特定的微生物群落，这些微生物与植物体组成一个自然演变过来的生态系。植物微生态学作为一门独立学科只是近十几年的事，但由于材料易取，研究方法较简，研究周期短，而发展很快。在微生物区系、益菌的利用及其作用机制、害菌的作用机制、内生共生基因工程菌的构建、微生态调控等方面做了不少工作，并且微生态制剂在生产上推广使用已取得规模效益。

植物微生态学是从生态学角度认识植物个体，与宏观生态学的区别在于它所研究的是植物个体，而宏观生态学是研究植物群体，微生态学则是以植物个体为研究对象。对于植物体上微生物的研究已有三百年多年的历史，但真正受到人们的重视是近十几年的事。植物微生态的发展大体经历了以下几个阶段:(一)20世纪50年代，我国关于“桔橘黄龙病”展开争论，其焦点是柑橘树体内是否带有病毒，中国农业大学对此进行了探讨，各柑橘产区的柑橘以及北京种植柑橘均带有柑橘速衰病毒，同时筛选出了弱毒系，曾在重庆，广州和南宁进行田间试验，后因故中断，柑橘树体带有病毒的事实给了我们一个重要的启示。植物体带菌并不发病，具有潜伏浸染特点。(二)20世纪60年代，集中对甘薯黑斑病进行了一系列的试验，发现甘蔗一生均带有黑斑病菌。根据甘薯一生均带有黑斑病菌以及干腐镰刀菌并且是复合侵染，在收获时对种薯进行消毒处理的防治措施，获得极大的成功。(三)20世纪70年代，在认识到植物普遍带菌、潜伏浸染及复合侵染的前提下，全面开展了植物体自然生态系的研究，包括苹果树腐烂病、杨树腐烂病、苹果霉心病、棉花维管束病害、瓜果枯萎病等等，其中板栗干腐病的研究最具有代表性，从板栗树体、树枝、小枝、芽、雄花、雌花、小栗棚到大栗棚、小栗仁到大栗仁进行了系统研究，获知板栗具有稳定的自然生态系。由于失水，引起板栗微生态关系的失调，引发1977～1979年我国30万公斤板栗霉烂事件。利用微生态调控较好地控制病害，赢得国内外的赞誉。(四)20世纪80年代，继续对多种作物“植物体自然生态系”进行研究，提出了“植物微生态学”理论。植物体内的微生物有的对植物有利，有的对植物有害、有的没有明显作用。由有益微生物开发成功的以益微(增产菌)为代表的微生态制剂，在全国10亿亩耕地上得到应用。(五)20世纪90年代，植物微生态学进入了快速发展的时代，随着电镜技术、悉生生物学等相关学科的发展，为植物微生态学发展提供了先进的研究技术和实验手段，特别是基因重组技术在内生共生工程菌改造方面的应用，诞生了新一代的集多种功能于一身的内生共生菌的工程菌。

2植物微生态制剂的筛选、作用机理及性能特点

2.1植物微生态制剂的筛选

植物微生态制剂包括能够调节植物体固有微生物的比例和平衡，而达到保健、增产和改良品质等作用效果的所有活菌、活性物质和化学物质，对植物和环境无副作用、安全。目前，植物微生态制剂筛选和应用较多的主要是从植物体内体表筛选对植物有益无害的内生共生芽孢杆菌，其作用效果具有调节植物体自然生态系，或有效调节寄主、微环境、病原微生物和非病原微生物的生态平衡，所选用的微生物应具备以下条件:①在植物体表和体内有较强的适应性与定殖能力，以利于稳定发挥作用;②在植物体内和体表有较强的竞争能力，以利于高效发挥作用;③对植物生理上无害、有益甚或为植物生理所必需，以利于无病状况下的增产作用，而只有从植物本身筛选得到的微生物才易于满足这些条件。以中国农业大学开发成功的益微为代表的植物微生态制剂，是从植物体内筛选出的有益芽孢杆菌(Bacillusspp)。

2.2植物微生态制剂的作用机理

植物微生态制剂作用机理见图1。

图1　益微的作用机理

2.3植物微生态制剂的性能特点

植物微生态制剂有以下特点:一是高效的多功能性，可促进植物生长发育，提高农作物抗逆性，增加植物生物产量和产品品质。二是广泛的适应性，能广泛用于多种生态条件下，对地域的要求不严格，而不像土壤微生物受土壤温度、水分、酸碱度，微生物以及环境大气候、田间小气候影响。三是高度的亲和性，益微是植物体自然生态系成员，同其他农业措施有高度的亲和性，同其他任何措施相结合，互相促进，互相增效，起到互补作用，可提高抗病虫品种的丰产性，它不会影响优良品种发挥其固有的特性，反而可弥补某些不足之处。四是可靠的安全性，微生态制剂是基于微生态学原理的制品，这一特性决定了其具有高度的安全性。首先不对植物造成任何伤害，也不会在植物体上残留，而且对动物(包括对家畜、家禽)也安全，其次其生产过程也是安全的。

3植物微生态制剂的应用效果

植物微生态制剂截至2002年已在全国30个省(区)市10，388.88万公顷耕地、果园，50余种农作物上进行试验、示范和推广应用，一般粮食作物增产8%以上，瓜果蔬菜等经济作物增产15%以上，是一项投入少，见效快的新型微生物药肥。在此以益微为例，介绍植物微生态制剂的应用效果。

益微在水稻上应用:经福建省1993～1995年，立项研究及大面积推广，结果表明，水稻不同生育期，采用不同施用措施，均能显著增产，增产率达8.9%～13.5%。对水稻苗期立枯病、绵腐病防效达80%以上，对水稻纹枯病、稻瘟病防效可达40%～65%，配合其他农药，防效更佳，该项目1997年获得农业部丰收三等奖。

益微在甘薯上应用:增产率为11.89%～26.03%，同时，薯块表面光滑，薯块较整齐，纤维少，味道甜脆。经测定，淀粉增加22.3%，含糖量增加22.6%;抗逆性增强，提高抗旱能力，对黑斑病防效可达61.2%～88.3%，对甘薯维管束病害、蔓刈病及后期软腐病也有明显抑制作用，相对防效分别是78.6%、46.5%和43.3%。

益微在花生上应用:增产率在6.8%～18.4%，含油量增6.4%～7.3%，荚果整齐，对花生叶斑病防效可达50%。

益微在蔬菜上应用:蔬菜应用益微，经全国各地示范推广，尤其是福建省多年试验推广结果表明，果蔬增产5%～10%，叶菜增产10%～15%，根菜增产15%以上;改善品质，叶色浓绿，氨基酸增加3%～5%，维生素增加2%～8%，纤维素增加2%～8%，可提早上市3～5天，提高了抗病抗逆性，防白菜软腐病、菠菜霜霉病的防效达45%～80%，抗寒力提高60%～90%，抗旱力提高30%～55%。

益微在西瓜上应用:可使西瓜提早出苗，叶厚度增加，叶色浓，开花提前，西瓜蔓长比对照增长22～35.9厘米，次生根数比对照增加7.4条，提前成熟上市，瓜果增产率达9.1%～15.4%;品质改善，外观好，糖分增加0.5～2.1度，对西瓜病毒病防效达50%～70%，枯萎病防效达40%～80%。

益微在烟叶上应用:增加产量，提高等级，平均烟叶增产10.3%～18.5%，上等烟增加10%～30%。提高抗逆性，提高抗寒力，抑制病害发生，花叶病发病率下降51.1%～86.4%，黑胫病株病率减少31.3%～81.8%，炭疽病减轻84.8%，赤星病减轻61.4%。改善品质，提高尼古丁含量8.4%～18.1%。

益微在龙眼上应用:保花保果效果较好，可提高座果率6.27%～20.22%，增产单果重4.16%～21.8%，可溶性固形物提高4.57%～5.49%。

益微在荔枝上应用:可取得显著的经济效益，一是提高座果率8.1%～22.31%，单果重提高8.71%～22.33%，可溶性固形物提高4.59%～5.59%。

益微在柑橘上应用:可提高座果率8%～25.18%，产量可增加12.2%～19.3%;增强抗逆性，喷施后，都能促进植株生长健壮，提高树体和叶及果子的抗逆性，增强树势，果实耐贮藏，植株抗寒抗旱能力增强。对柑橘疮痂病防效可达40%～78%，炭疽病防效达63%～82%;改善柑橘品质，从外观上看，果皮细簿油嫩，光滑发亮;成熟度一致，含糖量0.2～0.3度。

益微在茶叶上应用:对茶树芽叶生长发育有明显促进作用，芽叶萌发期提前3～5天，制作“明前茶”的经济效益显著提高。芽叶增密，芽梢增长，展叶增多，叶面积增大，叶片增厚，随之百芽重增加，集中构成单位面积茶叶产量提高，增幅11.1%～14.2%。经生化分析，关系茶叶品质的主要成分多酚类，氨基酸，氨量均较对照有所增加，改善了茶叶品质，对茶叶云纹叶枯病防效可达16.7%，赤叶病防效达54.2%，芽枯病防效达41%～57.8%。

益微在油柰上应用:油柰座果率提高16.73%～17.96%，单果重增长3.7%～8.5%，果实外观较好看，糖分稍增。对炭疽病防效达46%～61.2%，对红点病防效达61.3%～68.5%。

益微在梨树上应用:福建的黄花梨使用益微后，可增产12%～23%，梨果颜色外观好看，水分与甜度增加，品质改善，售价提高。

益微在草莓上应用:平均单株果数比对照增加21.55%，单果重增7.8%，增产率14%～25%;应用益微后，草莓植株叶色深，叶片增厚，并能提高草莓的抗逆性，抗病性，对草莓褐斑病，草莓灰霉病防治效果可达40%～60%。

益微在芦笋上应用:使用益微后，枝叶较青翠，笋较长，表皮较光滑，纤维少，可提高产量6.2%～20.6%，对茎枯病的防效29.03%～33.06%。

益微在桑树上应用:桑叶色浓绿，叶面积增大，叶片数和叶片鲜重增加，黄叶、落叶较少，增加了桑叶产量，增幅在10%以上;用喷益微的桑叶喂蚕，4龄蚕比对照增重7.6%，5龄蚕比对照增重10.3%;蚕儿成熟前死蚕率、结茧时死蚕率、蛹期死蛹率分别比对照减100%、92.72%、59.88%，百茧全茧量、百茧茧层量、茧层率比对照增加3.24%、6.31%、3.01%;增加收入10%，投入产出比为1:6。

益微在茉莉花上应用:使用益微后，叶片增厚，叶片浓绿，增强光合作用，延长开花时间，且花蕾饱满，增加产量;增幅在13.7%～18.2%，并有抗寒作用，减少9月份21型寒害损失。

益微在菠萝上应用:使用益微后，菠萝果实色泽好，形态均匀，甜度口感较好，植株农艺性状好，增产率14.5%～17.6%。

益微在甘蔗上应用:能促进甘蔗生长发育，表现株高增加，茎高增4～5厘米，茎粗增0.29厘米，含糖量增加1.1～1.4度，平均1.2度，单产增8.6%～17.2%，叶色浓绿及耐旱性增强，根病防治效果47.3%～86.4%，茎基腐病防病效果51%～70.8%。

益微在马铃薯上应用:可促使幼芽早出土、叶色浓绿，植株生长旺盛，大薯块比重大，薯块表面光洁，可显著提高产量。据全国各省(市区)示范推广田调查统计，增产率8.44%～26.42%，据福建省2001年三个县大面积示范，增产率10.2%～12.3%，投入产出比为1∶18.9。应用益微后，提高了抗逆性，对环腐病、黑胫病，青枯病有不同程度的减轻，防治效果为25%～45%。

4植物微生态制剂的发展前景

人类社会已经进入21世纪，世界人口已突破60亿，全球面临人口膨胀的巨大压力，特别是包括我国在内的发展中国家更为突出。温饱问题摆在了全人类的面前，各国为了保证粮食的供应，积极采取各项措施提高粮食产量，导致化学肥料和化学农药的大量使用。1997年意大利召开的“生物固氮:全球挑战和未来需求”会议指出，未来20年全球对氮肥需求将增加一倍，另一方面由于化肥的生产和使用造成环境污染和土壤结构的破坏，预测化肥使用量将减少一半，那么势必要研究开发化肥以外的新肥源。农作物病虫草鼠害长期以来是人类发展种植业生产的主要生物性灾害，化学农药产业的形成和发展，为人类控制农作物有害生物提供了先进的科学技术手段，全世界每年应用化学农药约可挽回损失是总产量的10%～20%，化学农药为保障全球农副产品的供给作出了巨大的贡献。但是众所周知，由于人类长期大量生产使用化学农药，已经带来日趋严重的环境污染问题，并且给农作物病虫害的防止工作带来越来越复杂困难的局面。针对这种情况，世界各国科学家以生态学和经济学原理为基础，提出了“有害生物综合治理(Integrated pest management简称IPM)”的防治策略。其意义就是在农作物产量、收益和安全生产的基础上，将各种有效的手段实现“最佳组合”。其实，IPM理论就是人类在研究应用植物保护技术的发展过程中，逐步认识到对有害生物控制技术，完全依赖化学农药根本无法彻底解决问题，必须吸收一切安全和行之有效的新技术手段，而逐渐演变发展起来的。植物微生态制剂正是当代可持续农业、有机农业、生态农业发展的新肥源和新药源，是生产无公害食品、绿色食品、有机食品的重要生产资料。

参考文献

［1］梅汝鸿等.植物微生态学.北京:中国出版社，1998.

［2］蔡元呈.植物微生态学与植物微生态制剂的应用.中国生态农业学报，2002，10(2):106—108.

［3］蔡元呈.植物微生态制剂益微应用技术问答.厦门:厦门大学出版社，2001.

［4］王琦.微生态学对微生物药肥的贡献.“新世纪(首届)全国绿色环保农药技术论坛”论文集，2002.