1.1放線菌微生物肥料
放線菌實際上是細菌家族中的一員，是一類具有絲狀分枝細胞的革蘭氏陽性細菌，因菌落呈放射狀而得名。放線菌最喜歡生活在有機質豐富的微鹼性土壤中，泥土所特有 的「泥腥味」就是由放線菌產生的。
圖1 放線菌菌落形態
圖1 放線菌菌絲形態
放線菌微生物肥料，是主要利用放線菌的活菌或其生命活動促使農作物得到特定肥料效應的一種生物製品，對農業有著重要的作用，不僅體現在能改善土壤養分的供應情況，還體現在對作物生長的促進、抗病、抗逆性等多個方面。
圖2 放線菌微生物肥料產品
1.2放線菌微生物肥料的種類和特點
在我國，微生物肥料的種類較多，按照製品中特定的微生物種類可分為細菌肥料（如根瘤菌肥、固氮菌肥）、放線菌肥料（如抗生菌肥料）、真菌類肥料（如菌根真菌）；按其作用機理分為，根瘤菌肥料、固氮菌肥料（自生或聯合共生類）、解磷菌類肥料、矽酸鹽菌類肥料等；按其製品內含分為單一的微生物肥料和複合（或復混）微生物肥料。複合（或復混）微生物肥料又有菌、菌複合，也有菌和各種添加劑複合的。
目前市場上出現的單一微生物肥料品種主要有以下分類：根瘤菌肥料、固氮菌類肥料、 解磷微生物肥料、 矽酸鹽細菌肥料（主要菌種指膠質芽孢桿菌（Bacillus mucilaginosus）及土壤芽孢桿菌（Bacillus edophicus）、光合細菌肥料（主要菌種包括藍細菌、紫細菌、綠細菌和鹽細菌）、芽孢桿菌製劑。而複合肥料產品出現的歷史不長，種類較多許多品種不夠成熟，主要的類型有菌加菌的複合微生物肥料、菌加各種營養元素或添加物、增效劑的複合微生物肥料。目前市場上出現的複合微生物肥料類品種主要有以下幾類：抗生菌肥料：（菌種通常是放線菌，如細黃鏈黴菌）、分解作物秸稈製劑、微生物生長調節劑[常用的微生物種類為枯草芽孢桿菌（Bacillus sbtilus）]、菌根真菌肥料（AM真菌和有擔子菌類及少數子囊菌形成的外生菌根）。
根據網際網路調查，我國市場上流通的放線菌微生物肥料品牌主要有以下品種，如表1所示：在這些品牌當中，89%的產品為複合微生物肥料且其中有60%作為營養作用施用，其餘產品可用作抗病、分解農藥和其他作用。
但是作為微生物肥料都具有以下特點：
（1）促進土壤形成良好的團粒結構，增加土壤通透性，發送土壤的理化性質，減輕土壤板結，調酸降鹼，抗旱抗寒，提高保肥保水能力；
（2）多種有益菌對根系有修補再生功能，可有效促進根系發達生長，改善根系生態環境，提高植物的抗病能力，增強光合作用，使植株生長健壯、旺盛，為增產增收創造良好的基礎；
（3）大量有益菌補充到土壤中後，菌群代謝產物中的有機酸溶解土壤中的礦物元素，釋放鈣、鎂、鐵等中微量元素；菌群代謝把固定的磷和鉀轉化為可溶性的磷鉀肥；固氮菌將空氣中的氮氣轉化為氨，通過多種有益微生物加速有機質的分解轉化，釋放出各種營養成分、極大提高肥料的利用率，增產增收效果顯著；
（4）分泌植物促生長素和抗生素，增強作物抗病性，提高對土傳病寡味的生物控制作用。提高抗重茬病、抗枯萎病、黃萎病、根腐病、根結線蟲病等病害的能力。有益微生物在系列代謝過程中形成的種群優勢，在作物根系形成保護屏障，減少土傳病害的發生。提高因連續陰雨光不足導致的病害傳播的抗性，通過補充有益微生物，實現"以菌治菌"的自然防治，同時加強鈣、鋅、硼、鉬等中微量元素的補充，能有效控制植物的缺素病和生理性病害，使作物健康茁壯；
（5）提高品質增加產量代謝產物中分泌的細胞分裂素、吲哚乙酸、赤黴素等活性物質，促進植物根深葉茂、花多果多，是生產無公害及綠色食品的理想肥料。
表1 放線菌微生物肥料的種類
以上統計結果均來自惠農網https://www.cnhnb.com/
1.3放線菌微生物肥料的應用
放線菌微生物肥料的功效是一種綜合作用，主要是與營養元素的來源和有效性有關，或與作物吸收營養、水分和抗病（蟲）有關，有的還不十分清楚，需要進一步研究。根據目前的研究成果，在農業應用上，主要還是基於其功能應用的比較多。
1．直接為植物提供營養元素，這是放線菌微生物肥料最基本的作用。
例如根瘤菌肥料，它可以侵染豆科植物根部形成根瘤，將空氣中的氮轉化為氨供給豆科植物，豆科植物氮素營養來源主要是根瘤菌製造和提供的。與化學氮肥相比更具有無可比擬的優越牲。
2．活化並促進植物對營養元素的吸收。
多種溶磷、解鉀的一些微生物，可以將土壤中難溶的磷、鉀溶解，轉變為作物能吸收利用的磷、鉀化合物；植物鐵素營養的吸收轉運得益於細菌胞膜上的各種鐵載體蛋白。氧化硫細菌使單質硫氧化，使土壤pH值降低，促進了歐洲油菜對Fe、S、Mn元素的吸收。一些微生物肥料的應用還增加了土壤中的有機質，提高了土壤的肥力。
3．產生多種生理活性物質刺激調節植物生長。
目前，有關微生物肥料促進植物生長的機理研究表明，活的微生物活動產生的植物激素、酸性物質以及維生素都不同程度能刺激調節植物的生長。對根際促生細菌產生IAA的作用及機制的研究校為深入。水楊酸（salicylic，SA）是一種鐵載體，可使植物產生系統獲得性抗性（SAR）。
4. 產生抑病作用間接促進植物生長。
放線菌微生物肥料（包括PGPR製劑）能產生鐵載體（siderophores）、抗生素（antibiotics）、系統防衛酶和氰化物（HCN）等多種物質抑制細菌、真菌、病原線蟲性病害，還有的研究認為PGPR接種後與其促使根內木質素增加有關，有的也能誘導系統抗性（induced systemic resisitance，ISR）間接達到促進植物生長的作用。
5. 提高植物的抗逆性。
有些微生物肥料中的微生物可提高宿主的抗旱性、抗鹽鹼性、抗極端溫度、溼度和pH值、抗重金屬毒害等能力，提高宿主植物的逆境生存能力。如AM菌根真菌肥料有一定抗旱能力，不同菌株之間的抗旱能力具明顯差異，並可篩選出抗旱菌株。
6. 減少化肥的使用和提高作物產量和品質。
使用微生物肥料後可以減少化肥的施用量。國外的許多研究者在根瘤菌的應用研究中，常常在田間試驗中設減氮的對照，用以說明使用根瘤菌以後由於固氮增加而相應減少氮素化肥施用量的多少。除了根瘤菌肥以外，其他的微生物肥料在施用後也有減少化肥使用的效果。在同樣有效的產量構成情況下，減少化肥的使用不僅有經濟上的意義，而且有生態學方面的價值，對環境也有益處。菌根菌類、複合微生物肥料、PGPR類、固氮菌類、光合細菌類和解鉀菌微生物肥料的平均增產率依次為22.3%、21.2%、16.5%、14.7%、13.6%和12.2%。
微生物肥料對作物品質改良研究較少，主要為經濟作物，而對糧食作物研究較少。從已有的研究可以看出微生物肥料對作物品質有改善作用，主要表現為：降低蔬菜亞硝酸鹽含量，減少棉籽及油菜中的棉酚和芥酸含量，提高蔬菜和水果含糖量和維生素Ｃ含量，提高纖維類作物纖維的長度和強度，增加上等煙的比例，增強作物的抗病性。有的可以提高蛋白質含量，在有些情況下品質的改善比產量提高好處更大。
有關放線菌微生物肥料直接作用，有幾個方面是值得肯定的：
第一，對土壤環境淨化作用；
第二，對城市垃圾和作物秸稈的腐熟，用於秸稈還田和培肥地力的作用；
第三，近些年，正在研究的植物內生菌及其在生產中的潛在作用，尤其是與固氮有關的內生菌和促生防病的生防菌；第四是提高農作物產品品質和食品安全。除此之外，應用放線菌微生物肥料還有一些間接的益處，第一，可以節約能源，降低生產成本，與化學肥料相比，在生產時所消耗的能源要少得多；第二使用微生物肥料不僅用量少；而且由於它本身的無毒無害特點，沒有汙染環境的問題。
雖然放線菌微生物肥料利大於弊，但同時也存在一些隱患需謹慎施用：
一是由於應用基礎研究不足，有些生物肥料的作用機理尚不完全清楚，施入土壤後由於生態條件複雜，加上一些研究手段不能滿足追蹤研究的需要，這些微生物肥料作用持續時間和作用機理還要深入研究；
二是不同種類的微生物肥料的作用各有側重，在不清楚各自的作用之前或沒有科學的指導的情況下，切記混淆施用，有造成減產或土壤退化的隱患；
三是微生物肥料與化肥的作用機理是不同的，至少在許多主要方面是完全不同的，二者不在一個平面上。化學肥料是向植物提供各種元素營養如氮、磷，鉀及各種微量元素，而微生物肥料中能夠直接參與為作物製造營養的是各種根瘤菌肥料，但前提必須使肥料中的根瘤菌侵人豆科作物根部，與宿主形成根瘤後才行。微生物肥料，甚至包括其中複合了許多無機、有機營養的複合類微生物肥料也不能從營養角度完全滿足作物生長的需求。
因此，僅用增產多少去評價和衡量微生物肥料的效應是不合理的。肥料的作用不僅可以用增產多少去評價，而且用產品品質的改進、病蟲害的降低、減少化學肥料的用量等方面去評價更科學。有根據科學平衡施肥，對土壤、作物在任何時候都是很重要的，長期單一施用某一種化肥是不科學的。單憑宣傳就認為微生物肥料可以或將要取代化肥是不實際的，同樣也是不科學的。
作者：吳慧玲（北京市農林科學院）