微生物肥料发展现状及其在中药材种植中的应用

表1　微生物肥料功能、作用机理及常用菌株

微生物肥料功能	作用机理	常用菌株
促进植物营养吸收	生物固氮	根瘤菌属Rhizobium、慢生根瘤菌属 Bradyrhizobium、固氮菌属 Azotobacter、固氮螺旋菌属 Azospirillum等
	溶解难溶性磷	芽孢杆菌属Bacillus、类芽孢杆菌属 Paenibacillus、假单胞菌属 Pseudomonas、产碱菌属 Alcaligenes等
	溶解难溶性钾	胶质芽孢杆菌 Bacillus mucilaginosus、土壤芽孢杆菌 Bacillus edaphicus、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium等
	产生铁载体促进铁吸收	多粘类芽孢杆菌 Paenibacillus polymyxa、解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens、棘孢木霉 Trichoderma asperellum等
调节植物生长	产生生长素	巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis、解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens等
	产生细胞分裂素	胶质芽孢杆菌 Bacillus mucilaginosus、多粘类芽孢杆菌 Paenibacillus polymyxa、解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens等
	产生赤霉素	胶质芽孢杆菌 Bacillus mucilaginosus、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis、解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens等
提高植物抗病性	产生抗生素	荧光假单胞菌 Pseudomonas fluorescens、链霉菌Streptomyces、哈茨木霉Trichoderma harzianum等
	产生细胞壁降解酶	解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens、哈茨木霉 Trichoderma harzianum、绿色木霉 Trichoderma viride、荧光假单胞菌 Pseudomonas fluorescens等
	诱导系统抗性	巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis、解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、哈茨木霉 Trichoderma harzianum等
	与病原微生物竞争空间位点和营养	枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis、解淀粉芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens、哈茨木霉 Trichoderma harzianum、荧光假单胞菌 Pseudomonas fluorescens等

2.1促进植物营养吸收

微生物肥料中的特定微生物可通过生物固氮、溶磷、解钾、产生铁载体等过程促进植物吸收氮、磷、钾、铁等营养元素，进而促进植物生长。例如：根瘤菌剂中常用菌类根瘤菌Rhizobium可与大豆、苜蓿、花生等豆科植物通过生物固氮作用，将空气中的氮气转化为可被作物直接吸收利用的氮源。硅酸盐菌剂中常用菌类胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus，通过对土壤中难溶性含钾硅酸盐进行分解并释放出钾元素，促进作物对钾元素的吸收。何国兴等研究发现紫花苜蓿施用根瘤菌QL31B菌肥后，土壤碱解氮、速效磷、有机质含量分别较对照组提高了47.59%、61.02%、152.53%，干质量和株高分别较对照组提高了32.33%、19.60%。张敏硕研究表明，胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus可通过酶解作用和酸解作用实现溶磷解钾作用，提高低养分含量土壤中速效钾达47.4%，显著提高蔬菜产量及品质。

2.2调节植物生长

微生物肥料中的有益微生物可分泌生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)等植物激素，调节植物的生长发育。库永丽研究发现枯草芽孢杆菌C3可产生生长素24.26 mg·L-1和赤霉素0.04 mg·L-1，且枯草芽孢杆菌C3可通过产生生长素和赤霉素促进猕猴桃幼苗生长，经其处理的猕猴桃幼苗株高、地上鲜质量、根鲜质量分别较对照组高42.86%、55.45%、39.86%。杨晓云研究发现，解淀粉芽孢杆菌B1619上清液中含有生长素、赤霉素、细胞分裂素等生长因子；喷施其上清液后，番茄根系活力及叶片中叶绿素、类胡萝卜素的含量均有提高，同时番茄幼苗鲜质量、根长及株高和种子的萌发率均有显著提高，表明生防菌B1619具有促进番茄生长的作用。

2.3提高植物抗病性

微生物肥料中的有益微生物还可通过产生抗生素，分泌细胞壁降解酶，诱导植物系统抗性以及竞争空间位点和营养等方式，有效抑制病原微生物的生长。链霉菌Streptomyces作为生产抗生素的主要菌属，对许多植物病原菌具有较好的抑制效果，常被用于农业生产上的防病保苗。目前，细黄链霉菌Streptomyces microflavus是我国主要使用的具有抗生作用的链霉菌属中的常见菌种，马东研究结果表明细黄链霉菌AMYa-008 对尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum、立枯丝核菌Rhizoctonia solani等8种常见的植物病害真菌具有广谱的抑制效果，但其作用机理还有待进一步研究。枯草芽孢杆菌作为我国微生物肥料使用广泛的一种微生物，在植物抗病性方面具有巨大潜力。肖小露研究表明枯草芽孢杆菌BS193抗菌粗提物中含有伊枯草菌素(iturins)、丰原菌素(fenycins)、表面活性素(surfactins)3类脂肽类抗菌活性物质，显著抑制了辣椒疫霉菌菌丝生长。李守龙研究发现,枯草芽孢杆菌菌株BS05灌根处理小麦后能够在小麦根部大量定殖，根定殖量达1.20×105 CFU·g-1，从而能与病原菌竞争空间位点和营养，抑制病原菌生长；此外，菌株BS05能够诱导小麦幼苗中3种防御酶PPO、POD、PAL活性增加，提高小麦的抗病性，对小麦纹枯病可达到62.77%的防治效果。

2.4改良土壤

施用微生物肥料能有效改良土壤，肥料中的有益微生物可提高土壤的生物多样性，调节微生物生态平衡；复合微生物肥料中的有机、无机营养及微生物可增加土壤中营养成分含量，提高土壤肥力。张建峰等研究发现，微生物菌剂CAMP(含蜡样芽孢杆菌、嗜热链球菌、胶冻样芽孢杆菌等7种有益菌)处理后的砂质土壤中有效菌数量是对照组的357.1倍，且砂质土壤中全氮、全磷、速效氮和速效磷含量均有不同程度提高，表明微生物菌剂CAMP能提高沙砾土壤微生物的丰富度并增强土壤肥力，但目前对微生物改良砂质土壤的作用机理还有待研究。此外，微生物肥料中的有益微生物还可通过自身活动可疏松土壤，降低土壤容重并提高孔隙度，提高土壤保水保肥及透气性能。

综上所述，微生物肥料中的菌类，有的作用单一，如溶磷、固氮、释钾等；但有的常有多种复合作用，可同时发挥溶磷、固氮、释钾，产生激素、抗生素等多种作用。在实际应用中，微生物肥料具有促进植物营养吸收，调节植物生长、提高植物抗病性、改良土壤等功效，但不能完全替代传统肥料(主要包括氮肥、磷肥、钾肥、复合肥等化肥及粪肥、堆肥、饼肥等有机肥)。相比传统肥料，微生物肥料富含活性微生物，能增加土壤有效营养成分，提高化肥利用率；改良土壤结构，调节土壤微生物生态平衡；增强作物抗病性，减少因使用而引起的重金属及农药残留等食品安全问题。但微生物肥料肥效慢且不稳定，施用效果受环境影响较大，因此，微生物肥料不能完全替代传统肥料，在实际应用中应复合使用微生物肥料、化肥和有机肥，以发挥最佳效果。

3　微生物肥料在中药材种植中的应用

随着微生物肥料产业的发展，适用于中药材种植的微生物肥料的产品研究取得进一步发展。据统计，截至2021年4月，测试中心微生物肥料登记产品中适用中药材的产品已达72个，适用中药材包括人参、山药、当归、花椒、三七、丹参等16种，其中以适用人参种植的产品为主。产品主要包括微生物菌剂、生物有机肥和复合微生物肥料3种类型，其中以微生物菌剂为主；产品剂型包括液体、粉剂和颗粒剂，其中以粉剂为主；使用菌种主要为枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌等(表2)。相对于蔬菜瓜果等农作物，微生物肥料在中药材种植中可应用的产品种类很少，有待后期更多研究和开发。

表2　农业部登记的适用中药材种植的部分微生物肥料产品

中药材	商品名	形态	有效菌种	登记证号
人参	生物有机肥	颗粒	枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（3061）号
	复合微生物肥料	粉剂	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（3885）号
三七	微生物菌剂	粉剂	枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（4321）号
	微生物菌肥	颗粒	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2014）准字（1501）号
山药	微生物菌剂	粉剂	枯草芽孢杆菌、哈茨木霉	微生物肥（2019）准字（7434）号
	多抗生物有机肥	粉剂	地衣芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2006）准字（0317）号
当归	生物有机肥	粉剂	枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（4468）号
	复合微生物肥料	颗粒	枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（4474）号
花椒	复合微生物肥料	粉剂	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（2654）号
	光合细菌菌剂	液体	沼泽红假单胞菌	微生物肥（2019）准字（6807）号
防风	微生物菌剂	粉剂	地衣芽孢杆菌	微生物肥（2019）准字（6975）号
丹参	微生物菌剂	液体	枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌	微生物肥（2020）准字（8366）号
枸杞	微生物菌剂	液体	枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（4322）号
菊花	光合菌剂	液体	沼泽红假单胞菌	微生物肥（2016）准字（1769）号
白术	微生物菌剂	粉剂	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2020）准字（8140）号
柴胡	微生物菌剂	粉剂	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2019）准字（6977）号
黄芩	复合微生物肥料	粉剂	解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2019）准字（6955）号
太子参	复合微生物肥料	颗粒	枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（3411）号
胡椒	生物有机肥	粉剂	枯草芽孢杆菌	微生物肥（2018）准字（2905）号
黄芪	微生物菌剂	粉剂	哈茨木霉、 淡紫紫孢菌	微生物肥（2018）准字（5459）号
贝母	万赢活菌剂	液体	干酪乳杆菌、少孢酵母	微生物肥（2007）准字（0373）号

3.1 改良土壤

土壤是影响中药材生长发育及产品质量的关键因子，在中药材种植生产过程中，施用微生物肥料能改良中药材根际土壤，为中药材提供更好的生长环境。王丹等对盐碱地枸杞种植土壤施用不同微生物菌肥，结果表明，含芽孢杆菌属Bacillus. sp. 的菌肥能有效降低土壤 pH 和总盐量、增加土壤肥效、提高土壤酶活性、改善土壤微生物群落生态系统，对盐碱地土壤的改良效果明显。牛玮浩对人参根际土壤施用不同浓度的 EM 复合菌肥(含根据人参土传病害筛选的拮抗菌：芽孢杆菌、放线菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌等有益微生物)，结果显示，施加中、高浓度的 EM 复合菌肥能显著提高土壤速效成分、有机质含量及 pH ，有效提高土壤肥力并降低人参种植对根际土壤的酸化作用，进而促进人参生长发育；菌肥处理同时还提高多种土壤酶活性，促进土壤中营养元素有效性转化，进而提高土壤肥力。

3.2 缓解中药材连作障碍

连作障碍长期困扰我国的农业生产，尤其在中药材种植生产中表现更为严重，可导致中药材生长缓慢，中药材产量及其品质降低。研究表明，微生物肥料可缓解中药材种植连作障碍问题，赵涵予等对连作三七分别施用EM菌剂(含乳酸杆菌、光合细菌、酵母与放线菌等有益微生物)和TRI菌剂(含哈茨木霉菌)，结果表明EM菌剂和TRI菌剂均可增加三七根际土壤肥力和调节土壤微生物生态结构，有效修复三七根际土壤并缓解连作障碍，提高重茬三七的产量。周芳对连作白术施用微生物菌剂(含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌)，结果表明该菌剂可降低白术根部土壤中真菌数量，增加细菌与放线菌数量，并提高土壤综合肥力，有效缓解白术连作障碍。

3.3 提高中药材抗病性

我国人工种植的中药材种类丰富，种植面积广，伴随而来的病虫害问题制约着中药材的生产和应用。研究表明，微生物肥料在中药材抗病虫害方面具有良好的防治效果，张静等对患有根腐病人参施用不同微生物菌剂，结果表明基施地养力(含地衣芽孢杆菌)5.25 t·hm-2和追施高保康3号(含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆)0.90 t·hm-2能有效防治重茬地人参根腐病。惠娜娜等研究淡紫拟青霉生防菌剂和厚垣轮枝菌生防菌剂对当归麻口病的防治效果，结果表明，2种菌剂均可有效防治当归麻口病，其中淡紫拟青霉菌剂(菌剂量41.25 t·hm-2)防效最好，达63.43%。张会会等研究6种微生物菌剂(肥)对黄芪根腐病的防治效果，结果表明以百泰微生物菌剂(含枯草芽孢杆菌)高浓度处理组(菌剂量199.35 L·hm-2)的防效最好，达21.70%。

3.4 提高中药材产量及品质

在中药材种植生产中，长期合理施用微生物肥料，对提高中药材产量和品质具有显著效果。谈景福等通过对丹参对比施用生物有机肥和复合菌肥，结果发现，生物有机肥相比复合肥，更能有效提高丹参酮类成分含量，其中奥绿宝微生物菌剂(含巨大芽孢杆菌、乳酸乳球菌)和木美土里生物有机肥(含地衣芽孢杆菌)对提高丹参酮类含量效果尤为显著，在丹参种植中具有一定推广价值。熊春霞等研究表明施用含细黄链霉菌的激抗菌968能有效提高延胡索产量及品质，其延胡索单株鲜质量和单株干质量分别较对照组提高392.86%和341.71%，单株延胡索乙素产量是对照组的31.90倍。综上所述，微生物肥料可提高中药材产量及品质，在中药材种植中具有良好的应用潜力和推广价值。

4　展望

目前，我国微生物肥料产业发展迅速，无论是产品数量还是产量都取得长足进步，但其基础研究仍无法与产品同步。尽管已有上百菌种用于微生物肥料研制，但其基础研究薄弱，许多未知作用机理有待进一步探索。微生物肥料绿色环保、无污染，尤其在改良土壤，促进植物营养吸收，调节植物生长发育和改善作物品质等方面具有巨大优势，但在农业生产中微生物肥料不能完全代替化肥使用。在实际应用，应将微生物肥料、化肥、有机肥复合使用，以发挥最佳效果。

微生物肥料在我国中药材种植方面具有巨大优势和发展前景。我国是中药材生产大国，中药材人工种植种类多，种植面积广。近年国家大力推广中药材无公害种植，微生物肥料是中药材种植中不可或缺的肥料。关于微生物肥料在中药材种植应用方面的研究很少，测试中心批准登记并适用中药材种植的产品十分有限，适用中药材也仅16种，远不够市场需求。因此，应加大力度研究和开发更多适用于中药材的微生物肥料，加强理论和应用基础研究，根据中药材种类、种植环境等，筛选优良菌种、制备合适剂型，提高产品的针对性和适应性，以达到最佳应用效果，促进推广微生物肥料在中药材种植中的应用。

声明：本文来源于中国现代中药。