一、为什么说菌种的来源与功效密切相关?

二、芽孢杆菌是否为微生物肥料首选菌种?

三、为什么要研发生产非芽孢微生物肥料产品?

四、用于微生物肥料生产的非芽孢菌有哪些?



一

为什么说菌种的来源与功效密切相关?

多年研究和实践证明，微生物肥料菌种(菌株)来源，与它的效果密切相关。任何一个微生物“种”都是由许许多多分类性状相似的个体，即“菌株”组成，它们之间在某些特征上仍然存在巨大差异，包括菌株起功效的特征。跟踪调查发现，同样都叫枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，有的菌株能够合成植物激素吲哚乙酸，而其余大部分菌株却没有此功能；少数枯草芽孢菌株能够降解纤维素，其余大部分菌株则不能。由此可见，生物肥料中添加未经实验证实的菌株是很难保证达到所需生物功能目的的。现实中那些不具备微生物学研究、开发与生产能力的生物肥料生产厂家，或是贪图价格便宜的企业，为了满足产品登记的要求，到市场上购买那些名称上相同的菌剂添加到产品中，实际上却没有所标注的产品功能也就达不到其应用效果。




为了保障所生产的微生物菌剂能够达到特定的生物功效，就必须围绕所确定的生物功效进行菌种筛选工作。从自然界取样筛选菌株时要考虑将来菌株的施用地点。如果是用于植物根部，取样时尽量收集根系，从根表和根际分离微生物，然后从中挑选出具有我们需要功能的菌株。这样获得的菌株在根部定殖的能力可能较强，最终表现出来的生物功效就比较强。(杨国平、李俊)

二

芽孢杆菌是否为微生物肥料首选菌种?

目前我国的微生物肥料生产菌株多为芽孢杆菌。芽孢杆菌顾名思义就是能够产生芽孢的细菌。芽孢是抗逆性极强的休眠体，在常温干燥条件下可长期保持活性，芽孢可以方便地制成货架期长、性能稳定的微生物产品。这就是多数企业首选芽孢杆菌的原因，仅基于微生物肥料生产，而不是菌株的功效需要。

芽孢杆菌的生活周期包括营养生长阶段和芽孢形成阶段。营养生长阶段是它们代谢旺盛、产生各类次生产物、菌体数量迅速增加的时期。芽孢杆菌发挥各种功能也全依赖生长代谢过程产生的次生代谢产物，一旦营养生长停止并生成芽孢，芽孢杆菌就不再产生次生代谢产物，这意味着它们丧失了相应的功能。以枯草芽孢等为主的10多种芽孢菌是目前我国微生物肥料的主流菌种。据统计，在有效产品登记证中，使用芽孢菌为产品占到90%以上。其主要原因是由于芽孢菌生产性能和保存性能。通常芽孢菌繁殖快，生命力强，在不利的生长环境中，芽孢菌能产生休眠体芽孢，由于芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂和其他理化因素有较强的抵抗力，可在干燥和室温条件下长久存活，因此，芽孢菌易于制成稳定且货架期长的微生物肥料产品而被广泛应用。但是，从已有的研究报告中可知，芽孢菌作为微生物肥料，在提高土壤养分、促进作物生长的生物活性上却远不及非芽孢菌。尤其是芽孢菌在施入土壤环境中后，一旦形成芽孢休眠体，便失去生物活性，其微生物肥效也随之失去。




我们追踪过一株枯草芽孢杆菌产品在根系的生长动态。刚施到根系时完全是芽孢（75℃加热处理15分钟与不加热处理的菌数相同）；1小时后测定发现芽孢萌发，根系上的菌体全是营养体（75℃加热处理15分钟没有菌落生长，不加热处理菌数很多）；24小时后测定发现菌体又全部是芽孢，随后连续测定7天皆为芽孢。这说明至少一部分种类的芽孢杆菌在环境中发挥生物功能的时间窗口非常窄。

由此可见，由于产品保质期长，芽孢杆菌是目前微生物肥料生产的首选菌种，从功能角度来看，这种“首选”实属无奈。未来的发展方向应该是采用无休眠的非芽孢菌类。(李俊、杨国平)

三

为什么要研发生产非芽孢微生物肥料产品?

自然界中大部分种类的细菌是不产芽孢的，由于不产生休眠体，这些细菌只要不死亡就一直保持代谢活性，持续合成和分泌各种代谢产物到环境中，因此发挥生物功能的时间要远远长于目前常用的芽孢菌。事实上，科研人员从自然界分离各种功能菌株时，效果好的大多是非芽孢菌，如假单胞菌(Pseudomonads)，但由于非芽孢菌不论是在液体还是固体载体中都难以存活较长时间，不易进一步开发成为产品，这些效果好的菌基本上都停留在文献报道阶段。

但有一类非芽孢菌经过110年的不断研究，已经成功大规模地生产出各种稳定剂型，它们就是广泛应用的根瘤菌。根瘤菌的种类繁多，尽管各种根瘤菌的生理生化性状各异，但都有相应的稳定产品在世界各地广泛使用，这表明革兰氏阴性非芽孢细菌也可以做成相对稳定的微生物商品制剂。因此通过借鉴根瘤菌的生产工艺，将那些生物功能优异的非芽孢菌制成实用的菌剂是完全可行的，非芽孢菌的应用前景非常光明，这将为农业微生物应用领域开辟出一个新的时代。(李俊)

芽孢菌与非芽孢菌的优缺点对比：

项目

芽孢菌

非芽孢菌

抗逆性

强

较弱

货架期

长

一般

推广度

在有效产品登记证中，使用芽孢菌为产品占到90%以上。

不论是在液体还是固体载体中都难以存活较长时间，不易进一步开发成为产品，这些效果好的菌基本上都停留在文献报道阶段。

功效

芽孢菌作为微生物肥料，在提高土壤养分、促进作物生长的生物活性上却远不及非芽孢菌。

持续合成和分泌各种代谢产物到环境中，因此发挥生物功能的时间要远远长于目前常用的芽孢菌。

活性

在施入土壤环境中后，一旦形成芽孢休眠体，便失去生物活性，其微生物肥效也随之失去。

只要不死亡就一直保持代谢活性，持续合成和分泌各种代谢产物到环境中。

四

用于微生物肥料生产的非芽孢菌有哪些?

在微生物肥料产品中，非芽孢菌产品(主要是根瘤菌)目前仅占不到10%，其产量更是不到2%。这与国外以非芽孢菌为主要菌种的情况相比，存在很大的差异。如果长期使用以枯草芽孢杆菌等少数几个芽孢菌为菌种，不仅会造成微生物肥料产品的趋同性和单一性，也难以发挥多样性的微生物功能，将限制了微生物种群多样性和在农业生产上的应用，最终制约微生物肥料产业的发展。

非芽孢菌产品具有功能上的许多优点。只要这些非芽孢菌存活，便可保持其代谢活性，即使在恶劣的土壤环境中，也能表现出相应的生物活性，促进作物生长，体现出“雪中送炭”的价值。近年的许多研究结果，证实了非芽孢菌的环境效应和对作物的促生效应。但由于非芽孢菌产品的存活保存条件苛刻、货架期短的问题，所以非芽孢菌做成稳定的商业产品要求的技术和设备较高，有些菌还存在一定的技术困难，这是目前非芽孢菌较少被企业采用的主要原因。

近年来，国外很多企业和学者，投入大量人力和经费开发具有商业与应用价值的非芽孢菌剂。经过长期研发，已基本解决这类菌的产品稳定性问题，推出了许多非芽孢菌的微生物制剂，常用的生产菌种有：根瘤菌、乳酸菌、假单胞菌、链霉菌等，以及真菌类的淡紫紫孢菌、木霉菌、酵母菌等。




在美国，已有不少非芽孢菌商业产品面市，主要是假单胞菌。这是因为假单胞菌是自然界广泛存在的细菌，它们的代谢活性高，生物效应特别明显。国外假单胞类细菌产品的成功在相当程度上得益于根瘤菌剂的研制。根瘤菌是研究时间最长、研究最深入的非芽孢菌。根瘤菌在国外已有110余年的商业应用研究历史，国外的根瘤菌剂研究非常先进。例如大豆根瘤菌剂，在常温下存放一年仍可保持50亿/克的活菌数，坚实的根瘤菌应用研究基础为其他非芽孢的产品研制提供了极为重要的参考借鉴。(李俊、杨国平)


本文部分来源：中国农业出版社,《微生物肥料生产应用技术百问百答》,李俊、姜昕、黄为一等著。

转自 国际微生物