【CIS特肥会】殷波：农业微生物应用技术及前景展望！

上海交通大学农业与生物学院行业导师 殷波

农业微生物主要产品开发现状

农业微生物肥料的登记与生产：截至2021年底，微生物肥料企业2300家、产能达3000万吨、登记产品9414个、产值429.2亿元的产业规模。年均复合增长率为5.22%。（微生物肥料主要有农用微生物菌剂，国标要求有效活菌数cfu液体2.0亿/ml,粉剂2.0亿/g，颗粒剂1.0亿/g，也包括有机物料腐熟剂和生物有机肥，生物有机肥菌量要求较低，有效活菌数cfu不少于2千万/g，同时又有机质含量要求≥40%）

2021年中国微生物肥料产量约为1568万吨，需求量约为1536万吨。

微生物农药登记现状：

截至2021年11月，我国全部农药登记品种共727种，其中生物化学农药38种，微生物农药54种，植物源农药30种，分别占总的农药登记品种总数的5%、7%、4%。以农药制剂产品的登记数量测算，全部农药产品总数43281个，其中生物化学农药624个，占比1.4%；微生物农药542个，占比1.3%；植物源农药283个，占比0.7%。2021 年新生物农药品种数量与 2020 年同比增长了 114% 。

生物农药主要包括了微生物农药，植物源农药和生化农药三类，其中微生物农药占总登记品种的7%，占总登记数量的1.3%。

全球微生物肥料和农药开发非常活跃，生物防控相关领域在发达国家和发展中国家的研究都相当活跃，根际微生物尤为受到关注。

微生物肥料和微生物农药应用技术中存在的问题：

产品实际有效活菌数低、功能性代谢物成分无定量标识。目前国微生物肥料和微生物农药只标识活菌数，有些产品活菌数少，但可能产生的代谢物多。

产品全溶性和适配性差，较难与化学农药和化肥一体化施用。微生物肥料和微生物农药缺少可溶性载体。

微生物肥料或微生物农药与农化物质混用不科学：农药-菌剂相互影响；化肥-菌剂的相互影响；农化物质-作物-菌株相互影响；混用或混合后质量再评价。

不同微生物肥料和微生物农药混用存在盲目性：木霉与芽孢杆菌混用普遍，但缺少科学混用和混用后监测评价。防病菌剂与防虫菌混用普遍，但缺少对同靶标作用的影响评价

微生物肥料和生物农药辅助营养成分定量化标识不清，易生产意外药害或肥害：微生物肥料已混有微量元素或复合化肥，但无标识，如再与微肥混用，易产生药害

微生物肥料或微生物农药缺少精准施用技术：根据不同应用目的、作物、生育期，确定不同应用方法。

在应用环节中的解决途径：1.延长有效活菌数的储运方式，从贮运到应用的时间控制3个月内。2.微生物肥料或微生物农药与农化物质科学混用：查阅相关专业文献信息，减少混用不科学的风险：提前进行拟混用菌剂混合后的保湿培养，以单一菌剂为对照，观察混剂样品表面的菌物生长情况。

微生物肥料和农药在实际应用中存在的问题主要表现在质量标准和应用问题上。质量问题主要是存放一定货架期后的实际活菌数低，以及对于活菌以外的代谢产物无标识；使用中水溶性差在现代农业应用如滴灌、飞防应用比较困难；对于不同作物，适配不同化肥、化学农药等效果不明确，缺乏混用后的质量评价。

不同微生物菌剂混用也存在相互影响，实际应用中缺少相关评价，如木霉芽孢混用，防病菌剂和防虫菌剂混用等常见搭配的效果评价；此外微生物肥料和生物农药常含有辅助的营养成分，标识不清如和微量元素肥料等混用易引发肥害药害；最后很重要的是配合微生物农药和肥料产品的精准施用技术，对于不同作物不同应用目的（如不同靶标病虫害，或促生抗逆效果）的最佳的施用时机，确定具体的应用方案；

改善上述问题在应用端要求缩短储运-应用时间，最好控制在三个月内，微生物肥料和微生物农药与农化物质科学混用，需要专业的文献或产品说明信息，对于不明确的也可以采用保湿培养等方式进行预实验确认混配对微生物的安全性。

农业微生物菌剂应用技术

农业微生物菌剂的应用技术，主要从与微生物菌剂间的混配，与其他生物农药、有机肥的混配以及现代农业施用方式上展开说明。

农业微生物：细菌、真菌和其他微生物(如卵菌）目前虽多有开发，相对成熟实现规模化商业应用的是细菌类的芽孢杆菌和真菌类的木霉，剂型上以真菌分生孢子、细菌芽孢粉剂居多。

木霉菌剂-芽孢杆菌剂复合使用技术：木霉定植根表和土壤和芽孢定植根际区域，木霉持续发挥诱导抗性和保护作用，芽孢则具有较强的抗生作用，可以实现时空和作用的互补；但是芽孢杆菌会抑制木霉的萌发和生长，因此可以采用时间上错位，先通过苗床处理、移栽时蘸根、土壤处理等方式施用木霉，再加施入芽孢杆菌菌剂，或在混合菌剂中增加木霉的比例；

木霉菌剂-白僵菌/绿僵菌剂复合使用技术：木霉菌剂和绿僵菌白僵菌等防虫真菌的复合使用，可以同时发挥木霉防病促生和防虫真菌的功效；这里的问题则是木霉生长较快会占据优势，需要适当调节比例，相对加大绿僵菌、白僵菌的用量。

不同微生物菌剂与壳寡糖复合使用技术：微生物菌剂也可以与壳寡糖等生物刺激素类的诱抗物质联用，如木霉与壳寡糖（几丁聚糖）联用对葡萄灰霉病防治效果显著，甚至好于单独的化学农药施用的防效。

木霉+芽孢杆菌+植物源生物农药全程应用: 木霉、芽孢杆菌和植物源生物农药在整个种植周期联用，取得了良好的效果；微生物菌剂复合土壤处理，育苗期和移栽期施用木霉、灌根补充木霉、加上地面喷雾植物源农药，实现了空间错位互补，全面防护病虫害，促进作物生长的多功能效果；缺点主要是应用成本，包括增加的人力成本.

木霉+芽孢杆菌+生物化学农药协同应用：微生物菌剂和亲和性良好的生物化学农药可以混用，如棘孢木霉和井岗霉素混用，木霉菌剂和蛋白农药混用等。

生防木霉与有机肥应用技术结合：微生物菌剂和有机肥同时施用处理土壤是一直是比较推荐的搭配方式，如有机肥与木霉混用，有机肥中的营养可以促进木霉繁殖，而木霉也可以有效降解或吸附有机肥中可能残留的有害物质或抑制有害微生物；与农家肥等同时施用存在一些混料上的困难，但是土壤处理效果明显。

生防木霉与化肥复合应用技术结合：木霉等微生物菌剂可以显著提高化肥的利用效率：木霉刺激植株生长，根表面积增大，吸收氮肥能力增强；木霉产生磷酸酶、磷酸酯酶和植酸酶增加难溶磷和钾的溶解；木霉产生有机酸促进土壤中钾的释放；通过颗粒剂土壤处理就可以取得良好效果，但是需注意混配亲和性，如尿素混用会抑制木霉生长。

微生物菌剂无人机喷施技术：微生物菌剂也可以结合入现代的无人机飞防，作用于上部叶片，且提高施用效率，降低施用成本；但是活菌菌剂附着叶片难，可溶性问题可能影响无人机的雾化喷撒应用。

利用炭基材料提升木霉菌剂功能：改进载体改善菌剂应用中的稳定性，如采用生物炭（Biochar）作为载体，可以改善货架期和应用稳定性的问题，同时发挥炭基材料土壤处理上的综合发挥促生等功效；当然具体基质仍需要通过亲和性和安全性检验，部分生物炭产品可能存在碱性高，重金属等有害物质超标的问题。

2015年起,我国主要以“生物炭固定微生物”“生 物 炭-微生物复合材料”等为目标,开展炭基微生物肥料的研究工作，易芽孢杆菌复配为主，取得了较好的应用成果。

农业微生物未来展望——木霉菌剂应用技术发展方向

木霉生物防治原理：木霉直接（竞争、抗生、重寄生）或间接方式防治植物病害，促进作物生长。促进植物生长（通过分泌植物激素，促进植物根系发育，解磷解钾提高肥料利用率等），诱导植物免疫（代谢产物诱导植物产生对生物、非生物胁迫抗性）

木霉菌剂应用技术瓶颈：1.木霉菌剂孢子数量在贮运过程中很难长时间。2.木霉对化学杀菌剂敏感，不易混合使用。3.木霉对无机氮肥敏感，不易混合使用。4.单一木霉菌株作用谱不够广。

攻克技术瓶颈的途径

延长货架期：改进剂型：采用液体发酵方式诱导木霉产生休眠体厚垣孢子，其抗逆性要远好于体积小数量大的繁殖体分生孢子，有利于延长货架期和增加不同应用条件下产品的稳定性。

提高与农化物质适配性：木霉代谢产生的活性素具有与农化物质适配性。活菌和农化物质复配存在原理上的困难，而木霉的部分功能，尤其是诱导抗性和促生作用是由其代谢产物介导的，因此可以通过直接利用受农化物质影响活性较低的代谢产物改善适配性。

木霉活性素，是通过液体发酵等方式，通过底物和环境诱导木霉产生的具有促进植物生长、诱导增强植物对生物、非生物胁迫抗性的代谢物的总称。经过发酵、分离纯化、浓缩制剂、稳定复配后的木霉活性素产品不仅可以改善适配性，也可以相对活菌的起到相对速效的效果，可以优势互补协同使用。活性素属于生物化学分子其活性受化农药和化肥影响较小

拓展作用谱：构建多木霉株的共生菌群制剂，共生菌群产生大量游离氨基酸。为了克服单菌株功能上的局限性，可以采用构建不同菌株的木霉复合的方式，这既可以是成品制剂环节不同菌株活性素或孢子的混合，也可以更进一步在培养阶段采用共培养(co-culture)，通过亲和的菌群体系，可以提高游离氨基酸等有效成分的丰度。

总结：协同增效（活菌+活性素、活性素+农化物质），进一步开发木霉代谢产物，如提纯浓缩等有制备蛋白农药的潜力；木霉多菌株、木霉和其他微生物菌群建立，多重微生物复合应用扩宽作用谱；木霉配合新载体新材料，改善货架期和稳定性。

通过各种技术路径，综合利用木霉等农业微生物及其代谢产物，进行可持续的农田管理，通过复合微生物菌群或复合代谢物，实现“促生-抑病-抗逆”复合功能，能提高作物在复杂环境逆境因素下的韧性。

同一个世界，同一个健康。现今植物健康面对气候环境、食品安全等多方面的挑战和要求，离不开木霉等优秀的农用微生物。