大豆根瘤菌剂的应用前景
“扩大豆科植物-根瘤菌系统是减少我国化学氮肥用量的最有效途径”。中国农业大学陈文新院士的报告让与会者耳目一新。陈文新院士30年来致力于大豆根瘤菌的研究和推广,并不止一次向中央提出加强这项研究和推广的建议。
建国初期,在几位回国的农业微生物学前辈的带领下,在国内广泛开展了大豆、花生、紫云英的根瘤菌接种实验,效果很好,尤其是紫云英的接种效果极佳,根瘤菌接种事业有了一个繁荣期。但随着化肥的大量施用,生物固氮技术逐渐淡出,不再被重视。
据统计,中国每年的氮肥消耗量占世界的30%。以2004年的统计数据为例,我国生产3300万吨氮肥需要消耗6543.8亿吨标准煤以上,而氮肥利用率仅为654.38+00% ~ 30%。按2002年化肥用量和种植面积计算,中国氮肥平均施用量是美国的2.88倍,巴西的5.79倍,澳大利亚的8.85倍。且不说过量施用化学氮肥的危害,仅从节能角度考虑,生物固氮技术也应大力推广。
中国农业科学院研究员程阁大声疾呼:我们的石油总有一天会耗尽。那我们去哪里找氮肥呢?众所周知,氮肥是高能耗产品,减少化学氮肥的投入对缓解我国能源短缺具有重要意义。豆科植物生物固氮是世界公认的有效技术。豆科植物根瘤菌具有固氮作用,世界各国都采用了这项技术。为什么不大力推广呢?
根瘤菌剂“一公里”推广
在大豆根瘤菌的推广中,从产品到土壤的过程被称为根瘤菌推广的“一公里”问题。“试验示范是基础,宣传培训是重要手段,政策支持是关键,‘傻子’集成才能真正把技术落实到位”,这是黑龙江农垦的成功经验。所谓“傻瓜式”集成,是指垦区总结出的一套方便简单的施肥模式——大豆根瘤菌+磷酸二铵+钾肥。
令人振奋的是,2003年至2007年,黑龙江垦区大豆根瘤菌面积820万亩,减少尿素投入近4万吨。生物固氮的概念越来越被垦区的工作者所接受。一是增产增效明显,是大豆振兴计划的一个带动措施;第二,在目前化肥价格飞涨的情况下,降成本的效果相当可观。现在需要解决的技术问题是:一是延长根瘤菌在包装中的存活时间或保质期;二是在开放条件下,如拌种后、播种前,可延长根瘤菌的存活时间,提高根瘤菌的数量。
大豆在种植结构中的重要地位是不可替代的。在美国,大豆的种植面积约占耕地面积的30%~40%,而在中国,尤其是东北地区,大豆有着非常重要的地位。近年来,大豆价格上涨,提高了农民的种植积极性;化肥价格的飞涨为根瘤菌的普及提供了一个非常好的机会。
农业部农业技术推广服务中心土壤肥料技术处处长高说,近年来,我国南方绿肥、大豆种植面积不断减少,现在正是大规模推广这项技术的绝好时机。一方面直接减少了化学氮肥的投入,缓解了我国的能源压力;同时也为大豆产业的振兴做出了贡献,提供了技术支持。
据统计,全世界每年生物固氮约2亿吨,豆科固氮占65%~80%,提供了植物所需氮的50%~100%。陈院士多年的研究表明,豆科植物与禾本科植物间作效果明显。禾本科为豆科解决了氮阻遏障碍,既增加了固氮量,促进了豆类和禾本科的高产,又减少了病虫害的危害。如果观察轮作过程,前茬作物中的豆科作物为后茬作物提供了可观的氮肥,生物固氮的贡献更大。
根瘤菌剂的产业化研究
目前国内根瘤菌生产的产业化水平,秦皇岛领先科技发展有限公司最具代表性。经过多年努力,公司在2001年实现了豆科根瘤菌剂生产的工艺装备创新和技术突破;2006年,“液体根瘤菌剂产业化工艺”通过省级科技成果鉴定;公司承担的国家高技术产业化示范项目——“2万吨豆科根瘤菌剂产业化示范项目”于2007年6月在秦皇岛通过国家验收。生产线达到了GMP生产标准,装备水平达到了国际先进水平,完成了中国第一个根瘤菌产业化基地的建设。
大豆是一种中度耐盐植物。盐胁迫会阻碍大豆种子萌发和植株生长,减少根瘤,抑制生物产量的积累,导致产量下降。农业部微生物肥料质量监督检验测试中心主任李俊认为,研究筛选耐盐、固氮效率高的大豆根瘤优良菌株并应用于生产实践,是根瘤菌剂产业化的研究方向。应选择适合某一地区某一土壤类型的固氮能力强、竞争结瘤能力强的优良菌株。确定该菌株稳定高产的发酵工艺,包括最佳发酵培养基配方、最佳发酵参数等。筛选合适的载体和稳定助剂,使产品中的功能菌株稳定存活,延长产品保质期,降低成本。
陈院士认为,迫切需要加强豆科植物育种和根瘤菌应用的基础研究,如优化豆科植物品种与高效根瘤菌的匹配;突破根瘤菌能长期保存的瓶颈;最有效的根瘤菌剂使用技术和相应的机器改造。她认为,目前我国已经为豆科作物接种根瘤菌准备了充足的种质资源和新知识,大豆生物固氮的大规模普及指日可待。建议在西部退耕还林还草事业中给许多豆科植物接种根瘤菌;在广大农业地区,应建立豆科植物-根瘤菌与禾本科及其他经济作物的间作轮作体系,充分发挥生物固氮作用,尽量减少化学氮肥用量。
李俊主任表示,国家高技术产业化示范项目(国家发改委)和国家改良土壤有机质试点补助项目(农业部)有利于促进根瘤菌剂的产业化。据悉,2008年国家将在山西、江西、湖南、广西、安徽五省(区)开始种植5万亩豆科绿肥,并给予财政补贴。与此同时,生物产业发展被写入“十一五”规划——绿色农业生物产品专项实施计划:推进新型高效生物肥料产业化,开发高效固氮产品。农业部设立了大豆种植业技术体系试点,推广接种根瘤菌。