2020年01月27日
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微生物肥料選對了嗎? 差別在於含菌體 導向生態效益

近年來永續農業已廣泛受到各先進國家重視,如何減少施用化學肥料、農藥,又能兼顧農業生產質量、維護生態環境,已被視為農業研究新方向。施用微生物肥料不但符合前述要求,且可降低農業生產成本、增加農民收益、提高產品安全性。微生物肥料的觀念,便在此潮流下逐漸興起,市面上類似產品隨處可見,然而究竟哪些才是真正的微生物肥料?

根據江晃榮《微生物肥料之市場調查》一書關於微生物肥料定義,指含有某種活微生物或酵素的粉狀或液狀製劑,施用於種子、幼苗或土壤,可加強營養素有效性或增加土壤營養成分,補充土壤有益微生物數量,使土壤維持良好生態環境而發揮其功能。印度農業研究所(IARI)舒伯勞․雷托博士(N. S. Subba Rao)定義與其類似,不同之處在於強調微生物肥料應是含有活體微生物或休眠孢子。

真正的微生物肥料,施用效果非速效性

選購微生物肥料,應針對實際需求。若想購買固氮菌,應挑選含固氮作用的菌體產品,而不是含氮肥的非菌體產品。可是就技術層面來說,農民很難區分含菌體、不含菌體產品,在於對作物都可提供養分。概略而言,真正含微生物菌體的產品,施用到土壤或作物根圈後,需要一段時間活化、生長,才能表現功效。對比多數化學肥料,短時間便能表現生長效果。根據微生物肥料作用,基本上可分為固氮菌、溶磷菌、菌根菌、促進根圈微生物、分解菌、有機聚合物生產菌等等,目前農糧署公告微生物肥料類分為豆科根瘤菌肥料、游離固氮菌肥料、溶磷菌肥料、溶鉀菌肥料、複合微生物肥料、叢枝菌根菌肥料等6個品目,以下分析各品目菌體特色。

圖左番茄接種農業試驗所培養的叢枝菌根菌,根外菌絲可延伸至根外更長距離,幫助吸收更多水分、養分。

固定氮素有效率,固氮菌節省氮肥

固氮菌可分為3類,分別為共生性固氮菌、附著性固氮菌、游離性固氮菌,目前除了共生性固氮菌菌種以外,臺灣尚無產品上市,僅在研究階段。共生性固氮菌可與作物根系共生,進而固定氮素。其可細分為3種,第1種豆科根瘤菌可與大豆、花生等豆科作物共生,目前已有大豆、花生、綠豆、紅豆等專用根瘤菌,此類菌種具專一性,接錯菌種則無效。農糧署自2008年起執行《合理化施肥計畫》,補助中興大學土壤環境科學系教授楊秋忠生產豆科根瘤菌,並分配各區農業改良場辦理豆科根瘤菌接種示範推廣,2016年生產推廣毛豆根瘤菌4,717公頃、紅豆根瘤菌2,000公頃。第2種非豆科根瘤菌,部分菌種可與赤楊木等樹種共生的佛氏放線菌(Frankiaspp.),主要應用於森林苗木育苗栽培。

第3種藍綠藻可與蛇蕨共生,若水稻田種植蛇蕨,每公頃可節省氮肥40~50公斤,而蛇蕨繁殖力強,可遮蔽水稻田表面,有效抑制雜草生長。這3種共生性固氮螺旋菌具較強固氮能力,每種作物生長季時每公頃土壤可固定氮素約30~350公斤,視作物種類、根瘤菌功率而異。

臺灣市面溶磷菌肥料產品多樣,因肥效隨時間流逝而降低,購買前應特別留意保存期限。

附著性固氮菌附著於作物根系或周圍土壤,藉由土壤有機質或從根分泌物獲得碳源,作為固氮能量,作物每一生長季固氮量為每公頃5~25公斤氮素。附著性固氮菌可固氮或產生作物生長促進物質,例如IAA、gibberellin、cytokinin 類似物質,可幫助作物生長、增加產量。雅各布․歐根(Yaakov Okon)、約拉姆․卡本尼(Yoram Kapulnik)〈固氮螺旋菌接種之根發育與功能〉( Developement and function of Azospirillum-inoculated roots)一文指出, 作物接種固氮螺旋菌後,其側根及根毛增加。莫妮卡․夫契爾(Mónica M.Fulchier)、莉蓮․菲爾尼(Lillian Frioni)〈阿根廷中部田間試驗中接種固氮螺旋菌對玉米產量之影響〉(Azospirillum inoculation on maize(Zea mays): effect on yield in a field experiment in central Argentina)提出,接種固氮螺旋菌可增加玉米地上部、根重,每穗種子數約為未接種者3倍,其種子乾重為未接種者1.6倍;不施氮肥但接種固氮菌者,對比不施用固氮螺旋菌但每公頃施用尿素60公斤者,產量無明顯差異。游離性固氮菌廣泛存在土壤中,利用土壤有機質轉換為有效性碳時獲得能量而固定氮素,例如固氮菌屬(Azotobacter )、拜葉林克氏菌屬(Beijerinckia)、梭菌屬(Clostridium)。

圖右廣東檸檬接種農業試驗所培養的叢枝菌根菌,對比未接種者,明顯可促進其根部生長。

難溶性磷酸鹽剋星,溶磷菌提高磷肥利用率

土壤磷含量約0.05%,但作物可利用部分僅全磷量0.1%,磷肥施入土壤後,僅5%~15%為當季作物吸收,其餘肥分在酸性土壤中多與鋁、鐵結合,形成難溶性鋁結合磷、鐵結合磷;在鹼性土壤中多與鈣結合,形成難溶性鈣結合磷,對作物吸收造成阻礙。季如森(F. C. Gerretsen)〈微生物對植物磷酸鹽吸收的影響〉(The influence of microorganisms on the phosphate intake by the plant)發現,施用不溶性磷肥,經接種土壤微生物後,可促進作物生長,增加磷吸收量,他純化這些微生物之後,發現這些微生物可幫助磷礦石溶解,促進作物吸收磷。

溶磷菌可分為細菌、真菌、放線菌,其中溶磷真菌對磷酸鈣、磷礦石溶磷能力較溶磷細菌強。庫西(R. M. N. Kucey)、瑪麗․萊格特(Mary Leggett)〈油菜接種青黴菌增加產量和磷吸收〉(Increased yields and phosphorous uptake by Westar canola(Brassica napus L.)inoculated with a phosphate-solubilizing isolate of Penicillium bilaaji)一文指出,油菜每公斤土壤施用20毫克磷礦石,並接種溶磷真菌(Penicillium bilaji ),其磷吸收量與不接菌而施用等量磷酸銨者之磷吸收量相當。菲利浦․阿西亞( Philip A Asea)等人〈兩種青黴菌在液態培養和土壤中無機磷酸鹽的溶解〉(Inorganic phosphate solubilization by two Penicillium species in solution culture and soil)提出,小麥接種溶磷真菌(Penicilliumbilaji)後,其植株乾物重可增加16%,磷總吸收量增加14%。

此外,鉀為作物生長重要營養元素之一,其在土壤中移動速度快,作物可藉由化學肥料快速得到補充,因此溶鉀菌在實際應用上難以凸顯鉀肥增加效果。

叢枝菌根菌與植物根部共生,在根圈土壤產生許多孢子做為繁殖體。(攝影/吳繼光)

菌根廣泛吸收養分,促進生長、抗逆境

促進氮、磷、鉀等重要土壤營養元素的菌體以外,菌根菌也是重要菌體之一。叢枝菌根菌的根外菌絲可分泌磷酸酶,能將土壤中被鈣、鐵、鋁等離子固定的磷釋放出來,並透過根外菌絲將磷傳送至根內,因此在低磷或缺磷的情況下,可提高磷肥吸收,進而促進作物生長。且菌根菌可提高作物幼苗移植存活率,加速健康種苗生長、提早開花,增加花朵數、大小,延長切花瓶插壽命,幫助作物抵抗逆境等等。選購叢枝菌根菌肥料時,可優先選擇孢子數高且菌種標示清楚的產品,目前農糧署規定每公克或每毫升孢子數至少須含100個孢子。

微生物肥料肥效時間降低,選購應留意

高品質微生物肥料才能提高作物吸收養分、促進生長,而政府進行品質管控,有助於微生物肥料獲得更好及更一致的結果,且還可從市場去除劣質產品,進而提高農民信心。農業試驗所於2017~2018年購買市面溶磷菌肥料產品,進行溶磷菌有效活菌數、雜菌率、溶磷活性、菌種鑑定,其檢測方法參考農糧署公告的微生物肥料檢驗項目之檢驗方法。

2017年檢測結果顯示,市面14個溶磷菌肥料產品,通過農糧署微生物肥料登記證申辦相關檢驗項目者僅5個,合格率為36%;2018年檢測結果顯示,16個溶磷菌肥料產品皆符合農糧署微生物肥料登記證申辦僅7個,合格率為44%。

臺灣微生物肥料產品上市以來,前述檢驗為全面性微生物肥料產品品質分析,該分析資料可提供農糧署進行微生物肥料產品管控,以及未來微生物肥料法規修改參考。建議農民購買前應先檢視保存期限、菌數、使用方法,若有任何使用疑問,可直接詢問生產廠商或農業試驗所、農業改良場。

微生物肥料使用方法

微生物肥料為生物活性肥料,農民經常使用根瘤菌肥料、溶磷菌肥料、菌根菌肥料。要能真正發揮功效,須具備正確觀念及使用方法。

根瘤菌

  • 施用方法
  1.  種子浸入5~10倍稀釋液,或以稀釋液噴濕,風乾後以機械播種,每公頃菌液用量約1~2公升。
  2.  將幼苗根系浸入5~10倍稀釋液,沾濕後立即取出定植;或以稀釋液噴濕種苗根部後再定植。
  3.  晴天時以100倍稀釋液灌入植株根部或土壤中;下雨過後土壤潮濕,則以10倍稀釋液灌入土壤中。
  • 注意事項
  1. 接種劑貯藏於陰涼處或5~10℃以上冷藏室為佳。
  2. 避免與有毒農藥混施,但播種覆土後可施用農藥。
  3. 不可與肥料混合使用。
  4. 接種劑、種子混合拌勻時,若種子不耐浸水,應倒出多餘水分,不可浸泡種子,避免降低種子發芽率。
  5. 混合種子、接種劑後,避免存放過久,應立即播種,且土壤不可太乾。

溶磷菌

  • 施用方法
  1. 短期葉菜類於育苗期間幼根形成時施用。作物生長期2~4個月者,可在生育初期施用1次,隔2週再施用1次。作物生育期4個月以上者,可在作物新根生長旺盛期先施用1次,隔2週再施用1次,至開花期或幼果期再補施1次。花卉作物可在生育初期、開花初期各施用1次,長期花卉可在採收初期連續施用數次。
  2. 稀釋100~500倍,依菌劑實際含菌量而定。
  3. 將稀釋液直接澆灌於作物莖部附近土壤,使作物根部充分接觸。
  • 注意事項
  1.  溶磷菌不宜暴露於陽光下過久,並避免與農藥或化學肥料同時使用。

菌根菌

  • 施用方法
  1. 育苗時直接加入栽培介質,與栽培介質均勻混合後放入穴盤中,挖洞、播種、覆上栽培介質、澆水,以一般穴盤育苗技術管理。
  2. 適合菌根菌接種環境為通風良好、日照充足、介質含磷量低於30ppm。種子尚未萌芽前,可置於遮蔭環境下,子葉突出介質表面後,則以前述適合菌根菌接種環境安置盆苗。
  • 注意事項
  1. 若已接種苗木較對照組矮小,表示光合作用產物被根部菌根菌消耗過多,間接造成植株負擔,可將苗木移至陽光充足處,提高光合作用效率,並輔以適量氮肥。
  2. 若已接種菌根苗在苗期表現良好,但移植田間一段時間後,卻與對照組沒有差異,在於田間土壤肥分過高,造成菌根菌效應被中和。須調整田間管理,首先基肥依慣行農法施用量減施20%~30%;每次追肥量依個人一般用量減施10%~15%。
  3. 成功接種至少14天,越長效果越佳,且接種期間勿移動盆苗,避免菌根菌菌絲因介質鬆動而斷裂。
  4. 種植期間避免使用傷害化學藥劑,一般原則下殺蟲劑不會影響菌根菌感染;年年春、巴拉刈等部分除草劑則會影響,但在2~3週後,除草劑影響效應將消失;殺菌劑中以殺真菌劑對菌根菌較為不利。

本文轉載自《豐年雜誌》2019年4月號

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