文、圖／ 苗栗區農業改良場作物改良科科長朱盛祺
苗栗區農業改良場助理研究員劉東憲
高效微生物肥料已成是全球農業趨勢，苗栗區農業改良場歷時6年研發「苗栗活菌1號」，具備生物農藥與溶磷、溶鉀微生物肥料等多重功效，田間試驗顯示可提高草莓、水稻、芋頭的產量及品質，且減少化學磷肥用量，透過5公噸級醱酵製程量產，開發水懸劑和粉劑2種商品，菌株已技轉多家肥料與生技公司，每年創造約800至1,000萬元的產值。
化學肥料十年減半 政策帶動微生物肥
臺灣地處亞熱帶，高溫多溼的氣候導致農業長期面臨土壤有機質偏低，臺灣土壤有機質含量多在2%以下，且酸性化嚴重（pH4.5∼6.0）。耕作施肥時，肥料中大量磷元素易與土壤中鐵、鋁、鈣結合，形成不溶解性沉澱，導致磷肥利用率低下。
2022年8月19日，農委會時任主委陳吉仲公開宣示，農業部門要在2040年達成淨零排放目標，農業淨零排放策略包含「減肥」，國內每年使用80萬公噸化學肥料，10年內要降至40萬公噸。換言之，10年內化肥用量必須減半，政策宣示後帶動有益微生物資材的需求。
為因應民間需求，苗栗農改場歷時6年從200多株菌種中選拔出「苗栗活菌1號」。苗栗活菌1號能將土壤中難溶性的礦物磷與有機磷，分解轉化為植物可吸收的有效磷，更具備強大的病原菌拮抗能力，是執行「健康農法」與永續農業的理想利器。
苗栗活菌1號為液化澱粉芽孢桿菌 可有效轉化磷、促進植物根系發育
苗栗活菌1號的菌株代號為MLBa15-4，經財團法人食品工業發展研究所鑑定，確認為液化澱粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum ），其為革蘭氏陽性、好氣性桿狀細菌，具備周生鞭毛與內生孢子，在高溫、乾燥等極端逆境下有極佳存活力。
苗栗活菌1號能產生檸檬酸、葡萄糖酸等多種有機酸，以及植酸酶、磷酸酯酶等胞外酵素，可將磷酸鈣、磷酸鐵等難溶性礦物磷，分解為水溶性磷酸根離子。實驗數據顯示，其溶磷活性高達 4,590.5 μg mL-1 day-1，溶鉀活性則達 32.9 μg mL-1 day-1。此外，它能分泌天然植物開根素（IAA），促進作物根系發育，擴大營養吸收面積。
苗栗活菌1號具備四重生物防治拮抗機制，分別為競爭、抗生、細胞壁分解以及誘導抗病。競爭作用即在根圈建立優勢族群；抗生作用為分泌伊枯草菌素（Iturin A）、表面活性素（Surfactin）與豐原素（Fengycin），直接崩解病原菌細胞膜；細胞壁分解作用則分泌幾丁質酶（chitinase）與纖維素分解酶（cellulase）；誘導抗病會誘發植物產生系統性抗性（ISR），增厚細胞表皮。
工業級醱酵後量產 開發水懸劑和粉劑
菌株選拔後必須量產才能普及，量產的核心技術為找出最佳醱酵條件、訂定SOP。研究單位與生物科技公司合作，調整碳、氮源及微量元素配方，搭配精密控制的溶氧量、轉速、酸鹼值與溫度，建立苗栗活菌1號的工業級量產流程。
首先以5公噸工業級醱酵槽進行生產，醱酵週期約為48小時，高效醱酵過程中，菌量可達1×109 CFU／mL以上，且大多數菌體會轉換為耐熱耐貯存的內生孢子（Endospore），有利於商品化後延長貯架壽命。量產後再針對不同農民耕作習慣，開發出水懸劑和可溼性粉劑。
水懸劑（SC）起始活菌數約7×109CFU／mL，適合澆灌與噴灑；可溼性粉劑（WP）起始活菌數約2×109 CFU／g，採冷凍乾燥法製成，適合混拌土壤或稀釋使用，經2年穩定性測試（28℃下），活菌數均能維持在1×109CFU以上，顯示其具備與化學農藥同等級的商品保存期限。
促進花芽分化與生長 產量增加、草莓更甜
量產後的下一步便是田間試驗，試驗作物分別有草莓、水稻及芋頭。草莓的開花與結果期，為決定經濟收益的關鍵階段。試驗結果顯示，微生物肥料「苗栗活菌1號」，對於草莓的生殖生長（開花結果）具有顯著的促進作用，且化學磷肥用量減半便可維持相同產量，大大降低農民生產成本。
磷肥會驅動植物開花與根系發育，草莓對磷的需求在花芽分化期達高峰，但臺灣草莓主產區的土壤環境多是低溫且酸性，傳統化學磷肥的效率極低。苗栗活菌1號的溶磷活性優異，能持續轉化土壤中固定的磷酸鈣、磷酸鐵等不溶性磷源，轉為草莓可直接吸收的離子態磷。
供應充足的有效磷能顯著提早花芽分化時間，並增加單株開花數。觀測發現，施用該活菌後，草莓花序發育更完整，有效著果率明顯提升，減少營養不足導致的落花現象。此外，該菌株產生類似引哚乙酸（IAA）及細胞分裂素的前驅物質，刺激草莓根系產生更多細鬚根、增加吸收面積，健壯的根系在開花期間，可支持植株吸收硼、鈣等微量元素，能降低草莓畸形果（由於缺硼或受精不良引起）發生機率，使果實發育更對稱美觀。
草莓、水稻、芋頭均增產 植株更健康，農民賺更多
微生物定殖能增加植株葉綠素含量，提升光合作用速率，進而累積更多碳水化合物（醣類）回流至果實、提高草莓甜度、延長貯藏壽命。田間數據顯示，在連作障礙嚴重的草莓園中，定期灌施苗栗活菌1號，單株總產量可增約15%∼20%，且因白粉病、灰黴病的罹病率降至10%以下，增產同時也顯著提高一級果比例。
苗栗活菌1號應用在水稻上，表現同樣亮眼。田間試驗結果顯示，該菌株能增加水稻的結穗率，產量增幅達15%∼20%，而在苗栗縣西湖鄉的育苗場實地測試中，將活菌液整合於自動播種設備噴灑，可降低50%秧苗立枯病（Seedling blight）的罹病率；且配合寬插疏植及合理化施肥等整合管理策略（IPM），於稻田間施用菌株後，稻熱病的發病率較慣行組降低15.7%。
芋頭的田間試驗結果也令人振奮，苗栗活菌1號能加速芋頭營養吸收，顯著加速球莖的膨大，也能增加高品質芋頭（上芋）的比例達 25%，產量與品質同時提高，農民的淨收益可增加50%。綜合來看，苗栗活菌1號在水稻上偏重於育苗期保護、抗病與增產；在芋頭上則能顯著優化球莖品質與整體經濟產值。
避免混用抗生素及化學農藥 時間空間交錯維持優勢菌群
實際施用要考量混用禁忌與相容性管理。苗栗活菌1號為活體，藥效與活菌的存活率密切相關，因此在配藥時須避免混用維利黴素、鏈黴素、嘉賜黴素等抗生素類，以及波爾多液、氧化亞銅、三元硫酸銅銅劑類等化學農藥，否則會折損活菌數。此外，芽孢桿菌或蘇力菌等微生物製劑調配時，需注意稀釋用水及混用農藥的pH值，避免酸鹼環境不當、導致菌體活性提早衰減或結構不穩定。
當田間必須同時使用化學藥劑與微生物資材時，應在空間及時間採取「交錯法」以發揮最大效益。空間交錯法意即避免藥劑直接接觸殺滅益菌，如在葉面噴灑化學殺菌劑，而在根部澆灌溶磷菌（苗栗活菌1號）或木黴菌；時間交錯法則指，化學農藥與微生物製劑的施用應至少間隔3∼5天，例如：第1天施用化學藥劑，第5天再補充活菌，以維持根圈的優勢族群。
微生物農藥的作用機制多屬「保護性」，主要透過競爭養分、分泌抗生物質或誘導植物抗病來達成防治效果。因此在病原菌尚未入侵前，可先讓苗栗活菌1號佔據植物體表與根圈位點，建議在病害發生前施用，每7∼14天施用一次；若病害已輕微發生，應立刻施菌進行火力壓制，效果將優於發病中後期才施藥。
為確保IPM體系中微生物的定殖成功，施用環境也需多加注意三大關鍵：紫外線、土壤及田間衛生。微生物易受高溫及紫外線破壞，建議選在下午3點後或陰天施用；土壤pH值維持在5.5∼8.0、有機質含量大於2%時，能提供活菌最佳的存續環境；執行IPM需配合移除前期作物的殘枝落葉，從源頭減少病原菌的初次感染源。
