“擴大豆科植物-根瘤菌系統是減少我國化學氮肥用量的最有效途徑”。中國農業大學陳文新院士的報告讓與會者耳目壹新。陳文新院士30年來致力於大豆根瘤菌的研究和推廣,並不止壹次向中央提出加強這項研究和推廣的建議。
建國初期,在幾位回國的農業微生物學前輩的帶領下,在國內廣泛開展了大豆、花生、紫雲英的根瘤菌接種實驗,效果很好,尤其是紫雲英的接種效果極佳,根瘤菌接種事業有了壹個繁榮期。但隨著化肥的大量施用,生物固氮技術逐漸淡出,不再被重視。
據統計,中國每年的氮肥消耗量占世界的30%。以2004年的統計數據為例,我國生產3300萬噸氮肥需要消耗6543.8億噸標準煤以上,而氮肥利用率僅為654.38+00% ~ 30%。按2002年化肥用量和種植面積計算,中國氮肥平均施用量是美國的2.88倍,巴西的5.79倍,澳大利亞的8.85倍。且不說過量施用化學氮肥的危害,僅從節能角度考慮,生物固氮技術也應大力推廣。
中國農業科學院研究員程閣大聲疾呼:我們的石油總有壹天會耗盡。那我們去哪裏找氮肥呢?眾所周知,氮肥是高能耗產品,減少化學氮肥的投入對緩解我國能源短缺具有重要意義。豆科植物生物固氮是世界公認的有效技術。豆科植物根瘤菌具有固氮作用,世界各國都采用了這項技術。為什麽不大力推廣呢?
根瘤菌劑“壹公裏”推廣
在大豆根瘤菌的推廣中,從產品到土壤的過程被稱為根瘤菌推廣的“壹公裏”問題。“試驗示範是基礎,宣傳培訓是重要手段,政策支持是關鍵,‘傻子’集成才能真正把技術落實到位”,這是黑龍江農墾的成功經驗。所謂“傻瓜式”集成,是指墾區總結出的壹套方便簡單的施肥模式——大豆根瘤菌+磷酸二銨+鉀肥。
令人振奮的是,2003年至2007年,黑龍江墾區大豆根瘤菌面積820萬畝,減少尿素投入近4萬噸。生物固氮的概念越來越被墾區的工作者所接受。壹是增產增效明顯,是大豆振興計劃的壹個帶動措施;第二,在目前化肥價格飛漲的情況下,降成本的效果相當可觀。現在需要解決的技術問題是:壹是延長根瘤菌在包裝中的存活時間或保質期;二是在開放條件下,如拌種後、播種前,可延長根瘤菌的存活時間,提高根瘤菌的數量。
大豆在種植結構中的重要地位是不可替代的。在美國,大豆的種植面積約占耕地面積的30%~40%,而在中國,尤其是東北地區,大豆有著非常重要的地位。近年來,大豆價格上漲,提高了農民的種植積極性;化肥價格的飛漲為根瘤菌的普及提供了壹個非常好的機會。
農業部農業技術推廣服務中心土壤肥料技術處處長高說,近年來,我國南方綠肥、大豆種植面積不斷減少,現在正是大規模推廣這項技術的絕好時機。壹方面直接減少了化學氮肥的投入,緩解了我國的能源壓力;同時也為大豆產業的振興做出了貢獻,提供了技術支持。
據統計,全世界每年生物固氮約2億噸,豆科固氮占65%~80%,提供了植物所需氮的50%~100%。陳院士多年的研究表明,豆科植物與禾本科植物間作效果明顯。禾本科為豆科解決了氮阻遏障礙,既增加了固氮量,促進了豆類和禾本科的高產,又減少了病蟲害的危害。如果觀察輪作過程,前茬作物中的豆科作物為後茬作物提供了可觀的氮肥,生物固氮的貢獻更大。
根瘤菌劑的產業化研究
目前國內根瘤菌生產的產業化水平,秦皇島領先科技發展有限公司最具代表性。經過多年努力,公司在2001年實現了豆科根瘤菌劑生產的工藝裝備創新和技術突破;2006年,“液體根瘤菌劑產業化工藝”通過省級科技成果鑒定;公司承擔的國家高技術產業化示範項目——“2萬噸豆科根瘤菌劑產業化示範項目”於2007年6月在秦皇島通過國家驗收。生產線達到了GMP生產標準,裝備水平達到了國際先進水平,完成了中國第壹個根瘤菌產業化基地的建設。
大豆是壹種中度耐鹽植物。鹽脅迫會阻礙大豆種子萌發和植株生長,減少根瘤,抑制生物產量的積累,導致產量下降。農業部微生物肥料質量監督檢驗測試中心主任李俊認為,研究篩選耐鹽、固氮效率高的大豆根瘤優良菌株並應用於生產實踐,是根瘤菌劑產業化的研究方向。應選擇適合某壹地區某壹土壤類型的固氮能力強、競爭結瘤能力強的優良菌株。確定該菌株穩定高產的發酵工藝,包括最佳發酵培養基配方、最佳發酵參數等。篩選合適的載體和穩定助劑,使產品中的功能菌株穩定存活,延長產品保質期,降低成本。
陳院士認為,迫切需要加強豆科植物育種和根瘤菌應用的基礎研究,如優化豆科植物品種與高效根瘤菌的匹配;突破根瘤菌能長期保存的瓶頸;最有效的根瘤菌劑使用技術和相應的機器改造。她認為,目前我國已經為豆科作物接種根瘤菌準備了充足的種質資源和新知識,大豆生物固氮的大規模普及指日可待。建議在西部退耕還林還草事業中給許多豆科植物接種根瘤菌;在廣大農業地區,應建立豆科植物-根瘤菌與禾本科及其他經濟作物的間作輪作體系,充分發揮生物固氮作用,盡量減少化學氮肥用量。
李俊主任表示,國家高技術產業化示範項目(國家發改委)和國家改良土壤有機質試點補助項目(農業部)有利於促進根瘤菌劑的產業化。據悉,2008年國家將在山西、江西、湖南、廣西、安徽五省(區)開始種植5萬畝豆科綠肥,並給予財政補貼。與此同時,生物產業發展被寫入“十壹五”規劃——綠色農業生物產品專項實施計劃:推進新型高效生物肥料產業化,開發高效固氮產品。農業部設立了大豆種植業技術體系試點,推廣接種根瘤菌。