说到肥料,人们很自然会想起工厂里生产的各种化学肥料,以及人畜粪尿等一些有机肥料。

其实,辽阔广袤的地球表面三四十厘米厚的土壤就是一个天然的肥料厂,这里生活着无数个微生物,它们在生活的同时产生各种代谢产物,供给植物生长所需要的养料。

有经验的农民都知道,在贫瘠的土地上种植一般的庄稼是长不好的,但是种豆科作物却往往生长旺盛,这是为什么呢?

拔起一棵大豆,洗掉根上的泥土就会看到,大豆根部除了长有像胡子一样的根毛外还长有许许多多的小圆疙瘩,形状像“肿瘤”,所以叫根瘤．把它挤破,除了一些带有腥臭味的“红水”外,似乎看不到它们有什么特别之处．但是,当我们把这种汁液放到显微镜下去观察就会发现,原来这些“红水”里,竟有那么多球状、杆状的微小生命在活动呢! 这些小生命就是大名鼎鼎的根瘤菌。

根瘤菌和豆科植物,可谓一对亲密无间的好朋友．根瘤菌在侵入植物根部后会分泌一些物质能刺激根毛的薄壁细胞很快增殖形成“肿瘤”．在瘤中,瘤菌是依赖于植物提供营养来生长、繁殖,同时,它们也有一种特殊的本领,它们随身带有一种奇妙的物质——固氮酶,可以把空气中游离的氮固定下来,供给植物利用,这叫固氮作用．一个小小的根瘤就像一个微型化肥厂一样源源不断地把氮变成氨送给植物吸收。

1886年俄国的学者奥拉尼首先从豆科植物(羽扁豆)的根瘤中发现根瘤菌．1888年荷兰学者贝耶林克又分离到纯的根瘤菌种．十年后俄国学者着手研究制做根瘤菌肥．1935年前苏联建立了世界上第一座根瘤菌肥工厂．我国正式生产应用根瘤肥是在1950年,到50年代末期,全国各地已普遍生产和使用。

有固氮作用的微生物很多．目前,在农业生产上应用的固氮微生物肥料主要有共生根瘤菌肥、自生固氮菌肥和固氮蓝藻肥三类。

共生根瘤与植物之间有着共生的关系．一亩土地中所含的根瘤菌在一年的时间内可以固定10－15 千克的氮,这相当于向土壤中施加 50－75 千克的硫酸铵．自生固氮菌能独立生活并进行固氮作用,其种类较多,有的是好氧菌,有的则是厌氧菌．在一亩土地中的自生固氮菌一年内固定的氮气约有2.5千克,相当于12.5 千克硫酸铵。

自生固氮菌肥料的研制开始于1911年,直到1937年才在前苏联大量地生产和施用．我国正式生产施用自生固氮菌肥料是在1955年以后．我国的微生物工作者在东北地区找到一种自生固氮菌,制成菌肥以后用在谷子、高粱和玉米等一些农作物上,都取得了明显的增产效果。

固氮蓝藻有在水中固氮的本领,是提高水田肥效很有前途的一类微生物．每年若向每亩水田中施放2.5 千克蓝藻,它们的固氮效果就相当于施加45 千克的硫酸铵。

固氮蓝藻制剂在水稻上应用,我国是从1956年开始进行这方面研究的．我国虽然起步较晚,但是对基础理论的研究比较深入,应用效果比较明显,已达到了世界先进水平。

我国人民很早就知道利用微生物的固氮作用来提高土壤肥效．远在几千年前,就已经把瓜类和豆类轮作种植以提高产量,而在西方采取轮作种植技术是在18 世纪30年代以后的事。

把固氮的微生物进行人工培养获得大量的活菌体,然后用它们拌种或施播,这就是最近迅速发展的细菌肥料．细菌肥料不仅能提高农作物产量,而且因为活的菌体能在土壤中继续生长繁殖,有一年施加多年有效的好处。

1953年,我国的农业科技工作者,研制成功了一种新型微生物肥料——5406 抗生菌肥．这种菌肥是黄放线菌的制剂,菌种经人工培养接种在豆饼和肥沃土壤的混合物中,堆积发酵5－7 天而成．5406 抗生菌,具有成本低、肥效高、抗病害、促生长、水田和旱田都能使用的优点,50 千克可相当于8.5千克硫酸铵的肥效,对粮棉油麻等作物均有良好的增产效果。

能够制成菌肥的还有磷细菌和钾细菌等微生物,以及氮、磷、钾三种细菌的混合肥料．这种混合肥料既有固氮作用,又能分解土壤和肥料中难溶于水的含磷和钾的物质供农作物吸收利用．同时,在这些细菌的新陈代谢过程中还能分泌一些对农作物生长有利的刺激素．据试验,在晚稻中使用混合菌肥可使产量提高10% ,在地瓜种植时使用可增产20% 以上。

动植物的残体经微生物作用以后可以生成一种黑色或棕色的复杂的高分子有机化合物叫做腐殖酸．腐殖酸不溶解于水．与碱类作用后可生成溶解于水的腐殖酸盐,如腐殖酸钾、腐殖酸钠、腐殖酸铵、腐殖酸钙,这些化合物既有农家肥料的多种功能,又含有速效养分,与化肥相似,所以把它们叫做有机化肥或腐肥．腐肥本身是一种好肥料,而且它还能活化土壤中的微量元素供给植物利用,特别是磷的活化,可以使土壤中的有效磷提高20% 左右．土壤施加腐肥后能增加土壤的团粒结构、改善土壤的酸碱性,有利于植物生长,同时促进了土壤中有益微生物的活动．分解纤维素的微生物约增加一倍,氨化细菌增加一倍多,自生固氮菌能增加两倍以上．此外腐肥能刺激植物的多种酶的活性加强,这样就使植物的“胃口改善、食欲加强”长得快、果实大,使用后产量一般可提高10% －30% 。