日前，在吉林省長春市公主嶺農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園生產(chǎn)田，吉林省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳組織專家對基于微生物組技術(shù)的玉米超高產(chǎn)集成技術(shù)示范地塊進(jìn)行田間測產(chǎn)。結(jié)果顯示，選取機(jī)械實收1038平方米的玉米地塊，平均畝產(chǎn)1067公斤（折算14%含水率）。
玉米高產(chǎn)的背后原因是什么？“微生物組的力量。”吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院院長都興林解釋道，自然界中某些微生物有生物固氮的本領(lǐng)——將空氣中的氮元素變成植物的“營養(yǎng)餐”。但由于固氮體系復(fù)雜，提高固氮效率長期以來都是一個世界性的科技難題。近年來，在吉林省農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門的指導(dǎo)下，吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院與廣東麗豪生物農(nóng)業(yè)有限公司（以下簡稱“麗豪生物”）在微生物組技術(shù)的集成應(yīng)用方面展開戰(zhàn)略合作，將微生物從實驗室?guī)У教镩g地頭，為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展帶來革新動力。
提高固氮效率
讓作物健康成長
“植物、土壤和微生物是一個‘鐵三角’，我們解析出各性狀微生物群組的主要功能和互作法則，以此為核心形成了基于微生物組技術(shù)的作物超高產(chǎn)集成技術(shù)，并應(yīng)用到玉米、小麥、辣椒等作物，以達(dá)到抗病、減藥、高產(chǎn)的目的。”都興林說。
該集成技術(shù)的核心產(chǎn)品是PGPR微生物固氮菌劑（以下簡稱“菌劑”），它像一個“六邊形戰(zhàn)士”，能夠作用于作物根圈、莖稈、葉面，既能從空氣中固氮為作物提供增量養(yǎng)分，也能活化土壤中的存量養(yǎng)分。使用該菌劑，并結(jié)合水肥一體化、酸化土壤修復(fù)改良技術(shù)等配套技術(shù)，能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，同時有助于減少化肥農(nóng)藥的使用，發(fā)揮植物-土壤-微生物的協(xié)同作用，實現(xiàn)對耕地的可持續(xù)保護(hù)和修復(fù)。
“傳統(tǒng)生物固氮研究主要關(guān)注根瘤菌或者聯(lián)合固氮菌的固氮效益，認(rèn)為兩者的生理性狀不同，不能共同培養(yǎng)。但我們在國際上首次發(fā)現(xiàn)了這兩者的聯(lián)合固氮機(jī)制，能顯著提高作物的固氮效率。”吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院兼職教授、麗豪生物董事長袁文豪告訴記者，目前團(tuán)隊已經(jīng)成功開辟了一條新的道路——組合功能性狀，把有著不同本領(lǐng)的菌株群體馴化、融合成一個超大規(guī)模功能菌群。
如今這個“大家庭”里已經(jīng)有1500多個“成員”，這些“成員”通過組隊，有了不同的療效。比如，氫氧化細(xì)菌群組可以誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)防御反應(yīng)，增強(qiáng)作物應(yīng)對干旱、高溫、鹽漬等的能力；真菌群組則可以增強(qiáng)作物根際土壤多元酶活性，溶解土壤中的難溶磷酸鹽等，減少磷肥用量。
“我們這項技術(shù)基于微生物組，不是只針對單一的某種作物或者病原菌，而是廣譜性、系統(tǒng)性的，不同微生物組對不同作物的作用處于動態(tài)。”都興林介紹，集成技術(shù)的發(fā)展主要分為三個階段，提高作物的生物固氮效率、改善土壤環(huán)境是第一階段，增強(qiáng)作物應(yīng)對極端天氣的能力、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)是第二階段，第三階段的研究重點則是防治各種病蟲害。目前，團(tuán)隊已經(jīng)完成對花生、玉米、大豆等大部分糧油和果蔬作物的病害和線蟲防控測試，并基本實現(xiàn)了大面積實際種植防控要求。
深化政校企合作
加速科技成果轉(zhuǎn)化
日前，遼寧省組織專家對阜新蒙古族自治縣的大豆示范田實地測產(chǎn)，結(jié)果顯示應(yīng)用集成技術(shù)后，示范田畝產(chǎn)達(dá)到340.54公斤/畝，創(chuàng)造了東北地區(qū)大面積實測高產(chǎn)紀(jì)錄。除了大豆，在吉林省白城市通榆縣，近兩年由于“金三角”（政府、高校、企業(yè)）對菌劑的大力推廣應(yīng)用，當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)作物辣椒的效益也顯著提升。
通榆縣以村黨支部領(lǐng)辦合作社，發(fā)展“龍頭企業(yè)+村級合作社+農(nóng)戶”的訂單農(nóng)業(yè)，農(nóng)戶在合作社的指導(dǎo)下科學(xué)種植，作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化國家重點龍頭企業(yè)的天意農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)貿(mào)有限責(zé)任公司（以下簡稱“天意公司”）則負(fù)責(zé)為農(nóng)戶提供優(yōu)質(zhì)種苗、技術(shù)服務(wù)和進(jìn)行產(chǎn)品收購。
“最開始我是抱著試一試的心態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)菌劑的效果超出預(yù)料。去年我200畝地都使用了菌劑，鮮椒的果壁更厚了，炭疽病、根腐病也變少了。”天意公司經(jīng)理陳偉介紹，菌劑能讓辣椒提前15天上市，并實現(xiàn)增產(chǎn)20%～30%。“我們公司的辣椒還出口到韓國，現(xiàn)在海關(guān)檢查時農(nóng)藥殘留量明顯降低。”陳偉說。
“接下來我們將布局其他作物，加強(qiáng)政校企三方的緊密合作，共同推進(jìn)集成技術(shù)的示范應(yīng)用。”通榆縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局副局長杜白龍介紹，當(dāng)?shù)卮罅ν茝V穴盤育苗，發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì)，再結(jié)合菌劑的使用，可以將辣椒收益提升30%以上。
在通榆縣，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需要為導(dǎo)向，政府支持、企業(yè)應(yīng)用與高校指導(dǎo)形成了一個良性循環(huán)，大幅縮短了科技成果轉(zhuǎn)化的時間，短短兩年就成效顯著，讓辣椒更“紅”。而在河南，微生物菌劑則把小麥變得更綠。
記者來到新鄉(xiāng)市平原示范區(qū)萬盛農(nóng)技服務(wù)專業(yè)合作社的大田，發(fā)現(xiàn)相比于對照田，使用菌劑后的小麥根系更發(fā)達(dá)，吸附的土壤更多，分蘗率高、葉片濃綠，總體長勢也更加整齊。
“去年合作社只有幾十畝地用菌劑，看到小麥出苗又快又齊，開春的時候幾乎沒有病蟲害，今年我們就把菌劑的使用面積擴(kuò)大到了1000畝！”合作社技術(shù)人員肖連勝說，“小麥變壯了，原來要用30斤種子的地，現(xiàn)在用26斤就夠了，不但成本降低，去年還比對照田增產(chǎn)了近300斤。”當(dāng)?shù)剞r(nóng)民穆國亞也興奮地和記者分享心路歷程：“我以前都種花生，去年用了菌劑以后，花生畝產(chǎn)達(dá)到七八百斤，所以今年開始在小麥上也用了菌劑！”
5年來，集成技術(shù)在東北地區(qū)和河南省開展了大面積連片玉米試驗性種植，累計試驗推廣超8萬畝，實現(xiàn)大面積增產(chǎn)15%～60%。在菌劑的保駕護(hù)航下，玉米、大豆、辣椒、花生、小麥等多種作物正煥發(fā)出新的強(qiáng)勁的生命力。
提升糧食質(zhì)量
助力農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型
隨著近年來氣候變化加劇，探尋農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展成為農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的應(yīng)有之義。一方面，土壤中的微生物活躍可以增強(qiáng)土壤肥力；另一方面，土壤微生物與氣候變化中的碳、氮和諸多其他要素的循環(huán)息息相關(guān)，影響著全球生態(tài)系統(tǒng)。因此，加深對微生物的理解以及強(qiáng)化其作用至關(guān)重要。
“雖然我們看不到微生物世界，但其實正是微生物在控制著我們的生活，集成技術(shù)為作物的生長過程營造了一個適宜的微生物環(huán)境，這在一定程度上能緩解土地退化。”中國糧食博物館館長、河南工業(yè)大學(xué)教授師高民表示。
河南工業(yè)大學(xué)糧食創(chuàng)新發(fā)展中心主任裴少峰告訴記者，保障糧食安全需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的“育耕種管收”與糧食產(chǎn)業(yè)“收儲運加銷”的全流程融合。“糧食質(zhì)量對后期加工有重要影響，集成技術(shù)將推動我國從化學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)向微生物組農(nóng)業(yè)技術(shù)加速轉(zhuǎn)型升級，是保障糧食質(zhì)量的有效路徑。”裴少峰說。
集成技術(shù)讓土壤中的氮元素留得住、用得上。“所有作物生長都離不開土壤，微生物菌劑恰恰是從土壤入手，遵循自然法則，用微生物來改變土壤的理化性質(zhì)，讓作物能夠從土壤中吸收大量營養(yǎng)元素。”都興林說。
“接下來我們考慮利用分子微生物學(xué)的技術(shù)，對每一個單項的菌種進(jìn)行各方面功能精準(zhǔn)鑒定，比如某一種微生物菌針對某一個作物的效果顯著正向，那我們就對該作物加大該菌株的用量。”都興林表示，吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院與麗豪生物計劃未來聯(lián)合培養(yǎng)農(nóng)業(yè)專業(yè)博士，并共同申報博士后工作站，繼續(xù)深化科研合作。
