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《作物的微生物肥料》

───────────────────────────────  By: ali

一、什麼是微生物肥料 

     在自然界中存有豐富的微生物，微生物能固定天然氮肥，轉化氨氣、硫化氫為肥分，溶化土壤中不溶性的磷酸鹽為磷肥，又能自行光合作用製造葡萄糖。微生物也可合成氨基酸、核酸等有機肥分，分解纖維、澱粉等高分子醣類為有利植物的低分子醣類，更能分泌各種有機酸、抗生物質、生長激素，以促植物生長、提高抗病力。對農作物生產而言，有些微生物會引起病害，有些微生物能幫助養分、水分之吸收。如果把含有某種活微生物或酵素的固體或液體製劑，施用在種子、幼苗或土壤上，對農作物生產有直接或間接的幫助，不但可以增加植物營養要素的供應、還可以使土壤中養分的有效性提高、並增進根系之生長與養分之吸收以及使土壤維持在良好生態環境下發揮功能等等的效用

，均可稱之為「微生物肥料」。　　

    目前已開發應用之微生物肥料根據其作用基本上可分為固氮菌(共生、協生及非共 生固氮菌)、溶磷菌(包括真菌、放線菌及細菌類)、溶矽菌、菌根菌、促進作物生長之根圈微生物、分解菌、鐵物質生產菌、有機聚合物生產菌、複合微生物肥料、堆肥用微生物肥料等等。目前為止已經確定功效，並且運用在農業上的益菌有26屬136種。其中大多都是好氧菌，以真菌、細菌、桿菌、酵母為最主要的類別。在田間表現最好的是--菌根菌、固氮菌、溶磷菌這三者混合施用的表現最好。但是，微生物也是生物的一種，有先天上的限制，無法像化肥一般可以作很精準的控制及管理。

二、微生物肥料的主要功效

(一) 增加土壤營養元素來源：

我們都知道植物的成長需要吸取來自空氣、水、土壤中的各種養分。一般養分可分為無機肥與有機肥，無機肥主要是氮、磷、鉀等巨量元素及微量元素，有機肥是含有各種多醣類、蛋白質、脂肪類、核酸的一些大分子（macromolecules）。

        以氮肥來說，空氣中含有80%的氮氣，但是這種氣態的氮分子（N₂），植物不能直接吸收利用，是必須經過固氮菌的作用才能供給植物利用。另外土壤中存有一些氨態的氮素，必須先由亞硝酸菌和硝酸菌轉化為硝酸態氮後才能供給植物吸收。同時有部份的硝酸態氮也由脫氮菌轉為氮氣而游離入空氣中，然後再經由固氮菌或雷雨等等的作用，轉變為植物可吸收的硝酸態氮。

        另外當無機磷肥施入土壤中後，容易與鋁、鐵、鈣結合而成為複合物，不但不溶於水而且會造成土質的硬化。微生物所分泌的有機酸，能提高磷質的可溶性，供給植物吸收，也因此增進了磷肥的使用效能。

        佷多有機物需要微生物的分解而成為植物可吸收的單元體（例如葡萄糖、氨基酸等養分），另外微生物所分泌的有機養分或代謝產物（例如生長激素、維生素等），也可以被植物吸收利用，甚至繁殖後的微生物殘體也是高營養價值的養分來源（例如細胞膜有蛋白質、脂肪等）。

例如: 固氮作用：「固氮菌」將大氣中約占80﹪之游離態植物無法利用之氮素，經由固氮酵素轉化為氨態氮，為作物可利用氮素的來源，以減少依賴化學氮肥，一般應用最多的固氮菌為豆科作物之固氮根瘤菌。

(二) 增進土壤營養元素的有效性：

例如: 溶解作用：土壤中存有許多植物不能利用的結合型營養元素，如磷、鈣、鐵等，是需要靠根圈之溶解菌溶解後才能被利用。因此溶解結合型營養元素的菌可以做為提供植物營養的功能，並可替代或減少化學肥料的施用，例如菌根菌。一般磷肥施入土壤中利用率低，因為移動性較差，使僅有少部分被植物吸收，因此常被土壤固定累積。而「溶磷菌」及「菌根菌」能溶解此累積之磷素，亦能促進根系之伸展，有利營養之吸收。溶磷之菌類包括細菌、放線菌及真菌等。

(三) 增進作物根部生長及吸收：

例如: 微生物肥料中有合成或轉化植物賀爾蒙的菌類，促進植物根系生長加速，增加根系吸收能力及表面積，提高土壤中的營養供應效率，如菌根菌。

(四) 提高化肥利用率:

若能將微生物肥料與化肥配合施用，不但可以減少化肥的使用量，同時還能改善土壤和作物的品質和產能。

(五) 改善土壤:

微生物肥料中有益微生物能產生醣類物質，此醣類物質佔土壤有機質的0.1%，並能與植物粘液，礦物胚體和有機膠體相互結合在一起，因而改善土壤團粒的結構，增強土壤的物理性能和減少土壤顆粒的損失，還能使有機體形成腐殖質。 所以施用微生物肥料能改善土壤物理性狀，有利於提高土壤肥力。

(六) 解毒作用:

        有一部分土壤中嫌氣性菌或有機物醱酵時會產生一些有害氣體（例如硫化氫、氨氣等）及臭味，這些氣體會溶於水中並與根部接觸，因而毒害根部組織而造成爛根，如果病菌趁機侵入就造成各種病害（例如立枯病、秋落病、落果等）。此時土壤中之微生物群，可將這些有害氣體轉變為作物所能吸收的養分。

例如光合成菌，可將這些有害氣體轉變為硫酸根再與氨結合為硫酸氨，成為作物的養分。

例如亞硝酸菌可將氨氣轉化為亞硝酸態氮，而硝酸菌又可進一步將之氧化為硝酸態氮，成為植物可吸收的氮肥；又如Aspergillus屬真菌與Bacillus屬細菌可去除醱酵時產生之臭味。

(七) 防病蟲害:

        當微生物在土中的密度達到一定的限度時，為了確保自己生存的環境，微生物會分泌一些對其他微生物之生存具有抑制作用的物質，而有益微生物的密度增多時，則存在於土壤中的病原菌就會受到抑制作用而減少，連帶著植物體中的病原菌即可減少，因此也就可防止植物病害的發生。因為健康的植株，病害較不易入侵，所以可用培養液來繁殖有益微生物群，然後噴灑於作物的根、莖、葉部，再配合足量的有機質令其佔據植物周圍的區域，控制其營養成分、氧氣分配、pH值等環境等，使病原菌無法接近，也就間接的預防了病害之發生。

目前已知的拮抗微生物種類很多，其防治機制與作用對象也不一樣，如下表所示：

表 16. 拮抗微生物之種類與其防治機制

三、微生物肥料的主成分

    微生物肥料的主成分是微生物菌體，副成分是泥炭、小量有機質肥料和些許化學肥料。微生物肥料的微生物在土壤中活動的結果，而使作物能吸收到土壤中原本不活化的營養元素。雖然是具有營養成分，但是因為一般施用量非常少，所以非常少的營養成分對作物生長發育的貢獻非常小。因此由直接供應作物營養元素的觀點，微生物肥料事實上無法作為替代化學肥料作為肥料的主要供應者。

　　概括而言，微生物肥料在太貧瘠的土壤中，因為不能無中生有，所以微生物肥料是無能為力的。但是在肥沃的土壤中，微生物肥料也不見得有很好的必然效果，因為微生物本身有好吃懶做的性格，土壤中已有豐富的氮、磷、鉀等等營養元素可供利用，因此會抑制固氮、解磷、解鉀等等的代謝活動。

    另一方面，作物如果不能吸收平衡且充足的營養成分，是不可能得到好品質和高產量。作物正常發育時必備的營養元素有 --- 碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬、氯等。其中除碳來自空氣中的二氧化碳，氫和氧來自水和空氣，其他則都是以溶於水中的簡單的化合物的陽離子和陰離子經由根系吸收進入植物體的代謝體系。化學肥料是最能配合作物生長的需求，也是目前應用最廣最大宗的肥料。而有機質肥料則施到土壤中後，經土壤微生物的分解作用，並釋放出作物所必須且能吸收的營養成分。倘若透過微生物肥料中各種特殊能力的微生物，在土壤中活動繁殖，使作物能吸收到土壤中的營養元素，在概念上是可以認同為肥料。以固氮細菌為主的微生物肥料，通過微生物的活動，固定空氣中的氮元素供作作物生長時吸收利用。以解磷微生物為主的微生物肥料，通過微生物的活動，分離土壤中部份不能被作物吸收的磷化合物，使磷從土壤中分解出來供應作物生長時的吸收利用。以解鉀微生物為主的微生物肥料，通過微生物的活動，分解土壤中部份不能被作物吸收的鉀化合物，使鉀從土壤中分解出來供應作物生長時的吸收作用。若以分解有機物的微生物為主的微生物肥料，通過微生物的活動，分解土壤中粗大的動植物有機質殘骸，一方面釋出作物可吸收的氮、磷、鉀和次、微量等等營養元素，一方面形成腐植質改善土壤性質等。同時在各種微生物活動時，產生一些代謝分泌物，對作物生長有刺激作用，或對土壤有害微生物有抑制作用等等。

四、微生物肥料的發展

 (一) 微生物肥料製造：

1. 要有特定功能且安全性夠的特定微生物菌株。

單位體積或重量中之菌種數要達到一定標準：液體中細菌每毫升至少106個以上菌體為佳。

菌的活性要高：活性的菌才能發揮良好的作用，才能達到有利於作物的需求。

2. 要能大量培養純菌的設備和技術。

雜菌及雜質要少：菌種生產流程中不應該有其他雜菌的進入。

3. 要有完善的製劑配方，確保微生物在期限內維持高濃度活菌數量和菌的純度。

適應性要高：微生物對不同土壤環境及作物的適應上有非常多的問題，最好篩選之菌種能適應不同性質的土壤和作物。

 (二) 微生物肥料的使用：

1. 要確定使用的微生物肥料與所種植的作物是否合適。

2. 要確定應用的土壤、氣候等等的環境，是否適合微生物的生存和繁殖。

3. 經由系列的田間試驗，建立微生物肥料的種類、施用量、施用時間及施用方法，確保能獲得正確穩定的應用效果。

4. 依據科學的方法，仔細記錄微生物肥料的表現效益，不論是有突出的效果，或不如預期的效果都要細心檢討記錄，一定要避免誇大或掩飾不良的效果，如此才能使日後得到成功的種植、豐收的成果。

五、微生物肥料的使用方法
    目前常用推廣的微生物肥料有共生固氮根瘤菌液劑、溶磷菌液劑及菌根菌粉劑等三種，其使用方法分別說明如下：
(一) 根瘤菌之使用方法
1.將種子浸入5～10倍之稀釋液中，或以稀釋液將種子噴濕，使種子與液劑接觸並等風乾後再機械播種，每公頃之菌液用量約1～2公升。
2.將幼苗根系浸入5～10倍之菌種稀釋液中，沾濕後立即取出定植；亦可將稀釋液噴濕種苗根部後再予定植。
3.在田間生長中之植株，可將100倍之菌種稀釋液灌入根部或土中即可；亦可以10倍之稀釋液在雨後噴入土中。
(二) 菌根菌之使用方法
1.將菌根菌孢子土（每克約含50粒菌種）以1:20之體積比均勻撒施於介質，再與介質均勻攪拌，攪拌後之介質填入穴盤中，再進行播種育苗。
2.採用苗床育苗者，每平方公尺之苗床施用300～500克菌種，將種子均勻撒播於苗床上，再以農具攪動混合。
3.菌種不宜與農藥或化學肥料同時使用。
(三) 溶磷菌之使用方法
1.每毫升之菌數約為4×108cfu，稀釋300～500倍，澆灌於根系附近之土壤至澆濕為原則，使菌液儘量接觸到根系為佳。
2.短期之葉菜類於育苗期間，宜在幼根形成期施用。
3.生長期為2～4個月之作物，可在生育初期根系生長旺盛之前先施用一次，隔2週再施用一次。
4.如為果樹或生育期在4個月以上者，可在作物新根生長旺盛期（落葉果樹多在立春前後）先施用一次，隔2週再施用一次，至開花期或幼果期再補施一次。
5.花卉作物可在生育期及開花初期各施用一次，長期之花卉可在採收初期連續施用數次。
6.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。

六、使用微生物肥料應考慮的因素 
　

微生物肥料係活的微生物，非肉眼所能見，其菌數、活性與肥效之良否實非一般農民所能辨識，有好的微生物肥料加上有效之肥料管理，才能確保農民之權益。

在使用微生物肥料基本上應注意： 
（一）耕地土壤之基本性質 
田地的土壤質地、酸鹼度、有機物含量、排水通氣情形，耕作制度及方式等都會影響到微生物肥料提供作物吸收利用養分的效果。不同性質的土壤和作物，須要考慮使用不同的微生物肥料菌株之種類。 
（二）微生物菌株存活期須長 
施用之微生物菌株，必須能夠在土壤中存活一段夠長的時間，才有機會發揮菌株之特性，幫助作物吸收養分或提供養分給作物吸收利用。 
（三）配合作物的需求 

各種作物在不同生長期中對微生物肥料種類需求不同，如多年生果樹在生長期重視氮及磷功能的菌種，中果期則重視增進磷功能的菌種。一般而言，微生物肥料之接種愈早期愈好，大都以幼苗期接種最有效。 
（四）掌握合理的施用量 
微生物肥料菌劑施用量一定要合理。每一作物生長有其合適的化學肥料用量，微生物肥料菌劑與化學肥料適當配合使用，才能使微生物肥料發揮應有的功效，才不致於浪費生產成本。 
（五）種源問題 

栽培者在微生物接種應用上必須小心謹慎，應思考栽培程序是否同時有利於植物及微生物兩者。栽培者所需照顧的不只是作物，同時要考慮微生物的孢子，在觀念上必須兼顧二者。如果只為了作物生長而長期犧牲了微生物的生機，勢必造成土壤生態失衡、導致土壤劣變，是目前所有農地的地力普遍衰退的主要原因。 
 

 七、結語

    因為長久時間的無休式的過度種植，農藥的無限量施用，使得大部分的土壤有機質含量普遍偏低，以及酸性土壤居多，致土壤中所含植物營養要素之有效性受到很大的限制。如土壤中磷與鐵、鋁、鈣等結合成不溶解性物質等。因此適當的利用有益微生物，應用於農業生產，以維護土壤肥力，並替代部分化學肥料及農藥的施用，紓減農業生產對環境之衝擊，對農業永續發展當有很大的助益。

※市面上的速效「微生物肥料」是否真的像宣傳般有神奇功效？

答案是: 不可能有神奇的功效。一般植物使用微生物肥料後生長良好的效果，最主要的因素是歸功於良好的照顧。其中的原因是，在堆肥製造時間必須要六個月以上，一般快速分解而成的肥料，必定會因分解時間不足，而造成有機質不完全腐熟，日後會再度分解而產生酸性及影響植物生長有抑制性的物質，如果不小心反而易使植物死亡。因為微生物肥料是一種活製劑，所以其肥效與活菌數量及周圍環境條件都有密切相關。包括溫度、水分、酸鹼度、營養條件及原來就生活在土壤中原有微生物的排斥作用都有一定影響，因此在應用時要加以注意。

※現今提供市場應用的微生物的肥料以及生物防治製劑

一、微生物肥料

除活酵菌肥(固態)與酵素液肥(液態)等等之外：

1.綜合微生物：內含非共生固氮菌、溶磷菌、乳酸菌、酵母菌、光合成菌、放線菌、生長俊等等，效果多元化，是有機農法初學者絕對需要的資材。

2. 光合酵素：利用光合成菌提供的葡萄糖、類胡蘿蔔素，以達到催甜、催大、催色的效果，並利用它來解除氨氣、硫化氫等毒素。

3. 固氮酵素：為非共生性固氮菌，以Azotobacter屬及Azotospirillium屬無主，無寄主專一性，可促進各種作物根系對水分、養分之吸收力，並能分泌植物生長素(IAA)及細胞分裂素(Cytokinin)。與光合成菌配合應用，則能相輔相成，效果更好。

4. 固氮、光合酵素：利用非共生的固氮菌群配合以光合成菌，用來噴葉及灌根，不但兼顧光合作用及固氮作用，而且又能達到此兩菌群相輔相成的效果。

5. 生長酵素：利用分泌激勃素、細胞分裂激素……等等生長促進素的菌群來增進植物生長。

6. 內生菌根菌：除少數植物外(十字花科等)能與大部分草本植物共生，尤其用於植物幼苗之感染特別有效。內生菌根菌可促進根部生長，幫助磷肥吸收。

7. 放縣共生菌(Frankia)：形成林木根瘤之固氮菌，可感染雙子葉木本植物，尤以赤楊、木麻黃、楊梅為著名。

8. 根圈固氮酵素：以根瘤菌為主，固氮效率良好，但限於共生，只適用於豆科植物。

9. 溶磷菌：可助土壤中難溶性無機磷鹽溶化之微生物的通稱，綜合土壤微生物群即包括所有溶磷菌。微生物中硫酸氧化細菌(Thiobacillus屬)、硝化菌(Nitrosomonas屬、Nitrobacter屬)等菌類可產生硫酸及硝酸以幫磷酸鹽的溶解。另外尚有桿菌(Bacillus屬)、假球菌(Pseudomonas屬)、鏈黴菌(Streptomyces屬)、麴菌(Aspergillus屬)、青黴菌(Penicillium屬)……等等，幾乎所有菌類都能生產有機酸。有機酸的種類也很多，主要如糖膠酸、黃酸、碳酸、柜櫞酸、修酸、乳酸、琥珀酸、醋酸……等等，其他還有一些有關磷酸分解酵素(如

phospholipase、nuclease、phytase)等都與溶磷作用有關，這些有機酸具嵌合作用(Chelation)，可與陽離子嵌合而使磷酸可溶化。因為這些菌類都屬一般土壤微生物群，做好有機農法就可達到溶磷效果，使土質疏鬆。

二、生物防治

1. 菌類的利用：利用微生物或其毒性物質作為防治病蟲害的藥劑，因其毒效專一性高，對人畜及環境的危害遠比化學農藥為低，沒有藥劑殘留問題，因此對人體健康及環境生態影響上都非常重要。

(a.) 蘇力菌(Bacillus thuringiensis)：革蘭氏陽性細菌，可產生內生孢子及結晶毒蛋白，對鱗翅目的蛾類、鞘翅目的甲蟲類及雙翅目的蚊蚋類有效。利用米糠、糖蜜混合施用於地面，吸引昆蟲來攝食，可提高效果。

(b.) 放線菌(Actinomyces屬)ST9：可分泌各種抗生素(Antibiotics)、抗菌素、殺蟲物質(如Blastocysin、Avermectin……等)，除有效拮抗作用外，並具分解纖維質及幾丁質之功能。使用時利用蟹殼粉(30%)、篦麻粕(60%)、糖蜜(10%)混合後，再以ST9(300倍液)澆濕，用厚布或塑膠布覆蓋，發酵一星期後翻推，再一星期後，即可用以薄層散佈稀釋使用，如果再配合蟹殼膠(幾丁酸Chitosan1/3000)使用，則效果倍增。

(c.) 絲狀菌(如黑殭菌Metarhizium屬、白殭菌Beauveria屬、綠殭菌Nomurese屬、紅殭菌Paecilamyces屬)等：均屬"蟲生真菌"，能自昆蟲表面感染，不需靠昆蟲攝食。

(d.) 假球菌(Pseudomonas屬)ST4：可分泌Pseudobactin、Pyrralnitrin及Pyluteorin等抗菌物質，具抑病及促進生長的效果。為"促進植物生長根圈菌"(PGPR)。

(e.) 木黴菌(Trichoderma屬)ST12：可產生多種抗菌物質，好酸性及高溫，能以寄生方式攻擊病源絲狀菌。

(f.) 枯草菌(Bacillus)：常見於土壤或枯草中，為革蘭氏陽性桿狀細菌。具耐熱性，對醣類、蛋白質之分解力強，繁殖速度快，可產生廣效抗生物質，對多種病原菌具有強力抗菌活性，但其分泌物則對植物根部生長有抑制之反效果，放太多的枯草菌反對植物生長不利。

(g.) 酵母菌(Yeast)：可生存於人體腸內，為半嫌氣性桿狀菌。乳酸飲料之發酵菌，所產生之乳酸具強酸性，可抑制病原菌之繁殖。

(h.) 微生物除草劑：利用寄主專一性，感染致病力強的植物病原菌或其酵素來消除雜草，可取代農藥中使用量最大的化學除草劑的一部份，可用菌種有Fusariun屬的Lateritium、roseum等，或Phytophthora palmivora及Collectotrichum gloeosporioides及Alternavia macrospora等，另外還有由Streptomyces hygroscopicus抽取而得之含磷Peptide製成枝除草劑，此類因作用極端專一性的關係，實際應用上將有相當的困難。

(i.) 綜合有益微生物(滿點十八號)：除了拮抗菌的直接作用外，土壤中的有益微生物群體大量繁殖，佔領根圈區域，微妙地控制根區之營養成分及氧氣分配，控制其pH值及氧化還元電位等的物理性環境，菌群優勢的形成能有效地抑制病原菌的繁殖。

(j.) 堆肥的利用：利用堆肥發酵的方式來大量繁殖有益土壤微生物，即可利用其拮抗作用來抵制病害菌，自然地取代了農藥的需求量，發揮防與治的效果。

(k.) 糖醋液和有機液肥：含多種有機酸、抗菌、殺蟲物質，可有效抑制病蟲害。

(l.) 其他如絲狀菌Arthrobotoris：更能形成圈套，當線蟲觸及圈套時，即收緊而將線蟲束縛致死。又如原生動物變形蟲類，亦可直接吞食細菌，土壤微生物中的Virus(噬菌體Phage)則能將其本身的基因侵入細菌體內繁殖後，再將整個細菌體溶化。

2. 昆蟲病原病毒的利用：可使昆蟲大量致病死亡並具持續感染作用，可達長期防治病蟲害之效，付諸實用者有核多角體病毒(NPV)及顆粒病毒(GV)屬Baculovirus病毒，另外還有細菌質多角體病毒(CPV)屬Reovirus病毒。

3. 弱毒性病毒的利用：可防止病原菌的發生，如利用煙草病毒(TMV)的L11A弱病毒，網面香瓜病毒(CGMMV)之CMV-SR弱病毒等。

4. 天敵的利用：人工培養天敵，如用卵寄生蜂防治玉米螟，補植蹣防治葉蹣，姬蜂防治甜菜蛾，釉小蜂防治椰子紅胸葉蟲……等等。天敵的人工培養不易，且防治對象侷限，實用上比較困難。

5. 誘殺法：利用含毒誘餌、性費洛蒙(雌性昆蟲吸引異性氣味物質)、黃色粘板及改造後的保特瓶等以誘殺昆蟲。

6. 不孕性昆蟲的利用：以鈷六十輻射線或藥劑使成不孕成蟲，施放田間以妨礙昆蟲的正常受孕，減少昆蟲後代群，此法用於果實蠅之防治，成效甚佳。

7. 遮斷保護法：利用細網張羅果園，以妨害蟲及鳥類的侵入，或用套袋保護果實。明溝灌水，灑石灰圈以阻隔移行性昆蟲，也可以利用塑膠布簡易溫室或網室栽培以減少蟲害等。

8. 自然農藥的利用：利用木醋液(醺燒木屑、粗糠等之煙霧凝聚液)、釀造醋、大蒜、辣椒、艾草、除蟲菊、魚藤、煙草、硫磺粉、樟腦油、牛乳、苦苓油、苦茶油、篦麻粕、蟹殼粉、蟹殼膠、消石灰、煤油、丁香油……等等，對於防治蟲害也是非常有效。

參考出處: 農糧署、中興大學