“減肥”時代 固氮菌劑搶占生物肥料市場
氮作為植物必需的大量營養元素，農業生產需要向作物提供足量的此類營養。然而我國農業長期過度使用化肥，氮肥利用率低（僅為25%-40%）。生產氮肥使用的化學方法需要高溫、高壓等非常苛刻的條件，因此浪費了大量原料和能源。未被吸收的化肥造成土壤鹽化、酸化，破壞土壤有益微生物菌群，土壤活性下降。而生物肥料在為作物提供營養的同時，還可增加土壤有機質，改良土壤結構，改善根際有益菌。生物肥料替代化肥是農業可持續發展的必然選擇。
就全球范圍來看，生物肥料市場份額的75%被固氮菌肥料占有，溶磷菌肥占15%，其余為溶鉀/鋅菌肥等。固氮菌肥（或稱“固氮菌劑”）占有的生物肥料市場份額最大，而這其中最常用的是根瘤菌，此類固氮菌也是生物肥料中使用最早，在全球應用最為廣泛，應用效果最穩定的菌種。2017年，全球根瘤菌類生物肥料市場價值為2.337億美元，預計2018-2023年期間的年復合增長率將達到8%。
根瘤菌劑在我國的研究應用
我國根瘤菌劑的研究、生產和應用已有80多年的歷史。最初的研究應用是針對大豆和花生的根瘤菌劑。50-60年代期間，根瘤菌劑成為了應用最為廣泛的微生物肥料，其中大豆、花生、紫云英及豆科牧草的接種面積較大，增產效果明顯。根瘤菌與豆科植物的共生固氮量居各類生物固氮體系之首。作物的種子用根瘤菌拌種，使其表面附著大量根瘤菌，種子在播種后，生根時根系分泌物能刺激根瘤菌大量繁殖，通過根毛進入根內，經過一系列生理變化形成根瘤，菌體在根瘤內借助固氮酶固氮。豆科根瘤菌固定的氮素大部分可為植物吸收利用，豆科作物借此獲得的氮素約占其所需氮素的 30%-80%。大豆接種根瘤菌每公頃可增產大豆 225-300kg。根瘤菌在其他作物上也有增產效果，例如花生根瘤菌可使花生增產10%-50%，紫云英根瘤菌在未種植過紫云英的地區應用可使產草量成倍增長。在保證作物產量穩步增長的同時，產品品質也有所提高。目前，根瘤菌肥在我國應用的經濟效益非常好，投入與產出之比在1：10-20以上。
阻礙根瘤菌劑推廣因素和突破方向
我國豆科作物根瘤菌接種面積僅占播種面積的1-3%。目前從研發到市場，一些問題正制約著行業的發展。
1.產業鏈上游研發端：施加氮肥后，根瘤菌在富含氮元素的土壤中會停止固氮；土著根瘤菌會與接種根瘤菌競爭結瘤；根瘤菌若要充分發揮功效，菌種還需要與土壤條件、豆科植物品種相匹配；此外，菌劑保質時間短，純度不夠，活菌數不足也是影響產品推廣的重要因素。因此，研究如何提高根瘤菌劑抗氮肥阻礙的能力，增強與其他根瘤菌的競爭力，選育出對環境適應力強，宿主作物種類多樣的根瘤菌種，并提高產品純度和活菌數，即為新菌劑的大范圍推廣創造先決條件。
2.產業鏈下游應用端：大多數的農戶只對化肥熟悉，認準化肥，而對土壤結構和菌劑知之甚少；由于菌劑的宣傳不接地氣，農民不理解菌劑相關的各種概念；對不熟悉的產品，農民往往缺乏信任。因此需要為農民開展技術培訓，普及知識；生產商和銷售商可充分利用互聯網和媒體職能，擴大對產品技術的宣傳；此外，向農民展示菌劑實實在在的應用效果，獲取農民對產品的信任也非常關鍵；為農民開展服務指導工作，幫助其正確使用產品，使產品發揮出應有的功效，才能增加農民對產品的信心。
新興固氮醋桿菌（Gd）技術亮點
相比較根瘤菌，固氮醋桿菌在農業生產應用中有明顯的優勢。Gd是生物肥料產品中新興而獨特的一類固氮菌。此類細菌不含硝酸還原酶蛋白，固氮酶的活性不受高硝酸鹽含量的影響，也不會完全受到銨的抑制，因此這些細菌的固氮能力不會被銨鹽氮肥削弱。Gd還可進入植物的多個部位，包括莖干和葉片，而根瘤菌必須進入根瘤才能發揮固氮功效。此類細菌能在多種環境條件下生長，包括低pH、高糖、高鹽環境等。研究發現，Gd可與多種作物存在共生關系，包括甘蔗、玉米、小麥、咖啡、菠蘿、芒果、香蕉、水稻、紅薯、茶、蘿卜、甜菜根、棉花、三葉草等，宿主作物種類多樣。此類產品也易于應用，Gd能通過種子包衣，莖干施用，以及根部滴灌的方式寄生于作物中。
近些年的研究發現，Gd對植物的貢獻除了來自固氮作用，它們還能產生植物激素，對抗作物病害，促進礦質元素的溶解。幾乎所有Gd菌株都可產生吲哚乙酸，該物質能夠促進根部的生長發育；Gd還能產生鐵運載體，以此加速植物的生長。在病害防治方面，Gd還能對抗甘蔗赤腐病和白條病，Gd分泌的特定蛋白質（細菌素）可阻礙白紋黃單胞菌的生長；也有研究證明，Gd對某些鐮孢菌同樣具有抑制效果，其產生的揮發性脂肪酸對根結線蟲也具備防效。在溶解礦質元素方面，研究發現在甘蔗等含有糖源的作物中，多種Gd菌種具備促進礦質元素溶解的能力，包括磷酸、鋅、鐵、錳、硅等。
未來趨勢
購買化肥對農民而言是筆非常大的開銷。大豆所需的氮肥用量遠低于玉米、小麥等作物，這得益于固氮菌的應用。此外，近年來氮肥價格呈上漲趨勢，迫使越來越多的農民選擇氮肥的替代產品，以降低農業生產成本。
在我國，人們選購產品的觀念正在發生轉變。消費者越來越重視農產品質量和安全，未來市場中將有越來越多的人支持生態農業、有機農業。土地流轉使得國內的種植大戶日益增多，種植戶選擇產品逐漸從價格主導轉變為效益主導。由于消費者對農產品品質日趨重視，與產量相比，農民的收益受作物品質的影響會越來越大。而生物肥料具備的土壤修復功效，與化肥相比能使作物獲得更佳的品質。隨著種植者對菌劑的正確認識和認可度不斷加深，固氮菌肥逐步取代合成氮肥是大勢所趨。
我國固氮菌劑行業尚有極大的發展空間。目前我國的菌劑市場還沒有出現領軍企業或標桿性產品。根瘤菌接種率在我國還非常低，而美國和巴西等主要大豆種植國家的接種率已達到95% 以上，相比而言我國大范圍市場空白有待填補。針對谷類等非豆科作物，固氮作用則更多依賴于像Gd這類新興的固氮技術。隨著我國對固氮菌的研究不斷深入，亦或引進海外先進技術，更多優質固氮菌產品將服務于我國市場，填補大面積的菌劑應用空白。“減肥“時代，生物肥料行業將出現固氮菌劑新競技場！
