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微生物在農業生產之應用 微生物肥料之功能： 　　有益的土壤微生物種類甚多，不同微生物肥料有不同之功能，其功能主要如下： （一） 固氮作用： 固氮菌包括共生、附著及游離三類菌，係將空氣中的氮素固定為氨，轉變成作物可以利用的氮源，固氮作用可減少氮肥的施用，如此可減少為製造化學氮肥所消耗的石油能源，也可減緩土壤由於施用化學肥料造成酸化的效應。 （二） 溶解作用： 土壤中存有許多作物不能利用的不溶性營養元素，如磷酸鈣、磷酸鐵等，需靠溶磷菌將磷溶解後才能被利用，因此，這類具有提供作物營養的功能，減少化學肥料的施用，例如溶磷菌。 （三） 增進根系營養吸收及生長的作用 微生物肥料中有增進根系營養吸收與生長的菌類，增加根系吸收能力及表面積，即可減少化學肥料的施用，提高土壤中的營養供應效率，如菌根菌。 （四） 增加植物對逆境的抗性與病原之拮抗 微生物的部分分泌物質對其他生物之生存具有抑制作用，此種微生物可使土壤或植體中病原菌減少甚或死亡，減少病害發生，降低農藥之使用。 （五） 促進有機物之分解 大分子之有機物需經由微生物分泌酵素分解成較小的分子或無機物，才能被植物利用。 微生物肥料的使用方法： 　　目前常用推廣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 至 10 倍之稀釋液將種子噴濕，使種子與液劑接觸，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 至 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） 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 300 至 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。 4. 如為果樹或生育期 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，至開花期或幼果期再補施一次。 5. 花卉作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。 微生物在農業生產上常用的例子 （一） 固氮根瘤菌在農業之應用 　　土壤微生物根瘤菌可感染豆科植物根部，形成根瘤，進行共生固氮作用。根瘤是根部突起物，內含有根瘤菌的變形體，體內具有固氮酵素，進行固氮作用。豆科植物和固氮細菌是互利共生的關係，細菌供給植物可利用的氮，植物則提供細菌碳水化合物和其它有機化合物。 根瘤菌與豆科宿主間具有相當專一性的共生作用，例如用於大豆的根瘤菌不能使花生產生根瘤。根瘤內固氮作用所產生的氨大多在根瘤內合成胺基酸，然後經由木質部運送到枝和葉中。學者曾由台灣土壤中分離得快生型大豆根瘤菌，此菌作為研究材料上，因世代時間短，固氮效率毫不遜色，在未來研究及應用生產根瘤菌接種劑上甚有助益。 　　根瘤菌的應用上可以減少施用氮肥，減少環境中氮的汙染及土壤酸化，可提高豆科的產量及品質，並增進土壤肥力及健康。根瘤菌與豆科作物的共生作用，於今日推展永續性農耕法中，為不可或缺之土壤管理或輪作程序之一。 　　以台南區農業改良場為例，從 86 年起，於不同地點陸續進行毛豆接種固氮根瘤菌的小面積示範（表一），發現除了鹽水鎮試區接種區的產量明顯較高外，在接種根瘤菌且氮素肥每公頃施用 20 公斤的情況下，毛豆合格莢產量與農民慣施氮素肥料量（每公頃 120 公斤以上）所得產量相比，並無顯著差異，而投入肥料成本每公頃可減少 1,000 元以上。另由田間試驗結果顯示，毛豆固氮菌若接種成功，產量水準一定可以趕上施用大量氮素肥料，然而接種成功與否並非僅由單一因素來決定，尤其田間土壤的情況相當複雜，至今仍無法確定與接種成功有高相關的單一因素。 　　固氮菌在台灣研究發展已邁向多功效及多作物應用之菌種，除具固氮作用能力外，已篩選出固氮溶磷之菌種，並已初步完成非豆科與根瘤菌形成根瘤之研究發展，未來將使固氮菌成為多目標用途之菌種。而於雙重接種根瘤菌及菌根菌對增產的效果上，學者曾報導雙重接種對大豆產量之影響有達 145 %之增產。 （二） 叢枝內生菌根菌在農業之應用 　　菌根菌是一種與植物根部共生極為廣泛的真菌，主要的菌根菌包括內生、外生及內外生三大類，作物的根部與菌根菌發生共生後，外生菌根菌之菌絲伸入根皮層，但不進入細胞內，常在根的外部形成菌絲鞘，使共生體呈現瘤狀或掌狀物，外生菌根菌的共生以林木為最多，如松樹等；內生菌根菌之菌絲伸入根皮層及細胞內；內外生菌根菌則根皮層細胞內外皆有菌絲生長，具有前述兩種菌根之特徵。一般農田作物以內生菌根菌為最多，尤其以叢枝菌根菌最普遍受到重視。 　　由於這類真菌在感染植物之根部後會向根外延伸出長達 8 至 10 公分長的根外菌絲。這些根外菌絲有如根毛一般，因此有助於增加植物根部的吸收面積，特別是對於磷肥的吸收，效果尤其顯著。此外，叢枝內生菌根菌對於幫助作物抵抗逆境、土生病害、線蟲等的研究，也倍受肯定。在花卉方面，可促進早花，增大花朵，及延長切花在花瓶的插花壽限等。 　　農業試驗所嘉義分所自民國 69 年起即從事內生菌根菌之開發研究，篩選優良菌種 Glomus clarum，與洋香瓜具親和性，育苗期接種感染形成內生菌根，可促進根群發育，有助磷肥等要素吸收能力，提高產量與品質。經由該所大量繁殖菌根菌接種原，供育苗接種應用。嘉義、台南地區近年來將菌根菌應用於洋香瓜之育苗上，有助於瓜苗根部之發育及其移植之成活率，提早採收與提高果實品質，學者曾報導每公頃約可增加收益 160,000 元。 （三） 溶磷菌在農業之應用 　　溶磷菌是泛指能溶解土壤中不易溶解的無機或有機磷化物的微生物總稱。 　　土壤中磷素存在之形式，包括無機態與有機態，或磷肥施入土壤中後，磷素常被固定而成不易溶解型，導致不易被植物吸收而常在農田中累積，溶磷菌之作用即在溶解此累積之無機與有機結合之磷素，溶磷菌亦能促進根系之伸展，有利營養之吸收。不同的溶磷菌的種類中，溶磷能力及能溶解磷化物的範圍差異甚大，有的菌可溶解「鈣結合磷」，可是不能溶解「鐵結合磷」，有的菌種可溶解多樣不易溶解的磷化物。常見的溶磷菌包括細菌及真菌，如 Pseudomonas, Bacillus, Thiobacillus, Penicillium, Aspergillus 屬等。 　　土壤微生物中的溶磷菌接種於土壤中，可以增進磷礦石粉、過磷酸鈣、鋁磷化合物的溶解。溶磷菌除可溶解化合物增加作物根部對磷肥吸收的能力外，還能分泌出植物生長激素如IAA、NAA等，在非洲菊、百合之相關試驗均有顯著之正效益。 　　微生物肥料之肥效往往非單一功能作用之結果，因而朝多種菌的複合發展，就像化學肥料由單質肥料向複合肥料發展一樣，微生物肥料亦趨向於將固氮和磷、鉀細菌複合在一起，如目前之溶磷根瘤菌即是。 表一、接種根瘤菌對毛豆產量的影響 年 鄉鎮 期作 肥料量/ N-P2O5-K2O 接種 合格莢產量 公噸/公頃 86 新市鄉 秋 120-60-60 無 11.9 20-60-60 有 10.3 86 六甲鄉 秋 120-60-60 無 10.2 20-60-60 有 9.48 87 土庫鎮 春 120-60-60 無 6.20 20-60-60 有 6.12 87 元長鄉 春 120-60-60 無 10.8 20-60-60 有 12.5 88 土庫鎮 春 183-72-30 無 7.63 20-60-60 有 8.04 88 元長鄉 春 367-60-60 無 8.88 20-60-60 有 8.12 89 土庫鎮 春 200-60-60 無 9.50 20-60-60 有 10.3 89 元長鄉 春 120-60-60 無 8.86 20-60-60 有 8.55 89 鹽水鎮 秋 164-90-60 無 5.35 20-60-60 有 6.78 89 新市鄉 秋 164-90-60 無 7.30 20-60-60 有 6.58 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。而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，通常與土壤養分的分佈、移動、土壤的生態有密切關係，因而影響到微生物肥料能提供作物吸收利用養分的效果。不同性質的土壤，則還須要考慮使用微生物肥料菌株之種類。 （二） 微生物肥料菌株存活期須長 　　所施用之微生物肥料菌株，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 　　微生物肥料之接種愈早期愈好，以幼苗期接種最有效。各種作物在不同生長期中對微生物肥料種類的需求不同，如多年生果樹在生長期重氮及磷功能的菌種，中果期則重視增進磷功能的菌種。 （四） 掌握合理的施用量 　　微生物肥料菌劑施用量需合理。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，而不致浪費生產成本。 （五） 種源供應問題 　　目前推廣之微生物肥料菌種種源係在農委會補助計畫下，由相關大學或研究單位培殖免費供應，因限於經費及設備，供應數量有限，無法普及推廣，實非產業發展正確與長遠之計。未來應將研究開發具成效之技術或產品，朝技術移轉相關業者投資量產普遍供應，才能普及並落實於產業。微生物肥料在國內尚在初期發展階段，雖然市場有限，惟配合永續農業之發展，應有成長之空間。 　　綜而言之，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。換言之，栽培者所需照顧的不只是作物的種子，同時要考慮微生物的孢子，在觀念上可將其視為第二種種子，所以必須兼顧二種種子都要發芽，並且生長良好才是。如果只為了第一類種子生長而長期犧牲了其他種子的生機，勢必造成土壤生態失衡導致土壤劣變，此即是目前台灣農地地力普遍衰退的基本原因。 　　台灣位處於亞熱帶地區，為高溫多雨之氣候型態，對土壤中微生物之活動及變遷影響頗大。尤以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、鋁等結合成不溶解性物質，而有些細菌能分泌有機酸，幫助磷化合物之分解，增進植物對磷等養分之吸收。 　　對於有效微生物使用到農作物生產上，在國外早已開始，而台灣最早期的應用是由大豆的固氮作用開始，近年來引入特別多。利用微生物來促進作物生產，改善土壤等，這是農業生產的新手段。 資料來源： 黃瑞彰、林晉卿、林經偉、卓家榮，「微生物在農業生產之應用」，台南區農業專訊第 41 期 P.7~12 ， 2002 年9月 http://organic.niu.edu.tw/03-production/soil&manure/manager-30.htm