日前，在吉林省長春市公主嶺農業產業園生產田，吉林省農業農村廳組織專家對基于微生物組技術的玉米超高產集成技術示范地塊進行田間測產。結果顯示，選取機械實收1038平方米的玉米地塊，平均畝產1067公斤（折算14%含水率）。
玉米高產的背后原因是什么？“微生物組的力量。”吉林大學植物科學學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——將空氣中的氮元素變成植物的“營養餐”。但由于固氮體系復雜，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，在吉林省農業農村部門的指導下，吉林大學植物科學學院與廣東麗豪生物農業有限公司（以下簡稱“麗豪生物”）在微生物組技術的集成應用方面展開戰略合作，將微生物從實驗室帶到田間地頭，為農業綠色發展帶來革新動力。
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的作物超高產集成技術，并應用到玉米、小麥、辣椒等作物，以達到抗病、減藥、高產的目的。”都興林說。
該集成技術的核心產品是PGPR微生物固氮菌劑（以下簡稱“菌劑”），它像一個“六邊形戰士”，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分，也能活化土壤中的存量養分。使用該菌劑，并結合水肥一體化、酸化土壤修復改良技術等配套技術，能提高作物的產量和品質，同時有助于減少化肥農藥的使用，發揮植物-土壤-微生物的協同作用，實現對耕地的可持續保護和修復。
“傳統生物固氮研究主要關注根瘤菌或者聯合固氮菌的固氮效益，認為兩者的生理性狀不同，不能共同培養。但我們在國際上首次發現了這兩者的聯合固氮機制，能顯著提高作物的固氮效率。”吉林大學植物科學學院兼職教授、麗豪生物董事長袁文豪告訴記者，目前團隊已經成功開辟了一條新的道路——組合功能性狀，把有著不同本領的菌株群體馴化、融合成一個超大規模功能菌群。
如今這個“大家庭”里已經有1500多個“成員”，這些“成員”通過組隊，有了不同的療效。比如，氫氧化細菌群組可以誘導植物產生系統防御反應，增強作物應對干旱、高溫、鹽漬等的能力；真菌群組則可以增強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、系統性的，不同微生物組對不同作物的作用處于動態。”都興林介紹，集成技術的發展主要分為三個階段，提高作物的生物固氮效率、改善土壤環境是第一階段，增強作物應對極端天氣的能力、穩產增產是第二階段，第三階段的研究重點則是防治各種病蟲害。目前，團隊已經完成對花生、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，結果顯示應用集成技術后，示范田畝產達到340.54公斤/畝，創造了東北地區大面積實測高產紀錄。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）對菌劑的大力推廣應用，當地主要經濟作物辣椒的效益也顯著提升。
通榆縣以村黨支部領辦合作社，發展“龍頭企業+村級合作社+農戶”的訂單農業，農戶在合作社的指導下科學種植，作為農業產業化國家重點龍頭企業的天意農產品經貿有限責任公司（以下簡稱“天意公司”）則負責為農戶提供優質種苗、技術服務和進行產品收購。
“最開始我是抱著試一試的心態，結果發現菌劑的效果超出預料。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。”天意公司經理陳偉介紹，菌劑能讓辣椒提前15天上市，并實現增產20%～30%。“我們公司的辣椒還出口到韓國，現在海關檢查時農藥殘留量明顯降低。”陳偉說。
“接下來我們將布局其他作物，加強政校企三方的緊密合作，共同推進集成技術的示范應用。”通榆縣農業農村局副局長杜白龍介紹，當地大力推廣穴盤育苗，發展庭院經濟，再結合菌劑的使用，可以將辣椒收益提升30%以上。
在通榆縣，以農業生產的實際需要為導向，政府支持、企業應用與高校指導形成了一個良性循環，大幅縮短了科技成果轉化的時間，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。
記者來到新鄉市平原示范區萬盛農技服務專業合作社的大田，發現相比于對照田，使用菌劑后的小麥根系更發達，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大到了1000畝！”合作社技術人員肖連勝說，“小麥變壯了，原來要用30斤種子的地，現在用26斤就夠了，不但成本降低，去年還比對照田增產了近300斤。”當地農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，花生畝產達到七八百斤，所以今年開始在小麥上也用了菌劑！”
5年來，集成技術在東北地區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，實現大面積增產15%～60%。在菌劑的保駕護航下，玉米、大豆、辣椒、花生、小麥等多種作物正煥發出新的強勁的生命力。
提升糧食質量
助力農業綠色轉型
隨著近年來氣候變化加劇，探尋農業可持續發展成為農業科技創新的應有之義。一方面，土壤中的微生物活躍可以增強土壤肥力；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息息相關，影響著全球生態系統。因此，加深對微生物的理解以及強化其作用至關重要。
“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，集成技術為作物的生長過程營造了一個適宜的微生物環境，這在一定程度上能緩解土地退化。”中國糧食博物館館長、河南工業大學教授師高民表示。
河南工業大學糧食創新發展中心主任裴少峰告訴記者，保障糧食安全需要實現農業的“育耕種管收”與糧食產業“收儲運加銷”的全流程融合。“糧食質量對后期加工有重要影響，集成技術將推動我國從化學農業技術向微生物組農業技術加速轉型升級，是保障糧食質量的有效路徑。”裴少峰說。
集成技術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，讓作物能夠從土壤中吸收大量營養元素。”都興林說。
“接下來我們考慮利用分子微生物學的技術，對每一個單項的菌種進行各方面功能精準鑒定，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，吉林大學植物科學學院與麗豪生物計劃未來聯合培養農業專業博士，并共同申報博士后工作站，繼續深化科研合作。
