中医药是中华传统文化的瑰宝，随着国民健康意识的提高，中医药的需求逐年提升。近年来，国家也出台了《中医药振兴发展重大工程实施方案》 等政策方案，提升对人民群众中医药服务的需求和质量^[1]。为了满足中药材日益增长的需求，规模化、集约化种植以及多年连作和水肥的不合理使用是目前中药材种植中普遍存在的现象，导致土壤营养流失、微生物菌群失衡和病虫害频发，严重影响中药材产量和品质^[2]。

“药材好，药才好”，优质、道地中药材是中药产业高质量发展的重要保障。中药材种植过程中土壤微生物失衡是导致中药材病虫害发生和品质不高的原因之一，而土壤微生物是中药材“拟境栽培”重要的一环^[3]。有研究发现，植物接种微生物后，无论是有益菌还是有害菌，首先都会当成是自己的“敌人”来对待^[4]，有助于药用成分的合成和积累。随后益生菌在植物中定殖，并与植物建立合作关系，通过增加营养元素、产生植物生长调节剂、拮抗病原菌和改善土壤微生物失衡等方式促进植物生长，提高中药材品质^[5]。微生物菌肥是一类以益生菌生命活动及其代谢产物为基础，促使作物生长过程中得到特定肥效的微生物制品，在中药材种植方面具有巨大的应用价值和市场前景。本文对微生物菌肥生产企业、产品类型、菌种资源以及微生物菌肥登记作物及其在中药材中的应用和未来开发趋势进行讨论，旨在为微生物菌肥的发展及其在中药材种植中的应用和中药资源可持续发展提供参考。

1 我国微生物菌肥企业数量及分布

我国微生物菌肥的研究始于 20 世纪 40 年代，这一时期以固氮菌肥为主^[6]。随后我国又陆续推出了以内生放线菌、联合固氮菌、菌根真菌为主的抗生菌肥^[7]。20 世纪 80 年代中后期，我国微生物菌肥产业迅速发展，从小作坊逐步发展为正规企业，工业化及商业化水平逐步提高^[8]。自 20 世纪 90 年代出台微生物菌肥登记政策，陆续有多家企业登记几十种不同功能的微生物菌肥。截至 2023 年 10 月底，我国微生物肥料企业数量达 4500 家 （境外 30 家），遍布 31 个省、市、自治区，年产能 4000 万 t，年产值超过 400 亿元。微生物菌肥企业主要分布在华北平原和东北平原等主粮生产区，其中企业数量超过 300 家的有 4 个省份，分别为河南省、河北省、黑龙江省和山东省（表1）。企业数量超过 150 家的省份包括湖北省、辽宁省和陕西省，企业数量低于 50 家的包括吉林省、安徽省、江西省、浙江省等 14 个省（自治区、直辖市） （表1）。

注：根据农业农村部微生物菌肥和食用菌菌种质量监督检验测试中心《登记产品》整理。以下表、图（除图3 外）同。

虽然我国微生物菌肥生产企业较多，但是多以中小型企业为主，菌剂类企业年产量主要集中在百吨级别，超过千吨的大企业相对较少，全球竞争力相对较弱。微生物菌肥核心产商如 National Fertilizers Limited、Symborg、Novozymes、Biomax 等国外知名企业占据了超过 60% 的市场份额，产品销往全球 130 多个国家和地区。由于我国微生物菌肥生产企业规模小，领军企业少，企业研发投入和创新能力不足，微生物菌肥的生产多是效仿国外同类产品，缺乏针对不同地区、不同作物的菌肥产品。近年来，我国各省份在发展、培养自己的龙头企业，期望通过龙头企业的方式带动微生物菌肥企业的创新能力、产品质量和市场接受度。目前已有一些国内企业发展壮大，在全球微生物菌肥领域占有一席之地，如深圳市芭田生态工程股份有限公司、西安德龙生物科技有限公司、北京精耕天下农业科技等。

2 2000—2023 年微生物菌肥登记数量

与传统肥料相比，微生物菌肥在提高肥料利用率、保护生态环境、农产品品质以及废弃物资源化利用等方面具有明显优势。因此，我国在微生物菌肥研究上的投入逐年增多，微生物菌肥登记产品也在逐年增加。截至 2023 年 10 月底，在农业农村部微生物肥料和食用菌菌种质量监督测试中心（以下简称测试中心）登记的产品达到 10329 个。从图1 中可以看出，微生物菌肥从 2000—2012 年登记数都低于 100 个，2013—2017 年登记数量增长速度较快；2018 年登记数远高于其他年份，达到 2963 个，主要原因在于 2017 年农业农村部第 8 号令对肥料登记管理办法有较大变动，取消了临时登记事项，不再征收肥料登记费，同时放宽了承担肥料田间示范试验的单位范围。

3 微生物菌肥种类及剂型

微生物菌肥是含有特定活体微生物的制剂，根据微生物种类、作用和物质构成，微生物菌肥可分为多种类型^[9]。目前在测试中心登记的产品分为菌剂类和菌肥类两大类。菌剂类包括根瘤菌剂、光合细菌菌剂、内生菌根菌剂、硅酸盐菌剂、微生物菌剂、土壤修复菌剂、微生物浓缩制剂和有机物料腐熟剂 8 个品种，菌肥类可分为生物有机肥和复合微生物肥 2 种^[10]。其中，以微生物菌剂登记产品最多，达到 4973 个，占所有微生物菌肥的 48.15%，其他类型菌剂所占比例不足 10%（表2）。

我国微生物菌肥按剂型可分为粉剂、颗粒和液体 3 类，其中粉剂占比最多，达到 45.81%，颗粒和液体分别占 32.92% 和 21.27%（图2）。不同剂型有其优缺点，如粉剂保质期较长，方便运输，但是受潮后容易结块，影响粉剂使用。颗粒型微生物菌肥保质期也较长，方便运输，但是在将微生物和载体制备成颗粒型的过程中，微生物会受高温影响而大大降低活菌数，影响微生物活性。液体微生物菌肥有效活菌数最多，并且菌处于活化状态，能快速发挥作用，但是液体型微生物菌肥货架期短，不便于运输和保存。

4 微生物菌肥产品中功能菌的种类

植物促生菌是微生物菌肥产品中的主要功能菌，它的作用方式分为直接作用和间接作用^[11]。直接作用是通过活化土壤中的营养物质，增加植物可利用营养物质的供应，从而促进植物生长和增产，如根瘤菌剂中的根瘤菌能将大气中的氮气转化为植物可利用的铵态氮^[12]。解磷、解钾菌通过产生有机酸或螯合剂类物质，释放土壤中不溶性的磷元素和钾元素，从而增加植物的营养供应^[13]。间接作用是一些菌株可以产生刺激性代谢产物，抑制土壤中病原菌的生长，从而减轻作物病害，间接促进作物产量的增加，如泾阳链霉菌、多黏类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等^[14-16]。

微生物菌肥使用菌种种类不断扩大，由原来单一的根瘤菌种向多元化菌种转化。目前我国登记的肥料产品中所使用的菌种达 170 多种，菌种类型从细菌发展到放线菌、酵母菌和霉菌等真菌^[17]。菌种类型包括芽孢杆菌、酵母菌、链霉菌、假单胞菌、泛菌、乳杆菌、根瘤菌、曲霉、青霉等。芽孢杆菌是使用较多的菌属，包括枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis） 和苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）等 19 个不同的菌种（图3）。链霉菌有出色的产抗生素能力，而且能产生植物生长调节剂，在微生物菌肥产品中大量被使用^[18-20]。有超过 20 种链霉菌在不同微生物菌肥产品中被使用，包括弗氏链霉菌 （Streptomyces fradiae）、细黄链霉菌（Streptomyces microflavus）和娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei） 等。此外，乳杆菌属也是微生物菌肥产品中使用较多的菌属，有 14 种乳杆菌应用到不同微生物菌肥产品中。对菌株使用频次统计结果进行相对化处理，结果显示，虽然有更多的链霉菌菌种在微生物菌肥中被使用，但是芽孢杆菌使用频次远远高于其他菌株，尤其是枯草芽孢杆菌、地衣类芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌（图3）。

复合菌种相比单一菌种在实际应用过程中更具优势，菌种组合类型多种多样，以“促生菌 + 生防菌”“促生菌 + 酵母”“促生菌 + 真菌”为主。真菌与细菌因其在植物中有不同的生态占位和作用方式，两者能够合作促进植物的生长，更好地发挥微生物的作用^[21]。微生物菌肥中使用的真菌包括木霉菌、曲霉菌、酵母菌、青霉菌和藻类等，以哈茨木霉、淡紫紫孢菌和酿酒酵母为主，占真菌使用菌种的 65% 左右（表3）。

菌种资源是开发优良菌肥的关键，我国虽然是微生物资源大国，农业微生物菌种库可公开获取的库藏资源约为 1.75×10⁴ 株。然而，我国却是微生物菌种资源进口大国，在基础研究和生产应用领域的菌株资源都依赖进口。相比于西方发达国家，我国现代微生物研究起步较晚，在收集、保存微生物资源方面的发展比美国、德国等发达国家滞后。我国地域辽阔，是高度生物多样性国家之一，多样化的环境蕴藏着丰富的微生物资源，国家近几年也启动了代表性生态系统微生物资源的调查、收集工作^[22]。除此之外，菌种的保藏和复壮技术也应加强，菌种功能丢失和失活也是造成微生物菌肥效果不稳定的因素。

5 微生物菌肥登记作物类型

微生物菌肥登记的作物品种包括粮油作物、蔬菜、水果、中药材以及一些经济植物。粮油类作物包括小麦、玉米、水稻、花生、马铃薯等，其中登记水稻的微生物菌肥产品最多，这可能是因为水稻作为中国食用量最大的作物，水稻的产量关系到中国的粮食安全。蔬菜中微生物菌肥产品登记最多的是番茄和黄瓜，同时也是最早登记的蔬菜之一，并且每年都有新的微生物菌肥产品登记在册。随着生活水平的提高，人们对物质需求呈现多样化，对新的蔬菜、水果类型需求量在增加，如近几年备受消费者欢迎的冰糖橙、百香果、火龙果等，相应的微生物菌肥产品也在陆续登记使用（表4）。但是针对中药材种植的产品仍匮乏，仅有不到 90 种适用于人参、三七、贝母、板蓝根等 17 种中药材的微生物菌肥（表4）。其中适用于人参的微生物菌肥达 49 种，多数适用于其他中药材的微生物菌肥近几年才登记使用。

续表

6 微生物菌肥在中药材种植中的作用

随着人民生活水平提高以及人口老龄化加剧，老百姓对中医药的认知和认可度逐渐提高，对中医药和养生保健品的需求逐年增加^[23]。我国是中药材大国，中药材资源丰富，常用中药材 600 余种，其中近 300 种已经人工种植，2020 年，全国中药材种植面积已超过 53.33 万 hm^2[24]。中药材的种植对提高企业和农民收入、涵养水源、传承中医文化、保障人民生命健康等方面具有重要作用^[25-26]。对此，国家和各级政府都在推进中药材的种植。但我国中药材种植产业仍然面临多种问题，如种植区域不合理、生产技术相对落后、主体多、规模小、优质种子种苗缺乏、机械化水平低、病虫害严重、产品品质不稳定等，严重制约了我国中药材产业的发展^[27]。

由于种植户缺乏中药材相关知识，对于中药材的种植具有跟风和盲目性，导致中药材种植于不利于生长的地方。对此，各地政府和农业服务机构也在加强中药材种植知识的宣传，鼓励企业与高校、科研机构的合作，建立中药材实验室、培养中医药高水平人才，以科技特派员的形式派驻技术专家对企业进行指导^[28]。针对主体多、规模小的问题，地方政府引导大型种植企业有序流转土地承包经营权，部分中药材已初步实现规模化、机械化、标准化生产经营^[29]。中药材的种植方式呈现多元化发展，包括基于作物布局的传统种植模式，也有多种现代化的种植技术兴起，如无土栽培、设施栽培、仿野生栽培和野生抚育等。虽然我国中药材种植模式多样，但仍以传统种植模式为主，一些种植模式概念模糊、缺乏系统化梳理^[30]，存在栽培技术落后、管理混乱导致病虫害盛行、农药残留、重金属超标、产量偏低等一系问题。有研究指出中药材种植过程中病虫害具有频发、多发现象，部分病害、虫害危害较大，如黄精的根腐病、人参和西洋参的黑斑病等，处理不当甚至可能造成绝收^[31]。部分种植户可能会为了减轻病虫害和提高产量而使用农药和植物生长调节剂，然而，中药材种类繁多，现有登记农药种类远不能满足实际种植中的病虫害防治需求，种植户种植过程中存在不规范使用农药的现象，导致中药材中的农药残留具有“高检出率，但残留水平相对较低”的特点^[32]。植物生长调节剂的使用虽能促进植物生长和产量提高，但普遍存在误用和滥用的现象，导致中药材品质下降^[33]。生物防治是利用生物或其代谢物，如抗生素、生物酶或天敌等，来控制有害动植物群或减轻其危害程度的方法，如利用哈茨木霉制剂防治中药材的白绢病和猝倒病等。微生物菌肥作为一种绿色环保的新型肥料，在中药材人工种植方面有巨大的优势和市场价值。

6.1 减轻连作障碍

土壤是自然界最复杂的生态系统之一，健康的土壤是维持土壤生态系统服务功能可持续性及保证粮食安全的关键。由于中药材在生长过程中对某种元素的偏向性吸收、产生化感自毒物质以及土传病原菌的积累，导致土壤营养不均衡、健康受损，引起中药材连作障碍而影响植物生长和品质^[34]。太子参、三七等在连续栽培中都会出现植物生长缓慢、产量和品质下降、病虫害加剧等问题^[35-36]。黄连是连作障碍严重的一种中药材，如果重茬种植，病虫害严重，造成减产甚至绝产，一般每茬之后就需要另垦新地^[37]。换地种植不仅浪费土地资源，同时增加经济成本。已有多项研究表明，微生物菌肥具有缓解中药材连作障碍的作用。川党参重茬地在使用菌肥 2 年后，川党参种苗存活率提高了 40% 左右，同时产量提高了 80% 左右^[38]。吴莉雅^[39] 研究发现微生物菌肥提高了土壤的 pH，通过优化土壤微生物结构，并释放固持态土壤养分，使太子参连作障碍得到有效缓解。

6.2 改善品质

中药材活性成分是体现中药材品质的重要指标，长期以来，人工种植的中药材产量虽然提高不少，但是质量远不如野生药材，这也导致野生中药材被大量挖掘。有研究指出，接种微生物能提高中药材品质，如接种丛植菌根真菌、解钾和解磷菌的太白贝母，增加了球根中生物碱和核苷含量^[40]。在苍术中接种人工合成菌群，不仅显著增加了苍术中β-桉醇、苍术酮和苍术素的积累，并且提高了苍术对干旱胁迫的抗性^[41]。有研究发现，广陈皮的道地性形成与根际微生物及内生菌相关，一些菌株能够合成萜烯类碳骨架和中间代谢产物，为植物合成萜烯化合物提供原材料，有助于药材的品质提升^[42]。中药材品质的提高能增加种植户的收益，也能够成为野生中药材的良好替代品，从而缓解野生中药材被大量挖掘的问题，对自然资源的保护有重要意义。

6.3 减轻病虫害

中药材种植年限长，病原菌有累积效应，长期种植的中药材容易受病原菌的侵害，从而导致产量和品质下降。微生物菌肥中含有大量有效活菌，不仅能产生植物生长调节剂促进植物生长，也能产生活性物质拮抗病原菌的生长。施用含有芽孢杆菌的微生物制剂能有效防治重茬地人参根腐病^[43]。当归麻口病是病原菌和害虫共同作用的结果，施用淡紫拟青霉菌剂能有效防治当归麻口病，防治效果达到 63.43%^[44]。有研究发现，施用微生物制剂后，土壤中的细菌和放线菌的数量分别增加了 48% 和 140.2%，真菌数量显著下降，从而使土壤从“真菌型”向“细菌型”转变^[45]。哈茨木霉菌是使用最多且有效的生防真菌，其孢子可有效阻断病原菌繁殖生长所需的能量传递，增加渗透性使真菌孢子干枯，通过损毁细胞膜来破坏孢子萌发管的生长，减轻病原真菌引起的产量和品质下降[46]。

7 结论与展望

充足、优质的中药材是促进中医产业发展、保障人民健康的基石。然而，长期过量施用化学肥料和农药造成严重的土壤问题和生态问题，制约着中药材的产量和品质。微生物菌肥以其经济高效、对环境友好、无副作用等特点备受关注，通过将微生物菌肥与化肥、农药配施互补，可以达到减肥减药的效果。微生物菌肥可以改良土壤、缓解中药材的连作障碍、提高中药材产量和品质。然而，关于微生物菌肥的研究主要集中在水稻、小麦、西红柿、白菜等作物上，适用于中药材的微生物菌肥寥寥无几。归因于人们对中药材不够重视，同时中药材普遍生长周期长，研究中存在多种困难，缺乏微生物对其生长影响和药用成分合成途径的研究。

为了更好地利用和保护中药资源，未来可以从以下几个方面开展中药材与微生物互作的研究：

（1）对各类中药材联合微生物进行收集、分类和保存，建立中药材微生物种质资源库，为后续微生物资源的利用奠定基础；

（2）探索微生物促进中药材生长、抗病虫害、抗非生物胁迫的作用机理，针对不同中药材开发相应的高效微生物菌肥，推动中药材的科学化种植和中药产业的发展；

（3）阐明微生物对中药材生长、土壤理化和土壤微生物的影响，为缓解中药材种植连作障碍提供解决思路。

此外，通过宏基因组、转录组、代谢组等多组学结合，深入探究药用植物—土壤—微生物之间的相互作用机制，为中药材科学、规范的拟境种植提供更多理论依据。

参考文献