林素禎1,*、顏淑菁2
摘要
微生物肥料商品在田間施用時，常出現有效與無效兩極化之反應，使農民對 微生物肥料缺乏信心。農業試驗所2017 年從市面上購買溶磷菌肥料產品，測試這 些產品對作物生長之效益，試驗作物為百日草，試驗土壤選擇紅壤與石灰質土壤，
試驗地點在農業試驗所溫室。溶磷菌種類為市面上販售之14 種溶磷菌肥料。試驗 處理為接種 14 種溶磷菌肥料，另外也測試了這 14 種溶磷菌肥料載體之效果。試 驗結果顯示：在鹼性土壤中，接種溶磷菌肥料產品4 可增加百日草開花數 0.9 朵，
及增加地上部磷吸收量58%，而其載體亦可增加百日草開花數 0.9 朵及增加地上部 磷吸收量43%。接種溶磷菌肥料產品 10 對百日草開花數沒有影響，但可增加地上 部乾重13%及增加地上部磷吸收量 24%，而其載體可增加百日草開花數 0.5 朵，並 增加百日草地上部乾重15%及增加地上部磷吸收量 31%。其他 12 種溶磷菌肥料產 品對百日草開花數、地上部乾重及磷吸收量無顯著促進效果。在酸性土壤中，接 種溶磷菌肥料產品4 可增加百日草開花數 0.7 朵及增加地上部乾重 5%，但對磷的 吸收量沒有增加效果，而其載體可增加百日草開花數 1.2 朵，並增加地上部乾重 15%及增加磷吸收量 17%。接種溶磷菌肥料產品 13 可增加百日草地上部乾重 5%
及地上部磷吸收量8%，而其載體可增加百日草地上部乾重 12%及地上部磷吸收量 8%。其他 12 種溶磷菌肥料產品對百日草開花數、地上部乾重及磷吸收量無顯著促 進效果。
關鍵詞：溶磷菌、肥(功)效評估。
* 通訊作者：[email protected]
1 農委會農業試驗所農業化學組助理研究員。台灣。台中市。
2 農委會農業試驗所農業化學組計畫助理。台灣。台中市。
市售溶磷菌肥料盆栽肥 (功) 效評估
前言
農民每年在耕地土壤中施用大量化學肥料和農藥以提高作物產量，這些化學 品可能導致重金屬，特別是鎘、鉛和砷的增加 (Atafar, et al. 2010)。Czarnecki &
Düring ( 2015) 報導指出，長期施用化學肥料，土壤中的鎘、銅、錳、鉛與鋅含量 會增加。Osztoics 等人 (2005) 報導指出，不同來源的磷酸鹽岩石可能含有不同量 的重金屬和其他潛在的有毒元素或化合物。Gray 等人 (1999) 報導指出，長期施用 過磷酸鈣，44 年後土壤中鎘的積累量很大，在高肥處理區（376 kg 過磷酸鹽 ha-1 yr-1）鎘的累積速率為 7.8 g ha-1 yr-1。
臺灣自 2008 年起推動合理化施肥至 2014 年止，經由合理施用化學肥料，每 年業已減少化學肥料施用量10.7% ，平均每年約減少 12 萬公噸 (農委會農糧署農 業統計年報91-103 年, http://www.afa.gov.tw)，未來擬利用有機質肥料與微生物肥 料之施用，期能再次降低化學肥料之施用量。
微生物肥料 (biofertilizer) 的商業化生產始於 1895 年，在美國和英國開始生產 豆科植物用的根瘤固氮菌接種劑，到了1993 年，根瘤固氮菌接種劑在世界各大洲 許多國家都有生產 (Brockwell and Bottomley, 1995)。我國行政院農業委員會於 2010 年 7 月 29 日依「肥料管理法」修正「肥料種類品目及規格」公告增列微生物 肥料類豆科根瘤菌肥料、游離固氮菌肥料、溶磷菌肥料、溶鉀菌肥料、複合微生 物肥料及叢枝菌根菌肥料等 6 個肥料品目及規格，目前已取得登記證的溶磷菌肥 料 (肥料品目 8-03) 有 36 個，溶鉀菌肥料 (肥料品目 8-04) 有 3 個，叢枝菌根菌 肥料 (肥料品目 8-06) 有 1 個。 (http://fims.afa.gov.tw/WFR/PublicFun/QueryFertBrand.aspx，
2018/05/26)
國內目前微生物肥料登記時得免附肥料效果試驗報告，且無定量的活性指標 規範，而微生物肥料商品在田間施用時，常出現有效與無效兩極化之反應，使農 民對微生物肥料缺乏信心。部分微生物農藥登記為微生物肥料上市販售，造成微 生物農藥管理困擾，而農民在認知不清的情況下，施用未經政府把關且有殺菌或 殺蟲功效的微生物，不僅徒增施用成本，亦有生態環境安全之隱憂。農業試驗所 2017 年與 2018 年從市面上購買溶磷菌肥料產品，測試這些產品對作物生長之效 益，藉此瞭解市售溶磷菌肥料產品對作物是否真的具有肥效。
溶磷菌肥料肥 (功) 效評估及驗證研討會專刊
材料與方法
農業試驗所2017 年從市面上購買 14 個溶磷菌肥料產品 (如表 1)，這 14 個溶 磷菌肥料產品所使用的菌種共有4 種，皆為芽孢桿菌屬或稱為桿菌屬 (Bacillus)，
分別為沙福桿菌 (Bacillus safensis)、枯草桿菌 (Bacillus subtilis)、地衣芽孢桿菌 (Bacillus licheniformis) 及液化澱粉芽孢桿菌 (Bacillus amyloliquefaciens)。
表1. 2017 年百日草盆栽肥功效評估試驗用之市售溶磷菌肥料產品
Table 1. Commercial phosphate-solubilizing microbial products evaluated for their fertility potential in Zinnia (Zinnia elegans) pot cultures, in 2017.
商品 商品4 Bacillus safensis、澱粉、黃豆粉、尿素、
磷酸一銨、磷酸一鉀。
17.0 11.8 18.1 2.0 × 109 CFU g-1
商品5 Bacillus safensis、澱粉、砂糖、黃豆粉。 0.2 – – 2.0 × 109 CFU g-1 商品6 Bacillus safensis、澱粉、黃豆粉。 0.2 0.1 – 2.5 × 109 CFU g-1 商品7 Bacillus licheniformis、NB 培養基、酵母
粉、糖蜜、水、竹醋液。
1.1 0.4 0.6 1.9 × 109 CFU mL-1
商品8 Bacillus safensis、菌粉、高嶺土。 0.5 0.1 0.6 2.0 × 109 CFU g-1 商品9 Bacillus amyloliquefaciens、大豆蛋白、
乳糖、糖蜜、水。
0.5 – 0.2 5.0 × 109 CFU mL-1
商品10 Bacillus subtillis、糖蜜、酵母粉、磷酸 一銨、尿素、硫酸鉀、水。
2.3 2.3 1.9 4.2 × 108 CFU mL-1
商品11 Bacillus subtilis Y1336、酵母粉、玉米澱 粉、乳糖、大豆蛋白、糖蜜、水。
0.3 0.6 0.2 5.3 × 109 CFU mL-1
商品12 Bacillus licheniformis、黃豆粉、花生粕、
菜籽粕、芝麻粕、米糠、海草粉。
4.7 1.5 3.0 4.4 × 108 CFU g-1
商品13 Bacillus licheniformis、芝麻粕、米糠、
棕櫚粕、椰子粕、聚合天門冬氨酸、磷 酸一鉀、硫酸鉀、海草粉。
2.6 5.1 5.5 3.0 × 108 CFU g-1
商品14 Bacillus safensis、澱粉。 – – – 1.8 × 109 CFU g-1
z溶磷菌肥料產品無標示檢驗值
市售溶磷菌肥料盆栽肥 (功) 效評估
試驗作物為百日草，百日草品種為夢鄉品種，花色為濃桃色，其花期在夏天，
但以台灣的氣候而言，南部地區全年都能栽植，未來若廠商申請盆栽評估試驗，
其等待期不會太久。試驗地點在農業試驗所溫室。
試驗土壤有鹼性土壤與酸性土壤 (紅壤)，試驗前與作物採收後分析各項土壤 理化性質，包括土壤酸鹼度 (pH 值)、電導度 (EC 值)、質地、有機質含量、無機 態氮含量、有效性磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅與硼含量。土壤pH 值測定方 法為水土重量比1 : 1，以酸鹼度測定儀 (Suntex SP-701) 檢測之。土壤 EC 值測 定方法為水土重量比5 : 1，以電導度測定儀 (Denver Instrument Model 20) 檢測 之。土壤質地以粒徑分析儀 (Beckman Coulter LS 13 320) 分析。有機質以總有機 碳分析儀 (Elementar vario MAX C) 測定後換算為有機質含量。無機態氮含量先用 2M KCl 抽出後以自動分析儀 (Astoria Analyzer Series 300) 測定。有效性磷、鉀、
鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硼含量先以Mehlich-3 method (Mehlich 1984) 抽出後，
以感應耦合電漿分析儀 (Inductively coupled plasma spectrometry, ICP, HORIBA Jobin Yvon ULTIMA2C) 測定。
試驗處理為接種 14 種溶磷菌肥料，而 14 種溶磷菌肥料再細分為滅菌與未滅 菌兩處理，溶磷菌肥料產品滅菌處理後可瞭解微生物肥料載體的效果，上述28 種 處理再加上對照組共29 種處理，每一處理 3 重複，每重複各種 5 盆。酸性土壤共 計435 盆，鹼性土壤共計 435 盆。試驗設計為逢機完全區集設計 (RCBD)。
鹼性土壤的百日草盆栽肥功效評估試驗，百日草播種時間為2017 年 4 月，播 種21 d 後進行定植，定植 45 d 後進行採收。試驗土壤採自雲林縣水林地區之石灰 質土壤，其土壤質地為壤土，pH 為 7.8。百日草栽培介質為鹼土：石英砂 = 3：1 (w/w)，並添加磷酸鈣 (0.5%)。調查及分析項目包括株高、葉數、花朵數、開花數、
地上部鮮重與乾重，及百日草地上部各種營養元素分析。
酸性土壤的百日草盆栽肥功效評估試驗，百日草播種時間為2017 年 5 月，播 種14 d 後進行定植，定植 45 d 後進行採收。試驗土壤採自桃園市楊梅地區之紅壤，
其土壤質地為黏壤土，pH 為 4.9。百日草栽培介質為紅壤：石英砂 = 2：1 (w/w)，
並添加磷酸鐵 (0.5%)。調查及分析項目包括株高、葉數、花朵數、開花數、地上 部鮮重與乾重，及百日草地上部各種營養元素分析。
市售溶磷菌肥料產品劑型分為液劑、粉劑及粒劑，液劑與粉劑使用方法為稀
溶磷菌肥料肥 (功) 效評估及驗證研討會專刊
釋400 倍，在百日草定植隔天進行溶磷菌稀釋液澆灌，每盆澆灌 200 mL，每週施 用 1 次，連續施用 3 次。粒劑使用方法為在百日草定植前，先將菌劑與栽培土壤 混拌均勻，菌劑施用量為每盆1.5 g。在百日草的鹼性土壤盆栽試驗中，營養液的 氮含量為 300 mg/kg，鉀含量為 250 mg/kg，鈣含量為 250 mg/kg，鎂含量為 50 mg/kg，微量元素含量與 Hoagland 營養液相同，每週施用 1 次，每盆 100 mL。在 百日草的酸性土壤盆栽試驗中，營養液配方與鹼性土壤盆栽試驗相同，但每週施 用2 次，每盆 100 mL。
資料統計與分析：本文中百日草的生育調查資料及土壤分析資料，皆利用SAS 套裝統計分析軟體先進行變方分析 (analysis of variance; ANOVA)，若處理效應顯 著 (P < 0.05)，則再利用最小顯著性差異 (least significant difference; LSD) 測驗以 比較各處理平均值間之差異性。
結果與討論
一、市售溶磷菌肥料產品在鹼性土壤中對百日草盆栽肥
(功)效評估
14 種市售溶磷菌肥料產品及其滅菌後之產品（載體）在鹼性土壤中對百日草 地上部生長之影響如表 2，由表 2 中可知，百日草接種溶磷菌肥料商品 8 與商品 8 載體可顯著 (P < 0.05) 增加株高，依序增加 2.5 cm 與 3.3 cm，而其他處理對百日 草株高無顯著影響。百日草接種14 種市售溶磷菌肥料產品及其載體對百日草葉數 無顯著 (P＞0.05) 影響。百日草接種溶磷菌肥料商品 4 可增加百日草花朵數 0.8 朵，而商品4 載體可增加百日草花朵數 0.9 朵，其他處理則對百日草花朵數無顯著 影響。百日草接種溶磷菌肥料商品 4、商品 4 載體與商品 10 皆可顯著增加開花數，
依序增加 0.9 朵，0.9 朵與 0.5 朵，而其他處理對百日草開花數無顯著影響。百日 草接種14 種市售溶磷菌肥料產品及其載體對花朵乾重、莖葉乾重及地上部乾重皆 無顯著影響。百日草接種溶磷菌肥料商品 10 與商品 10 載體可增加百日草地上部 乾重13%與 15%。
百日草接種 14 種市售溶磷菌肥料產品及其載體在鹼性土壤中對地上部營養 元素吸收之影響如表 3，由表 3 中可知，百日草接種溶磷菌肥料商品 4 與商品 4 載體可顯著增加地上部氮含量，依序增加 302 mg/plant 與 273 mg/plant，而溶磷菌
市售溶磷菌肥料盆栽肥 (功) 效評估
肥料商品 1、商品 3 載體與商品 14 載體皆可顯著降低百日草地上部氮含量，依
肥料商品 1、商品 3 載體與商品 14 載體皆可顯著降低百日草地上部氮含量，依