氮是作物需求量最大的營養元素，而氮肥卻是利用效率極低的作物營養產品。氮肥中的氮轉化成氣體（N2O和NH3）流失掉的占比高達25-30%，此外還有淋失和固定在土壤中的氮無法被植物利用，造成了資源浪費和對環境的污染。氮肥生產也造成了大量溫室氣體的排放。為滿足作物對氮的需求，多年來過量施用氮肥使土壤病蟲害增多，并造成土壤酸化，土壤結構破壞，肥力下降，出現板結等問題。我國作為全球最大的化學氮肥使用國，平均氮肥利用率僅約30%。因此，減少化學氮肥的生產和使用對環境和農業可持續生產至關重要。有助于減少對化學氮肥依賴的技術備受科研界和種植界的關注，

本文精選出近兩年農化巨頭涉足微生物相關氮肥減施技術的動態，并以兩家國內初創公司為例，介紹其在該領域的研究新發現及其獨創的微生物技術。這其中，農化巨頭主要通過向作物供應固氮菌來減少對化學氮肥的依賴，以及借助合成生物學等技術來增強固氮菌的活力與功效，這些跨國公司聚焦的科研成果均為固氮菌領域極具代表性的熱門技術。而國內的初創公司則代表了業內氮肥減施突破性技術的新興力量。以下對這些企業在該領域的業務發展和技術亮點做一介紹。

固氮菌：氮肥減施最熱門領域，農化巨頭大力部署相關業務

科迪華固氮菌劑將進入中國市場

UTRISHA N是一種固態生物制劑，葉面施用，可讓植株通過新型作用方式在整個生命周期內獲得氮素。UTRISHA N 含獨有甲基桿菌Methylobacterium symbioticum菌株，這一內生細菌可通過葉片氣孔進入植物，并在施用后7天內完全定殖于植株。這種細菌借助固氮酶復合物，分解大氣中的氮氣，將氮與氫相結合，形成能夠被植物利用的銨態氮，以天然的方式增強植物活力，幫助作物加快生長，發揮最大的生產潛力。另一個重要優勢是，UTRISHA N 產生的氮不易受到傳統施肥問題的影響，如淋溶（氮向下滲透）、揮發（因溫度導致營養損失）和反硝化（細菌作用導致氮轉化為氣態）。據科迪華介紹，該產品讓大豆產量每英畝增長2.5蒲式耳，玉米每英畝增長5蒲式耳。產品適用于多種作物。

UTRISHA N最初是興播開發的產品，由科迪華在多國經銷，在科迪華收購興播后，該固氮菌劑成為了科迪華自家旗下的產品。該產品已在歐美多國推出，不久后將進入中國市場。

先正達經銷固氮菌劑產品

先正達宣布在加拿大經銷固氮菌劑Envita。這一液態產品由Azotic開發，含有醋桿菌Gluconacetobacter diazotrophicus菌株，經溝施或葉面噴灑后，細菌與植物形成共生關系，細菌從空氣中固定氮，這一過程發生在植物的葉子和根部細胞內，并持續作物整個種植季。這為植物在最需要氮素的部位及時間提供了額外的氮源。產品Envita可用于多種作物，包括但不限于玉米、油菜、谷物、大豆和馬鈴薯。

除了Envita，先正達還在歐洲西北部推廣種子處理劑Nuello iN。該產品含有假單胞菌Pseudomonas siliginis和短小桿菌Curtobacterium salicaceae。據先正達介紹，該產品是將Intrinsyx Bio生產的菌株與Unium的益生元相結合，在植物內將環境中的氮轉化為植物可利用的形式。Nuello iN可作為傳統肥料的補充。此外，產品還可促進早期生根，在3個冬小麥和冬大麥試驗中增加了20%，增強根系發育有利于作物從土壤中吸收更多營養。產品于2023年向英國市場供應，2024年，先正達還會在愛爾蘭、丹麥、瑞典、芬蘭、挪威、比利時、盧森堡和荷蘭銷售Nuello iN。這一經銷合作是先正達邁向用于種子的生物肥料領域的第一步。

拜耳涉足合成生物學，增強微生物固氮能力

拜耳旗下投資部門Leaps by Bayer 與合成生物企業Ginkgo Bioworks，在2017年共同成立了合資企業 Joyn Bio，以借助合成生物學技術替代或減少氮肥使用。Joyn Bio利用Ginkgo代工廠的高通量分析技術，對拜耳獨有的大規模微生物菌株庫做全面的分析，并開展固氮工程菌株的原型設計，利用合成生物學改造微生物，使得工程菌具備將空氣中的氮轉化成能夠被谷類作物（玉米、小麥和水稻）利用的形式。開發出的菌劑通過處理種子的方式施用給作物，因為這種方式對農民應用產品而言最為便捷。

2022年，Ginkgo Bioworks收購了Joyn Bio，但拜耳仍擁有在未來幾年將Joyn Bio固氮產品商業化的權利。

拜耳再增投資，模仿植物激活土壤固氮菌

除了直接向作物施用固氮菌，另有新技術是通過模仿植物激活固氮菌的方式，提高此類微生物的功效，以達到氮肥減施的目的。

由Leaps by Bayer領頭投資的Sound Agriculture就具備這樣的技術。該公司兩大研發平臺之一是營養效率平臺，計劃取代全球30%的氮肥，擁有的專利技術可以使作物從土壤微生物中獲取更多的氮（還有磷等重要營養物質）。該公司推出的第一款產品 SOURCE 是玉米和大豆合成肥料的替代品，通過模仿激活固氮菌（以及解磷菌）的植物信號，增強固氮菌的活力，促進土壤中氮氣轉化成能被植物利用的氮形式，以此降低氮肥的使用，并減少其對環境的負面影響。

聯合固氮技術與脲酶抑制菌

麗豪生物獨創固氮菌與土壤氫氧化細菌協同技術，促進作物生長

研究發現，土壤根際中的氫氧化細菌能夠與固氮菌聯手，為促進植物生長發揮協同增效的作用。固氮菌通過固氮酶的催化作用，在吸收空氣中的氮氣時會釋放氫氣，氫氧化細菌則可以吸收氫氣，以此作為能源并轉化成營養；而氫氧化細菌能夠將長鏈和難利用的物質轉化為糖、短肽等小分子物質，作為養料提供給固氮微生物，改善了固氮菌群的功能穩定性。此外，氫氧化細菌還會將作物根際內的有機酸轉化為氨基酸，供植物所用。以此，兩類微生物實現了聯合固氮，持續促進作物的生長，增強作物對生物和非生物脅迫的抵抗力，并兼顧了長效性和穩定性。

業界少有對固氮菌+氫氧化細菌聯合應用的深入研究，主要原因是氫氧化細菌不易分離，培養、鑒定等工作不足。但國內已有企業在該領域取得了突破性的進步。

麗豪生物研究出的基于氫氧化細菌和固氮細菌聯合固氮的理論及技術，獲得了國家知識產權局的專利授權。據麗豪生物介紹，在發明授權之前，全球學術界尚未有氫氧化細菌與其它菌種混合培養的理論及實驗研究報告，相關技術為公司首創。其基于氫氧化細菌類和固氮細菌類的高豐度比混合菌群，由公司原創發酵技術和裝置培養，包含關鍵非專利核心技術，其多元復合菌組更適用于復雜的環境和氣候。其RICHHOLD? PGPR微生物菌劑可減少氮肥使用量達30%-50%。目前，公司已建設中試車間，可批量生產，已完成全部主要糧油作物和經濟作物第五年試驗種植，并與各地政府農業部門合作建立大規模示范基地。

絲狀普里斯蒂亞菌抑制脲酶——氮能生物高效應對氮肥流失

不同于上述借助微生物向植物供氮的模式，一款新的菌劑是通過減少氮肥的流失，達到節約利用氮肥的目的。

絲狀普里斯蒂亞菌是由湖北氮能農業生物科技有限公司與華中農業大學聯合篩選的全新菌種，擁有全球獨家專利。該菌種及其代謝物能夠抑制脲酶，并促進硝化酶的功能，可抑制尿素向銨態氮轉化，減少銨態氮的揮發與流失。同時，該菌種能加速亞硝酸鹽向硝酸鹽的轉化，減少N2O排放，實現節氮減排。此外和許多有益菌一樣，其代謝產物也能提高植物活力和抗逆能力。

湖北氮能農業生物科技有限公司創始人汪文波表示，公司持續在全國各地與農科院、農技推廣中心、土肥站等專業機構進行大量的田間驗證和數據搜集，取得了″減少氮肥30%，作物不減產″的成果。目前絲狀普里斯蒂亞菌現已獲得中國農村農業部頒發的微生物肥料登記證，正式開啟其生物節氮增效技術成果轉化、產業化、市場化發展之路。

未來前景

全球生物肥料市值在2023年估計達到了31億美元，預計到2028年提升至52億美元，年復合增長率高達10.9%（來源：MARKETSANDMARKETS）。生物肥料市場中比重最大的是固氮菌劑，所占份額約為75%（來源：Grand View Research）。農化巨頭在面對生物固氮產業的機遇時，不斷調整業務發展，通過收購、經銷與投資等方式為氮肥減施布局新業務。

在我國，固氮菌劑的開發已取得了較大發展，不僅篩選出一些功能性高的菌株，還在菌株培養及不同菌株聯用協同技術的開發上取得了重大突破，有力助推我國固氮菌肥應用的迭代升級。

固氮菌劑以外的新技術為化學氮肥減施提供了更多選擇，進一步促進了氮元素的高效利用，減少氮肥污染，促進作物種植的可持續發展。

不過，目前全球的作物生產對化學肥料的依賴性仍非常大，化學氮肥目前還是農民為滿足作物對氮素營養需求所用的主要產品，固氮菌等微生物技術仍不能完全取代化學肥料。

隨著基因組學、生物解決方案的進步，尤其是革新性技術的出現，節約氮肥使用的技術將會占據越來越多的作物營養市場。在這一領域，我國已有企業憑借自身獨有技術滲透作物營養市場。未來他們能否掀起新一輪農業革命？我們拭目以待！