近幾十年，我國農業由于過量使用化學農藥和化肥引起面源污染、土壤板結、農產品品質下降、風味變差、病蟲害加重、化肥利用率低，同時對環境造成巨大危害[1],致使我國耕地狀況不容樂觀，表現在：1. 2億hm2耕地中的70%為中低產田，退化面積占總面積40%以上[2],土壤污染 （ 點位調查） 超標率達19. 4%,其中82. 8%為重金屬污染，南方土壤酸化，地表水富營養化，華北平原耕層變淺，地下水硝酸鹽污染，西北地區耕地鹽漬化、沙化，加上農膜殘留污染[3]; 而我國還有后備耕地資源不足、水資源短缺問題，涉及國家糧食安全和農產品質量安全，也影響百姓生活。

我國有數千年農耕文化傳承，特色是精耕細作、種養結合； 歷代農書[4]《齊民要術》、 《天工開物》等對中國乃至世界影響巨大[5]; 在新的歷史時期和新科技背景下，一個全新理念的有機高產優質農業技術體系正在形成，它是傳統農耕文化與現代科技融合的產物，此技術內涵的農耕文化和東方思維[6],被稱為中國式有機農業，特色是采取防重于治的多項技術： 提供充足的碳為作物高產打基礎； 用有益微生物復合菌 （ 具有生物固氮、快速降解有機物、促進根系和植株生長、對作物終生脅迫和固碳減排等多項功能） ,使微生物成為土壤中最有活力的生力軍； 礦物質肥料在促進土壤結構形成和參與代謝中有不可或缺的作用； 對作物進行脅迫誘導打開次生代謝增強免疫力。上述多項措施可實現免用農藥，提高作物產量、品質和風味的目標。

1秸稈有機肥高碳源是高產的基礎

1. 1作物的碳饑餓

植物生長必需的17種元素中碳、氫、氧占總量的96%,眾所周知，作物光合作用所需的二氧化碳來源于土壤和空氣，而氫和氧來源于光合作用中水的光解，正由于碳、氫、氧原材料容易獲得，久而久之被人們所漠視。長期以來的化學農業過分強調對氮、磷、鉀的投入，而有機肥、秸稈等有機碳類物質未適量補充，事實上碳是構建植物體各種物質的骨架，是合成糖類、蛋白質、氨基酸、酶、激素、信號傳遞物質等的基礎材料，碳在作物體內占約45%,作物靠天補碳方式僅能滿足作物五分之一需要[7],作物長期處于“碳饑餓”中。

1. 2多途徑補充碳為高產打基礎

生產中大量投入有機肥、秸稈、腐殖酸等有機碳類肥料，在有益微生物菌的作用下被降解為高活性小分子有機碳和有機氮及礦物質[8],可為作物根系直接吸收[9],有機碳無需消耗光能； 在作物生長中也可直接噴灑腐殖酸、氨基酸等有機碳類液體肥料，4 h內被作物吸收利用，及時滿足作物對碳的需要。

土壤中有機物經微生物作用生成復雜且較穩定的大分子有機化合物腐殖質，其結構以芳香族核為主體附以各種功能團 （ 酚羥基、羧基、甲氧基等） ,腐殖質與粘土礦物結合為有機無機膠體復合體，形成土壤團粒結構，使土壤變得松軟，改善了土壤的通透性，增強土壤對水分和養分的吸持能力，土壤漸漸成為各種土壤動物、微生物和植物根系和諧相處的類生命體，此狀態的土壤釋放二氧化碳的能力強，作物的光合效率高，光合產物豐富。

作物通過根系和葉面吸收有機碳，還從土壤與空氣中獲得二氧化碳，這種多途徑補充碳是作物獲得高產的基礎。

2有益微生物菌是土壤物質流和能量流的推動者

研究表明[10],在自然生態系統中，新增的可為有機體所用的氮主要來源于生物固氮； 植物體內的氮約80% ~ 90%來源于生物固氮，地球上陸地生態每年生物固氮量9千萬~ 1. 4億t; 海洋生態每年的生物固氮3千萬~ 3億t.自然界具有生物固氮能力的細菌多為原核生物，有100多個屬。研究發現，很多芽孢桿菌屬的聯合固氮菌 （ 屬于非豆科固氮） 廣泛存在于水稻[11]、玉米[12]、小麥[10]、蔬菜[12 - 13]等作物的體內和根際，為作物提供活性氮，還發現一些菌具備高效固氮和強競爭性[14 - 15].有益微生物在土壤與作物生態環境中的積極作用是多方面的，分述如下：

2. 1菌群優勢

在有機農業中使用活性高的有益微生物 （ 含多種芽孢桿菌） 復合菌劑，在適當的土壤環境中這些菌群自成食物鏈，在土壤中形成競爭優勢占領優勢生態位，從而減輕土壤中各種有害微生物和根結線蟲等對作物的侵害[13].

2. 2氮肥替代

目前有機種植中所使用的有益菌群，其中芽孢桿菌類[15]和光合細菌 （ 非豆科） 有固氮作用。有益微生物可為作物提供兩種活性氮： 一種的微生物固氮[16 - 17]為作物提供銨態氮[18],另一種是微生物降解有機物生成的小分子高活性的有機氮。氮是植物生長必需的營養元素，氮是蛋白質、葉綠素、核酸、酶、生物激素等重要生命物質的組成部分； 如何補充作物生長需要的氮至關重要，化學氮肥在土壤中只有3個月的有效期，而微生物與作物共生可不斷提供給作物活性氮。

2. 3促進生育

有益菌群中的嗜酸乳桿菌和5406放線菌具有促進根系生長的作用； 近年來人們發現用有益微生物菌劑拌種，玉米的秸稈和葉片長時間保持綠色，使果穗活桿成熟，收獲后秸稈可作青儲飼料，也可還田快速降解，為下茬提供營養。

2. 4固碳減排

有益菌群中的綠色木霉菌能快速降解土壤有機物中的纖維素、半纖維素、木質素，促進腐殖質的形成。腐殖質是含有多個官能團的大分子，其中碳、氮、磷、硫比值大約為100∶ 10∶ 1∶ 1; 腐殖化過程是一個固碳過程，有益微生物與礦物質元素及秸稈配合使用有疊加作用，腐殖質占有機質的50% ~ 70%,按照0 ~ 20 cm土層的有機質提升1%計算，相當于給土壤固碳13. 2 t/hm2,如能在我國20%的耕地上應用此技術相當于碳減排3億t/年[19].

2. 5終生脅迫

有益菌群與作物的關系是共生/聯合固氮方式，其活動不斷地穿透細胞壁[10]給作物以脅迫，這種脅迫是伴隨終身的，因此可以不斷地促使作物打開次生代謝產生化感物質，化感物質就是各種抗擊病蟲草害和抗擊災害性天氣的物質，同時還產生品質物質和風味物質。

綜上所述，在有機農業中有益微生物菌群是土壤物質流和能量流的推動者，是有機農業生產中最活躍的生力軍[20].