現今農業界常有一種錯誤的觀念，就是以為施用雞糞、豬糞或其他「生肥」如魚粉、米糠……之類的有機質就是道地的「有機農業」了，其實這些「生肥」材質並不能為植物所吸收，反而造成腐敗與病蟲害的衍生。有機質必須經過微生物分解成「可溶於水的營養份」之後，才能為植物所吸收，同時微生物也必須靠這些物質分解時，取得能量與養分才能大量繁殖以發揮其功能，只有當有機物與有益微生物同時並存時，才能使植物體健康成長。因此，有機農業的運作除了施用有機肥外，千萬別忘了「土壤微生物群」。
 
　　土壤中除了有益微生物之外，也有病原菌及病蟲害的同時存在，這一些微生物同樣地會利用有機質來大量繁殖，其結果除了造成作物的病害之外，同時也招來蟲害與蚊蠅。因此，有機物的施加必須配合以有益微生物，來對抗病原菌才能有助於作物。現今臺灣的農地，因為濫用化學農藥與肥料，天然的有益土壤微生物都被毐殺殆盡，而倔強的病原菌則相對地肆意猖獗，在耕地上佔其優勢，因此如果一味地施加有機物於如此惡劣條件之耕地上，反而會助長病原菌的滋長而造成更嚴重病害的禍源，其前後差異只在「土壤微生物相」的惡化所致。
 
　　作物一旦發生病害，應即刻選用合法的輕農藥來抑制病害，同時在藥性減退時施用有機肥料及有益微生物，來補充作物所需要營養分及有益微生物群。如此運作，可使作物迅速恢復健康、增加抗病力。繼續定期如此運作，除可增強植物的抗病力，減低病害的頻率。這就是作物「有病要吃藥，無病要補身」的道理。耕地作物強壯後，不必要時就不要習慣性地施藥，以達最後不用農藥的目標。
 
　　植物主要營養必須依賴有機肥，利用少量化肥來作肥培管理上的調節，能更稱心如意地調節作物生長，希望作物芽葉生長，則稍加化學氮肥，催花催果則利用氮、磷、鉀三元素的比例來調節，正如人類牙周出血時，利用維他命Ｃ來治療一樣，維他命對人類健康有好處，正如氮、磷、鉀對植物一樣，但是我們卻不能放棄三餐，而每天只吃維他命過日子，如此反而會妨礙健康，作物也是一樣，如果放棄有機肥而完全依賴化學肥的話，長期下來，土壤敗壞，植物生長就不好。照顧作物就像照顧人類一樣，三餐要營養，最好再吃一點維他命更好，有機農法使用有機肥外，再配合一些化學肥料助益不淺。有機農法運作一段時間，耕地作物健康生長，只要在有機肥中，顧慮到作物營養的均衡性，那麼化學肥料就不再是絕對需要的了，如此就能做到有機農法不用化肥的目標。
 
　　本來泥土中含有各種微生物及微小生物，不管這些微生物是有益還是有害，他們之間卻維持著一種生態上的平衡，互相制衡而共存，泥土中充滿了生命體，所以泥土是「活土」。但是如今農業濫用農藥化肥，使這本來活生生的泥土，變成一片「死土」，更因生態平衡的破壞而致使倔強而繁殖快速的病蟲害、病原菌猖獗氾濫。病原抗藥性與農藥化肥的依賴性及惡循環，使得臺灣農每天少不了使用農藥化肥。在如此惡劣的環境下，要談自然農法，真是一件天大的難事。如果一味堅持自然農法的大前題，就是即刻停止使用農藥化肥，那麼一夜之間，田園中的作物勢必受害而化為烏有。因此，我們必須以漸進的手法來達成不用化學藥劑的目標才對。

　　有機農業的目標雖是不用化學農藥，不用化學肥料，但這是我們努力的目標，要達到這目標一定要經過一段艱辛的路程，首先必須恢復土壤中有益微生物，發揮大自然的力量，恢復生物間物質循環的大原則，進而修復飽受人為破壞的生態平衡與食物鏈，利用殺菌補菌、益菌優勢與自然的拮抗作用等等的方法，來按部就班地由減農藥、減化學肥料的折衷運作（準有機農法），漸次地踏入完全不用農藥、化肥的地步，只有如此漸進的辦法才能達到自然農法的目標，就像要上二樓，最好的辦法是利用樓梯一步一歩穩健地走上去，想利用跳上樓，僥倖成功的機會不多，而且一旦失敗的話，還會摔得很慘。

　　傳統想法中，根的功用乃是植物體定著基點，同時用之以吸收無機養分及水分的器官。這一種傳統的想法，對現今面臨「永續性地力」的困難問題，則提不出充分合理的說明來。為什麼植物所需的水分、無機肥分充分供應之後，植物仍舊不能茂盛地成長？為什麼根部不能完全地吸收這些養分？為什麼病原菌、病蟲害會孳衍繁生而不可收拾？
 
　　科學的進歩突飛猛進，已能明確地追蹤微量物質的來龍去脈。現代科學已能確認植物生理與微生物間不可分離的共生關係。植物根部分泌物質來供應微生物的需求，同時微生物也生產各種不同物質來回饋植物體，兩者實際上乃是共生的伙伴。要使植物生長茂盛，除了水分、養分之外，足夠的土壤微生物乃是最重要的必要前提。
 
　　植物體包括根、莖、葉、花、果實，事實上它整體的表面穿著一件微生物的外衣。在土壤中根的表面周圍約5厘米的範圍，重重地圍繞著高密度的微生物，稱之為「根圈菌」。植物排出其特有的分泌物吸引無數的根圈微生物於其周圍，使得根部周圍的微生物密度遠超出非根部的土壤區域，生活於根圈的微生物也分泌出各種有機物，包括胺基酸、低分子核酸、生長激素及各種酵素等等，這些有機物對植物生長、生殖等生理作用有顯著的效果，對農產品的質與量的提升貢獻甚鉅。其他更有微生物侵入根部組織内，在根細胞內繁殖，這類稱之為「菌根菌」，但它不但不破壞根部組織，卻更能與根部細胞交換物質，共存共榮，促使根部活力、吸收力的增強，有利於植物健全的生長與自然抗病力的加強。在植物體表面也附著有無數的微生物，這一些微生物的存在，不但能使植株強壯，更能保護植物、減少病害。要達到有機農法「減農藥」、「減化肥」的目標，就定奪於有益微生物在耕地上的培養之成功與否。
 
　　放線菌類（Actinomyces）可分泌各種不同的抗生素，假球菌（Pseudomonas）可分泌各種不同的抑病物質，例如：乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）、木黴菌（Trichoderma）……，都有抑病物質的分泌，只要能夠好好地把這些拮抗微生物培養於耕地中，它們就會無時無刻地分泌多種抑病物質來壓制病蟲害的滋長，自然農藥的需求量也將隨之下降。
 
　　植物的生長與健康需要微生物為其共生伙伴，若不斷地使用農藥，則在殺除病原菌的同時也把有益微生物全部殺盡滅絕。好菌、壞菌都抵不住劇毒的農藥，造成耕地暫時性的真空狀態，當藥效降低時，周圍仍舊存在的病原菌便乘機而入，以其快速繁殖的特性，很快地便又佔據了被農藥清洗乾淨，而沒有競爭對手的耕地，於是病原菌群優勢地迅速繁殖，病害更快地復現，只好再噴農藥，如此一而再，再而三，造成農藥噴灑愈演愈烈的惡循環，這就是現代農業的通病。如果在藥效降低的同時，大量施加有益微生物群來領先佔領農藥洗淨後的耕地，以絕對的優勢來扺抗病原菌的復入，就是病原菌有多強也要相當努力，才能征服，才能佔領這已充滿有益微生物的耕地，還要再發揮到病症復現，更需要一段時間，如此一來，病症復發的時間自然拖長，漸漸地拉長施藥周期，最後自然地與農藥絕緣。（本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿）

有益土壤微生物除了轉變有機質為肥分之外，它對促進植物生長貢獻甚巨，其功用可略分如下：

一、分解有機物質：土壤中有機質必須經過微生物分解成可溶於水的營養分之後，才能為植物所吸收，同時微生物也必須靠這些物質分解時，取得能量與養分，才能大量繁殖以發揮其功能。此外，微生物分泌的各種有機養分及其代謝物也可供植物吸收。

二、土壤改良：微生物的繁殖除了可分泌大量多醣類黏液、促使土壤團粒化外，並可排出各種氣體，包括二氧化碳、甲烷氣。每1公克土壤之中，平均含有1億個微生物體，其排出之氣體與氣壓足以疏鬆土質、增進土壤空隙度與耕耘深度。絲狀菌的大量繁殖，其菌絲之繁衍亦有助於土壤之改良。土壤微生物除了此類直接影響土壤物理性質的作用外，它並可分泌大量生化物質，包括胺基酸、核酸、醣類、活性酵素、抗菌物質、溶磷物質等等，以改良土壤生物性、化學性，並能抑制病原菌的增殖。

三、拮抗作用：微生物在土壤中的密度達到一定限度時，為了確保自己生存的環境，微生物將分泌一些對其他微生物之生存具有抑制作用的物質或方法，如噬食、寄生或殺菌物質、溶菌物質的分泌，此為「拮抗」作用，能夠產生拮抗作用的微生物即稱之為 「拮抗微生物」。在土壤微生物，如果含有足夠的拮抗微生物，則土壤中，甚至於植物體中的病原菌即可減少，甚至滅絕，如此可減少農藥的需求量，以期將來進入完全不用農藥的有機農業、自然農業的境界。

四、造肥作用：空氣中含有80%的氮氣，但是這種氣態的氮分子（N2）植物不能吸收利用，必須經過固氮菌的作用才能供給植物吸收。其實，整個大自然的氮氣循環不已，稱之為「氮循環」，植物吸收氮肥而成長，動物又攝食植物而成長，最後兩者的屍體及動物排棄物，均需由微生物來將它腐化，其結果氮素以氨氣的形態產生，此氨氣又由亞硝酸菌和硝酸菌的連續作用而化為可供植物吸收利用的硝酸態氮，這些硝酸態氮的一部分由「脫氮菌」又將它游離進入空氣中，這些空氣中的游離氮再由「固氮菌」或雷雨的閃電力量轉為植物可吸收的氮肥，植物又吸收而長大，如此一再地利用同樣的一批氮元素在大自然中循環不已。

五、解決土壤硬化板拮：土壤中無機磷肥常與鋁、鐵、鈣質結合成不溶性複合物，不溶於水，又造成土質硬化現象。大多數的土壤微生物都能分泌酸性物質以助磷質的可溶化，提供植物吸收，增進磷肥。

六、防止化肥流失：施灑在土壤上的化學肥料，大約有一半以上會隨雨水或灌溉滲漏到地下水或流至河流及湖泊。河流或湖泊累積的肥料，可能導致水的優氧化現象，使得水中的藻類大量繁殖，因而破壞自然生態的平衡。假設土壤中有豐富的微生物，則可先行吸收這些化學成分，轉化為菌體營養，當菌體死亡時再慢慢分解釋放給植物利用，藉此一步步降低化肥流失所帶來的生態耗損。

七、解除毒素：土壤中的有害氣體如硫化氫、氨氣等，一部分由有機物發酵時，大量發生，另外也有一部分由土壤中「嫌氣性菌」，如「硫酸還元菌」的繁殖所產生，這些氣體溶於水中接觸根部，將毒害組織而造成爛根，同時使病害菌乘機侵入根部而造成病害，如立枯病、黑腐病、秋落、落果等等。土壤微生物群中，如光合成菌，它可利用硫化氫、二氧化碳、水及日光或熱能，將之轉化成單醣類及硫酸根，硫酸根與氨又可化合為硫酸銨成為植物的肥分，不但使硫化氫、氨氣等等的毒素從泥水中消失，而且還能把它們轉變成有用的肥分，一舉兩得，這就是有益土壤微生物的一大功勞。
 
　　由於微生物這些作用，土壤養分才能充分發揮它的效果，要培養大量有益微生物於耕地上，最先必須準備一個適合微生物生存繁殖的有機溫床，耕地上不但必備微生物的糧食─有機物質之外，並須注意到土壤空隙度、保水性以提供微生物生存所需的氧氣及水分。然後定期地補充綜合微生物群，以維持有益微生物的菌群優勢來對抗病原菌的侵入，發揮其造肥、抑病的效果。

　　微生物肥料是有機農業中不可或缺的一種重要微生物製劑，微生物能固定天然氮肥，轉化氨、硫化氫為肥分；溶化土壤中不溶性的磷酸鹽為磷肥；又能自行光合作用製造葡萄糖，微生物也可合成胺基酸、核酸等有機肥分；分解高分子有機物為有利植物吸收的低分子物質；更能分泌各種有機酸、抗生物質、生長激素，以促植物生長、提高抗病力；微生物利用化肥合成菌體有機質，繁殖成長，可以避免化肥流失，提高肥料利用率。而微生物肥料功效有三：1.提供微生物菌種源；2.提供有機營養源；3.提供微生物發酵時分泌的抑病物質。

　　例如Azotobacter屬及Azotospirillium屬為非共生性固氮菌，無寄主專一性，可促進各種作物根系對水分、養分之吸收力，並能分泌植物生長素及細胞分裂素；溶磷菌為可幫助土壤中難溶性無機磷鹽溶化之微生物的通稱，綄合土壤微生物群即包括所有「溶磷菌」，微生物中氧化硫桿菌可產生酸以幫助不溶性磷礦鹽的溶解，另外如巨大芽孢桿菌､臘樣芽孢桿菌､乳酸菌､醋酸菌等分泌有機酸如乳酸､醋酸等類有機酸，使土壤中難溶牲磷酸鹽溶化，因為這些菌類都屬一般土壤微生物群的一部分，因此只要提供良好的有機溫床與一般綜合土壤微生物群，做好有機農法就可達到溶磷效果，使土質疏鬆。
 
　　在生物防治方面，利用微生物或其毒性物質作為防治病蟲害的藥劑，因其毒效專一性高，對人畜及環境的危害遠比化學農藥為低，沒有藥劑殘留問題，因此對人體健康及環境生態影響上都非常重要。例如革蘭氏陽性細菌—蘇力菌可產生內生孢子、外毒素及結晶內毒蛋白，對多種病蟲有效，尤其對鱗翅目的蛾類、鞘翅目的甲蟲類及雙翅目的蚊蚋類有明顯效果。在環境中，尤其在日光下的持效性較短，容易被分解，沒有藥劑殘留問題；放線菌屬屬可分泌各種抗生素、抗菌素、殺蟲物質，除有效拮抗作用外，並具有分解纖維質及幾丁質之功能；木黴菌屬可產生多種抗菌物質，好酸性及高溫，能以寄生方式攻擊病原絲狀菌。
 
　　在做為微生物除草劑方面，利用寄主專一性，感染致病力強的植物病原菌或其酵素來消除雜草，可取代農藥中使用量最大的化學除草劑的一部分。有機農業運作的基本成功條件是要有正統學術基礎研究開發出來的純淨菌種為基礎，有了純淨的菌種之後，最主要的是必須把這些菌種根據需要在耕地裡擴大培養起來。只加菌種而不去照顧培養微生物，就好像養殖家畜而不給飼料一樣，使用微生物製劑只是「灑菌種」而不是「灑菌」。耕地中有機肥一定要足夠，通氣性、保水性要好，有空氣、有水、有營養，才能使菌種繁殖發展成菌群，然後才能顯出其效果來。（本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿）

責任編輯：李冠群｜國立臺灣師範大學生命科學系