有益微生物被广泛用于食品加工、工业生产、医学及环保领域，扮演着不可或缺的角色。在农业方面，微生物对作物的生长具有有益或有害的作用，可直接或间接影响作物生产。能帮助作物吸收养分并促进生长，对植物生长有益的微生物，可通过人工选拔、培养、量产成为微生物肥料。
自然界中有丰富的微生物资源，在农作物生产过程中，常把人工选拔培养的有益微生物接种在种子或施用在幼苗、土壤上，对作物生产有直接或间接的帮助，其可增加植物营养要素的供应、提高土壤中养分的有效性、增进根系的生长与养分的吸收等，均可称之为微生物肥料。微生物肥料里的所有微生物必须是原生于自然界或经人工诱变，且非属基因改造的微生物。能被称为微生物肥料除以上要求外，还需经纯化过程，否则只能称为有机肥。
微生物肥料具有不易造成作物肥伤、无污染及对环境友善的优点，在农业可持续发展中扮演着重要的角色。
施用微生物肥料除了可直接增加土壤中的营养元素，以及提高化学肥料的有效性与利用率外，间接具有保护根圈、促进植物根系生长、帮助植物吸收水分与养分、直接或间接抑制植物病原菌、中和或分解毒害物质、增加植株抗逆境能力、提高移植存活率等的功能。
相较于化学肥料，微生物肥料具有不易造成作物肥伤、对环境不会造成污染等优点。因此，在合理化施肥观念兴起，我国大力倡导化肥零增长以及全球有机农业的发展趋势下，微生物肥料的开发与应用在农业可持续发展中扮演重要的角色。
但农民尝试使用微生物肥料后却感觉没有效果，这大概是微生物肥料的“肥料”二字让农民有所误会。微生物肥料基本上本身不会制造养分；既然如此，施加微生物肥料的目的何在？是为了补充土壤中的有益微生物族群，以利提升化学肥料、有机质肥料利用率，所以，就算有施用微生物肥料，还是要搭配一般的有机质肥料或化学肥料使用。
以溶磷菌、溶钾菌为例说明，农作物生长所需的磷、钾极容易被土壤固定、而不利农作吸收，能实质供给植物利用的比率可能只有10%～20%。但若在施加磷肥、钾肥的同时，配合使用溶磷菌、溶钾菌等微生物肥料辅助作用，肥料利用率可能提升至30%。
另外，微生物在作物根部大量生长、繁殖，从而形成优势菌群，优势菌群的局部优势，可以抑制和减少病原菌的入侵和繁殖机会，起到减轻作物病害的功效，从而达到高产优质。
在我国农业中，常需使用大量的肥料。但长期使用大量的化学肥料土壤的生物、理化性质会劣化，借由微生物肥料促进化学肥料的利用效率，可降低化肥的使用量，也可适当补充土壤有益的微生物，改善土壤日益劣化情形。
不同微生物有不同的功能，目前已知有微生物肥料功能的菌株种类很多。在商品上一般可见单一或多种菌类混合的微生物肥料，现已开发应用的菌种有固氮菌、菌根菌、溶磷菌、溶钾菌、分解菌等。
固氮菌能把空气中的氮素固定为氨，转变成作物可以利用的氮源，可减少氮肥的施用。固氮微生物中应用最多的是根瘤菌，它与豆科植物根部共生后会形成根瘤，具有固氮活性，可把空气中的氮转换为铵态氮，并经过作物体传输供作物利用，作物则提供光合产物供根瘤菌利用，达到互利共生。
菌根菌是数种与植物根部共生真菌的统称，包括内生、外生及内外生3大类，而以丛枝内生菌根菌的应用最为普遍。菌根真菌与植物根部结合共生形成菌根，菌丝会伸出根表面，就如同根毛的功能，可大幅增加植物根部的吸收面积。作物接种菌根菌的好处包括增加作物对水分及养分的吸收能力，特别是对土壤磷素的吸收增加，而有助于作物提早开花和结果、提高作物移植存活率、增加作物对环境逆境如干旱和盐害等的耐受性、增强作物根部抗病能力、减少土壤有毒物质的危害及肥料施用量。
磷肥施入土壤中利用率低，且移动性差，无机态的磷常与土壤中的钙、铁、铝结合沉积，形成磷酸钙、磷酸铁、磷酸铝等难溶形态，不易被植物吸收利用而大量累积在土壤中。溶磷菌泛指具有溶磷能力的微生物，可把无效性磷转变为有效性磷，提高磷肥的利用率，减少化学磷肥的施用。
土壤中有许多含钾的矿物，但释放速率缓慢。溶钾菌是具有把矿物性钾分解为水溶性钾能力的微生物，可加速钾矿物释放钾素养分，并增加钾肥吸收效果。由于土壤中的含钾矿物大多以硅酸盐状态存在，因此又称这类菌为溶硅菌。
大分子有机物在土壤中需要先分解成较小的分子或无机物，才能被植物吸收利用，这是自然界物质循环中不可缺乏的过程。当有机质分解过程受抑制时，可能导致有毒物质的累积，引起作物毒害作用或无法直接利用这些有机质。
分解菌是指可促进分解土壤有机物或有机肥料的菌类，这类微生物常与有机质混合应用，增加有机质的矿质化作用而释出营养成分。分解菌的种类很多，作用的范围广，可把大分子的有机质分解成小分子的有机或无机物如铵、二氧化碳等，甚至包括去除恶臭物的分解作用及解毒作用。此外，在土壤的腐殖化作用中，微生物也扮演重要的转化角色。腐殖化作用所生成的腐殖质能改善土壤的理化性质，更有利于农业生产。
除了上游的种类外，其他如产生植物激素促进植物生长的菌类、可聚合有机物促进土壤团粒化的微生物，甚至保护根圈或抑制有害生物降低病害发生的拮抗菌等，都可以算是广义的微生物肥料。
微生物肥料是以微生物本身做为肥料原体，是活体肥料，主要依赖大量有益微生物发挥生命活力，在旺盛的繁殖和新陈代谢下，进行物质转化和不断形成有益代谢产物而展现功效。因此，为了发挥微生物肥料最好的功效，使用时应注意微生物与土壤及作物条件的配合。
土壤质地、酸碱度、有机质含量、排水通气情形等，都会影响土壤养分的分布及其中的生态，进而影响微生物肥料的效果。因此，使用前需考量土壤的环境条件，若有不足时应先做好土壤改良。若是强酸性土壤，可先用石灰质材如苦土石灰等中和；若是强碱性土壤，可用酸性质材（硫磺粉）中和；有机质缺乏的土壤则可以配合施用有机质肥料，提供微生物碳素与养分的来源。施用后要做好土壤管理，以确保施用的有益微生物能旺盛地繁殖。
微生物肥料内所含的菌体数量及活性是产品效果好坏的重要指标，活性高才能适应环境并发挥作用。由于菌是活的生物，有一定的保存期限，为确保品质，产品宜储存于阴凉的地方或冷藏，避免日光照射，且开启封口后尽量一次用完或快速封口存放，以避免被杂菌污染。此外，微生物肥料应避免与化学杀菌剂混合使用，以免影响菌数及活性表现而降低效果。在选购微生物肥料时，宜购买符合法规标准及取得登记证的产品，可确保产品的品质，安全也较有保障。
微生物肥料的接种愈早期愈好，可于种子播种时或穴盘育苗期在土壤或介质中接种混合，待种子发芽长出幼根时，就可接触到微生物而发挥功效。微生物肥料发挥功能的主要位置是在作物的根圈，因此施用微生物肥料需要接触到根系才易表现出显著效果。各种作物在不同生长期对微生物肥料种类的需求不同，在营养生长时期以重视氮与磷功用的菌种为主，开花结果时期则可使用与磷钾功用相关的菌种。
从以上我们可知，虽然微生物肥料不提供养分，但微生物可以极大提高肥料的利用率、提高作物抗逆性、减少病虫害入侵等作用。近年来，随着环保意识抬头与食品安全观念提升，并在政府化肥零增长政策的推动下，微生物肥料的开发及应用越来越受到重视。希望通过宣传引导及补助政策改变农民大量使用化肥的习惯，以转向可持续种植，达成优质生态、安全及健康土壤的可持续农业目标。
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