見證有機(jī)肥與土壤的愛情故事

時(shí)間：2016/12/21 15:12:44       作者：有機(jī)肥造粒機(jī)

有機(jī)肥造粒機(jī)：今天，通達(dá)重工小編來講一下有機(jī)肥跟土壤的關(guān)系，當(dāng)前土壤地力下降、環(huán)境質(zhì)量惡化、食品質(zhì)量安全事故時(shí)有發(fā)生等。因此，人們對(duì)由來已久且曾經(jīng)被冷落的有機(jī)肥又逐漸重視起來。在重視的同時(shí)，更需要我們科學(xué)對(duì)待、合理使用。

有機(jī)肥的合理施用可以提高土壤肥力質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增加土壤生物多樣性。但有機(jī)肥中含有重金屬、抗生素、激素與內(nèi)分泌干擾物、病原生物、抗性菌等污染物及抗性基因的擴(kuò)散，有機(jī)肥農(nóng)用可能會(huì)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量、健康質(zhì)量及食品安全造成威脅。此外，有機(jī)肥同化肥一樣，不合理施用也會(huì)造成土壤次生鹽漬化、土壤N、P積累與淋失、增加溫室氣體排放等。文章綜述了有機(jī)肥對(duì)土壤肥力質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量的影響，并對(duì)今后的研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

目前，世界上有機(jī)肥積造與利用最早的歷史遺跡可以追溯到6000年前的蘇美爾文明 。我國(guó)早在秦漢之前，也有用有機(jī)肥養(yǎng)地的實(shí)踐，歷代有關(guān)農(nóng)書詳細(xì)記述了有機(jī)肥的種類、作用、積造與施用方法。到了清代，我國(guó)有機(jī)肥有 10 大類 100 多種 。1990 年農(nóng)業(yè)部開展全國(guó)有機(jī)肥料調(diào)查研究，分為10 大類 433 個(gè)品種 。我國(guó)自古代直至 20世紀(jì)70年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上所用的肥料主要靠有機(jī)肥料，基本保持了水稻和小麥單位面積產(chǎn)量的穩(wěn)定，并有緩慢的增加。

20世紀(jì)中期，因?yàn)榛�肥的推廣應(yīng)用，有機(jī)肥的地位日益下降。我國(guó)1949年有機(jī)肥施用占肥料施用總量的比例為99.9%，1957年為91.0%，1965 年為 80.7%，1975 年為 66.4%，1980 年降為 47.1%，1985 年為 43.7%，1990 年為36.7%，2000 年為 31.4%，2003 年為 25%。

由于化肥的大量使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了巨大的變化，在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和滿足人口急劇增長(zhǎng)需求的同時(shí), 其負(fù)面影響也日臻顯露, 如土壤地力下降、環(huán)境質(zhì)量惡化、食品質(zhì)量安全事故時(shí)有發(fā)生等。因此，人們對(duì)有機(jī)肥又逐漸重視起來。

負(fù)面....如果有機(jī)肥不合理使用 也會(huì)在土壤質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量以及食品安全方面造成負(fù)面影響，如不引起足夠重視，其副作用甚至超過化肥。

2000多年來，有機(jī)肥對(duì)維護(hù)地力起了巨大作用。20世紀(jì)初，美國(guó)中西部農(nóng)田土壤發(fā)生明顯退化，為尋找對(duì)策，1909年美國(guó)著名土壤學(xué)家King對(duì)中國(guó)、朝鮮、日本的農(nóng)業(yè)進(jìn)行了考察，并于1911年出版了《四千年的農(nóng)民：中國(guó)、朝鮮和日本的恒久農(nóng)業(yè)》一書，總結(jié)了有機(jī)肥（包括綠肥）在維持土壤質(zhì)量和農(nóng)田生產(chǎn)力方面的重要作用。

世界上最早開展有機(jī)肥科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的是英國(guó)人魯茨（John Bennet Lawes）。早在1837年他便采用盆栽試驗(yàn)研究了有機(jī)肥對(duì)土壤和作物產(chǎn)量的影響，隨后又開展了田間試驗(yàn)的探索。其研究結(jié)果直接催生了他1842年利用骨粉和硫酸生產(chǎn)磷肥，并與吉爾貝特（Joseph Henry Gilbert）一起于1843年建立了著名的英國(guó)洛桑試驗(yàn)站（Rothamst-ed Experimental Station）。該站迄今已 170 多年，長(zhǎng)期定位研究有機(jī)肥與化肥連續(xù)施用對(duì)土壤和作物產(chǎn)量的影響。1852 年開始的 Hoosfield 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)每年施用35 t/hm 2 的廄肥，土壤氮含量增加1倍以上。大量長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥施用可增加土壤有機(jī)質(zhì)，進(jìn)而顯著增加土壤的礦化氮，作物產(chǎn)量增加明顯。但很多長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果也表明，有機(jī)肥和化肥對(duì)作物均有極好的增產(chǎn)效果和持續(xù)的增產(chǎn)作用，二者間產(chǎn)量無顯著差異，而化肥和廄肥配合無論是近期或者長(zhǎng)期都可取得較高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益 。

我國(guó)科學(xué)家對(duì)各種有機(jī)肥料及肥效開展了大量研究。早在20世紀(jì)30—40年代，陳尚謹(jǐn)?shù)热吮阍谌A北開展了有機(jī)肥的調(diào)查與試驗(yàn)；陳恩鳳、彭家元等在四川開展了有機(jī)肥施肥技術(shù)研究；黃瑞采、裴保義等用復(fù)因子設(shè)計(jì)，對(duì)人糞尿、堆肥和綠肥進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)9年的稻田施肥試驗(yàn)。20世紀(jì)50年代以來，我國(guó)有關(guān)單位與科學(xué)家對(duì)各種有機(jī)肥在不同土壤與作物上開展了大量研究，尤其是80年代建立了全國(guó)性的肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)網(wǎng)，包括中科院的CERN、中國(guó)農(nóng)科院的全國(guó)肥料試驗(yàn)網(wǎng)等。如中國(guó)農(nóng)科院土壤肥料所從 1980 年開始，在全國(guó)135個(gè)定位試驗(yàn)點(diǎn)上進(jìn)行了5年以上的有機(jī)肥肥效試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，有機(jī)肥增產(chǎn)效果有逐年增加的趨勢(shì)，且有明顯的殘效。我國(guó)100多個(gè)5年以上的定位試驗(yàn)研究表明，施用有機(jī)肥與不施有機(jī)肥比較，平均增產(chǎn)率為12.8% 。

合理施用有機(jī)肥料不僅可以增加土壤有機(jī)碳含量，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤 CEC、保水能力、滲透性，提高土壤 N、P、K、Ca、Mg、S及其他微量元素含量，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。有機(jī)肥和無機(jī)肥料配合施用效果更佳，還可以提高化學(xué)肥料的利用率。噸糧田能夠連續(xù)17年（1974—1990年）維持養(yǎng)分平衡，其關(guān)鍵在于有機(jī)肥和化肥配合施用，并在化肥中再進(jìn)行 N、P、K 適當(dāng)配比。1985—1990年，經(jīng)糧、油、果、菜、煙、茶等20多種作物30多項(xiàng)有關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的分析研究表明，有機(jī)肥與化肥養(yǎng)分平衡配合施用均不同程度提高了所有供試作物的產(chǎn)品品質(zhì)。

有機(jī)肥施用可抑制作物病害。20世紀(jì)70年代，國(guó)外便開始研究有機(jī)肥與植物病害的關(guān)系 ，隨后開發(fā)出各種抑制土傳病害的生物有機(jī)肥。從20世紀(jì)90年代開始，我國(guó)一些科研單位和企業(yè)相繼研制和生產(chǎn)一類被統(tǒng)稱為“生物有機(jī)肥”的產(chǎn)品并投放市場(chǎng)。2008年全國(guó)共有商品有機(jī)肥企業(yè) 3021 家，其中生物有機(jī)肥企業(yè) 270家，占總數(shù)的8.94%，生物有機(jī)肥產(chǎn)量345萬噸，占生物有機(jī)肥企業(yè)生產(chǎn)能力的 83.6%。具有抗病特性的生物有機(jī)肥的作用機(jī)理可能包括物理、化學(xué)、生物的作用。一方面有機(jī)肥可改善土壤物理結(jié)構(gòu)，并平衡提供作物所需養(yǎng)分以及一些生物活性物質(zhì)，植物生長(zhǎng)健壯而抗病能力增強(qiáng)，同時(shí)有機(jī)肥含有拮抗菌或促生菌，改變根際微生物區(qū)系，進(jìn)而抑制病原菌的爆發(fā)。因有機(jī)肥、土壤、病害類型復(fù)雜多變，迄今生物有機(jī)肥的作用機(jī)理尚未完全清楚，其在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果也不穩(wěn)定，難以有效地、定向地施用生物有機(jī)肥而達(dá)到預(yù)期的防病效果。

傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為有機(jī)肥對(duì)土壤質(zhì)量均是正向作用，有機(jī)肥可減緩?fù)寥腊褰Y(jié)、阻止土壤次生鹽漬化，但有機(jī)肥的不合理施用也會(huì)造成土壤質(zhì)量退化。 《陳旉農(nóng)書·糞田之宜篇》第一次記載了我國(guó)古代農(nóng)民“用糞猶用藥”的施肥理念，提出有機(jī)肥須合理施用。規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞，尤其是雞糞含有較高的鹽分和Na離子，如果過量施用，則會(huì)有土壤次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)，使土壤板結(jié)。根據(jù)Moral等人的研究結(jié)果 ，當(dāng)畜禽糞施用量達(dá)到7—10 t/ （hm 2 a），農(nóng)田土壤的Na + 和Cl - 負(fù)荷可達(dá)415 kg/hm 2 ，可致西班牙東南部半干旱地區(qū)土壤產(chǎn)生顯著的次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)。王輝等人的研究表明，在目前的有機(jī)肥施用狀況下，畜禽糞便農(nóng)用對(duì)露天土壤沒有顯著的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)于溫室大棚土壤而言，在高施肥量下次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)較大，可嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。而目前蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物上有機(jī)肥施用量普遍較高，例如山東壽光等地大棚蔬菜地土壤有機(jī)肥年施用量最高達(dá)240 t/hm 2 鮮糞，有機(jī)肥帶來的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

自20世紀(jì)90年代以來，因系列環(huán)境問題的日益凸顯，國(guó)內(nèi)外研究的關(guān)注點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到大量施用有機(jī)肥對(duì)溫室氣體排放的影響，有機(jī)肥中氮、磷在土壤中的積累、遷移、淋溶風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)，有機(jī)肥中重金屬、抗生素、動(dòng)物激素及環(huán)境激素、病原生物、抗性菌及抗性基因等對(duì)土壤、水體、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康的影響。現(xiàn)在的有機(jī)肥已與傳統(tǒng)意義的有機(jī)肥在組成上有著巨大差別，規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞中P、K、Cu、Zn、As等元素和抗生素殘留量明顯高于農(nóng)戶家庭小規(guī)模養(yǎng)殖的畜禽糞，同90年代相比，規(guī)�；�養(yǎng)殖畜禽糞中不僅N、P含量顯著提高，有害重金屬含量也大幅度增加,因此，有機(jī)肥進(jìn)入農(nóng)田對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生顯著影響，其農(nóng)用的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

20世紀(jì)90年代后期，人們開始關(guān)注畜禽糞中有害重金屬的問題。糞肥中常含大量的 Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As，畜禽糞農(nóng)用是土壤與環(huán)境中重金屬的重要來源之一。作者于2002年對(duì)江蘇省規(guī)�；�畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞中重金屬開展了調(diào)查，結(jié)果與國(guó)外類似，Cu、Zn是主要污染物，與飼料中的重金屬含量分布有較強(qiáng)的相關(guān)性,隨后針對(duì)不同區(qū)域和尺度的調(diào)查研究工作相繼展開，對(duì)我國(guó)規(guī)�；�養(yǎng)殖畜禽糞的重金屬污染狀況有了初步的認(rèn)識(shí)。有研究表明，英格蘭與威爾士地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤中Zn、Cu的主要來源之一是畜禽糞農(nóng)用，約占到農(nóng)業(yè)土壤Zn、Cu總輸入量的37%—40%、8%—17% 。估計(jì)中國(guó)畜禽糞便農(nóng)用輸入農(nóng)田土壤的Cu、Cd、Zn分別占到總輸入量的69%、55%和51%。

因此，畜禽糞的大量長(zhǎng)期施用，會(huì)造成土壤重金屬的積累，進(jìn)而威脅農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全 。長(zhǎng)期施用豬糞明顯地增加了糙米中鎘含量，并超過國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

有機(jī)肥強(qiáng)烈影響農(nóng)田土壤的碳氮轉(zhuǎn)化。由于有機(jī)肥、土壤的類型不同，性質(zhì)各異，而有機(jī)肥的施用方式、施用量也不相同，加之研究的環(huán)境條件不一樣，有機(jī)肥施用對(duì)土壤溫室氣體排放的影響研究結(jié)果差異較大。近年來大量的研究表明，施用有機(jī)肥料，尤其是未經(jīng)腐熟的有機(jī)肥料如作物秸桿、新鮮綠肥、未經(jīng)腐熟的廄肥，可強(qiáng)烈促進(jìn)農(nóng)田CH 4 和N2O等溫室氣體的排放。長(zhǎng)期施用廄肥的土壤也可能是N2O的重要排放源，充足的碳源與NO3 - 同時(shí)并存，將大大促進(jìn)土壤中的反硝化過程。Speir等人研究報(bào)道有機(jī)碳加入土壤N2O生成量增加的可能原因是提高了反硝化速率。一些研究結(jié)果表明有機(jī)肥施用增加了土壤N2O排放,而有些研究結(jié)果顯示，與施用尿素相比有機(jī)肥施用可減少土壤N 2 O排放。鄒建文等人研究結(jié)果表明，N2O排放與施用的有機(jī)肥C/N比有顯著相關(guān)性。陳葦?shù)热搜芯勘砻?/span>,豬糞和沼氣渣的施用分別提高稻田 CH4 排放量 22.14%和4.40%。雙季稻田豬糞替代部分化學(xué)氮肥較全部施用化學(xué)氮肥增加了雙季稻田 CH4 和 N2O 排放。有機(jī)肥種類和數(shù)量的不同影響了其施用后的CO2 和 CH4 的平均通量，施用有機(jī)肥增加了土壤CO2 的排放。與單施化肥比較，有機(jī)肥單施，以及有機(jī)肥與化肥配施，可增加土壤CO2 和CH4 的排放，但化肥配施秸稈與化肥配施豬糞下稻田生態(tài)系統(tǒng)CH4 和CO2 的排放沒有顯著差異。

有機(jī)肥的合理施用將改善土壤質(zhì)量，培育地力，增加作物產(chǎn)量，并改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。農(nóng)業(yè)部已提出化肥、農(nóng)藥零增長(zhǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，而要滿足我國(guó)人口高峰對(duì)食物的需求，不斷增加作物單產(chǎn)是不二的選擇，因此，有機(jī)肥的作用將日益突出。一些發(fā)達(dá)國(guó)家有機(jī)肥氮與化肥氮的施用比例維持在1 : 1左右，在保育地力的同時(shí)，使得作物生產(chǎn)能力穩(wěn)步提升。在新形勢(shì)下，我國(guó)有機(jī)肥的需求將迅速增大，有機(jī)肥的施用也將步入新的高潮。但現(xiàn)在的有機(jī)肥含有重金屬、抗生素、激素、病原菌、抗性菌等污染物，其農(nóng)用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)需要高度重視。分析國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，今后有機(jī)肥的研究重點(diǎn)將集中在基礎(chǔ)研究、無害化技術(shù)與安全施用等方面。

雖然有機(jī)肥對(duì)土壤質(zhì)量的正向、負(fù)向作用方面已進(jìn)行了大量研究，但相比于化肥，有機(jī)肥方面的基礎(chǔ)研究尚嫌薄弱。

（1）盡快組織新一輪全國(guó)性的有機(jī)肥資源普查，并建立質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng) 。上一次全國(guó)性調(diào)查是20世紀(jì)90年代初，20多年來，有機(jī)肥的資源狀況及組分發(fā)生了巨大的變化，應(yīng)調(diào)查分析各類有機(jī)肥的資源量，重點(diǎn)分析各類有機(jī)肥的物質(zhì)組分變化，尤其是各種污染物的含量狀況，為有機(jī)肥的資源化利用提供家底數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立全國(guó)性主要有機(jī)肥質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

（2）開展有機(jī)肥肥效及環(huán)境效應(yīng)長(zhǎng)期定位聯(lián)網(wǎng)研究 。目前，中科院、中國(guó)農(nóng)科院系統(tǒng)已建立長(zhǎng)期定位試驗(yàn)網(wǎng)，針對(duì)我國(guó)主要類型土壤與作物，進(jìn)行了包括有機(jī)肥在內(nèi)的不同施肥處理的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)補(bǔ)充設(shè)計(jì)新的試驗(yàn)方案，進(jìn)一步開展針對(duì)區(qū)域性主要有機(jī)肥對(duì)土壤質(zhì)量影響的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，不僅研究有機(jī)肥肥效，而且要研究主要污染物在土壤中的長(zhǎng)期積累效應(yīng)及對(duì)環(huán)境質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響。

（3）開展有機(jī)肥主要物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化過程及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究 。除有機(jī)肥中C、N的土壤轉(zhuǎn)化過程與環(huán)境效應(yīng)外，要重點(diǎn)研究有機(jī)肥對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤生物、食物網(wǎng)的影響及其提高化肥利用率的機(jī)理，研究有機(jī)肥施用下土壤中抗性菌及抗性基因的分布與擴(kuò)散規(guī)律，研究復(fù)合污染下有機(jī)肥特征污染物（抗生素、激素、重金屬、病原生物）的環(huán)境行為與歸趨。