生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥料及其發(fā)展前景(上)

李曉冰，于廣武，王少華，康 權(quán)，姜 華，溫鐵軍，陳俐燕，趙景坤，鄭連舉

(1.黑龍江華澤農(nóng)牧發(fā)展有限公司 黑龍江哈爾濱 150000；2.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑龍江哈爾濱 150040；3.富錦市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 黑龍江富錦 156112；4.黑龍江頓豐微納米硅科技開發(fā)有限公司 黑龍江黑河 161400；5.黑龍江軍華生物科技有限公司 黑龍江哈爾濱 150041；6.黑龍江禾煦豐生態(tài)科技有限公司 黑龍江哈爾濱 150028；7.黑龍江圣東肥業(yè)有限公司黑龍江伊春 152500；8.哈爾濱舜泰生物科技有限公司 黑龍江哈爾濱 150040；9.五常市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 黑龍江五常 150200)

許多國(guó)家從20世紀(jì)初以來發(fā)展了如生態(tài)農(nóng)業(yè)、生物農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，其目的是消除常規(guī)農(nóng)業(yè)帶來的環(huán)境問題。生態(tài)農(nóng)業(yè)簡(jiǎn)稱ECO，是根據(jù)生態(tài)學(xué)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有效經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和管理手段建立起來的能獲得較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益的現(xiàn)代化高效農(nóng)業(yè)。生態(tài)肥料是在上述多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式下發(fā)展起來的一種新型肥料，其生產(chǎn)的產(chǎn)品完全符合有機(jī)、生態(tài)、綠色農(nóng)業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)以4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥、氨基酸生物有機(jī)肥、生物腐殖酸微納米硅肥、生物腐殖酸液肥、腐殖酸水溶肥、腐殖酸硅鉀增效劑、腐殖酸硼鎂鈣生物土壤調(diào)理劑和DM復(fù)合真菌菌劑等為例，對(duì)生態(tài)肥料簡(jiǎn)介如下。

1 4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥

4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥以功能性生物活性菌為主體，以作物秸稈、麩皮、雞糞、味精下腳料、腐殖酸、氨基酸以及制糖、造紙、淀粉、酵母等生產(chǎn)過程中廢棄的有機(jī)質(zhì)為載體，配合無(wú)機(jī)氮、磷、鉀及多種中微量和有益元素，將無(wú)機(jī)肥的高效性、有機(jī)肥的長(zhǎng)效性和微生物的生理調(diào)節(jié)功能集成于一體。4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥中的4是指大量元素(N、P、K)、中量元素(Ca、Mg、S)、微量元素(Zn、P、Mn)和有益元素(Si、Se等)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，X是指生物有機(jī)肥，其主要成分：w(N+P2O5+K2O)為30%～40%，w(有機(jī)質(zhì))為15%～20%，w(腐殖酸)≥10%，w(中微量元素)≥5%，復(fù)合生物菌劑為0.2～2.0億個(gè)/g。

為了驗(yàn)證4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥的施用效果，2013年以來在黑龍江省富錦市、五常市、寧安縣、訥河市、龍江縣、望奎縣、肇東市、巴彥縣、樺南縣、慶安縣、綏化市，遼寧省丹東市、大連市、沈陽(yáng)市，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市以及云南省楚雄市的16個(gè)市縣進(jìn)行了水稻、玉米、大豆、馬鈴薯、西紅柿、西瓜等多種作物試驗(yàn)、示范和推廣，平均增產(chǎn)幅度為8%～25%，其中水稻和大豆的部分試驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示。

表1 水稻生育性狀及產(chǎn)量性狀試驗(yàn)結(jié)果(2013年黑龍江省富錦市)

表2 大豆室內(nèi)考種試驗(yàn)結(jié)果(2011年黑龍江省訥河市)

從表1可以看出：在同等管理?xiàng)l件下，4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥處理的水稻株高、株鮮重、株干重等生育性狀均優(yōu)于常規(guī)配方肥處理，為提高產(chǎn)量奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量性狀來看，4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥處理的水稻穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)以及千粒重分別比常規(guī)配方肥處理增加1.0 cm、775 215個(gè)/hm2、5粒及0.4 g，水稻平均產(chǎn)量提高1 992.0 kg/hm2，增產(chǎn)幅度33.2%。

從表2可看出，4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥處理的大豆產(chǎn)量與對(duì)照處理差異極顯著，平均增產(chǎn)18.6%。

通過多年的試驗(yàn)證明，4+X生物有機(jī)無(wú)機(jī)生態(tài)肥具有改良土壤、培肥地力、提高化肥利用率(氮肥利用率提高10%以上，有效磷含量提高27.45%)、提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)等作用。

2 氨基酸肥料

氨基酸肥料是指能提供各種氨基酸類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的物料，按其生產(chǎn)原料來源的不同，可分為植物型和動(dòng)物型兩大類。植物型氨基酸肥料的生產(chǎn)原料主要是糧食作物提取味精后的下腳料；動(dòng)物型氨基酸肥料主要是以動(dòng)物毛皮和下腳料為原料，再經(jīng)水解后加工而成，也可以利用微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。目前，市售的氨基酸肥料大多為氨基酸與微量元素等復(fù)合而成。

氨基酸具有強(qiáng)大的表面活性和吸附保持能力，植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)螯合和絡(luò)合形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物，不僅能使大量元素實(shí)現(xiàn)緩慢釋放而得到充分利用，而且可以保證微量元素的有效性。

黑龍江禾煦豐生態(tài)科技有限公司引進(jìn)優(yōu)良的微生物菌種，以湖北新生源生物工程有限公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)氨基酸為主要有機(jī)原料，加入適量的鋅、硼、錳、鐵、鎂、硅等營(yíng)養(yǎng)元素，以中國(guó)科學(xué)院、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、黑龍江大學(xué)、黑龍江省農(nóng)科院等為技術(shù)依托單位，研發(fā)出微16-微生物菌劑、微18-秸稈腐熟劑、酵9-含氨基酸水溶肥料等20多種氨基酸生物有機(jī)生態(tài)肥系列產(chǎn)品，取得了顯著的鹽堿土、低產(chǎn)土壤改良和修復(fù)效果，提高肥料利用率20%以上，提高產(chǎn)量5%～30%，增強(qiáng)了作物的抗逆性，秸稈腐熟效果好，在黑土地保護(hù)和減肥增效中發(fā)揮了顯著作用。

3 含硅肥料

盡管硅元素不是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中必需的元素，但其是植物抵御逆境、調(diào)節(jié)植物與其他生物之間相互關(guān)系所必需的化學(xué)元素，特別是其對(duì)水稻的生長(zhǎng)過程有著顯著的影響。

生物腐殖酸微納米硅肥是以中科院、哈工大、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)為技術(shù)依托單位，由黑龍江省頓豐微納米硅科技開發(fā)有限公司自主研發(fā)的高科技產(chǎn)品。生物腐殖酸微納米硅肥的主要成分為蛋白石頁(yè)巖(SiO2)、黃腐殖酸鉀、聚谷氨酸、腐殖酸以及DM復(fù)合真菌菌劑等植物內(nèi)生菌提取的活性物質(zhì)組成，其中：水稻專用的生物腐殖酸微納米硅肥組成為w(蛋白石頁(yè)巖)87.0%、w(黃腐殖酸鉀)3.0%、w(聚谷氨酸)4.0%、w(腐殖酸)5.8%、w(DM復(fù)合真菌菌劑)0.2%；果蔬專用的生物腐殖酸微納米硅肥組成為w(蛋白石頁(yè)巖)81.0%、w(黃腐殖酸鉀)3.0%、w(聚谷氨酸)5.0%、w(腐殖酸)10.8%、w(DM復(fù)合真菌菌劑)0.2%。實(shí)踐證明，生物腐殖酸微納米硅肥具有如下的作用效果。

3.1 減輕或消除土壤中的重金屬污染

衡陽(yáng)市農(nóng)科所在湖南省大廣村開展的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照處理相比，微納米硅肥處理的稻米含鎘量最大降幅為0.254 mg/kg，平均降幅為0.188 mg/kg。湖南省食品測(cè)試分析中心的檢測(cè)結(jié)果表明：微納米硅肥處理的稻谷平均鎘含量為0.021 8 mg/kg，對(duì)照處理為0.514 0 mg/kg；微納米硅肥處理的茶葉鉛含量為0.082 4 mg/kg，對(duì)照處理為0.182 0 mg/kg。

3.2 節(jié)水、節(jié)肥，提高肥料利用率

施用硅肥后，在水稻中形成的硅化細(xì)胞具有調(diào)節(jié)葉片氣孔開閉及水分蒸騰的能力，有助于減少水稻用水量，節(jié)水率一般超過17%。硅具有活化土壤中磷的功能，有助于減少磷在土壤中的固定，同時(shí)可促進(jìn)磷在作物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高結(jié)實(shí)率。硅具有調(diào)節(jié)作物對(duì)氮、磷、鉀各元素平衡吸收的功效，而且可以抑制作物對(duì)鐵、錳的過量吸收和毒害作用，如通過調(diào)節(jié)水稻在不同生育階段對(duì)氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的需求，可分別提高氮、磷、鉀利用率1.9%、6.4%和2.8%，肥料利用率提高20%以上。

3.3 提高抗病蟲害、抗旱澇、抗倒伏等抗逆性

水稻硅化細(xì)胞的形成有助于水稻表皮細(xì)胞壁增厚和角質(zhì)層增加，進(jìn)而增強(qiáng)水稻抗病蟲害的能力，特別是對(duì)稻瘟病、紋枯病、胡麻斑病及螟蟲、葉蟬等的抵抗能力明顯增強(qiáng)，一般稻瘟病發(fā)病率下降約30%，水稻褐變穗、鞘腐病的病情指數(shù)可分別下降4%和7%。施用硅肥后，水稻基部莖桿強(qiáng)度增大，導(dǎo)管的剛性增強(qiáng)，有助于提高水稻內(nèi)部的通氣性和增加白根數(shù)量，進(jìn)而防止根系早衰，減少有毒氣體的危害，具有防治爛根病的作用，水稻抗倒伏能力可以提高80%，倒伏和倒折率可以減少40%～70%；作物莖葉挺直可減少遮陰，如水稻施硅后葉片角度減小25.4°，冠層光合作用提高10%以上，有利于作物的密植；角質(zhì)硅質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)可以減弱葉面蒸騰作用，有助于提高作物抗旱、抗干熱風(fēng)和抗低溫的能力，干旱地區(qū)施硅后的增產(chǎn)效果尤為顯著。

3.4 改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高產(chǎn)量

我國(guó)對(duì)硅肥的研究始于20世紀(jì)70年代，直至20世紀(jì)80年代后期才實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，通過在不同省區(qū)對(duì)喜硅作物和缺硅土壤進(jìn)行的硅肥肥效試驗(yàn)，結(jié)果表明不同作物的增產(chǎn)幅度為10%～50%。此外，硅肥還具有改善產(chǎn)品品質(zhì)的作用，如施用硅肥后，蘋果的含糖量、著色率、耐貯性、運(yùn)輸性等指標(biāo)都有所提高。

3.5 改良土壤，提高有機(jī)質(zhì)含量

生物腐殖酸微納米硅肥施入土壤后，可直接產(chǎn)生硅離子，并提高土壤中的硫酸根、磷酸根、硼酸根等的活性，促使土壤中陰陽(yáng)離子的平衡。微納米硅肥屬于堿性肥料，不僅可以矯正土壤酸度、提高土壤鹽基飽和度、促進(jìn)有機(jī)肥分解，而且可以抑制土壤病菌、抗板結(jié)、抗重茬。微納米硅肥中所含的硅、鈣、鎂離子能夠與紅壤中的鐵、鋁和鈉離子發(fā)生置換反應(yīng)，形成無(wú)害化合物，減少有害成分，同時(shí)可為作物提供生長(zhǎng)所需的硅、鈣、鎂等營(yíng)養(yǎng)成分。