堆肥提取液的高效利用研究進(jìn)展

韓 超，趙青松，李欣欣，李小霞，楊志強(qiáng)

（1．長(zhǎng)治市微生物研究所，山西 長(zhǎng)治 046000；2．長(zhǎng)治學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長(zhǎng)治 046011；3．山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究中心，山西 太原 030006；4．山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西 長(zhǎng)治 046000）

化肥和農(nóng)藥的廣泛使用在一定程度上增加了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，但是由此帶來(lái)的負(fù)面影響卻非常嚴(yán)重，水土環(huán)境的污染、水果蔬菜中農(nóng)藥的超標(biāo)殘留等問(wèn)題，給我們的生活帶來(lái)了很大的威脅，一種不損害環(huán)境和人類(lèi)身體健康的綠色肥料亟待出現(xiàn)。

畜牧業(yè)上每年產(chǎn)生大量難以解決的畜禽糞便，農(nóng)業(yè)上每年也產(chǎn)生很多等待焚燒的農(nóng)作物秸稈，人們將這些農(nóng)畜廢棄物經(jīng)過(guò)堆制腐熟后制成有機(jī)堆肥，不僅可以使一些難以處理的農(nóng)畜廢棄物得以回收再利用，還能在防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害、增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量等方面發(fā)揮重要作用［1-3］。雖然有機(jī)堆肥在防病促生方面能發(fā)揮一定的作用，但仍存在很多缺點(diǎn)與局限性。比如，堆肥中發(fā)揮關(guān)鍵作用的微生物及其次級(jí)代謝產(chǎn)物不能最大限度地發(fā)揮出其作用效果，堆肥的施加方式和應(yīng)用手段單一等，其中僅限于在根際施肥是其最為關(guān)鍵的限制性因素。針對(duì)這一局限性，人們及時(shí)做出了調(diào)整，有機(jī)堆肥經(jīng)水浸提后可制成堆肥提取液。經(jīng)過(guò)浸提后，與固體有機(jī)堆肥相比，堆肥提取液中的有效營(yíng)養(yǎng)成分和有益微生物更容易針對(duì)植物體發(fā)揮作用，另外，施加方式也更靈活更多樣，可采用人工葉面噴施，還可以利用噴灌、滴灌等技術(shù)施肥。因此，堆肥提取液有潛力作為一種新型液體肥料被推廣使用。

1 堆肥提取液的性質(zhì)與成分

堆肥提取液是腐熟的有機(jī)物料經(jīng)水浸提后得到的一種高效的液體肥料，制取時(shí)可取均勻腐熟的堆肥與水按照1∶4～1∶6（w/v）的比例放入聚乙烯塑料桶中，一種為通氣提取即充分混勻后持續(xù)通氣，使提取液中的溶氧量不低于62.00%，另一種為不通氣提取即充分混勻后將聚乙烯塑料桶密封，兩種方法均可在25～30℃下保溫提取適當(dāng)時(shí)間后制得。在噴、滴灌施肥工程中，堆肥提取液的原液可采取3級(jí)過(guò)濾，1級(jí)、2級(jí)過(guò)濾結(jié)構(gòu)可采用“濾網(wǎng)+砂石”過(guò)濾器，3級(jí)過(guò)濾結(jié)構(gòu)采用過(guò)濾精度為125 μm的疊式過(guò)濾器，在達(dá)到125 μm噴、滴灌要求后使之與灌溉水混合配比，使混合后的堆肥提取液的EC值調(diào)整到目標(biāo)植株所需的最適范圍，最后通過(guò)噴、滴灌設(shè)施對(duì)植株進(jìn)行灌溉施肥［4-5］。其中，堆肥提取液原液的理化性質(zhì)及所含物質(zhì)成分直接決定了其使用過(guò)程中功能的高效性。

堆肥提取液的pH值和EC值對(duì)其作用效果具有重要影響。堆肥中的大多數(shù)微生物在中性pH值條件下存活最好，而對(duì)堆肥提取液來(lái)說(shuō)pH值為7也是理想選擇，堆肥提取液的pH值在整個(gè)提取過(guò)程中會(huì)略有升高，原因可能是其中的微生物對(duì)陰離子的總體吸收多于對(duì)陽(yáng)離子的吸收。對(duì)植物體來(lái)說(shuō)，在偏酸性環(huán)境中，對(duì)于鈣、鎂離子的吸收減少，使得植株下部葉片出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)展為葉片邊緣壞死，而當(dāng)pH值偏高時(shí)，植株出現(xiàn)缺素癥狀，幼葉變黃、干枯。Hoitink［6］指出，pH值會(huì)影響植物和病原菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的利用，進(jìn)而影響植物疾病發(fā)生率和嚴(yán)重程度。堆肥提取液的EC值的大小可表示對(duì)陰離子和陽(yáng)離子提取率的高低，提高堆肥提取液的EC值，將提高堆肥提取液作為植物肥料的可利用性，然而，高于5 dS/m的EC值很可能會(huì)降低堆肥提取液中微生物的存活，所以通常EC值以5 dS/m作為上限［7-8］。EC值太高會(huì)導(dǎo)致鹽害的發(fā)生，會(huì)對(duì)植物體的葉片造成永久性的傷害，嚴(yán)重時(shí)引起葉片萎蔫、植株死亡，MacDonald［9］提到，高鹽度并不會(huì)抑制植物病原菌菌絲的生長(zhǎng)，但對(duì)植物體本身卻有負(fù)面影響，使它們更容易受到病原菌的攻擊。所以在實(shí)際使用過(guò)程中，堆肥提取液的pH值和EC值應(yīng)根據(jù)不同植物正常生長(zhǎng)所需的最適范圍而進(jìn)行調(diào)整。

堆肥提取液中含有植物生長(zhǎng)所需的N、P、K、Ca、Mg等大量元素，其中N含量可達(dá)8.46%，P含量達(dá)3.99%，K含量達(dá)2.85%，Ca含量達(dá)4.16%，Mg含量達(dá)1.22%，它們可參與植物體細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、磷脂等有機(jī)物的合成，Mg元素還是合成葉綠素必不可少的成分。另外，堆肥提取液中還含有Fe、Zn等土壤中含量極少的微量元素，F(xiàn)e含量可達(dá)0.27%，Zn含量達(dá)0.29%，這些微量元素的存在對(duì)植物的生長(zhǎng)同樣具有重要意義，它們是很多酶、維生素、激素的重要組成部分，直接影響到植物體內(nèi)的代謝過(guò)程，植物體一旦缺乏微量元素，其產(chǎn)量和品質(zhì)將受到影響［10-11］。

堆肥提取液中含有一些可在防病促生方面發(fā)揮重要功能的有機(jī)酸。徐大兵［12］利用三維熒光光譜技術(shù)、紫外可見(jiàn)吸收光譜技術(shù)等物理、化學(xué)光譜技術(shù)對(duì)堆肥提取液進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)堆肥提取液中含有高分子量有機(jī)酸類(lèi)富里酸和類(lèi)腐植酸物質(zhì)，還利用高效液相色譜法分析出堆肥提取液中存在乙酸和草酸2種低分子量有機(jī)酸。Kasifah等［13］的試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的堆肥提取液中有機(jī)酸的種類(lèi)差異很大，水稻、玉米和花生殘?jiān)迫〉亩逊侍崛∫褐泻腥樗?、蘋(píng)果酸、乙酸等低分子量有機(jī)酸和腐植酸和黃腐酸等高分子量有機(jī)酸，在植物根際，這些有機(jī)酸可通過(guò)與土壤相互作用來(lái)提高土壤中養(yǎng)分的有效性。李自剛等［14］的試驗(yàn)結(jié)果表明，牛糞堆肥產(chǎn)品中的乙酸、丁酸等低分子量有機(jī)酸種類(lèi)多達(dá)16種。而這些低分子量有機(jī)酸被水浸提至堆肥提取液中。Keeling等［15］研究發(fā)現(xiàn)施加堆肥提取液能促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)，增加根系的生物量，主要是其中的腐植酸發(fā)揮了作用。Reeve等［16］在大量研究后發(fā)現(xiàn)，堆肥提取液中的腐植酸具有顯著的促生效果，表現(xiàn)出了類(lèi)植物激素活性。文獻(xiàn)中腐殖酸這種物質(zhì)被提到的次數(shù)最多，腐植酸是一類(lèi)天然大分子有機(jī)弱酸，能影響許多植物體內(nèi)酶的合成從而改變細(xì)胞質(zhì)中新陳代謝的過(guò)程，能作為氫受體參與并增強(qiáng)植物體的呼吸作用。除此之外，腐殖酸還能改善土壤結(jié)構(gòu)，防止土壤水分和養(yǎng)分的流失，能調(diào)節(jié)土壤的pH值，增加土壤的緩沖能力。

堆肥提取液中含有大量微生物，一般細(xì)菌數(shù)量最多，其次是放線菌和真菌。與原始堆肥中的微生物相比，經(jīng)過(guò)整個(gè)提取過(guò)程，堆肥提取液中微生物的種類(lèi)稍有減少，但某些優(yōu)勢(shì)微生物的數(shù)量卻大大增加。所以綜合來(lái)看，堆肥提取液中微生物的數(shù)量和活性較高，菌群的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，不論是噴施在葉片上還是澆灌到土壤中，均能發(fā)揮其中優(yōu)勢(shì)微生物種群的作用。大量研究結(jié)果表明，堆肥提取液的生防效果與其中微生物的數(shù)量有關(guān)，堆肥提取液中的微生物可通過(guò)與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和生存空間以及對(duì)病原菌的重寄生作用來(lái)表現(xiàn)其抑菌效果［17-18］。St．Martin 等［19］指出，堆肥提取液中的酵母菌數(shù)量和細(xì)菌數(shù)量與其對(duì)腐霉的抑菌效果呈顯著的正相關(guān)。Elad等［20］以牛糞、雞糞和葡萄渣為原料制成堆肥提取液，經(jīng)過(guò)高溫滅菌后，對(duì)番茄灰霉?。˙otrytis cinera）和葡萄灰霉?。˙otrytis cinerea）的抑制能力完全喪失。Elmasry等［21］發(fā)現(xiàn)堆肥提取液中的菌群對(duì)抑制真菌生長(zhǎng)具有重要作用，但當(dāng)微生物被除去后，其抑制作用消失。Gea等［22］采用4種農(nóng)用廢棄物制得堆肥提取液，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)高溫滅菌和過(guò)濾除菌后，堆肥提取液失去了大量的抑菌活性，對(duì)3株真菌菌絲體的生長(zhǎng)影響不大。

除此之外，堆肥提取液中還含有一些微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物以及酚類(lèi)物質(zhì)等，這些物質(zhì)也能發(fā)揮重要作用。芽孢桿菌屬（Bacillus）和假單胞菌屬（Pseudomonas）的細(xì)菌、木霉屬（Trichoderma）的真菌以及鏈霉菌屬（Streptomyces）的放線菌等微生物，均可在堆肥提取液中產(chǎn)生抗菌性代謝產(chǎn)物，從而對(duì)多種植物病原菌表現(xiàn)出抑制作用。Yasmeen等［23］在研究結(jié)果中提到，堆肥提取液中微生物釋放的有毒代謝產(chǎn)物可穿透病原菌細(xì)胞，利用其化學(xué)毒性抑制病原菌的代謝活動(dòng)。Scheuerell等［24］指出在厭氧條件下制得的堆肥提取液對(duì)灰霉病菌的抑制效果隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，原因可能是堆肥提取液中微生物產(chǎn)生的對(duì)植物病原菌有很強(qiáng)抑制作用的次級(jí)代謝產(chǎn)物隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷積累。Mcquilken等［25］的試驗(yàn)結(jié)果證明，堆肥提取液經(jīng)過(guò)濾除菌后仍保持一定的抑菌效果，原因可能是堆肥提取液中微生物產(chǎn)生的副產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物的存在。李欣欣等［26］在研究中表示，堆肥提取液中存在一些大分子量、熱穩(wěn)定且非蛋白類(lèi)的化學(xué)物質(zhì)或微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，能引起菌絲消解和芽管發(fā)育畸形。Cronin 等［27］認(rèn)為堆肥提取液中的主要抑菌因子是一種小分子量的次級(jí)代謝產(chǎn)物。除了微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物外，酚類(lèi)物質(zhì)也在一些研究中被提到。徐大兵［12］利用傅里葉紅外光譜技術(shù)分析出堆肥提取液樣品中含有苯環(huán)和酚基官能團(tuán)。Hideaki等［28］指出，堆肥提取液是一種天然的植物疾病抑制劑，主要是由于其中存在大量微生物以及一些酚類(lèi)物質(zhì)、氨基酸等化學(xué)抑制劑。Hoitink等［29］表示，過(guò)濾除菌的堆肥提取液使得植物病原菌的菌絲體和胚芽管出現(xiàn)畸形，可能是由于腐殖酸和酚類(lèi)化合物的存在所致。

以上提到的有機(jī)酸、次級(jí)代謝產(chǎn)物、酚類(lèi)化合物等堆肥提取液中的物質(zhì)，還可以在增強(qiáng)植物的自身抗病性方面發(fā)揮一定作用。很多研究表明，堆肥提取液中的有機(jī)酸、酚類(lèi)化合物、氨基酸等中間代謝產(chǎn)物、功能微生物種群以及重金屬鹽，均可作為誘導(dǎo)因子，使植株葉片內(nèi)的多酚氧化酶（PPO）、過(guò)氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等多種防御酶活性增強(qiáng)，這些防御酶可以將酚類(lèi)化合物氧化成具有抗菌性的醌類(lèi)物質(zhì)，當(dāng)植物體細(xì)胞被病菌感染時(shí)，通過(guò)一系列生理生化反應(yīng)增強(qiáng)植物的抗病能力［30-31］。Weltzien［32］在研究堆肥提取液對(duì)植物病原真菌的抑制作用中提到，施加堆肥提取液后，植株中的POD、PPO和PAL 3種酶的酶活力均有不同程度的升高。高芬等［33］的研究結(jié)果表明，用3種不同原料制成的堆肥提取液分別處理黃瓜和青椒后，黃瓜植株葉內(nèi)的CAT酶活性最高可升高1 196%，青椒植株葉內(nèi)PPO和PAL酶活性最高可分別升高370%和20%。馬利平等［34］指出，堆肥提取液處理青椒后，其植株內(nèi)的β-1，3葡聚糖酶、PPO、PAL活性分別升高12%、367%和20%。

2 堆肥提取液的高效利用

堆肥提取液作為一種新型的液體肥料已經(jīng)在多個(gè)方面發(fā)揮出了重要作用，不僅可以防治植物病蟲(chóng)害、促進(jìn)植株生長(zhǎng)、提高果實(shí)產(chǎn)量、改善作物和果實(shí)品質(zhì)，還可以改善土壤的物理、化學(xué)及生物方面的性狀。此外，堆肥提取液在浸種、催芽、抗旱等方面也能表現(xiàn)出良好的效果。

2.1 防治植物病蟲(chóng)害

堆肥提取液可以通過(guò)優(yōu)勢(shì)微生物與植物病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和生存空間、拮抗微生物釋放抑制植物病原菌生長(zhǎng)繁殖的次級(jí)代謝產(chǎn)物、誘導(dǎo)植物體內(nèi)多種防御酶活性增強(qiáng)等方式防治植物病蟲(chóng)害。

在植物病害中，土傳性病害是對(duì)植物的正常生長(zhǎng)威脅較大的一類(lèi)，防治的難度也很大，研究發(fā)現(xiàn)由不同原料制成的堆肥提取液對(duì)多種土傳性植物病害有顯著的抑制作用。李欣欣等［26］在研究白靈菇菌糠堆肥提取液對(duì)草莓黃萎?。╒erticillium dahliae）的防治效果時(shí)表示，利用堆肥提取液提前對(duì)草莓植株進(jìn)行灌根處理，能顯著降低草莓植株的患病率，防治效果高達(dá)42.23%。Scheuerell等［35］的研究表明，添加了糖蜜的堆肥提取液能對(duì)引起黃瓜減產(chǎn)的終極腐霉（Pythium ultimum）起到顯著的抑制作用，并指出堆肥提取液中的細(xì)菌種群是衡量其對(duì)植物病害抑制效果的有效參數(shù)。St. Martin等［36］也指出堆肥提取液對(duì)終極腐霉、立枯絲核菌（ Rhizoctonia solani）、尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）、棉花黃萎病菌（Verticillium dahliae）等多種土傳性植物病害具有顯著的抑制作用。Pane等［37］指出不同原料制成的堆肥提取液對(duì)引起番茄疾病的3種土傳性植物病原菌均有很好的生物防治能力，防治效果均高于30%。Welke［38］在研究中指出，堆肥提取液能顯著抑制草莓灰霉?。˙otrytis cinerea）的發(fā)生，并指出經(jīng)稀釋的堆肥提取液能使灰霉病的發(fā)病率降低62.7%，且能使草莓的產(chǎn)量增加20%。Cronin等［27］用蘑菇菌糠制成堆肥提取液，研究其對(duì)蘋(píng)果赤霉病病原菌（Venturia inaequalis）的抑制作用，結(jié)果表明，堆肥提取液對(duì)蘋(píng)果赤霉病病原菌分生孢子萌發(fā)的抑制率高達(dá)98%，且對(duì)分生孢子萌發(fā)的抑制效果隨提取液提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。Sang等［39］的研究結(jié)果表明堆肥提取液能誘導(dǎo)植物葉片的系統(tǒng)抗性，提高防御相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)防御相關(guān)酶的產(chǎn)生，最終能顯著降低辣椒葉片上的炭疽病（Colletotrichum capsici）和黃瓜葉片上的炭 疽 ?。–olletotrichum orbiculare）。Yasmeen 等［23］的研究結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥提取液對(duì)黃瓜根腐病原菌（Fusarium solani）的孢子萌發(fā)抑制率達(dá)到84%，菌絲生長(zhǎng)抑制率達(dá)到100%。

在降低植物葉片和果實(shí)上的細(xì)菌性斑點(diǎn)癥狀方面，堆肥提取液也有很好的效果。Al-Dahmani等［40］用牛糞堆肥、松樹(shù)皮堆肥、有機(jī)農(nóng)場(chǎng)堆肥制成堆肥提取液，作為番茄的葉面噴霧劑，研究結(jié)果表明，葉面噴施堆肥提取液可顯著降低番茄果實(shí)上細(xì)菌性斑點(diǎn)的發(fā)生率，其中最有效的堆肥提取液與用植物活化劑酸性苯甲酰-甲基的效果沒(méi)有差別。Zhang等［41］指出，在擬南芥的生長(zhǎng)過(guò)程中噴灑堆肥提取液能夠使其葉片上細(xì)菌性斑點(diǎn)的發(fā)病率降低80%左右，而噴灑泥炭的提取液效果卻不太明顯，只能降低20%左右。

堆肥提取液還能對(duì)土壤中的根結(jié)線蟲(chóng)（Meloidogyne）表現(xiàn)出很強(qiáng)的防治效果，高淋淋等［42］以平菇菌糠、水稻秸稈、香蕉莖葉等為材料，研究了不同原料的堆肥提取液在不同稀釋倍數(shù)下對(duì)番茄根結(jié)線蟲(chóng)的防治效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各堆肥提取液對(duì)番茄根結(jié)線蟲(chóng)病（Meloidogyne incognita）都有一定的防治作用，其中稀釋10倍的平菇菌糠提取液的防效達(dá)到74.19%。朱開(kāi)建等［43］利用豬糞、茶葉渣、生活污泥為材料制成堆肥提取液，并用盆栽試驗(yàn)研究了堆肥提取液對(duì)番茄根和盆栽土壤中爪哇根結(jié)線蟲(chóng)（Meloidogyne javanica）種群數(shù)量的影響，結(jié)果表明經(jīng)一定濃度的堆肥提取液處理后，土壤和番茄根中的線蟲(chóng)數(shù)量分別下降了49.4%和66.3%，表現(xiàn)出明顯的防治效果。

2.2 促進(jìn)生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量

堆肥提取液中含有多種植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分，能有效促進(jìn)植物體的生長(zhǎng)發(fā)育，并提高其產(chǎn)量。徐大兵等［44］的研究結(jié)果表明，在棉花植株上噴灑豬糞堆肥提取液能顯著增加其株高、果枝數(shù)、蕾數(shù)和棉鈴數(shù)，植株生物量相比對(duì)照最高提高114.2%，還能顯著增加棉花植株功能葉片中硝酸還原酶活性和可溶性蛋白含量。徐靜等［10］用菇渣、藥渣、菇渣和藥渣混合物、牛糞4種有機(jī)物料分別制成堆肥提取液，研究其對(duì)番茄苗期的影響，結(jié)果表明，4種堆肥提取液均能促進(jìn)番茄苗期的生長(zhǎng)，其中菇渣堆肥提取液效果最好，株高、莖粗分別達(dá)到19.1 cm和5.1 mm，均為對(duì)照的5倍左右，壯苗指數(shù)達(dá)到0.353，是對(duì)照的7倍左右。此外，經(jīng)4種堆肥提取液處理后，番茄植株地上部養(yǎng)分含量（N、P、K）均顯著增加。陳鑫等［45］的研究結(jié)果表明，60 mg/mL榆黃蘑菌糠提取液對(duì)25 nmol/L NaCl脅迫下的獼猴桃幼苗的根長(zhǎng)、株高、根質(zhì)量、單株質(zhì)量均有明顯的促進(jìn)作用，其中根長(zhǎng)比對(duì)照增加43%，株高比對(duì)照增加90.7%，根質(zhì)量和單株質(zhì)量分別增加30%和57%。Kim等［46］經(jīng)試驗(yàn)研究后表明，以中草藥、蛭石、稻草3種原料分別制成的堆肥提取液，對(duì)大豆、甜玉米的根系和地上部分的生長(zhǎng)均有顯著促進(jìn)作用，且高濃度的3種堆肥提取液更有利于大豆根瘤的形成。Radin等［47］研究了城市固體廢棄物堆肥提取液對(duì)盆栽溫室番茄的影響，結(jié)果表明，使用堆肥提取液可以增加番茄葉片中K、Na等元素的含量，提高番茄的產(chǎn)量，且其作用效果隨施加次數(shù)的增加而顯著。Allahyari等［48］指出，堆肥提取液能有效促進(jìn)馬鈴薯植株的生長(zhǎng)，施加堆肥提取液后，兩個(gè)品種馬鈴薯植株的葉片數(shù)、莖高、葉片干重和總干重相比對(duì)照均顯著增加。Islam等［49］在研究堆肥提取液對(duì)茄子生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響中發(fā)現(xiàn)，施加堆肥提取液后，茄子植株的株高增加67.5%，單株枝數(shù)增加83.3%，單株果數(shù)增加52.7%，單株產(chǎn)量提高14.1%。Pane等［50］用百合和茴香為原料制成堆肥提取液，研究其促生效果，結(jié)果表明，噴施堆肥提取液后，生菜和大頭菜植株的生理和營(yíng)養(yǎng)狀況均顯著提升，葉綠素含量相比對(duì)照均明顯升高，產(chǎn)量分別提高了24%和32%。Girshe等［51］指出，施用堆肥提取液能改善番茄植株?duì)I養(yǎng)狀況，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，增加番茄產(chǎn)量，當(dāng)每盆番茄中堆肥提取液的施加量為1 200 mL時(shí)，番茄產(chǎn)量達(dá)到最大，總體增產(chǎn)187%。

堆肥提取液還能在改善作物和果實(shí)的品質(zhì)方面發(fā)揮重要作用。李晨曄等［52］表示，葉面噴施由大蒜和油菜秸稈制成的堆肥提取液能顯著促進(jìn)黃瓜植株生長(zhǎng)，改善黃瓜果實(shí)品質(zhì)，其中莖粗相比對(duì)照提高了13.55%，維生素C含量相比對(duì)照提高了465.29%，根系活力是對(duì)照的1.45倍。Fritz等［53］的研究結(jié)果表明，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)施加堆肥提取液可以使番茄生物量增加162%，西洋菜生物量增加127%，并能提高土壤中微生物活性和多樣性，田間試驗(yàn)證明堆肥提取液對(duì)作物產(chǎn)量無(wú)顯著影響，但對(duì)作物品質(zhì)有顯著影響。Liguori等［54］研究了堆肥提取液對(duì)西瓜果實(shí)的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)堆肥提取液處理后的西瓜果實(shí)與對(duì)照相比，果肉色澤度提升了28.5%，多汁度提升了12.5%，甜度提升了18.8%，質(zhì)量指數(shù)升高了18.1%，抗壞血酸含量比對(duì)照處理提高了50%。Pane等［55］的研究指出，堆肥提取液可以使生菜產(chǎn)量提高32%，還可以提高生菜組織中的礦質(zhì)養(yǎng)分含量和類(lèi)胡蘿卜素總量，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)和提高植株的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

2.3 改善土壤性狀

堆肥提取液能通過(guò)多方面優(yōu)化土壤性狀，在土壤的物理性質(zhì)方面，施加堆肥提取液可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤持水能力；在土壤的化學(xué)性質(zhì)方面，堆肥提取液中含有豐富的無(wú)機(jī)及有機(jī)成分，施入土壤中能增加土壤養(yǎng)分和酶活性從而提高土壤肥力。Ren等［56］的研究結(jié)果表明，向種植苜蓿的土壤中施加堆肥提取液一段時(shí)間后，土壤中有機(jī)質(zhì)、土壤堿解N、有效P和速效K含量分別比對(duì)照升高59.2%、44.4%和87.8%，土壤結(jié)構(gòu)得到改善，土壤持水能力顯著提升。Scharenbroch等［57］的研究考察了堆肥提取液對(duì)兩種土壤的性狀的影響，結(jié)果表明，堆肥提取液能顯著增加土壤中有機(jī)質(zhì)、全N、堿解N、有效P、速效K含量，因堆肥提取液中含有的大量有益微生物，施加到土壤中能增加土壤微生物的生物量，且能通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)，為土壤微生物提供更好的生活環(huán)境，提高土壤微生物活性。與其他合成肥料相比，堆肥提取液具有較低的N2O總流出量和較強(qiáng)的微生物固定化能力以及更大的養(yǎng)分保留潛力。羅東明等［58］的研究結(jié)果表明，對(duì)城市行道樹(shù)多次施加堆肥提取液后，發(fā)現(xiàn)行道樹(shù)土壤中速效N、有效P、速效K含量最高可分別增加50%、70%和75%，提高了城市行道樹(shù)土壤肥力。除N、P、K等大量元素外，堆肥提取液中還含有多種植物必需的微量元素，施入后使土壤中Fe、Mn、Zn等微量元素大幅增加，保證了植物體的正常生長(zhǎng)。堆肥提取液中還有從原始堆肥中浸提出的多種酶，活性比土壤中的酶活性高幾十至幾百倍，可通過(guò)提高土壤中與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化有關(guān)的酶活性以提高土壤肥力。Hegazi等［59］的研究表明，施加堆肥提取液可以增加植株根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量，但對(duì)真菌有抑制作用，特別是對(duì)土壤中的植物病原菌具有拮抗作用，此外還可以增加土壤中的N、P、K含量，促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。Kasifah等［13］在研究中指出，堆肥提取液的使用，可以明顯改善土壤質(zhì)量，使土壤可利用P的含量增加225%。

在土壤的生物性質(zhì)方面，堆肥提取液中含有大量的優(yōu)勢(shì)微生物種群，可以增加土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性。Janzen等［60］指出，向土壤中加入堆肥提取液，可提高土壤微生物的固著能力、反硝化能力和硫酸鹽還原能力，在微環(huán)境水平上促進(jìn)了一些土壤微生物群落的功能，并表明這一改變可能和種群間交換生長(zhǎng)因子有關(guān)。徐大兵［12］的研究結(jié)果表明，豬糞堆肥提取液中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到8.1×107CFU/mL，可培養(yǎng)放線菌數(shù)量達(dá)到27.7×104CFU/mL，可培養(yǎng)真菌數(shù)量達(dá)到17.7×103CFU/mL，施用豬糞堆肥提取液可以使土壤中細(xì)菌和放線菌的總數(shù)顯著增加，同時(shí)使土壤中真菌的數(shù)量減少，由此提升了土壤中細(xì)菌的豐富度和遺傳多樣性，降低了真菌的豐富度和遺傳多樣性。Larkin［61］在研究堆肥提取液對(duì)土壤微生物群落特性的影響中表明，由蚯蚓糞堆肥制成的提取液中存在大量微生物，施加堆肥提取液后，土壤中的細(xì)菌種群在隨后的評(píng)估中明顯增加，相比未處理的土壤，含有更豐富的微生物種群。Edenborn等［62］利用群落生理圖譜進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，堆肥提取液改變了土壤微生物活性和功能多樣性，從而有效促進(jìn)了茄子的生長(zhǎng)。Henrik等［63］指出，土壤生物增強(qiáng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)和污染土壤生物修復(fù)中有著廣闊的應(yīng)用前景，而利用堆肥提取液向土壤中提供微生物的方法越來(lái)越受到重視，這一方法可以在土壤的生物修復(fù)和病原菌的抑制方面發(fā)揮重要作用。

3 現(xiàn)存問(wèn)題及展望

現(xiàn)有的很多研究都已經(jīng)證明了堆肥提取液具有顯著的防病促生效果，但其作用效果的穩(wěn)定性卻受到諸多因素的影響。在使用中仍然存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）堆肥原料的種類(lèi)多且來(lái)源不穩(wěn)定是影響堆肥提取液性質(zhì)的重要因素，目前堆肥類(lèi)別很多，有畜禽糞堆肥，垃圾污泥堆肥，作物秸稈堆肥，菌渣堆肥等，這些堆肥均可經(jīng)提取后制成堆肥提取液。有研究表明32種不同原料制成的堆肥提取液中，單純的植物原料堆肥提取液對(duì)蘋(píng)果黑星菌（Venturia inaequalis）孢子沒(méi)有任何抑制作用，而當(dāng)其中添加了畜禽糞便后卻表現(xiàn)出了明顯的抑菌效果［20］。然而，另有研究卻表明，分別用葡萄渣和畜禽糞便為原料制成的堆肥提取液，對(duì)灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）的抑制效果并沒(méi)有顯著性差異［64］。所以，比較不同原料制成的堆肥提取液的效果的優(yōu)劣，應(yīng)根據(jù)原料本身的理化性質(zhì)以及針對(duì)的不同植物病原菌等多方面因素綜合而定。由同一種原料制取的堆肥提取液，由于不同批次原料的生物、化學(xué)和物理性質(zhì)有所不同，使其不同時(shí)期的防病促生效果上可能也會(huì)存在差異。

（2）堆肥提取液的提取過(guò)程中是否需要持續(xù)通氣也是一個(gè)關(guān)鍵且有爭(zhēng)議的影響因素，有研究認(rèn)為通氣條件下制取的堆肥提取液比不通氣堆肥提取液效果好，因?yàn)樗鼈兺哂休^高的微生物數(shù)量和多樣性；也有研究認(rèn)為不通氣堆肥提取液對(duì)植物病原菌有更顯著的抑制作用，通氣堆肥提取液對(duì)病原菌的抑制作用不明顯［65-66］。

（3）由腐熟的堆肥制作提取液所用的提取時(shí)間也直接影響最終堆肥提取液的效果，文獻(xiàn)中涉及到的提取液時(shí)間從十幾小時(shí)到十幾天不等，堆肥提取液的最佳提取時(shí)間是堆肥中大部分可溶性養(yǎng)分和微生物被提取出、有害物質(zhì)產(chǎn)生最少、能表現(xiàn)出最好的防病促生效果時(shí)所用的時(shí)間，堆肥提取液的防病促生效果隨提取時(shí)間的不同有很大差別，針對(duì)不同的堆肥原料及最終不同的作用對(duì)象，達(dá)到最好效果所需的提取時(shí)間也不同。有研究表明，提取時(shí)間為4和16 d時(shí)所表現(xiàn)出的疾病抑制效果相同，原因可能是，在無(wú)氧發(fā)酵的前期，堆肥提取液中微生物的拮抗作用發(fā)揮了重要作用，后期則是由積累的代謝產(chǎn)物發(fā)揮了作用［64，67］。

（4）堆肥提取液中可能存在重金屬超標(biāo)和抗生素殘留的問(wèn)題。堆肥提取液的制作原料中一部分利用了動(dòng)物的糞便，而現(xiàn)在很多動(dòng)物飼料中添加了大量的Cu、Zn、As等元素以及大量的抗生素，而過(guò)量的這些物質(zhì)主要通過(guò)糞便排出動(dòng)物體外，如果不經(jīng)處理直接利用這些動(dòng)物的糞便制作成堆肥提取液，施加到農(nóng)田后會(huì)造成水土的污染，還會(huì)造成農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)等隱患［68］。

盡管堆肥提取液仍存在一些待解決的問(wèn)題，但憑借其成本較低、環(huán)境友好等特點(diǎn)仍有潛力在植物疾病管理上發(fā)揮作用。隨著科技水平的不斷提升，利用一些現(xiàn)代的生物技術(shù)，如末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析、變性梯度凝膠電泳等，可以對(duì)堆肥提取液中的微生物多樣性和功能多樣性進(jìn)行評(píng)估，從而讓人們更好地了解堆肥提取液中與疾病控制有關(guān)的微生物群落的變化，還可以利用一些其他技術(shù)，如光譜技術(shù)和色譜技術(shù)等，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出堆肥提取液中物質(zhì)成分，只有充分了解堆肥提取液和植物病原菌以及植物體間的相互作用，才能不斷修正堆肥提取液的生產(chǎn)規(guī)范和應(yīng)用技術(shù)，優(yōu)化出一種高效模式。當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是如何把堆肥提取液的使用整合到蔬菜、水果等的商業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)中，其中首要問(wèn)題便是建立一套完善的使用標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)發(fā)出堆肥提取液的質(zhì)量檢測(cè)工具，以減少堆肥提取液防病促生效果的不穩(wěn)定性及保證其使用的安全性。當(dāng)然，要將堆肥提取液打造成一款成熟的綠色有機(jī)液肥產(chǎn)品，還需要植物生理學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)酵科學(xué)、作物栽培學(xué)、土壤科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家和研究人員進(jìn)行更加全方位的合作研究。堆肥提取液更加廣泛的應(yīng)用將在加強(qiáng)自然資源的重復(fù)利用及減少農(nóng)藥、化肥使用等方面發(fā)揮重要作用。