有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施研究進(jìn)展*

武 良， 高璐陽(yáng)

(1.新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司 湖北荊門(mén) 448000；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物專用肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100193；3.山東新洋豐肥業(yè)有限公司 山東菏澤 274000)

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，人們?cè)陂L(zhǎng)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到化肥和有機(jī)肥在提高作物產(chǎn)量和保持土壤肥力方面的重要作用[1-2]。化肥可以迅速提高土壤養(yǎng)分含量，滿足作物生長(zhǎng)需求；有機(jī)肥則可以培肥土壤，改善作物生長(zhǎng)所需的土壤環(huán)境[3-4]。目前農(nóng)業(yè)種植中存在化肥過(guò)量施用、盲目施用，重化肥、輕有機(jī)肥等問(wèn)題，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加和環(huán)境污染加重，造成耕地板結(jié)、土壤酸化等，亟需通過(guò)改進(jìn)施肥方式、減少不合理投入等措施，提高肥料利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施結(jié)合了有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的優(yōu)點(diǎn)，既能培肥土壤、改善土壤微環(huán)境，又能持續(xù)供給作物營(yíng)養(yǎng)、確保作物高質(zhì)高產(chǎn)[5]。

原農(nóng)業(yè)部在《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》中指出，我國(guó)施肥結(jié)構(gòu)不平衡，重化肥、輕有機(jī)肥，通過(guò)合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源，用有機(jī)肥替代部分化肥，實(shí)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)相結(jié)合；提升耕地基礎(chǔ)地力，用耕地內(nèi)在養(yǎng)分替代外來(lái)化肥養(yǎng)分投入。相對(duì)于單施化肥或有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施在作物增產(chǎn)提質(zhì)、培肥土壤方面的優(yōu)勢(shì)已有很多報(bào)道[6-9]，但在實(shí)際應(yīng)用中有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施受到多種因素限制。本文綜述了有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施的特點(diǎn)及對(duì)作物產(chǎn)量、土壤環(huán)境、肥料利用率、作物品質(zhì)等方面影響的研究進(jìn)展，以期為我國(guó)有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施以及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施的特點(diǎn)

有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料是以人及畜禽糞便、動(dòng)植物殘?bào)w、農(nóng)產(chǎn)品加工下腳料等有機(jī)物料為原料，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、無(wú)害化處理后，添加無(wú)機(jī)肥料制成[10]，其大量元素氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料》(GB/T 18877—2020)的要求。該類肥料既含有有機(jī)質(zhì)，又含無(wú)機(jī)養(yǎng)分，兼有無(wú)機(jī)肥料的作用和有機(jī)肥料的特點(diǎn)；肥料中的無(wú)機(jī)養(yǎng)分直接供應(yīng)作物，是作物最主要的養(yǎng)分來(lái)源；有機(jī)養(yǎng)分?jǐn)?shù)量有限，供應(yīng)速率緩慢，具有分散多孔的結(jié)構(gòu)并含有較多的活性官能團(tuán)，可以通過(guò)影響化肥的釋放、轉(zhuǎn)化等調(diào)節(jié)化肥的養(yǎng)分供應(yīng)，起到優(yōu)化化肥養(yǎng)分利用的效果[11]。

2 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)作物產(chǎn)量的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施能明顯改善作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量。大量長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施肥處理小麥產(chǎn)量較不施肥(對(duì)照)增加了6.93%～111.03%，其中以有機(jī)肥配施中量化肥處理的增產(chǎn)效果較好[8]。魏文良等[12]通過(guò)Date Mining方法研究了有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，73組試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)照、單施化肥、單施有機(jī)肥及有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的作物平均產(chǎn)量分別為4 778、7 000 、6 009 、7 422 kg/hm2，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的作物產(chǎn)量顯著高于其他處理的。鄭福麗等[13]對(duì)辣椒的研究表明，等化肥用量條件下，辣椒產(chǎn)量隨有機(jī)肥用量的增加而增加，綜合產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和土壤培肥等因素，2 422.5～2 850.0 kg/hm2化肥和45 562.5 kg/hm2有機(jī)肥配合施用為較優(yōu)的施肥模式。

3 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)土壤環(huán)境的影響

土壤環(huán)境直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，是作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的保障。有機(jī)養(yǎng)分能降低土壤容重，維持并提高土壤肥力，加速土壤中碳、氮、磷的積累[1,14-16]。張然等[17]的研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施較單施化肥能顯著降低0～10 cm、20～40 cm土壤容重，降低0～10 cm土層土壤飽和導(dǎo)水率。國(guó)內(nèi)外許多長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明[18-24]：有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施能夠增加土壤水穩(wěn)性以及非水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量，提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；降低土壤容重，增加孔隙度，調(diào)節(jié)土壤通氣性，建立良好的耕層結(jié)構(gòu)；提高土壤緩沖能力，調(diào)節(jié)土壤酸堿度，較好地改善作物根際環(huán)境。

土壤微生物對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、供應(yīng)和作物生長(zhǎng)均具有明顯的影響。有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)土壤微生物的影響較為復(fù)雜，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施能夠?yàn)橥寥牢⑸锾峁┏渥愕挠袡C(jī)碳、氮源，可以提高土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，豐富土壤微生物種群結(jié)構(gòu)[1,3,5,8,25-26]。唐海明等[27]研究了不同施肥處理對(duì)雙季稻田水稻根際土壤微生物功能多樣性的影響，結(jié)果表明有機(jī)無(wú)機(jī)肥長(zhǎng)期配施有利于維持稻田根際土壤微生物群落的多樣性。Plaza等[28]的研究結(jié)果表明，有機(jī)肥的施用可有效提高土壤酶活性及土壤微生物中碳、氮含量，且與有機(jī)肥用量呈正相關(guān)關(guān)系。卜洪震等[29]的研究表明，長(zhǎng)期施用化肥、秸稈還田和有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施，有利于增加土壤微生物量碳含量，并豐富土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤微生物的多樣性。

4 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)肥料利用率的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施不僅提高了作物產(chǎn)量，而且可提高肥料的利用率，改善土壤供氮特性，培肥地力。周建斌[30]的研究表明，與施用相同量的氮肥相比，有機(jī)肥與化肥長(zhǎng)期配施處理的氮肥利用率高、損失量低?？蒲腥藛T在研究冬小麥/夏玉米輪作體系時(shí)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施隨著有機(jī)肥施入比例的增加，氮肥利用效率總體上呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，其中75%有機(jī)肥替代化肥處理的氮肥利用效率最高[31]。魏文良等[12]綜合分析多組數(shù)據(jù)，在等氮量條件下，額外配施有機(jī)肥的處理顯著提高了小麥、玉米、水稻的產(chǎn)量，對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力影響不顯著。歐楊虹等[32]的研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配合施用顯著提高了土壤礦質(zhì)氮含量，改善了土壤供氮特性，減少了氮素流失，提高了氮肥利用率。張奇茹等[33]的研究表明，有機(jī)肥、生物有機(jī)肥替代化肥可以提高小麥籽粒對(duì)氮、磷、鉀的吸收，促進(jìn)花后植株氮、磷養(yǎng)分吸收，提高肥料的利用效率，顯著降低土壤中硝態(tài)氮的殘留量，提高了土壤供肥能力。

5 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)溫室氣體排放的影響

農(nóng)業(yè)溫室氣體減排具有較大的潛力，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用是農(nóng)業(yè)減排的主要措施之一。國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者的研究表明，有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施、秸稈還田等措施均能有效減少溫室氣體CO2、N2O和CH4的排放。卜容燕等[34]的研究表明，在早稻、晚稻和周年輪作條件下，施氮量相同時(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施處理的N2O排放量分別下降了31.4%、5.0%和18.8%。高洪軍[35]對(duì)東北玉米的研究表明，秸稈還田與不施肥相比凈綜合溫室效應(yīng)降低了13.2%，尤其是有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施處理的凈綜合溫室效應(yīng)為負(fù)值，即凈碳匯。翟振等[36]采用靜態(tài)箱-氣相色譜法和生物地球化學(xué)模型(DNDC)相結(jié)合的方法研究了華北旱地春玉米農(nóng)田N2O周年排放規(guī)律、影響因素及其凈溫室效應(yīng)，結(jié)果表明有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施與單施化肥相比，凈溫室效應(yīng)減少了33.5%，達(dá)到了減排、固碳協(xié)同效果。湯桂容等[37]對(duì)萵苣的研究表明，不同有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施相比于化學(xué)肥料處理，土壤中N2O的累積排放量減少25.75%～48.30%，減排效果顯著。

6 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)作物品質(zhì)的影響

作物品質(zhì)的形成不僅與品種有關(guān)，還受后期生產(chǎn)環(huán)境、施肥技術(shù)等因素的影響，有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著提升作物品質(zhì)。邱嶺軍等[38]的研究表明，有機(jī)肥氮替代50%化肥氮處理的烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)更均衡，中上等煙葉比例提升了9.99%。丁維婷等[8]通過(guò)41年長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥配施中量化肥處理的春小麥蛋白質(zhì)含量、籽粒容重、出粉率、面粉品質(zhì)等指標(biāo)均高于單施化肥處理的；胡小璇等[39]對(duì)海南芒果的研究表明，化肥配施有機(jī)肥處理的芒果果實(shí)綜合品質(zhì)高于對(duì)照處理的，與對(duì)照相比，施有機(jī)肥處理的芒果中可溶性固形物、維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加11.46%～33.15%、12.53%～13.01%。孫海高等[40]對(duì)葡萄的研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施顯著提高了果實(shí)的可溶性固形物及維生素C含量，但不同來(lái)源的有機(jī)質(zhì)有所差異，其中羊糞與化肥配施處理的果實(shí)綜合品質(zhì)較佳。Wu等[41]在滴灌施肥條件下，研究了有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施對(duì)番茄品質(zhì)的影響，結(jié)果表明有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施大大提高了番茄果實(shí)中可溶性固形物、維生素C和番茄紅素的含量，較大程度提高了番茄的商品性和附加值。

7 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施存在的問(wèn)題

(1)農(nóng)民傳統(tǒng)的施肥觀念是重視化肥、輕視有機(jī)肥。20世紀(jì)以前，我國(guó)農(nóng)業(yè)用肥以有機(jī)肥為主；隨著工業(yè)革命的興起，化肥逐漸替代了有機(jī)肥，支撐了近、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展[30]?；实倪B續(xù)大量施用在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，也導(dǎo)致了土壤退化、有機(jī)質(zhì)含量下降、連作障礙等一系列問(wèn)題。農(nóng)民種植習(xí)慣固化，認(rèn)為化肥是支撐作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量提高的保障，忽略了有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，造成在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重化肥、輕有機(jī)肥。若將二者以某種方式進(jìn)行結(jié)合，有機(jī)肥替代部分化肥，產(chǎn)品應(yīng)用后在為作物提供營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，也可以解決過(guò)量施用化肥產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到“1+1>2”的效果。

(2)有機(jī)物料來(lái)源復(fù)雜。目前有機(jī)物料來(lái)源大致可以分為植物源和動(dòng)物源，植物源有機(jī)物料主要為秸稈、菌渣等農(nóng)業(yè)廢棄物資源，動(dòng)物源有機(jī)物料主要為畜禽糞便、屠宰下腳料等。植物源有機(jī)物料施用前需要進(jìn)行發(fā)酵處理，充分腐熟后施用；動(dòng)物源有機(jī)物料由于養(yǎng)殖過(guò)程中飼料添加、防疫注射等問(wèn)題，常會(huì)帶入重金屬和抗生素。畜禽糞便可與植物源有機(jī)物料混配發(fā)酵，降低重金屬含量后使用；抗生素含量較高的有機(jī)物料需徹底發(fā)酵后使用。

(3)產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)范化。有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施肥生產(chǎn)企業(yè)差別較大,在執(zhí)行有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、控制有害元素含量及衛(wèi)生要求等方面不統(tǒng)一，加入有機(jī)物質(zhì)品種多樣，對(duì)農(nóng)作物及人體存在潛在威脅；一些規(guī)模較小的企業(yè)，技術(shù)人員少，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝落后，檢測(cè)手段不全，不合格產(chǎn)品時(shí)有出現(xiàn)；另外，有機(jī)物料水分含量高，也時(shí)常影響有機(jī)無(wú)機(jī)肥料產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料》(GB/T 18877—2020)的出臺(tái)，有助于進(jìn)一步規(guī)范市場(chǎng)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

8 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施發(fā)展建議

有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施既可實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)增收，又可以提升土壤肥力，實(shí)現(xiàn)土壤-作物-環(huán)境的協(xié)同發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家支持有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展，相繼出臺(tái)了《開(kāi)展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(土十條)等系列政策。針對(duì)該行業(yè)目前的發(fā)展?fàn)顩r，提出以下3點(diǎn)建議。

(1)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，政策配套要到位。建議從國(guó)家層面出臺(tái)相關(guān)政策，加大對(duì)秸稈綜合利用、畜禽糞便綜合治理、菌渣資源化利用等技術(shù)的支持力度，進(jìn)而加快有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施新產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用推廣。

(2)創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)，形成不同系列的新產(chǎn)品?？蒲袉挝患跋嚓P(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新投入，研發(fā)適合不同區(qū)域土壤特點(diǎn)的作物專用有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分配施系列產(chǎn)品；同時(shí)針對(duì)產(chǎn)品特征和農(nóng)民施用方式，研發(fā)出粒狀、粉狀、液體等不同劑型產(chǎn)品，豐富產(chǎn)品類型，便于農(nóng)民在不同耕作環(huán)境下選用。

(3)加大示范推廣，提高產(chǎn)品市場(chǎng)影響力。加強(qiáng)與國(guó)家、省市級(jí)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門(mén)合作，借助國(guó)家技術(shù)推廣優(yōu)勢(shì)，通過(guò)小面積的示范，達(dá)到大范圍產(chǎn)品推廣的效果。另外，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立自己的農(nóng)化服務(wù)團(tuán)隊(duì)，與當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商密切合作，借助地方經(jīng)銷商優(yōu)勢(shì)做好產(chǎn)品推廣。