動植物有機肥的應用研究現(xiàn)狀及展望

賴金平，姚鋒先

（贛南師范大學國家臍橙工程技術研究中心，江西贛州 341000）

在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用的有機肥主要包括糞肥、秸稈、綠肥、堆肥及沼液沼渣等，每年的產(chǎn)量達到28億t[1]。如何有效利用這些有機肥，已經(jīng)成為當前亟須面對的社會、生態(tài)和技術問題[1-3]。目前，國內(nèi)外有機肥的應用研究，主要集中在改善土壤透氣性、保肥保水能力、提高有機質(zhì)含量以及養(yǎng)分利用的影響等方面[4-7]。此外，圍繞有機肥利用的生態(tài)效益方面也有大量研究報道[8-10]。有機肥施用對作物生長、產(chǎn)量與品質(zhì)影響的研究主要集中在梨、菠蘿、西紅柿、桃、小麥等作物上[5-6,11-12]，而柑橘上僅有少量農(nóng)學試驗報道[13-14]，且基本上是有機無機配施的效果實驗。近年來，有機肥形態(tài)和施肥方式在生產(chǎn)上的應用都有較大程度拓展，利用形式已從固體利用轉(zhuǎn)向液態(tài)或半固態(tài)形式[7,15-16]，施用方法上有注射施肥[17]、滴灌施肥[6-7]、葉面噴施[18]等。從效果上看，固態(tài)有機肥單施或與化肥配施，對土壤肥力和作物生長的影響均表現(xiàn)出正效應，但液態(tài)有機肥施用對土壤的影響研究結(jié)果呈多樣性，有正效應[6,19]、有負效應[20]、無明顯效應[21]。

1 有機肥施用對土壤肥力的影響

固體有機肥施用后，能增加土壤有機碳含量，已有大量研究報道[10]。然而，液態(tài)動、植物源有機肥的施用對土壤有機碳含量的影響結(jié)果卻不一致，有提高，有降低，也有不變。農(nóng)家有機肥通過發(fā)酵或浸泡等方式處理后，制備成液態(tài)形式，使得有機肥中營養(yǎng)元素的有效性與化肥肥料相當[18]。與固體有機肥相比，液體有機肥的有機質(zhì)含量相對較低，但長期施用或施用量較大的情況下也能顯著提高土壤有機質(zhì)含量[22-23]。E.Maillard等[16]分析了連續(xù)21 年施用液態(tài)奶牛糞肥的0～50cm 土層有機碳含量，與施化肥相比，土壤有機碳含量顯著增加，且主要影響0～20cm 土層有機碳。施用有機肥能夠提高N 素等養(yǎng)分的吸收利用，減少礦質(zhì)元素的淋洗損失[24]。TH.Matsi 等[24]的研究表明，與化肥相比，施用等量N、P 的液態(tài)牛糞對玉米的增產(chǎn)效應差異不顯著；在表層30cm 土層中有機C、總N、硝態(tài)氮、P、K、Cu、Zn、Mn、B 含量顯著增加，且在60～90cm 土層中硝態(tài)氮含量僅是化肥處理的1/6。

2 有機肥施用對土壤理化性狀的影響

已有的研究表明，施用有機肥能夠提高土壤的理化性狀和生物活性[22-23,25]。與化肥肥料比，施用有機肥對土壤中N 素形態(tài)產(chǎn)生影響。通過對植物源和動物源液態(tài)有機肥與化肥施肥效果的比較，施用有機肥增加了土壤中銨態(tài)氮和有機態(tài)氮的含量，而硝態(tài)氮含量僅是單施化肥處理的1/3，1 年后由于植株的吸收，土壤中硝態(tài)氮的含量幾乎可以忽略[6]。不同來源的有機肥對土壤N 庫也會產(chǎn)生影響，動物源有機肥施入土壤中銨態(tài)氮含量較植物源有機肥高；在生育周期末期取樣，施用植物源有機肥土壤中硝態(tài)氮含量則更高[7]。

3 有機肥施用對作物根系生長的影響

已有研究表明，植物根系器官發(fā)育與根際土壤中無機/有機組分構(gòu)成具有密切關系，根際的這些無機/有機組分物質(zhì)顯著影響著根系的發(fā)育和形態(tài)建成[4,26]。Trinchera 等[4]比較了以柑橘枝條和橘皮漚制的堆肥、腐熟牛糞、干雞糞3種有機肥與化肥對柑橘根系的影響，結(jié)果表明：有機肥顯著增加了細根的干重，通過增加細根數(shù)量來改變根構(gòu)型；細根的發(fā)育與0～30cm 土層液相中可溶性有機物質(zhì)含量密切相關（p=0.019）；在掃描電鏡下，對有機肥和化肥處理下新生次生根進行觀察發(fā)現(xiàn)，有機肥處理的根系上出現(xiàn)了許多不定根芽，而化肥處理則未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。此外，不同類型有機肥之間對根系構(gòu)型和生長的影響也表現(xiàn)出差異。對根密度、不定根芽數(shù)量、細根干重及其占總根量的百分比均表現(xiàn)出基本一致的規(guī)律，均為堆肥＞牛糞＞雞糞[4]。此外，在茶樹上的研究表明，生長在羊糞基質(zhì)中的甜茶幼樹側(cè)根多，主根和側(cè)根粗長，對磷、鉀及鐵的吸收能力較低；生長在沙土中側(cè)根細而少，而沙土中增施羊糞后，主根粗度及長度降低，二級側(cè)根增多、增粗[27]。

4 有機肥施用對植物地上部生長發(fā)育的影響

在柑橘上，相比單施化肥，施用家禽糞肥和堆肥能明顯提高莖和枝條的生長，增加葉面積，增大樹冠[6,25,28]。N 素施用量相同的有機肥或化肥均能顯著提高柑橘地上部生物量[6,26]，這種生長促進可能是有機肥中的腐殖酸類激素物質(zhì)促進根系或新葉的生長所致[4,26,29]。在大田條件下，比較化肥、綠肥和化肥混合肥，以及綠肥有機肥對菠蘿生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的研究表明，相較于化肥和有機無機混合肥，施用綠肥有機肥產(chǎn)量最低，但顯著提高了果實中可溶性固形物含量，降低了可滴定酸含量，且商品果率差異較小[30]。在大田條件下，比較不同有機肥對胡蘿卜生長的影響，結(jié)果表明：與施用干雞糞相比，農(nóng)家堆肥處理的根長增加了6%；同時施用農(nóng)家堆肥和新鮮有機肥，其胡蘿卜可溶性糖下降了6%～7%[11]。

5 有機肥施用對植株礦質(zhì)營養(yǎng)元素利用的影響

不同來源的有機肥在礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量上存在顯著差異，植物源有機肥K 含量較高，而動物源有機肥Mg 含量較高；動物源有機肥中Ca 元素被植物吸收更多[6]。有機肥原料、不同物料元素含量，以及動、植物源有機肥施用時的形態(tài)，均會影響到施用后元素的溶解性及植物吸收的有效性。因而，不同的研究會呈現(xiàn)出不同或甚至相反的結(jié)果。但總體上來講，與單施化肥相比，雖然有機肥中N、P、K 大量元素含量相對較低，但有機肥中含有的其他中微量元素施用到土壤中能被植株持續(xù)吸收利用；提高施用氮源中NH4+的比例，會導致植株葉片中P 和Fe 含量的增加，而Ca、K、Mn 和Zn的含量則下降。Martíne-Alcántara B 等[6]采用酶水解和發(fā)酵后的玉米秸稈和羊糞，分別作為植物源和動物源液態(tài)有機肥，以相同氮含量但銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及有機態(tài)氮比值不同的營養(yǎng)液作為對照。結(jié)果表明：施用化肥和有機肥均能顯著提高柑橘樹春梢葉片中營養(yǎng)元素的含量；與單施化肥相比，有機肥管理葉片中P 含量更高，以及Fe、Mg、Mn、Zn 含量也顯著高。在紐荷爾臍橙、奈維林娜臍橙及煙草的研究表明，施用有機肥也提高了植株葉片中P、K 水平[25,31]。Helail 等[32]報道華盛頓臍橙施用有機糞肥提高了葉片中礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量，在油桃樹上化肥與堆肥之間葉片中的Ca、Mg、Fe 含量差異不顯著[33]。在酸橘砧的瓦倫西亞晚橘[31]和蘋果樹[34]的研究則表明，兩者在大量元素間差異不顯著，但Ca、Mg和微量元素間存在顯著差異。C-P.Federolf 等[17]利用定位注射方法施用液態(tài)有機糞肥，對玉米最終的生長和產(chǎn)量影響不顯著，但氮肥利用率提高了6%～7%，且顯著減少了土壤中N、P 的殘留量。此外，在歐洲和北美的有關液態(tài)有機肥注射施用研究表明，均能提高養(yǎng)分利用效率[24]。

6 展望

柑橘植物營養(yǎng)與施肥的研究在國內(nèi)外已有大量研究報道[35-39]。然而，自從20 世紀60 年代農(nóng)業(yè)綠色革命以來，化學肥料的大量施用導致了土壤中有機質(zhì)含量下降、鹽分增加及土壤pH 值下降等制約柑橘生產(chǎn)的系列問題[40-41]。有機質(zhì)含量是土壤肥力的重要指標，增施有機肥已經(jīng)成為增加土壤有機質(zhì)、農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、減少農(nóng)業(yè)面源污染的重要措施[41-46]。長期試驗顯示，隨土壤有機物質(zhì)供應水平提高，土壤質(zhì)量性狀全面改善，作物產(chǎn)量平均增加10%～30%，最大增加可達123%～127%[47]。我國99.2%的柑橘園施用化肥，僅47.8%的柑橘園施用有機肥；年均有機氮、磷、鉀養(yǎng)分僅占總施用量的9.58%、19.6%和6.24%，有機肥投入嚴重不足[48]。傳統(tǒng)有機肥施肥模式與當前農(nóng)村勞動力以老幼婦孺為主的社會現(xiàn)實矛盾越來越明顯，已成為我國柑橘園有機肥投入嚴重不足的重要原因之一。

將固體有機肥加水漚腐，過濾后得到有機肥漚腐液，再將漚腐液通過管道澆灌或滴灌至作物根區(qū)，即可實現(xiàn)有機肥的灌溉施用。柑橘園有機肥漚腐液、灌溉施用技術可實現(xiàn)節(jié)省人工成本90%以上，并對果樹生長、產(chǎn)量、品質(zhì)及商品果率等均有顯著促進作用。我國柑橘園大多位于丘陵山地，一方面我國絕大多數(shù)山地柑橘園土壤有機質(zhì)含量極低，另一方面限于農(nóng)村勞動力、生產(chǎn)成本和有機質(zhì)來源等諸多的問題，目前柑橘產(chǎn)區(qū)采用多施有機肥來克服品質(zhì)退化顯得力不從心。因而，該技術的研究與推廣應用將有望破解這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境，為其提供技術路徑和手段。