生物有機(jī)肥作用的研究與進(jìn)展

楊克俊

（諸城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，山東諸城 262200）

0 引言

生物有機(jī)肥是用畜禽糞、農(nóng)作物秸稈等特定功能微生物來源經(jīng)無害化處理、腐熟的有機(jī)物料復(fù)合而成的肥料。普及和研究生物有機(jī)肥能有效提高作物產(chǎn)量，還能保護(hù)環(huán)境，減少土地污染。

1 生物有機(jī)肥的特點(diǎn)及使用現(xiàn)狀

生物有機(jī)肥是一種新型高效安全的復(fù)合肥料，其有許多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。生物有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素眾多，能為作物提供充足的養(yǎng)分，而傳統(tǒng)化肥只有一種或幾種元素。生物有機(jī)肥富含大量有機(jī)質(zhì)，而這些有機(jī)質(zhì)能夠改善土壤理化性狀，增強(qiáng)土壤維持肥水效力，緩解因化肥經(jīng)常使用造成的土壤僵化。生物有機(jī)肥還含有微生物群系，能抑制有害菌的生長(zhǎng)，促進(jìn)有機(jī)物的分解，與傳統(tǒng)有機(jī)肥高溫烘干殺死微生物不同，有益菌在生長(zhǎng)過程中能夠調(diào)控作物生長(zhǎng)情況。生物有機(jī)肥還能增強(qiáng)作物抗病蟲害的能力，除此之外，與農(nóng)家肥相比較，生物有機(jī)肥經(jīng)除臭，氣味輕，幾乎無臭；并且均勻處理施用方便，不像農(nóng)家肥料雜亂。

現(xiàn)階段我國(guó)生物有機(jī)肥行業(yè)還存在一些問題，主要有兩點(diǎn)原因，第一點(diǎn)是生物有機(jī)肥處于后續(xù)發(fā)展起來的行業(yè)，生物有機(jī)肥生產(chǎn)廠商規(guī)模不足，在整個(gè)肥料行業(yè)中占比較低；第二點(diǎn)，雖然生物有機(jī)肥有著很多優(yōu)點(diǎn)，但行業(yè)中出產(chǎn)的肥料品質(zhì)參差不齊，效果不穩(wěn)定，農(nóng)戶信任度不夠。伴隨著土地改革進(jìn)程不斷推進(jìn)，生物有機(jī)肥的優(yōu)勢(shì)將不斷凸顯，預(yù)計(jì)在2022年我國(guó)生物有機(jī)肥產(chǎn)量將超過500萬t。

2 生物有機(jī)肥的作用

2.1 刺激農(nóng)作物的生長(zhǎng)

生物有機(jī)肥施用過后，其中的有益微生物群系進(jìn)入土壤里，與土壤中的微生物形成相互作用，相互促進(jìn)的協(xié)同效果，而微生物在生長(zhǎng)繁殖過程中將產(chǎn)生大量有益于植物生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物，如生長(zhǎng)素、赤霉素能直接或間接為農(nóng)作物提供多種營(yíng)養(yǎng)和活性物質(zhì)。部分生物有機(jī)肥中含有固氮菌、磷鉀細(xì)菌等元素功能菌，生長(zhǎng)活動(dòng)中產(chǎn)生的氮、磷、鉀元素有利于促進(jìn)農(nóng)作物根系生長(zhǎng)，還有一部分生物的產(chǎn)物能促進(jìn)農(nóng)作物的光合作用。生物有機(jī)肥促進(jìn)和調(diào)控作物生長(zhǎng)是多方面的，其能長(zhǎng)期為土壤提供營(yíng)養(yǎng)，富含有機(jī)質(zhì)和微量元素。

生物有機(jī)肥的原料有多種，都可用于調(diào)控和刺激農(nóng)作物生長(zhǎng)，農(nóng)作物廢料如秸稈、豆粕、棉粕、菜籽餅等都可以在種植收獲后進(jìn)行二次栽培，畜禽糞便基本都可以作為生物有機(jī)肥的原料，而像是餐廚垃圾、菜市場(chǎng)尾菜也可當(dāng)作原料，在可持續(xù)發(fā)展及綠色生產(chǎn)方式推行下，生物有機(jī)肥依靠作物自身生長(zhǎng)后留下的廢料進(jìn)行循環(huán)利用，既改善了土地僵化，又解決了農(nóng)業(yè)環(huán)境問題。

2.2 減少農(nóng)作物的病蟲害

農(nóng)作物的種植中總是少不了病蟲害的防治，有效地防治農(nóng)作物病蟲害才能更好地提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。生物有機(jī)肥中含有多種微生物群系，其中一部分可以與作物本身產(chǎn)生反應(yīng)，分泌出抗菌素，進(jìn)而抵抗病菌和有害細(xì)菌。另外，生物有機(jī)肥中的酶類，作為一種蛋白質(zhì)，酶不僅能推動(dòng)土壤的代謝，也能參與到作物防御反應(yīng)當(dāng)中，大大增強(qiáng)作物的抗病能力[1]。而生物有機(jī)肥在作物根系形成的有益菌還能抑制有害病原菌繁衍，增強(qiáng)作物抗病抗旱能力降低連作植物的病情發(fā)生概率，連年施用可大大緩解重茬障礙。

生物有機(jī)肥的種類不同，為有效防治病蟲害，也需挑選合適的生物有機(jī)肥進(jìn)行配對(duì)，能夠使發(fā)病率降低不少，以施用了枯草芽孢桿菌和哈茨木霉菌的生物有機(jī)肥為例，對(duì)適宜的黃瓜品種進(jìn)行土傳枯萎病的吊車，試驗(yàn)表明施用生物有機(jī)肥的黃瓜發(fā)病率低至50%，配合后期藥劑噴灑可將發(fā)病率控制在20%以下。

2.3 提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量

與傳統(tǒng)化肥和農(nóng)家肥相比，生物有機(jī)肥的營(yíng)養(yǎng)成分更加全面，施肥過后土壤轉(zhuǎn)化的過程中，微生物與礦物質(zhì)相互作用，進(jìn)而改變微生物活性，提高土壤環(huán)境活力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。土壤中微生物量是衡量土壤養(yǎng)分的重要指標(biāo)，在低肥力土壤中施用生物有機(jī)肥，將顯著提高土壤中微生物碳、氮含量。目前生物有機(jī)肥最為著名的便是根瘤菌有機(jī)肥，根瘤菌從豆科植物而來，其會(huì)分泌一些物質(zhì)在作物根部形成“腫瘤”狀，而這些瘤能產(chǎn)生一種關(guān)鍵物質(zhì)——固氮酶，源源不斷將氮元素輸送給作物。同時(shí)生物有機(jī)肥中還有磷鉀等元素，以及許多有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)都被釋放出來，使土壤的養(yǎng)分得到大幅改善，作物根系能有效吸收這些養(yǎng)分進(jìn)行生長(zhǎng)，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。在對(duì)葡萄、生姜、小白菜等作物進(jìn)行生物有機(jī)肥施用調(diào)查后可得到，這些作物均能在一定程度上改善作物產(chǎn)量及品質(zhì)，尤其是果蔬類作物的外觀和口感得到不小提升，售賣量也相對(duì)提高。

在生物有機(jī)肥的施用中，可以與土壤和清水混合攪拌后，對(duì)準(zhǔn)作物進(jìn)行澆灌，可更好地使肥料融入作物根部。在生長(zhǎng)過程中可以將生物有機(jī)肥用作底肥，不宜過深也不宜過淺，配合農(nóng)作物根部位置而定，將更有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)。某些作物也可噴灑葉面肥，提高植物光合作用效率。

2.4 改善土壤質(zhì)量

生物有機(jī)肥與傳統(tǒng)化肥最直觀的體現(xiàn)便是土壤的使用情況，施用化肥的農(nóng)作物在兩三年后，土地便開始結(jié)塊僵化，繼續(xù)種植作物將導(dǎo)致減產(chǎn)，品質(zhì)與產(chǎn)量都會(huì)下降。而生物有機(jī)肥能夠提高土壤孔隙度、通透交換性，容量過大會(huì)導(dǎo)致滲透性和透水性變差，作物扎根不牢，無法全面吸收養(yǎng)分。還能夠改善土壤pH值，通過調(diào)整土壤酸堿度來改變植物生長(zhǎng)情況，適合的pH值將促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化效率，在鹽堿地中長(zhǎng)期使用生物有機(jī)肥將有效降低土壤的pH值。土壤中的有機(jī)物質(zhì)是植物生長(zhǎng)中的重要營(yíng)養(yǎng)來源，普通的農(nóng)家肥和精制有機(jī)肥已經(jīng)驗(yàn)證過土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供求關(guān)系，在一定范圍內(nèi)土壤有機(jī)物質(zhì)含量越高，土壤的質(zhì)量也就越好，而生物有機(jī)肥是有作物肥料或動(dòng)物殘?bào)w發(fā)酵處理后制成的，本身便含有大量有機(jī)物質(zhì)，施肥后土壤有機(jī)物質(zhì)含量將會(huì)增加，也能將有機(jī)含量穩(wěn)定在一定數(shù)值。使用生物有機(jī)肥將提高土壤微生物群系豐富度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，同時(shí)也能從理化性質(zhì)方面改變土壤狀況，使農(nóng)作物更適合生長(zhǎng)。

3 生物有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用情況

3.1 馬鈴薯生產(chǎn)中的情況

作為世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，過往使用化肥進(jìn)行種植導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)差、土壤養(yǎng)分失調(diào)。近年來使用生物有機(jī)肥進(jìn)行馬鈴薯種植的表現(xiàn)如何？研究不同生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)使用4種生物有機(jī)肥都能提高馬鈴薯的出苗率、植株高度、莖粗莖數(shù)，對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用[2]。因?yàn)轳R鈴薯生長(zhǎng)特性，果實(shí)作種都產(chǎn)于地下，對(duì)土壤環(huán)境要求較高。實(shí)際情況發(fā)下，減少化肥使用量，并提高生物有機(jī)肥使用量，可以有效促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向馬鈴薯集中，能獲得比常規(guī)施肥更高的經(jīng)濟(jì)效益。此外，生物有機(jī)肥促進(jìn)了抗菌素的繁殖，在馬鈴薯生育期內(nèi)致病植株的數(shù)量明顯減少，部分生物有機(jī)肥還能夠抑制病原菌向根外薯塊擴(kuò)散，有效提高了馬鈴薯的抗病能力。

3.2 水稻生產(chǎn)中的情況

以青島海水稻（耐鹽堿水稻）為例，種植土地鹽堿濃度約0.4%，pH值為7.4，其他土壤理化性質(zhì)皆符合水稻生長(zhǎng)需求。使用帶有枯草芽孢桿菌的生物有機(jī)肥作為肥料，進(jìn)行水稻種植，在不使用葉面肥的情況下，微生物群系增殖40%左右，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增幅8%左右，可以推測(cè)施用生物有機(jī)肥有明顯的增產(chǎn)效果，在種植后期也對(duì)水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)、總粒重進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)穗數(shù)增加20余萬/hm2，穗粒數(shù)增加15至20粒，總粒重提升也非常明顯，在正常情況下，生物有機(jī)肥都能有效提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。不過作物種植情況繁多，作物種類及生物有機(jī)肥種類繁雜，需進(jìn)行數(shù)次試驗(yàn)，才能選擇最優(yōu)情況。

3.3 土壤重金屬修復(fù)中的情況

農(nóng)業(yè)機(jī)械化逐漸普及，在農(nóng)田之中土壤重金屬污染也開始增加，我國(guó)耕地面積龐大，距估計(jì)受重金屬污染耕地占總耕地面積的8%，每年因此減產(chǎn)的作物數(shù)量超過1 000萬t。一方面，上文已經(jīng)說明了生物有機(jī)肥能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，其中含有的有機(jī)物質(zhì)和微生物能作用到重金屬離子。生物有機(jī)肥中含有大量含氧基團(tuán)和氨基，為重金屬的絡(luò)合提供了配位基。另一方面生物有機(jī)肥的微生物可通過積累、吸附等作用降低土壤中重金屬的有效性[3]。有益菌通過分泌自身有機(jī)酸來溶解重金屬，使原先有毒有害的金屬元素轉(zhuǎn)換為無毒或低毒的沉淀物，再通過通過其他微生物進(jìn)行吸附，不過具體的修復(fù)情況與土壤的pH值有一定管理，根據(jù)重金屬適應(yīng)酸堿度不同而產(chǎn)生不一的吸附效果。

3.4 果樹，蔬菜等其他作物中的情況

果樹使用生物有機(jī)肥，主要作用是改善果園的土壤質(zhì)量，使其中有機(jī)含量提高，進(jìn)而提高果肉口感、外觀。因?yàn)楣麡漭^難進(jìn)行土壤更換，長(zhǎng)年種植，生物有機(jī)肥能夠改善土壤理化性質(zhì)和疏松度，能夠促進(jìn)果樹生長(zhǎng)狀況。

蔬菜的生產(chǎn)主要是保證優(yōu)質(zhì)和無污染，生物有機(jī)肥將改善蔬菜根本的生長(zhǎng)環(huán)境，使微生物群系增加，讓單株蔬菜的產(chǎn)量增加，而且其幾乎無臭無污染的優(yōu)點(diǎn)才是蔬菜生產(chǎn)中所注重的。

在糧食作物中，一部分糧食例如大麥、玉米作物自身會(huì)為出籽而產(chǎn)生空桿，使用生物有機(jī)肥可有效提高其出籽率，減少空桿情況的發(fā)生。在豆類作物中使用根瘤菌有機(jī)肥，將大幅提高豆類根瘤的出現(xiàn)率，進(jìn)而提升豆類作物產(chǎn)量。生物有機(jī)肥的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，不論是堆肥制法還是發(fā)酵制法，出產(chǎn)的有機(jī)肥都能應(yīng)用在作物中。

4 結(jié)語

作為一種綠色高效的肥料，生物有機(jī)肥在全國(guó)各地都有使用，并且研究其作用實(shí)際情況都適合未來農(nóng)業(yè)生態(tài)。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們對(duì)食品質(zhì)量的要求也越來越高，加大推廣生物有機(jī)肥，將適當(dāng)提升種植作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，改善土地環(huán)境，也能更好發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，助力可持續(xù)發(fā)展。