生物有機(jī)肥改善蔬菜栽培土壤環(huán)境的研究進(jìn)展

梁朗瑪，汪 洋，黃芳薇，雷湘蘭

（海南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，海南海口 570216）

生物有機(jī)肥在我國栽培土壤環(huán)境中的應(yīng)用比較廣泛，在葉菜類蔬菜種植中應(yīng)用可以有效提高土壤的活性，顯著提高葉菜類蔬菜的生長質(zhì)量和生長速度。如雞糞有機(jī)肥在葉菜類蔬菜種植中發(fā)揮著獨(dú)特的效果，該類有機(jī)肥中含有氮、磷、鉀等元素，腐熟之后應(yīng)用可提供蔬菜生長所需要的元素，且作用是可持續(xù)性的，蔬菜的抗病害能力也有所增強(qiáng)。

1 來源及種類

農(nóng)業(yè)種植中常用的生物有機(jī)肥是指動(dòng)植物殘?bào)w經(jīng)過無害化或者腐熟處理后的微生物類肥料，該類肥料的來源比較廣。目前，學(xué)者大都將肥料來源作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有機(jī)肥的種類進(jìn)行劃分。

按照目前廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植中的生物有機(jī)肥種類劃分，可以分為農(nóng)業(yè)廢料類、家畜糞便類、工業(yè)廢料類、生活垃圾類、污泥類、植物產(chǎn)物類。農(nóng)業(yè)廢料中的秸稈、菜籽餅等經(jīng)過處理之后可以作為肥料應(yīng)用到具體的農(nóng)田生產(chǎn)與管理之中；雞糞、牛糞等經(jīng)過腐熟處理之后也可以作為有機(jī)肥應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植中；工業(yè)廢料中的鋸末、糖渣等經(jīng)過處理之后可以作為水稻、玉米等農(nóng)作物生長所需要的肥料；生活垃圾中的部分廚余垃圾也可以作為肥料使用，但收集和分類較為困難；城市在河道清理、下水道清理中所產(chǎn)出的污泥中含有大量的微生物和有機(jī)物，可以作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的肥料；植物產(chǎn)物中的草木灰、竹灰等可以改善土壤的性質(zhì)，起到供給土壤養(yǎng)分的作用[1-2]。

2 對(duì)蔬菜栽培土壤環(huán)境的改善效果

2.1 改善蔬菜栽培土壤營養(yǎng)物質(zhì)

將雞糞有機(jī)肥應(yīng)用到葉菜類蔬菜的種植中，施加生物有機(jī)肥后采集土壤樣本，與未施加生物有機(jī)肥的土壤樣本相比，土壤容重增加了8%左右，孔隙度增加了6.8%左右，土壤中的水分含量增加了21.6%左右，說明施加生物有機(jī)肥可以改善土壤的結(jié)構(gòu)并起到一定的土壤保濕作用[3]。雞糞生物有機(jī)肥可以改善土壤營養(yǎng)成分，同時(shí)配合應(yīng)用其他的菌肥，可以保障土壤中的營養(yǎng)成分最佳，并增加蔬菜的營養(yǎng)成分[4]。

2.2 減少蔬菜栽培土壤病害的發(fā)生

將生物有機(jī)肥應(yīng)用到農(nóng)作物種植之中，考量其對(duì)于防治栽培土壤病蟲害的積極作用。研究認(rèn)為，施加一定量的生物有機(jī)肥可以起到降低病蟲害發(fā)生概率的作用，提高農(nóng)作物的病害抗性。將雞糞有機(jī)肥應(yīng)用到葉菜類蔬菜的種植土壤中，土壤微環(huán)境發(fā)生改變，大量的菌群、菌落在蔬菜根部區(qū)域形成，隨著蔬菜的不斷生長，菌群發(fā)揮著抑制有害生物生長的作用，并提高了蔬菜對(duì)于有害病原菌的抵抗能力。生物有機(jī)肥可以通過刺激微生物代謝的方式促進(jìn)蔬菜的持續(xù)健康生長，減少病蟲害發(fā)生的概率。以往蔬菜種植中需要噴灑大量的農(nóng)藥，抑制蟲卵的寄生與生長，但這種方法會(huì)導(dǎo)致植物中有大量的農(nóng)藥殘留，影響食用者的身體健康。研究證明，生物有機(jī)肥應(yīng)用到蔬菜種植中，病蟲害的發(fā)生概率降低了33%～58%；同時(shí)可以起到預(yù)防與控制的作用，其作用原理就是通過改善土壤微生物生存條件，增加植物抗病害能力[5]。將生物有機(jī)肥應(yīng)用到栽培土壤，土壤中的四環(huán)素耐藥菌的數(shù)量也有所降低[6]。

2.3 吸附蔬菜栽培土壤中的重金屬離子

將生物有機(jī)肥應(yīng)用到芥藍(lán)種植中，芥藍(lán)中的Pb、Cu、Ni、Cd 等元素含量有所降低。對(duì)雞糞有機(jī)肥和干雞糞的使用效果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，雞糞有機(jī)肥對(duì)重金屬離子的吸附率明顯較高，但該作用效果只體現(xiàn)在4 種重金屬離子上，對(duì)于其他重金屬離子的影響程度較小[7]。針對(duì)土壤中含有一定毒性的鉛、汞等情況，使用生物有機(jī)肥同樣可以起到一定的吸附作用。在含有大量重金屬物質(zhì)的土壤中生長，蔬菜的根部會(huì)吸收一定數(shù)量的重金屬元素，食用之后會(huì)影響到人體的健康。目前，我國正推進(jìn)綠色無公害農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，通過使用生物有機(jī)肥的方式可以促進(jìn)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由于不同生物有機(jī)肥的效果不同，其在土壤中所產(chǎn)生的物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)也存在一定的差異，具體應(yīng)用需要結(jié)合田間農(nóng)作物的種植種類，科學(xué)選擇生物有機(jī)肥種類，發(fā)揮其在土壤中對(duì)不同種類重金屬離子的吸附作用。

2.4 減少蔬菜栽培土壤環(huán)境溫室氣體排放

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，將生物有機(jī)肥應(yīng)用到栽培土壤中，可以增加土壤中的有機(jī)碳含量，使土壤中微生物數(shù)量增加，土壤的酶活性增強(qiáng)。生物有機(jī)肥與土壤中的其他成分發(fā)生反應(yīng)，必然會(huì)對(duì)栽培土壤環(huán)境內(nèi)的溫室氣體排放量產(chǎn)生影響。溫室氣體主要有CO2、CH4、N2O等[8]。學(xué)者對(duì)栽培土壤溫室環(huán)境影響因素研究成果比較少，已有研究大多是針對(duì)單一的溫室氣體排放。生物有機(jī)肥可以有效提高土壤的酶活性，硝化細(xì)菌的基因拷貝能力會(huì)因此而增加，其會(huì)降低土壤N2O 的排放量[9]。

2.5 解決農(nóng)業(yè)面源污染問題

化肥的過量使用會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)種植出現(xiàn)相應(yīng)的土壤污染或者水體污染問題。為了解決傳統(tǒng)化肥在農(nóng)業(yè)種植中的使用，學(xué)者們嘗試將生物有機(jī)肥應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植中，并判斷其對(duì)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境污染的改善效果。雖然針對(duì)生物有機(jī)肥改善農(nóng)業(yè)面源污染研究數(shù)量并不多，但仍有部分學(xué)者對(duì)比了傳統(tǒng)的化肥使用方式與生物有機(jī)肥的使用方式，并得出生物有機(jī)肥可以減少土壤氨的揮發(fā)率和損失率，減少其他微量元素的淋溶損失率。下雨時(shí)地表徑流明顯，會(huì)導(dǎo)致土壤中的相關(guān)元素流入到周邊的河流區(qū)域中，對(duì)水體、水質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定程度的不良影響。在同等施加傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)化肥和生物有機(jī)肥的情況下，施加雞糞有機(jī)肥地表徑流流失的養(yǎng)分含量明顯較少，將其應(yīng)用到葉菜類蔬菜的種植中，其氮成分的流失量會(huì)有所減少，這說明施加生物有機(jī)肥可以降低由于雨水沖刷所導(dǎo)致的土壤營養(yǎng)成分流失情況，同時(shí)有效解決了農(nóng)業(yè)面源污染問題[10]。

2.6 改變蔬菜栽培土壤的理化性質(zhì)

土壤的營養(yǎng)成分是影響栽培土壤環(huán)境效益的主要因素，土壤的理化性質(zhì)包括酸堿度、有機(jī)質(zhì)含量及孔隙度等內(nèi)容。通過容重度和孔隙比分析方法，可以了解生物有機(jī)肥對(duì)農(nóng)業(yè)種植土壤的水分滲透效果的影響程度。如果土壤的透氣性較差，則會(huì)導(dǎo)致植物根系發(fā)育不良。學(xué)者們基于此開展研究，將使用生物有機(jī)肥后土壤的孔隙度作為研究內(nèi)容，結(jié)果顯示，生物有機(jī)肥可以增加土壤的容重，提高土壤的滲透能力，增強(qiáng)土壤的儲(chǔ)水效果[11]。土壤酸堿度是評(píng)價(jià)土壤環(huán)境狀況的主要指標(biāo)之一，堿性過大的土壤不適合種植農(nóng)作物，無法保障農(nóng)作物的產(chǎn)量。研究生物有機(jī)肥對(duì)于土壤酸堿度的影響對(duì)于改良土壤、提高農(nóng)作物產(chǎn)量具有積極意義。將雞糞有機(jī)肥應(yīng)用到葉菜類蔬菜種植中，土壤的pH 值降低效果并不明顯，但隨著時(shí)間的延長及生物有機(jī)肥施用量的增加，其pH 值下降效果也會(huì)逐漸明顯。有研究表明，土壤中的pH 值可能受有機(jī)物含量影響，有機(jī)質(zhì)越高，土壤的酸度越高，而生物有機(jī)肥中含有大量的有機(jī)物[12]。栽培土壤的營養(yǎng)成分主要是氮、磷、鉀等元素，以上元素多和其他元素形成不溶性礦物質(zhì)，難以被農(nóng)作物吸收。研究生物有機(jī)肥施加后農(nóng)作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收能力與營養(yǎng)轉(zhuǎn)化能力，結(jié)果表明，生物有機(jī)肥中含有大量的低分子有機(jī)酸，其在活化土壤有機(jī)物中發(fā)揮著重要作用，可以促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收[13]。

2.7 提高蔬菜栽培土壤微生物活躍度

生物有機(jī)肥在栽培土壤種植中所發(fā)揮的環(huán)境效應(yīng)使得土壤環(huán)境中的生物更加多樣化，促進(jìn)了土壤中的生物活動(dòng)。土壤中的活體可以分為微生物與動(dòng)物2 類，土壤微生物發(fā)揮的作用是提高肥力，供給植物營養(yǎng)；土壤動(dòng)物的作用是調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)，改變土壤循環(huán)。尤其是蚯蚓等動(dòng)物，其可以通過吞食土壤的方式分泌大量的復(fù)合物，供給植物生長所需要的養(yǎng)分。研究表明，使用生物有機(jī)肥后土壤中的蚯蚓數(shù)量會(huì)明顯增加，其發(fā)揮著改良土壤環(huán)境的積極作用，使土壤中的養(yǎng)分種類更加豐富[14]。

土壤中的微生物對(duì)栽培土壤環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。土壤中的微生物數(shù)量、種類關(guān)系到土壤的活性，細(xì)菌作為土壤中的主要微生物，適合在pH 值為7 左右的環(huán)境下生存。將有機(jī)肥應(yīng)用到葉菜類蔬菜種植中，施加生物有機(jī)肥后土壤中的細(xì)菌數(shù)量與真菌數(shù)量會(huì)有所提高，提高量在18.4%左右[15]。因此，施加生物有機(jī)肥可以有效提高栽培土壤中的微生物數(shù)量，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

酶物質(zhì)在農(nóng)作物生產(chǎn)中的作用主要集中在代謝上，生物有機(jī)肥中含有大量酶物質(zhì)，可以提高土壤中有機(jī)體的代謝能力，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，提高土壤肥力指標(biāo)。施加生物有機(jī)肥后的土壤活性有所增加，有利于土壤結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

生物有機(jī)肥在栽培土壤種植中的應(yīng)用，除可以提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量之外，也具有一定的環(huán)境效益。本文總結(jié)了在葉菜類蔬菜種植中施用生物有機(jī)肥對(duì)土壤環(huán)境的改善效果，其可以降低蔬菜種植期間的溫室氣體排放量，并減少施肥可能出現(xiàn)的污染問題，對(duì)于我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的作用。但生物有機(jī)肥的科學(xué)、合理應(yīng)用仍需要進(jìn)一步的研究。