蔬菜施用有機肥不當(dāng)?shù)脑蚣翱茖W(xué)防控措施

毋庸置疑，有機肥的施用是處理有機廢物并將其重新用作土壤改良劑和肥料的可持續(xù)選擇，是未來幾年農(nóng)業(yè)實現(xiàn)和采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的關(guān)鍵之一。通過有機肥的施用，一方面減少了傳統(tǒng)化肥的使用量，為我國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)作出貢獻(xiàn);另一方面，改良了土壤，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。然而，過猶不及，物極必反。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是蔬菜種植中，有機肥的施用根據(jù)地方、品種和肥料的不同而有其內(nèi)在的閾值。超過閾值，則會造成有機肥濫用，帶來和化肥一樣的危害;沒有達(dá)到閾值，則會造成有機肥不足，無法帶來明顯的改善作用，不能滿足生產(chǎn)目的。因此，必須分析蔬菜施用有機肥不當(dāng)?shù)脑颍私馐卟耸┯糜袡C肥不當(dāng)?shù)某Ｒ娢：?，最終采取有效的防控措施。

一、蔬菜施用有機肥不當(dāng)?shù)奈：霸?/p>

1、施用了劣質(zhì)的有機肥導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化

有機肥料是從廢物或副產(chǎn)品中自然產(chǎn)生的化合物，其中只有物理提取或加工步驟需要人工協(xié)助。常用的有機肥料包括堆肥動物糞便、堆肥污水污泥、食品加工廢物和市政生物固體。它們改善土壤健康并逐漸向土壤釋放養(yǎng)分。事實上，在農(nóng)業(yè)土壤中回收有機殘留物作為肥料和土壤改良劑可能會減少不可再生資源的利用和對過剩能源的投資。但是使用有機肥料有許多缺點，例如有機氮源的可用性、重金屬和其他有毒物質(zhì)的存在，以及與運輸和應(yīng)用相關(guān)的能源成本。這是因為集約化動物生產(chǎn)系統(tǒng)使用的動物飼料中添加了必需元素和其他非必需金屬，這些元素會在無意中混入動物糞便中。使用這些動物糞便作為有機肥，是造成土壤中金屬富集的主要來源。有數(shù)據(jù)顯示，持續(xù)長期施用含金屬有機肥，會增加土壤中的金屬含量、土壤有機碳、陽離子交換能力 （CEC），并降低土壤 pH 值。較低的pH值會增加植物對微量因素的吸收，而較高pH 值則會降低植物對微量元素的吸收。此外，施用有機肥時，土壤重金屬含量會成比例增加。特別是當(dāng)施用劣質(zhì)有機肥時，會進(jìn)一步造成土壤重金屬濃度增加。加之沒腐熟的有機肥中含有大量的病原微生物、蟲卵和雜草種籽等，這種肥一旦施于菜地，會促發(fā)和加重土傳病、蟲害和草害的發(fā)生。栽培番茄、辣椒和茄子時，施用沒腐熟的有機肥，青枯病、根腐病、猝倒病等的發(fā)病率將比施用腐熟有機肥的高30%～40%。蠐螬、螻蛄等喜生活在沒腐熟的有機肥中，蔬菜地施用沒腐熟的有機肥，這些土壤害蟲將多發(fā)和重發(fā)。

2、有機肥缺乏或施用不足影響蔬菜生長發(fā)育

通常，有機肥料作為與自然生態(tài)系統(tǒng)兼容的作物的可再生營養(yǎng)補充劑，具有很高的潛力，是作物綜合營養(yǎng)方法中最重要的組成部分之一，在可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展和恢復(fù)受污染土壤方面，發(fā)揮著重要作用。這是因為有機肥中的常見促生長細(xì)菌是固氮菌、固氮螺菌和溶磷菌（PSB、假單胞菌），它們通過異養(yǎng)利用土壤有機殘留物。其中，固氮菌是一種自由生活的固氮細(xì)菌，其優(yōu)點包括能夠產(chǎn)生生長素和促生長激素、各種維生素和氨基酸，以及抗真菌劑的合成。固氮螺菌是世界溫帶、寒冷和熱帶地區(qū)的主要固氮微生物之一，是形成土壤循環(huán)的一個組成部分，它將不溶性、無機和有機磷形式轉(zhuǎn)化為生物可利用的正磷酸鹽形式，這是植物根部可以吸收的唯一形式。PSB 釋放多種有機酸，包括檸檬酸、草酸、富馬酸、蘋果酸、甲酸、乳酸和琥珀酸。這些有機酸可以降低周圍土壤的 pH 值，并有助于溶解根際中的磷酸鹽。此外，PSB 可以產(chǎn)生吲哚乙酸 （IAA），刺激長根的產(chǎn)生并增加根毛和根側(cè)根的數(shù)量。

但是，在有機肥中，固氮菌、固氮螺菌和溶磷菌的數(shù)量并沒有想象中的那么多，而是與有機肥的堆肥物、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)環(huán)境等因素有直接的關(guān)系。通常情況下，每千克菜園土中有機質(zhì)的含量應(yīng)不少于20-30克，高產(chǎn)菜園每千克土壤的有機質(zhì)含量應(yīng)為50克以上。紅（黃）壤黏性土、稻田土、沙地、山坡地等，土壤有機質(zhì)大多不足或嚴(yán)重缺乏，栽培蔬菜時要適當(dāng)多施有機肥。否則，土壤中缺乏有機肥或有機肥施用不足，會導(dǎo)致固氮菌、固氮螺菌和溶磷菌量不足，進(jìn)而影響導(dǎo)致蔬菜的生長發(fā)育。例如，蔬菜植株生長緩慢、矮小、發(fā)棵弱或不發(fā)棵、形成老弱苗、開花少、結(jié)果少、落花落果多、產(chǎn)量低、品質(zhì)差和后期易過早出現(xiàn)衰退等。此外，缺乏有機質(zhì)的蔬菜地，還會發(fā)生幼苗發(fā)根少、根弱且短，根尖發(fā)黃但不會腐爛的情況。

3、有機肥施用過量加重病、蟲、草害

如今，全球農(nóng)業(yè)管理趨向于有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，主要原則是盡量不使用化學(xué)來源的投入物，減少土壤污染，避免使用機械破壞肥沃的地平線和壓實土壤層。這樣的系統(tǒng)能夠減少由于生物條件、土壤肥力以及適當(dāng)?shù)耐寥篮椭参锷a(chǎn)而引起的病蟲害造成的損害，這將有助于實現(xiàn)保護(hù)自然資源和土壤生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)土地退化零增長和有利于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的再生或保護(hù)。在有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，土壤管理的設(shè)計應(yīng)基于保持其健康和生物活性以及為植物生長提供合適的環(huán)境。在一些地方，有機肥和生物肥應(yīng)用于改良土壤，強化土地，促進(jìn)作物品質(zhì)。事實證明，使用有機肥可以提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，同時減少化肥的使用和相關(guān)的環(huán)境危害。但是，不當(dāng)施用有機肥，也會造成土壤環(huán)境的惡化。例如，有機肥施用過量會超出土壤中微生物分解有機質(zhì)和降解土壤中有害、有毒物質(zhì)等的能力，土壤和周邊環(huán)境將被污染，同時分解有機肥會產(chǎn)生大量的有機酸、硫化物、二氧化碳、銨鹽等有害、有毒物質(zhì)，大量殺滅土壤中的有益微生物并燒傷蔬菜根系。

究其原因，盡管有大量有機物都能成為有機肥的原料，但是，現(xiàn)階段糞便依然是有機肥的首選。無論糞便的具體來源和成分如何，它都含有大量必需的植物養(yǎng)分，特別是NH4-N、NO3-N和其他形式的N，以及 P、S、Ca、Mg、 B、Cu、Fe、Mn、Mo 和 Zn。例如，總磷的8%-68% 作為有機磷存在于糞便中（變化取決于動物種類和年齡、飼料、飼養(yǎng)條件等）。除了養(yǎng)分含量外，糞肥還通過增加土壤有機質(zhì)含量、提高微生物（真菌和細(xì)菌）生物量和活性、提高土壤 pH 值和電導(dǎo)率 （EC） 來改善重要的土壤功能。此外，糞肥還可以改善土壤的物理特性，通過促進(jìn)土壤團(tuán)聚，降低容重，增加孔隙率和水滲透率。大量研究已經(jīng)證明了糞肥對土壤的上述好處，并報告了施肥后土壤 pH 值顯著增加，如 N、P、K、Ca 和 Mg 等總養(yǎng)分和植物有效養(yǎng)分的含量，有機肥對植物生長有明顯的積極影響。然而，糞肥的潛在不利影響也是眾所周知的。這包括過量的養(yǎng)分輸入，尤其是超過植物吸收的 N 和 P。這種過量可能是由于糞肥中所含的養(yǎng)分與植物使用的養(yǎng)分之間的不平衡，施肥后 N、P 和 S 的快速釋放有機物質(zhì)礦化，例如，在植物發(fā)育和養(yǎng)分需求之前的溫暖潮濕的土壤氣候下。因此，液體和固體肥料的可降解性和礦化率相等。這種不合時宜的養(yǎng)分釋放可能會導(dǎo)致浸出水和地表徑流的損失。這尤其適用于高度流動的離子，例如NO3-N，但也適用于結(jié)合在糞便中或糞便來源的溶解有機物中的養(yǎng)分可能會被浸出，最終引起蔬菜燒根而導(dǎo)致植株枯死和生長過旺引起大量落花落果等。

二、預(yù)防蔬菜施用有機肥不當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

1、科學(xué)施用有機肥

通常，生物炭可以吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)生物炭與液態(tài)有機肥 （1% w/w） 混合并搖動24小時時，有機肥N 和 P 的吸收量分別為5.3mgg-1NH4+和0.24mgg-1PO34-。使用這種生物炭-有機肥混合物，會降低不穩(wěn)定有機物源的礦化周轉(zhuǎn)率。因此，生物炭-有機肥混合物被稱為“緩釋肥料”。這種影響不僅限于 N 和 P，還包括其他營養(yǎng)素，例如 K、Ca 和 Mg 等堿金屬和堿土元素。緩慢的養(yǎng)分釋放可導(dǎo)致土壤中可利用和易提取的養(yǎng)分含量較低，但由于施肥作用，蔬菜可利用養(yǎng)分的整體儲存量反而增加，因此在滿足蔬菜生長的同時，又減少了有機肥自身對土壤環(huán)境的侵害。當(dāng)然，緩慢釋放養(yǎng)分對所有養(yǎng)分的影響并不相同，但對適度釋放的養(yǎng)分（例如NH4-N）的影響最強。據(jù)報道，流動性很強的營養(yǎng)素（如 NO3-N）和解吸緩慢的營養(yǎng)素（如磷酸鹽）的影響要低得多。這是由于生物炭對養(yǎng)分釋放的影響特別是由于糞便衍生有機質(zhì)（負(fù)啟動效應(yīng)）和養(yǎng)分在生物炭上的復(fù)雜形成和吸附以及隨后與土壤成分的相互作用，通過形成有機礦物復(fù)合物來穩(wěn)定相當(dāng)不穩(wěn)定的糞便衍生有機物，在生物炭顆粒的外表面和內(nèi)表面上形成一層涂層，進(jìn)一步增加親水性、氧化還原活性部分和額外的中孔率等特性，從而增強生物炭與水的相互作用，從而進(jìn)一步增加養(yǎng)分保留。

在實際中，營養(yǎng)物質(zhì)要么作為復(fù)合有機物的成分保留，要么作為離子通過吸附到生物炭的大比表面而保留下來，從而調(diào)節(jié)和增強影響土壤養(yǎng)分循環(huán)的土壤微生物過程，從而改善土壤物理特性。因此，在存在生物炭的情況下，有機肥穩(wěn)定團(tuán)聚體的形成得到改善，增加了土壤儲水量并減少了養(yǎng)分流失。這與對微生物群和微生物過程的影響相結(jié)合。在用比單獨使用生物炭更有效的生物炭-糞肥混合物改良的土壤中發(fā)現(xiàn)硝化作用減少75%、氨化作用增加229%，累積CO2釋放減少68%。在生物炭-有機肥混合物存在的情況下，土壤中的氣態(tài)損失（例如N2O）較少?？偟膩碚f，科學(xué)施用有機肥的關(guān)鍵步驟之一，是在有機肥中添加適量的石灰或者生物炭，能夠較好地實現(xiàn)蔬菜種植中有機肥的控制。

2、有機肥的簡易腐熟方法

由于有機肥原料（動物糞便或其他有機廢棄物）中可能存在的病原體和潛在有毒元素，因此，有機肥不能直接施用于土壤，而是需要經(jīng)過一定的腐熟步驟，最終通過發(fā)酵，減少病原體和潛在有毒元素，同時，增加有機肥的腐殖質(zhì)含量。但是，傳統(tǒng)的腐熟方法發(fā)酵慢而不完全，養(yǎng)分損失大。為此，有學(xué)者開發(fā)出更加簡易且有效的腐熟方法。具體方法是在地頭或遠(yuǎn)離居民點500米以上的地方挖一適合大小、深淺的土坑，坑底和四周鋪上厚塑料薄膜，倒入豬、牛糞等有機肥并混入1%-2%堿性溶劑，在堿性條件下，由于有機化合物的增溶作用較大，碳和養(yǎng)分含量會更高。另一方面，堿提取中使用的溶劑通常是強堿，例如以不同濃度溶解在水中的氫氧化鈉（NaOH） 和氫氧化鉀（KOH） 。然而，從農(nóng)藝學(xué)的角度來看，最好使用 KOH 作為溶劑，因為它可以向肥料中添加鉀 （K），從而向作物中添加鉀。之后，只要保持肥與坑口平齊或略高于坑口后，用較厚的塑料薄膜覆蓋嚴(yán)堆肥并用土壓實薄膜四周，夏、秋季高溫季節(jié)豬、牛糞等經(jīng)30-40天發(fā)酵，可達(dá)腐熟要求;冬、春低溫季節(jié)，經(jīng)50-60天發(fā)酵能達(dá)腐熟目的。

上述方法適用于小規(guī)模家庭使用，對于大規(guī)模的蔬菜種植需求或者有機肥生產(chǎn)，上述方法的主要挑戰(zhàn)是腐熟時間久、產(chǎn)量低且所生產(chǎn)的有機肥養(yǎng)分含量低。這是因為，在腐熟過程中，大部分氮 （44%） 通常通過蒸發(fā)作為氨損失。這種氨蒸發(fā)受銨-氨平衡的控制，而氨平衡又取決于所用底物的 pH 值和溫度。由于 pH 值和溫度的變化，氨的蒸發(fā)會變得相當(dāng)可觀，這可能會導(dǎo)致糞便的肥料價值降低。因此，在需要大規(guī)模、高質(zhì)量的有機肥時，可以采取微波輔助腐熟的方法。微波輔助腐熟被認(rèn)為是一種更環(huán)保的有機肥腐熟工藝，與傳統(tǒng)方法相比更具有優(yōu)勢。由于微波輔助腐熟基于非接觸式加熱，微波熱量分布更均勻，它基于對流和傳導(dǎo)，因此，熱量分布是表面的，能耗較低，運行時間短得多。此外，微波輔助腐熟在腐熟過程中有更高水平的溫度和功率控制，可以根據(jù)處理能力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3、有機肥施用過量和施用沒腐熟有機肥燒根等的解救

有機肥料通過增加氮的供應(yīng)和促進(jìn)微生物的生長來保護(hù)土壤健康。它還可以開發(fā)土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和持水能力，通過添加對作物生產(chǎn)非常有用的氮。施用有機肥補充化肥，恢復(fù)土壤肥力，可以減少化肥、農(nóng)藥和勞動力，有助于實踐有機農(nóng)業(yè)，提高產(chǎn)量，增加收入。但是，由于長期的施用化肥，導(dǎo)致部分蔬菜種植戶對于有機肥的施用量掌握不清，最終在實際種植過程中，存在有機肥施用過量或施用不足的情況。不當(dāng)施用有機肥，如施用不足或施用過量，都會降低有機肥的積極影響，還會造成不良反應(yīng)。為此，必須要在有機肥的管理中，采取科學(xué)的施肥措施。這里引入CEC（ Cation Exchangeable Capacity）的概念，即陽離子交換能力。CEC在農(nóng)業(yè)施肥方面具有很重要的作用，是土壤將陽離子保留在其表面的特性，是衡量土壤肥力的指標(biāo)。

基于CEC 的概念，蔬菜從施用有機肥的土壤中吸收 Cd 的量低于施用無機肥的，因為土壤中有機質(zhì)含量較高會增強 CEC，從而促進(jìn)更多的 Cd 吸附，從而增強了重金屬在土壤中的保留。因此，與單獨使用有機肥相比，將有機肥與較高比例的石灰結(jié)合使用可以更有效地減少有機肥中的Cd污染。此時，如果基肥施用有機肥過多時，如尚未定植蔬菜，可灌1次大水，過8-10天后再定植;如剛定植蔬菜，每天上午、下午各逐株（蔸）澆1次較重的水，連續(xù)澆水4-5天，基本不會發(fā)生肥害。此外，針對生長中的蔬菜有機肥施用沒腐熟有機肥的情況，要盡快將部分或大部分肥連同土壤從根部扒開，接著連續(xù)澆大水2-3天，有很好的緩解肥害的作用。已發(fā)生肥害的蔬菜，受害較輕的，通過采用以上方法，大多可得到解救;肥害發(fā)生重的蔬菜，是不可逆的，不用解救，要全部拔除，過些天改種其他蔬菜。

綜上所述，有機農(nóng)業(yè)是一種潛在的替代生產(chǎn)系統(tǒng)，有機肥料可以確保安全的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而不會因其有機成分而危害人類、土壤和環(huán)境。為了避免有機肥的施加不當(dāng)造成危害，在施用有機肥時，一是注意選擇優(yōu)質(zhì)的有機肥，選用商品有機肥時選用正規(guī)大廠生產(chǎn)的;二是有機肥必須充分腐熟后施用;三是配合生物肥施用，有機肥無論是基施還是沖施，配合生物肥施用，因為有機肥在與生物肥配合施用后，生物肥中的生物菌能加速有機肥中有機質(zhì)的分解，使其更利于作物吸收：四是嚴(yán)格控制有機肥施用量，不可過量施用。

（作者單位：276001山東省臨沂市蘭山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）