有機(類)肥料對作物產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及土壤微生物多樣性的影響

李其勝 楊凱 蔣偉勤 賈艷艷 殷小冬 李青 董青君 楊文飛 杜小鳳 顧大路

李其勝，楊? 凱，蔣偉勤，等. 有機（類）肥料對作物產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及土壤微生物多樣性的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，39（8）：1772-1783.

doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2023.08.018

收稿日期：2023-09-14

基金項目：淮安市自然科學(xué)研究計劃聯(lián)合專項（HABL202229）；淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院院發(fā)展基金項目（0022022001H）；江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)單項技術(shù)研發(fā)項目[CX（22）3127]；江蘇省自然科學(xué)基金項目（BK20200264）；淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院高層次引進人才科研啟動發(fā)展基金項目（002201901413）

作者簡介：李其勝（1994-），男，河南焦作人，碩士，研究實習(xí)員，主要從事農(nóng)業(yè)資源利用及微生物肥料研究。（E-mail）qishengli12300@163.com。

通訊作者：顧大路，（E-mail） gudalu666@aliyun.com

摘要：過量的化肥施用導(dǎo)致土壤退化，降低耕地生產(chǎn)力的可持續(xù)性。合理地培肥土壤是作物穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的關(guān)鍵，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，施用有機（類）肥料成為必然的趨勢。本文綜述了有機（類）肥料種類、制造工藝、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及施用有機（類）肥料對作物產(chǎn)量、作物養(yǎng)分利用率、土壤物理結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分含量的影響，探討了施用有機（類）肥料條件下農(nóng)田土壤酶活性和微生物多樣性的變化。分析了當(dāng)前有機（類）肥料研究和推廣應(yīng)用中存在的問題，對有機（類）肥料在未來農(nóng)業(yè)中的研究方向和應(yīng)用進行了展望，為實現(xiàn)綠色可持續(xù)性生產(chǎn)提供有益參考。

關(guān)鍵詞：有機（類）肥料；作物產(chǎn)量；土壤養(yǎng)分；土壤酶；微生物多樣性

中圖分類號：S141????? 文獻標(biāo)識碼：A????? 文章編號：1000-4440（2023）08-1772-12

Effects of organic-like fertilizers on crop yield， soil nutrients， and soil microbial diversity

LI Qi-sheng1 YANG Kai2 JIANG Wei-qin1 JIA Yan-yan1 YIN Xiao-dong1 LI Qing1 DONG Qing-jun1 YANG Wen-fei1 DU Xiao-feng1 GU Da-lu1

（1.Huaiyin Institute of Agricultural Sciences of the Xuhuai District of Jiangsu Province， Huaian 223001， China；2.Huaian District Agricultural Technology Popularization Center， Huaian 223232， China）

Abstract： Excessive fertilizer application leads to soil degradation and reduces the sustainability of cultivated land productivity. Reasonable soil fertilization is the key to stable and increase crop yield. In order to achieve green and sustainable development of agriculture， the application of organic-like fertilizers has become an inevitable trend. In this paper， the types， manufacturing processes， and product standards of organic-like fertilizers were analyzed， and the effects of applying organic-like fertilizers on crop yield， crop nutrient utilization efficiency， soil physical structure and nutrient content were reviewed， and the changes of soil enzyme activity and microbial diversity under application of organic-like fertilizers were discussed. In view of the shortcomings in the current research and application of organic fertilizers， this article provided prospects for the research directions and applications in future agriculture， aiming to provide useful references for achieving green and sustainable production.

Key words：organic-like fertilizers;crop yield;soil nutrients;soil enzyme;microbial diversity

化肥施用對作物增產(chǎn)具有不可替代的作用[1]，但過量施用化肥不僅會引起土壤酸化、團聚結(jié)構(gòu)變差、有機質(zhì)含量下降，還會導(dǎo)致水體污染和大氣污染[2-3]。此外，中國化肥養(yǎng)分的當(dāng)季作物利用率明顯低于國際平均水平，嚴重阻礙農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展[4]。隨著《到2025年化肥減量化行動方案》的出臺，進一步減少農(nóng)用化肥施用總量，提高化肥利用率，同時加強推廣有機肥替代化肥，增加有機肥資源還田量成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)工作的重中之重[5]。

有機（類）肥料指的是一類包含有機物質(zhì)的肥料，主要包括商品有機肥、有機無機復(fù)混肥、商品生物有機肥以及復(fù)合微生物肥料等產(chǎn)品[6]。據(jù)原農(nóng)業(yè)部農(nóng)技推廣中心數(shù)據(jù)[7]顯示，中國有機（類）肥料總投入比例從1949年的99.9%下降至2010年的10.0%，到2019年這一比例升至25.0%。相比化肥，有機（類）肥料富含作物生長發(fā)育所需的各種營養(yǎng)元素、有機質(zhì)和活性物質(zhì)，不僅可以提供更平衡的營養(yǎng)，供給更持續(xù)的養(yǎng)分，還能夠有效緩解化肥濫用帶來的環(huán)境問題[8-10]。

近幾十年來，不合理的施肥方式導(dǎo)致了嚴重的土壤退化問題，如何培肥土壤、維持土壤健康成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重中之重[11]。從長遠角度考慮，利用有機（類）肥料培肥土壤對保障中國糧食安全、實現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[6，12]。因此，本文論述了施用有機（類）肥料對作物產(chǎn)量、土壤物理結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)等方面的影響，并對有機（類）肥料在未來農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進行展望，旨在為科學(xué)施肥、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有益參考。

1? 有機（類）肥料的制造工藝與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《NY/T 525-2021》，有機肥是指以畜禽糞便、動植物殘體、生活垃圾等有機廢棄物為原料，經(jīng)過發(fā)酵腐熟達到無害化標(biāo)準(zhǔn)的商品化有機肥料[13]。由沈其榮等編著的《中國有機（類）肥料》明確定義，有機無機復(fù)混肥料是指在有機物料的基礎(chǔ)上加入無機肥料后制成的復(fù)混肥料，商品生物有機肥是指在有機物料的基礎(chǔ)上加入某種或某些特定功能微生物菌種的肥料，復(fù)合微生物肥料是指在有機物料的基礎(chǔ)上加入無機養(yǎng)分和微生物菌種的肥料[14]。表1列舉了當(dāng)前有機（類）肥料的制造工藝與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)技術(shù)與工藝還比較薄弱，有機肥產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，還需要進一步完善企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)，制定適合工廠化生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)程。

2? 施用有機（類）肥料對作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率的影響

作物產(chǎn)量不僅受品種特性、生物和非生物環(huán)境脅迫的影響，也依賴于施肥管理措施[15]。施肥會影響植株的養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累，進而影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)[16]。有機（類）肥料在補充土壤養(yǎng)分、提高作物產(chǎn)量和改善果實品質(zhì)等方面具有特殊的作用[17-19]。表2列舉了23例施用有機（類）肥料較全量化肥處理下作物產(chǎn)量、氮肥利用率及果實品質(zhì)變化的研究結(jié)果，涵蓋了不同試驗?zāi)晗蓿?～39年）、不同作物類型、不同有機肥種類和施用量等試驗因素，可以看出，與施用全量化肥處理相比，施用有機肥或者生物有機肥均能提高作物產(chǎn)量和植株氮素利用率，增幅分別為0～51.00%、17.68%～59.76%。不同有機肥種類及不同施用量對作物增產(chǎn)效應(yīng)不同。其中，王文贊等[20]通過連續(xù)5年田間試驗發(fā)現(xiàn)，有機肥替代部分化肥可顯著提高蘋果產(chǎn)量，以有機肥替代化肥比例為25%最為適宜。關(guān)靜等[21]通過17年長期定位試驗發(fā)現(xiàn)，有機無機肥配施處理能使水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素在較高的水平上協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即通過增加水稻的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等提高水稻產(chǎn)量。也有學(xué)者[22-23]認為，添加生物炭的商品有機肥可減少養(yǎng)分的流失。李夏等[24]通過盆栽試驗證明，施用稻殼炭基有機肥能顯著提升番茄產(chǎn)量。

生物有機肥和復(fù)合微生物肥料是兼具有機肥和微生物功能的新型肥料，具有長效、速效、增效的作用，起到了養(yǎng)分控釋的作用[41-42]。從表2中可以看出，相比全量化肥，施用生物有機肥或復(fù)合微生物肥料可明顯提升果實可溶性糖含量、維生素C含量和糖酸比等品質(zhì)指標(biāo)，增幅分別為5.46%～18.02%、3.71%～34.89%、18.76%～41.06%。其中，田露等[36]的田間試驗結(jié)果表明，生物有機肥替代化肥較全量化肥處理在不同程度上提高了甜菜產(chǎn)量和種植效益，可能是因為生物有機肥料的施用能有效補充土壤養(yǎng)分和有機質(zhì)，同時有益功能菌的引入會抑制病原菌的繁殖，減少其對作物生長的限制，從而提升產(chǎn)量。此外，盧云峰等[43]和王繼雯等[44]的盆栽試驗結(jié)果均表明，施用復(fù)合微生物肥料可以促進作物生長，改善其生物學(xué)性狀，還能有效減少小麥孢囊線蟲發(fā)病率。

作物對肥料的利用效率是評價可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)[45]。提高肥料利用率對維持生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，減少地表徑流污染具有重要的作用[18]。蒲瑤瑤等[45]的田間大棚試驗結(jié)果表明，與單施化肥相比，有機無機肥配施能顯著提高西瓜產(chǎn)量、光合性能以及肥料利用率，其中蚯蚓糞配施化肥作用效果最為顯著。有學(xué)者[46]認為，適宜的有機無機肥配施能夠保證作物的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，同時顯著增加水稻氮素累積量，提高水稻氮素利用效率。有機肥的施用也可以提高作物根系活力，促進根系對養(yǎng)分的吸收利用并向籽粒轉(zhuǎn)移，從而提高作物產(chǎn)量[47]。

3? 施用有機（類）肥料對土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分有效性的影響

3.1? 施用有機（類）肥料對土壤物理性質(zhì)的影響

土壤物理性質(zhì)反映了土壤的水熱狀況及供給養(yǎng)分、協(xié)調(diào)環(huán)境的能力[27]。前人研究結(jié)果表明，增施有機肥可顯著降低土壤容重，增加深層土壤中根系的分布，促進植株對養(yǎng)分的吸收，實現(xiàn)作物高產(chǎn)[48]。一般認為，施用有機肥降低土壤容重的原因可能是由于有機肥含有大量的有機質(zhì)，施入土壤中能起到稀釋的作用，同時有機質(zhì)分解會產(chǎn)生腐殖酸等具有多孔特性的物質(zhì)，從而增加土壤孔隙度[27，32]。生物有機肥中含有大量活性微生物，長期施用有助于促進土壤生物生命活動，加快營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而降低土壤容重，改善田間持水量等物理指標(biāo)[49]。

穩(wěn)定性良好的團聚體能夠協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱，對土壤孔隙結(jié)構(gòu)的維持和穩(wěn)定起重要作用[50]。研究結(jié)果表明，施用有機肥可以提升土壤大團聚體的比例，增強土壤團聚體的穩(wěn)定性，維持較好的土壤物理結(jié)構(gòu)[51]。土壤有機質(zhì)與土壤團聚體的形成密不可分，有機質(zhì)分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)能增加黏土顆粒的疏水性，有助于土壤團粒之間的聚合[52]。Annabi等[53]的研究結(jié)果表明，每2年施用1次城市固體廢物堆肥可以使土壤團聚體的穩(wěn)定性提高29.3%，從而有利于提高土壤的抗水蝕能力。張勇等[54]的研究結(jié)果表明，施用有機肥或生物有機肥均增加了粒徑大于2 mm的水穩(wěn)性團聚體含量，降低團聚體破壞率。綜上所述，施用有機肥或生物有機肥有助于土壤團聚結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2? 施用有機（類）肥料對土壤pH、有機碳和養(yǎng)分含量的影響

土壤pH是表征土壤質(zhì)量和肥力的重要參數(shù)之一[55]。農(nóng)田土壤pH與作物產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分有效性、土壤微生物群落變化密切相關(guān)，明確施肥對其的影響至關(guān)重要。表3列舉了施用有機（類）肥料較全量化肥處理下耕層土壤（0～20 cm）pH、有機碳及養(yǎng)分含量變化的研究結(jié)果，可以看出，與施用全量化肥處理相比，施用有機肥或者生物有機肥均能改善土壤pH、提高土壤有機質(zhì)、全氮和速效養(yǎng)分含量。施用有機肥對土壤pH的影響主要取決于土壤初始pH以及有機物料的特性。一般認為，有機肥能夠有效改良土壤pH是因為有機肥中含有大量呈膠體狀的腐殖質(zhì)，當(dāng)土壤處于酸性時，土壤中氫離子（H+）會與腐殖質(zhì)膠體中的鹽基離子進行交換[56]，從而提高土壤pH；當(dāng)土壤處于堿性時，土壤中氫氧根離子（OH-）又可與腐殖質(zhì)上吸附的氫離子（H+）結(jié)合生成水，降低土壤pH。胡天睿等[57]的試驗結(jié)果表明，有機肥替代化肥可以降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，提高土壤陽離子交換量，從而有效防治紅壤酸化，其中以有機肥替代40%化肥的處理效果最佳。此外，胡誠等[58-59]發(fā)現(xiàn)，在堿性土壤中施用生物有機肥能有效降低pH，起到中和作用。

土壤有機碳含量的變化受到許多管理措施的影響，例如施肥、秸稈還田和耕作方式等。由表3可以看出，與施全量化肥相比，施用有機（類）肥料可以? 顯著增加土壤有機碳含量，增幅為4.35%～182.23%，

其中，呂真真等[60]通過試驗發(fā)現(xiàn)，有機肥替代化肥處理能明顯提高土壤有機碳儲量，從而增加土壤陽離子交換能力，維持土壤碳平衡?？傮w來看，有機碳含量增幅表現(xiàn)為高量有機肥>低量有機肥。魏夏新等[66]的試驗結(jié)果表明，相比施用其他有機物料，施用生物有機肥更有利于提高洞庭湖雙季稻區(qū)土壤微生物碳含量和可溶性有機碳含量。在水稻-小麥輪作系統(tǒng)中施用32年農(nóng)家肥后，0～15 cm土層的有機碳含量相比于施用化肥處理增加了17%[67]。就可持續(xù)性來講，通過測定40年施用有機肥后的表層土壤有機碳含量發(fā)現(xiàn)，只有施用農(nóng)家肥的土壤能夠維持40 t/hm2的土壤有機碳含量，而施用液體有機肥和化肥處理的土壤有機碳含量分別減少了23%和43%[68]。

從表3中可以看出，施用有機（類）肥料較施用全量化肥能明顯增加土壤全氮含量，增幅為5.66%～199.25%，施用有機肥會增加土壤易氧化有機氮庫，當(dāng)植物在生長過程中土壤礦質(zhì)氮供應(yīng)不足時，土壤微生物通過礦化作用將有機氮礦化為無機氮供作物吸收利用[69]。然而，土壤氮素礦化在短期內(nèi)是非常有限的。長期施用有機肥存在一個累積效應(yīng)，一般在4到5年后這種效應(yīng)才會顯現(xiàn)出來[70]。前人[71]研究結(jié)果表明，有機無機肥配施作為氮肥高效管理的關(guān)鍵施肥措施，通過增加土壤有機質(zhì)為參與氮循環(huán)的微生物提供碳源，直接或間接調(diào)控土壤氮循環(huán)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高氮肥利用率。土壤有機磷各組分含量可通過施用有機肥來增加，但各組分增加的幅度主要受土壤類型和有機肥種類的影響[72]。施用豬糞、紫云英綠肥、稻草等有機物料能顯著提高活性有機磷、中活性有機磷和中穩(wěn)性有機磷等組分含量[72]。此外，磷素的有效性還會受到碳磷比的影響[73]。施用有機（類）肥料較施用全量化肥還顯著增加土壤速效磷和速效鉀含量，增幅分別為5.08%～737.59%%、0～186.60%（表3），可能是因為有機肥分解產(chǎn)生的有機酸不僅可以酸溶、絡(luò)合土壤磷，也能通過其陰離子的交換影響土壤對磷的吸附與解吸，還能通過促進解磷微生物增殖而活化土壤磷[74]。余煒敏等[75]通過田間試驗得出，施用有機肥或生物有機肥均可以提高菜地土壤活性磷和中等活性磷含量，施用生物有機肥效果更佳。河北潮土區(qū)小麥-玉米輪作體系中，秸稈還田可顯著增加土壤緩效鉀和速效鉀含量，增強土壤的供鉀能力，有助于緩解土壤鉀素的虧缺狀況[76]。長期施用有機肥或者有機無機復(fù)混肥均可以促進土壤自然鉀素的釋放[77]。在紅壤雙季玉米生產(chǎn)中，有機無機肥配施和有機肥單施的鉀素盈余量均隨年限的延長而逐漸降低[78]。魏曉蘭等[79]通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，生物有機肥可以活化土壤中不溶態(tài)的磷、鉀，將生物有機肥與化肥混合施用有助于提升土壤氮、磷、鉀的供給，改善小白菜產(chǎn)量和提高肥料利用率。

鐵（Fe）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）是植物生長所必需的微量元素[80]。土壤中植物可利用態(tài)微量元素的限制已經(jīng)成為制約作物產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[81]。有機肥的施用不僅能夠提供植物生長所需的微量元素，同時還可以改善土壤微量元素狀況，Whiting等[82]和貝凱月等[80]通過試驗發(fā)現(xiàn)，有機肥替代部分化肥較單施化肥明顯增加設(shè)施土壤有效態(tài)Fe、Mn、Cu的含量。有機肥施入土壤后，大量的有機質(zhì)與鋅發(fā)生螯合反應(yīng)進而增加鋅的有效性，且有效態(tài)鋅含量隨有機肥施用量增加而增加[83]。生物有機肥不僅可以改善作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還能提高微量元素的有效性，如肖雪[84]對庫爾勒香梨園土壤的研究結(jié)果表明，與施用全量化肥相比，增施生物有機肥處理的土壤中有效態(tài)Mn、Cu、Zn含量顯著提高。

4? 施用有機（類）肥料對土壤酶活性及微生物多樣性的影響

4.1? 施用有機（類）肥料對土壤酶活性的影響

表4列舉了施用有機（類）肥料較施用全量化肥處理下耕層土壤（0～20 cm）酶活性變化的研究結(jié)果，可以看出，與施用全量化肥處理相比，施用有機肥或者生物有機肥可以提升土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，增幅分別為0～107.01%、0～94.44%、2.74%～100.00%。有機物料的長期投入提高了土壤腐殖質(zhì)的含量，不僅增加土壤微生物的碳源，促進微生物繁殖，還顯著增加土壤酶的保護性位點，進一步刺激酶活性提高[85-86]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在施用有機物料后，常常檢測到其對土壤微生物活性的“遺余效應(yīng)”（即長期受某一種特定因素的影響形成特定的微生物特性，當(dāng)這一因素的影響終止后，其對微生物所產(chǎn)生的作用影響后續(xù)功能的發(fā)揮），這也進一步延長了植物養(yǎng)分的可獲得性[11]。Ginting等[87]試驗結(jié)果也表明，與施用化肥相比，施用4年堆肥和糞肥后的“遺余效應(yīng)”促使土壤微生物量增加了20%～40%。此外，Luo等[88]的薈萃分析結(jié)果表明，施用有機物料可以通過提高與碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)的胞外酶活性來促進有機質(zhì)的降解以及養(yǎng)分礦化，進而維持或提高農(nóng)田土壤肥力和功能潛力。

表4中孫家駿等[89]的田間試驗結(jié)果表明，生物有機肥中的有機物料可以增加土壤微生物的碳源，促進酶活性提高。此外，生物有機肥中還含有固氮、溶磷、解鉀菌等微生物功能菌，可以活化土著微生物，刺激胞外酶增多。然而，過量施用生物有機肥可能會抑制土壤酶活性，不利于土壤氮素、磷素的累積[90-91]。研究結(jié)果表明，施用復(fù)合微生物肥料可以顯著提高草地土壤過氧化氫酶和脲酶活性，且腐殖酸微生物肥料效果優(yōu)于其他復(fù)合微生物肥料[92]。閆瑞瑞等[93]的研究結(jié)果也表明，施用微生物菌劑與復(fù)合微生物肥料有助于提升草甸土壤養(yǎng)分含量、微生物碳含量和酶活性，提高了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4.2? 施用有機（類）肥料對土壤微生物多樣性的影響

土壤微生物及其控制的生物過程對于維護農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性具有十分重要的作用[94]。土壤微生物群落是土壤生物區(qū)系中最重要的功能組分，對環(huán)境變化非常敏感，對土壤生態(tài)系統(tǒng)變化和環(huán)境脅迫反應(yīng)強烈[95]。研究結(jié)果表明，糞肥以及其他有機物料對土壤微生物活性和多樣性的積極影響遠高于其他管理措施（如保護性耕作）[11，56]。從表4中可以看出，與施用全量化肥相比，施用有機（類）肥料可以明顯增加土壤真菌多樣性和細菌多樣性，增幅分別為0.30%～138.79%、0～156.64%。有研究結(jié)果[43，96-97]表明，變形菌門細菌和酸桿菌門細菌在土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機質(zhì)降解等過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而施用有機肥或有機無機復(fù)混肥可以提高這些土著優(yōu)勢微生物的豐度，增加土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)和物種豐度指數(shù)。白震等[96]在種植玉米的農(nóng)田土壤上的研究結(jié)果表明，單施豬糞有機肥或豬糞有機肥配施化肥均有效地增加土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量，提高土壤細菌、真菌磷脂脂肪酸（PLFA）含量。Dong等[98]通過試驗也發(fā)現(xiàn)，有機肥替代化肥較不施肥處理微生物總PLFA含量增加85%。

與土壤氮循環(huán)相關(guān)的各種轉(zhuǎn)化過程及其速率受微生物群落的調(diào)控，這些過程主要包括有機氮礦化、硝化、反硝化、硝酸鹽還原過程[11]。馬龍等[99]發(fā)現(xiàn)，有機肥或玉米秸稈替代化肥均通過調(diào)控反硝化功能基因NirS和硝酸鹽異化還原成銨功能基因NirB豐度減弱硝酸鹽淋溶，并促進硝酸鹽異化還原成銨態(tài)氮供作物吸收利用，保護土壤氮素。張英等[97] 的研究結(jié)果表明，施用不同有機肥均可以提高土壤細菌群落多樣性，其中羊糞有機肥處理下變形菌門菌相對豐度較高，而豬糞有機肥處理下厚壁菌門菌相對豐度最高。除了細菌，有機肥施用還顯著影響土壤真菌多樣性及群落組成。王靜等[100]的長期定位試驗結(jié)果表明，有機肥配施磷肥較單施化肥有效地提高了甘薯根際土壤真菌數(shù)量和香農(nóng)多樣性指數(shù)。已有研究結(jié)果表明，長期秸稈還田和施用有機肥會增加農(nóng)田土壤中子囊菌門真菌的相對豐度，并提高了根際土壤的真菌群落多樣性[101]。

研究結(jié)果表明，施用生物有機肥可以明顯降低病原真菌的相對豐度，增加根際土壤細菌和放線菌數(shù)量，有效降低土傳病害的發(fā)生[102]。孔躍等[103]在番茄種植中施用生物有機肥后，番茄品質(zhì)得到顯著提升，番茄病害降低，土壤有機質(zhì)含量增加。生姜連作地在施用有機肥或生物有機肥后，土壤細菌、真菌、放線菌的數(shù)量增加，細菌群落多樣性指數(shù)和胞外酶活性顯著增加，并且生姜枯萎病發(fā)病率明顯下降[104]。生物有機肥或復(fù)合微生物肥料均含有促生或防病的功能菌，當(dāng)施入土壤中，功能菌通過產(chǎn)生一種或多種抗生物質(zhì)抵御植物病原菌侵害[102]。此外，施用生物有機肥會增加土壤細菌多樣性，較高的細菌多樣性占據(jù)了土壤生態(tài)系統(tǒng)更多的生態(tài)位，阻止病原菌進一步繁殖生存，從而有效減少土傳病害的發(fā)生[105]。任勝林[106]在種植百合的連作土壤中發(fā)現(xiàn)，施用含枯草芽孢桿菌菌株HQWBH1的生物有機肥可以顯著降低百合枯萎病發(fā)病率，防控效果達77%以上，還可以提高百合根際土壤中細菌和放線菌數(shù)量，降低尖孢鐮刀菌數(shù)量，改善百合根際土壤微環(huán)境。

5? 有機（類）肥料的作用機制

有機（類）肥料能夠通過各種機制直接或間接地改善農(nóng)田土壤性質(zhì)，增加作物產(chǎn)量。施用商品有機肥或生物肥料會帶來大量的有機質(zhì)，增加土壤碳儲量，促進碳循環(huán)和有機碳各組分周轉(zhuǎn)。微生物對碳有效性的響應(yīng)能顯著影響土壤氮循環(huán)和磷循環(huán)[11]，加快有機態(tài)氮、磷向無機態(tài)氮、磷的轉(zhuǎn)化，增加土壤氮儲量和磷的生物有效性。作物產(chǎn)量與土壤微生物功能潛力和多功能穩(wěn)定性有關(guān)[11]，有機（類）肥料可以通過提高養(yǎng)分的有效性促進作物產(chǎn)量的增加，同時也能通過提高土壤酶活性和微生物多樣性來維持作物生產(chǎn)力。此外，有機（類）肥料可以通過增加腐殖質(zhì)調(diào)節(jié)土壤酸堿度，改善土壤結(jié)構(gòu)。因此，在實際生產(chǎn)中，使用有機（類）肥料培肥土壤有利于保持土壤功能穩(wěn)定，維持較高的農(nóng)田生產(chǎn)力。

6? 研究展望

中國人口不斷增長，人均耕地面積不斷減少，并且農(nóng)業(yè)機械化程度低。因此，盡管糧食產(chǎn)量不斷提高，中國糧食供給仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。近年來，化肥的過量施用導(dǎo)致農(nóng)田土壤退化，耕地質(zhì)量下降，長此以往必將影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為維持農(nóng)田生產(chǎn)力，通過養(yǎng)分優(yōu)化管理以減少化學(xué)肥料施用、提高養(yǎng)分利用率以及維持土壤肥力和功能已成為中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。

中國有機肥資源豐富，來源包括畜禽糞便、作物秸稈、果蔬殘余、蘑菇渣以及餐廚廢棄物等[107-116]。中國在施用有機（類）肥料方面有著悠久的歷史，國家也一直大力扶持和推廣有機（類）肥料，但目前還難以實現(xiàn)有機（類）肥料的大面積推廣和應(yīng)用。因此，今后需加強以下幾個方面的研究：

第一，加強有機（類）肥料的理論基礎(chǔ)研究，提升肥料品質(zhì)。高溫堆肥是有機物料腐熟的重要過程，堆肥過程中容易造成養(yǎng)分流失，應(yīng)當(dāng)加強在堆肥過程中如何固持養(yǎng)分、減少氮素損失的相關(guān)研究。加強對微生物肥料作用機理的深入研究，如微生物與植物互作機理研究等。此外，還需要研究菌株的貯存條件以及在根系的定殖能力和競爭能力等。

第二，加強有機（類）肥料生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)研發(fā)。針對當(dāng)前有機肥生產(chǎn)技術(shù)落后等問題，采用先進設(shè)備和現(xiàn)代化管理，優(yōu)化有機（類）肥料生產(chǎn)工藝，可以有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)效益。

第三，加強有機（類）肥料資源開發(fā)利用。通過構(gòu)建“資源-產(chǎn)品-再生資源-產(chǎn)品”種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，許多廢棄物和殘留物如農(nóng)作物殘渣、食品加工廢棄物等都能變成有機肥料。同時需加強畜牧養(yǎng)殖法規(guī)和飼料檢驗方面的管理，從源頭減少重金屬和抗生素進入養(yǎng)殖業(yè)，減少畜禽糞便作為有機肥可能帶來的環(huán)境污染。

第四，明確有機（類）肥料大量元素和中微量元素養(yǎng)分釋放規(guī)律。針對不同土壤類型和作物需求，開展有機（類）肥料的類型選擇和應(yīng)用技術(shù)研究，以擴大其施用范圍，建立起高效的有機肥施用技術(shù)；建立土壤肥力與有機肥施用相關(guān)數(shù)據(jù)庫，從理化性質(zhì)和微生物角度全面了解有機肥培肥土壤效果。

第五，高效微生物功能菌種的篩選。發(fā)展生物肥料有助于實現(xiàn)綠色高效農(nóng)業(yè)，應(yīng)針對性篩選高適應(yīng)性的具有拮抗土傳病原菌功能的微生物、具有促生功能的微生物和促進堆肥發(fā)酵的微生物。此外，大多數(shù)單一菌種由于受環(huán)境條件的制約、微生物之間的相互作用等因素影響，其使用效果往往不穩(wěn)定，將不同菌株混合構(gòu)建多功能菌群，有助于解決單菌環(huán)境適應(yīng)性差和效果不穩(wěn)定的問題，更好地發(fā)揮防控植物病害、促進植物生長的效果。在此基礎(chǔ)上，利用優(yōu)良功能菌株開發(fā)出高效微生物肥料和生物有機肥。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）