生物有机肥与现代农业

■南京农业大学生命科学学院黄为一

生物有机肥与现代农业

■南京农业大学生命科学学院黄为一

近年来，我国农业生产取得连年丰收，化肥的推广使用对农产品增收具有不可磨灭的功效，曾是一项功不可没的重要措施。但连年单一使用化肥也带来一些消极影响，由于我国人多地少复种指数高，使用方法欠科学，造成化肥用量与增产效果不成比例，农产品质量适应不了从温饱到小康社会的需求，农田化肥流失造成的面源污染加重了环境治理的难度。农田生态系统退化，沙化、板结、盐渍等现象在一些地区频频出现。难以满足现代农业对产量、品质、环境的综合需求。化肥产能过剩，化肥企业效益逐年降低，在化肥零增长政策的指导下，化肥企业纷纷将注意力投向生物有机肥。

生物有机肥概念与作用机理

生物有机肥是经发酵处理后的有机肥与具有肥料效应的微生物菌剂的复合物。它的作用可从土壤生成与土壤肥力的形成中去探究。地球上最初岩石的粉末称为土，岩石粉末中自从有了微生物和有机质就形成了土壤。土壤有机质是可燃烧的含碳化合物，具体包括:矿化碳，如煤;有机合成碳化物，如小分子药物、高分子聚合物;可发酵碳，如动植物残骸及其代谢产物。煤中的腐殖酸经活化作用后是很好的有机肥原料，未经活化的腐殖酸是没有肥料效应的。有机合成碳化物中的高分子聚合物由于难以分解，因此没有肥料效应;有机合成碳化物中小分子有机合成药物有的对植物有促生作用，有的是可以被微生物降解的农药。可发酵碳最适于用作有机肥的原料。土壤中的微生物和有机质使土壤具有多种肥效，还具有长期的养地功能，化肥不具备这种综合肥效。

生物有机肥中的微生物与有机质在协同作用下向作物提供植物营养。微生物以有机质作为食物，在分解这些有机物时还能合成植物能吸收的多种小分子碳化物，促进植物生长，抗病防病。

微生物以土壤中的有机物为食品大量繁殖时，合成能保肥保水的物质。如一些用于有机肥料制造过程中添加的微生物能分泌夹膜多糖，这些分泌到胞外的夹膜多糖就犹如微生物穿了一件厚厚的棉大衣，这件大衣能吸肥吸水，特别是能把施于土壤中多余的化肥吸收起来慢慢释放。夹膜多糖还有一种能力，即它有很高的粘附力，将土微粒粘在一起形成团粒结构。有些生物有机肥中的微生物还能形成高粘度的聚谷氨酸，聚谷氨酸解聚后能被作物直接吸收，聚谷氨酸还有类似夹膜多糖的粘附功能，促进土壤团粒结构形成。被微生物分解的有机质许多具有粘附功能，也增加了团粒结构的形成。当夹膜多糖粘在矿石上微生物会同时分泌有机酸，能解析出矿石中的难溶的营养元素供植物吸收。微生物产生的各种氨基酸还是许多微量元素的络合剂，能提高微量元素的有效性。

土壤微粒粘结成的团粒结构聚结在一起形成了空松的土壤层，空松的土壤包涵了空气，便于微生物的呼吸。微生物消化这些有机质食品时，食品氧化便产生能量以热量散发出来，保持了地温。

土层中的团粒结构割断了因雨水和灌概而形成的板结土壤的毛细管结构，从而减少了土壤水分蒸腾，有利于保墒。不致于因土壤大量水分蒸发而造成的深层盐分上升，形成土壤盐渍化过程。由于土壤团粒结构的大量存在，还会因雨水和灌溉作用使土壤表层的盐分溶解后渗入土壤深层，即所谓淡水洗盐过程。土壤微生物和有机质的联合作用形成的团粒结构是防止土壤盐碱化的重要因素。

生物有机肥中的微生物和有机物的降解物伙同土壤微粒形成的胶体是pH值的重要缓冲剂，因此大量使用生物有机肥的农田具备了抗酸碱的能力。

生物有机肥与化肥的协同作用

在现代农业种植中，合理施用有机肥可实现作物的高产优质。目前世界各国提倡有机肥与化肥配合施用，以达到增产增收、培肥地力的目的。但是，缺少有效微生物的地块，仅用化肥与有机肥配施，综合肥力效果有限，若添加微生物菌剂后，综合肥力与生态环境效益显著。

生物有机肥是对化肥的有力补充。土壤中的无机成分如氮、磷、钾、中微量元素等可为植物生长提供必需的养分。但要追求高产，这些土壤中原有的无机成分明显不足，需要施用化肥来补充。综合意义上的土壤肥力不仅是由土壤中存在的必须的无机营养元素来提供，土壤还需具有保肥和有效向植物供肥的能力，以及优良的持水、通气、保温、生物相容性、抗盐碱、pH缓冲等优良的环境因素。持续健康的土壤生态能力才有利于植物生长，但是仅仅施用化肥难以保持土壤的健康。生物有机肥可以在分解有机残骸时提供有效的无机元素养分，还活化了固定态的无机营养元素成分供植物吸收，因此它提供了化肥不能满足的植物对土壤广义肥力的需求。

生物有机肥的使用可以节省化肥用量，减少化肥流失，减少农业的面源污染。由于生物有机肥能把化肥离子吸持在细菌和有机质形成的缓冲体系中，供植物慢慢吸收。同样的农业生产需求，同一块农田在保持产量不变的情况下，按一定比例施用有机肥和化肥，使用的化肥总量减少，流失的化肥也减少。其次，生物有机肥在发酵过程中，其中的微生物可以吸收化肥，将化肥转化为含碳氮化合物的优质有机质，如氨基酸、氮碱等优良的植物营养，既提高了化肥利用率又大幅提升作物品质。特别是增加果、菜、茶、药材等作物中的风味物质和有效成分含量。而且化肥参加生物有机肥的发酵，化肥可以转化为有机肥。对于土壤有机质含量较高并栽种收益偏低作物的农田，实施测土施肥，单一使用化肥也是合算的方案之一。

生物有机肥具有化肥欠缺的环境友好功能

生物有机肥对植物病害具有抑制作用。经过数日60摄氏度以上的高温发酵，有机废弃物中的病菌、虫卵、杂草种子都已被杀死。生物有机肥生产后期加入作物友好型微生物菌剂，他们大量繁殖使病原菌失去生存空间。此外，添加的微生物菌剂有的可以分泌抑菌物质，如枯草芽胞杆菌分泌的枯草杆菌肽就能抑制多种病原菌。许多果园连续几年使用生物有机肥后发现病害减少了，同时也降低农药的使用量。

生物有机肥对上茬残留的除草剂、农药、化肥中超标的缩二脲具有降解作用。由于生物有机肥中微生物的分解作用，过多的上茬残留的除草剂被分解，单子叶作物和双子叶作物轮流种植的田块过量使用除草剂的影响将会降低。由于使用生物有机肥，果、菜、茶等农产品的农药残留也会减少，提高了直接食用农产品的品质。有些化肥企业在造粒等工艺过程中温度控制欠稳定，形成副产物缩二脲，造成部分产品烧苗，使用生物有机肥，将缩二脲转化为有效氨，缓解烧苗现象。

生物有机肥对连作障碍具有一定缓解作用。有些作物在同一地块连年种植相同作物长势不好，这就是所谓连作障碍。生物有机肥中微生物的大量繁殖可分解上茬作物遗留下的有害代谢产物，并抑制伴随在田块中的病原微生物，减轻连作障碍对作物的影响。

生物有机肥还能吸附、钝化部分重金属，从而可以减少农产品中重金属残留。生物有机肥不能降解重金属，期望减少农田重金属总量，短期内很难看到明显效果。农田重金属污染的防治更应依靠源头管控。

以现代农业为导向大力发展生物有机肥

生物有机肥值得大力发展，它除了具有上述特性外，在制造过程中消纳大量的秸杆等农业废弃物、畜禽粪便、食品工业废渣等，对保持生态环境，实现可持续发展贡献巨大。

保证生物有机肥的质量是推广生物有机肥的关键措施。发酵是保证生物有机肥质量的灵魂，有机质是发酵的物质基础。如果不重视发酵过程，只在造粒形式上花功夫是得不偿失的，从长远看来难以有助于生物有机肥的发展。土壤的活性需要有活力的微生物来保证。发酵充分的生物有机肥应用于农田没有减产、烧苗、高农药残留、大量落果和大小果、无法控制病虫草害等负面影响。

我国人多耕地少，要保持有限的农田连年高产，施用一定的化肥是必须的。生物有机肥可提高化肥的使用效率，弥补化肥缺少的环保功能，对于化肥是有益的补充。在经济效益显著的水果、蔬菜、茶叶、中药材以及注重口感等品质的农作物中大量使用生物有机肥是值得全面推广的农艺措施。从生物有机肥对农业废弃物的转化作用，以及生物有机肥对农田生态良性循环中的贡献，可以看到增加生物有机肥在农田施用中的比例是发展现代农业的必然趋势。