浅析有机无机肥配施对土壤环境和作物生长的影响

2018-01-13朱上游

南方农业·上旬 2018年8期

朱上游

摘要随着绿色农业和可持续发展农业理念的推广，有机无机肥配施逐渐成为人们关注和普遍接受的施肥方式，但对其认识不全面，利用不合理的现象仍然存在。综述了有机无机肥配施对土壤理化性质、土壤养分，土壤微生物和酶活，作物生长和品质的影响，以及可能产生的环境效应，并提出未来展望。

关键词有机无机肥配施；土壤环境；作物生长

中图分类号：S14 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.22.006

化肥施用量的逐年增加无疑提高了粮食产量，但产量的增长率远小于化肥施用量的增长率。由于肥料的单一和不合理使用导致土壤结构变差，养分平衡失调，地力下降，对作物产量的进一步提升和品质的改善造成影响，同时肥料利用率低，致使养分大量流失，引发环境问题[1]。有机肥部分替代化肥既能改善土壤环境，提升地力，也能资源化利用过剩的有机废弃物，同时减少化肥的使用，从而实现化肥零增长的重大目标，有机无机肥配施已成为未来施肥的重要发展方向[2]。在此前提下，探究有机无机肥配施对土壤结构、养分和微生物特征，以及对作物生长和品质的影响，关注其可能造成的环境效应显得尤为重要。

1 有机无机肥配施对土壤环境的影响

1.1 对土壤理化性质的影响

长期单一使用化肥对土壤微團聚体形成促进作用缓慢，易造成土壤板结。而有机肥的加入，能促进微团聚体的形成，调整不同粒级的团聚体比例，从而提高土壤孔隙度，增强土壤通气和透水性能。王晓娟等的研究表明，在0～30 cm土层，施用有机肥能有效改良土壤团聚结构并提高团聚体稳定率，其影响效果随有机肥用量增加而显著提高[3]。有机肥施入土壤后亦能促进腐殖质化的发展，产生大量腐殖质，降低土壤容重，增强其保水保肥能力。

氮肥的大量施用加剧了土壤酸化，制约了土壤的生产潜力。施入一定量的有机肥后，其分解产生的腐殖酸可通过胺基质子化及酸基解离增强土壤的酸碱缓冲性，减缓土壤的酸化过程。汪吉东等的研究表明，增加鸡粪的施用比例能提高土壤pH，土壤酸碱缓冲容量相应提高[4]。而孟红旗等认为，农产品移除引起的土壤碱性物质损失可通过长期施用有机肥弥补，农田土壤酸化也能得到有效控制[5]。

1.2 对土壤养分的影响

有机肥长期施加能提高土壤养分水平，加速土壤养分的活化，保证养分平衡供应，从而改良和培肥地力。有机肥施用给土壤带来大量有机质、氮磷钾等大量元素的同时，也补充了Mg、Zn、Mo等众多微量元素。有机质分解时产生的有机酸，通过酸溶作用释放土壤中各种难溶性养分，促使矿物风化，并通过螯合作用增加这些养分的有效性。另外，因为有机质的吸附效应，土壤中的速效养分流失大为减少，肥料利用率得到提高。

侯红乾等的研究表明，长期的有机无机肥配施对养分含量的提高显著高于单施化肥处理，其中有机质提高22.5%～45.1%、全氮提高3.7%～15.4%、全磷提高80.7%～168.4%、碱解氮提高21.7%～47.8%、有效磷提高57.8%～91.7%、速效钾提高20.3%～61.0%，而且高量有机肥配施无机肥效果更加明显[6]。王飞等通过研究发现，化肥配施有机肥尤其是配施牛粪缓解了土壤微量元素含量下降趋势，部分微量元素的有效性含量也显著提高[7]。

1.3 对土壤微生物的影响

土壤微生物是土壤养分循环转化的关键因素，对土壤施肥管理反应迅速，其数量和活性能间接反映土壤肥力和土壤质量，其中放线菌所占比例最大，其次是细菌，真菌的数量最少。

宋以玲等的研究表明，土壤中细菌和放线菌数量随着有机肥的施入而增多，但土壤真菌数量却呈下降趋势，且有机肥增施比例越大，效果越明显[8]。姜蓉等的研究结果也证实，长期单施化肥土壤中真菌数量上升，造成土壤B/F值（细菌、真菌数量之比）下降，而在化肥减量同时配施有机肥后，土壤细菌数量明显上升，真菌数量下降，土壤B/F值得到提升[9]。土壤中的微生物量C和N含量能间接反映土壤微生物的数量和活力，在任凤玲等的研究中，相较于不施肥和单施化肥处理，配施有机肥处理土壤微生物量C和N含量显著提高，分别提高了57.1%和34.2%[10]。

1.4 对土壤酶活性的影响

土壤酶参与了土壤中一系列的生化反应，促使土壤有机物分解及养分循环，其活性大小能反映土壤新陈代谢程度。有机无机肥配施增加了土壤中有机质及腐殖质含量，通过吸附作用为土壤酶提供保护性位点，进而提高酶的活性。

通常情况下，土壤过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶、脲酶及磷酸酶等活性与土壤肥力关系密切[11]。曲成闯等的研究证明，不同土层中土壤过氧化氢酶和脲酶活性在施用有机肥后得到提高，且在0～30 cm土层中，其活性随有机肥施用量的增加而增加[12]。张恩平等通过研究发现，有机肥配施氮肥能显著提高脲酶活性，配施磷肥能提高土壤转化酶活性，而土壤蛋白酶活力则跟氮磷钾肥配施有机肥有密切关系[13]。

2 有机无机肥配施对作物生长的影响

施肥是影响作物生长的重要外源因子，化肥能直接增加土壤中氮磷钾水平从而促进植株生长，而有机肥对作物的影响则是多方面的。1）有机肥肥效的缓释使其在作物生长初期不会因为养分的迅速释放而造成大量流失，而在作物生长后期又可避免养分供应不足局面；2）有机肥通过改善土壤结构，增加土壤中微生物数量和土壤酶活，优化根际环境，从而提升根系活力，促进其对营养的吸收；3）有机肥的施用增加了土壤微生物数量，其分泌各种有益代谢物质，通过根际环境刺激植物生长，在一定程度上也能抑制土壤中病原体的侵染，提升植株的抗逆性[14]。

刘玉英等的研究结果显示，化肥与一定量的有机肥配施，能增加甘蓝的生物产量、平均单球重、小区产量及维生素C含量[15]。洪瑜等在宁夏黄灌区的研究结果表明，有机无机肥配施处理在常规减施氮肥27%的基础上依然能够使玉米增产，说明有机肥部分替代化肥具有一定优势[16]。魏晓兰等发现，有机无机肥配施，在保证小白菜的生物量、氮磷钾吸收量均不受影响的同时能减少常规化肥用量的15%～25%[17]。

3 有机无机肥配施对环境的影响

有机肥（尤其是以禽畜粪便为原料的有机肥）配施化肥在给土壤带来大量养分和必需微量元素的同时，也带入了一定量的重金属元素和化学添加剂，这些有害物质增加了土壤和地下水被污染的风险，同时可能被作物吸收，对人畜健康构成威胁。此外，有机肥（特别是秸秆的还田）的施入，可能产生更多的CH4、CO2和N2O等温室气体，加剧温室效应[18]。

4 结论与展望

与单施化肥不同，有机无机肥配施对土壤环境的影响具有时间累积效应，长期施加有机肥能改善土壤结构，维持土壤养分平衡，提高土壤有益微生物的数量和土壤酶活力，进而促进作物的生长，提高作物品质。但是在有机无机肥的施用中，不能盲目追求有机肥的数量，其配施比例应根据实际情况确定，在改善土壤环境的同时也要保证作物的产量，同时控制施肥成本。另外，施用有机肥时应考虑肥料中的重金属和有机污染物含量，以及可能造成的其他环境效应，将其可能带来的环境风险降至最低。

參考文献：

[1] 邹原东，范继红.有机肥施用对土壤肥力影响的研究进展[J].中国农学通报，2013，29（3）：12-16.

[2] 黄东风，王利民，李卫华，等.培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展[J].中国生态农业学报，2014，22（2）：127-135.

[3] 王晓娟，贾志宽，梁连友，等.旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响[J].应用生态学报，2012，23（1）：159-165.

[4] 汪吉东，张辉，张永春，等.连续施用不同比例鸡粪氮对水稻土有机质积累及土壤酸化的影响[J].植物营养与肥料学报，2014，20（5）：1178-1185.

[5] 孟红旗，吕家珑，徐明岗，等.有机肥的碱度及其减缓土壤酸化的机制[J].植物营养与肥料学报，2012，18（5）：1153-1160.

[6] 侯红乾，刘秀梅，刘光荣，等.有机无机肥配施比例对红壤稻田水稻产量和土壤肥力的影响[J].中国农业科学，2011，44（3）：516-523.

[7] 王飞，林诚，李清华，等.长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒与土壤锌、硼、铜、铁、锰含量的影响[J].植物营养与肥料学报，2012，18（5）：1056-1063.

[8] 宋以玲，于建，陈士更，等.化肥减量配施生物有机肥对油菜生长及土壤微生物和酶活性影响[J].水土保持学报，2018，32（1）：352-360.

[9] 姜蓉，汤利，李淼，等.设施土壤微生物结构和酶活性对减量化肥配施有机肥的响应[J].土壤通报，2017，48（3）：639-646.

[10] 任凤玲，张旭博，孙楠，等.施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析[J].中国农业科学，2018，51（1）：119-128.

[11] 杨建军，康恩祥，陈年来.不同种植年限日光温室土壤肥力与土壤酶活性的变化规律[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2012，40（9）：141-146.