生物有机肥作用的研究与进展

2021-12-27杨克俊

农业开发与装备 2021年2期

关键词：有机肥农作物作物

杨克俊

（诸城市农业技术推广服务中心，山东诸城 262200）

0 引言

生物有机肥是用畜禽粪、农作物秸秆等特定功能微生物来源经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的肥料。普及和研究生物有机肥能有效提高作物产量，还能保护环境，减少土地污染。

1 生物有机肥的特点及使用现状

生物有机肥是一种新型高效安全的复合肥料，其有许多特点和优势。生物有机肥营养元素众多，能为作物提供充足的养分，而传统化肥只有一种或几种元素。生物有机肥富含大量有机质，而这些有机质能够改善土壤理化性状，增强土壤维持肥水效力，缓解因化肥经常使用造成的土壤僵化。生物有机肥还含有微生物群系，能抑制有害菌的生长，促进有机物的分解，与传统有机肥高温烘干杀死微生物不同，有益菌在生长过程中能够调控作物生长情况。生物有机肥还能增强作物抗病虫害的能力，除此之外，与农家肥相比较，生物有机肥经除臭，气味轻，几乎无臭；并且均匀处理施用方便，不像农家肥料杂乱。

现阶段我国生物有机肥行业还存在一些问题，主要有两点原因，第一点是生物有机肥处于后续发展起来的行业，生物有机肥生产厂商规模不足，在整个肥料行业中占比较低；第二点，虽然生物有机肥有着很多优点，但行业中出产的肥料品质参差不齐，效果不稳定，农户信任度不够。伴随着土地改革进程不断推进，生物有机肥的优势将不断凸显，预计在2022年我国生物有机肥产量将超过500万t。

2 生物有机肥的作用

2.1 刺激农作物的生长

生物有机肥施用过后，其中的有益微生物群系进入土壤里，与土壤中的微生物形成相互作用，相互促进的协同效果，而微生物在生长繁殖过程中将产生大量有益于植物生长的代谢产物，如生长素、赤霉素能直接或间接为农作物提供多种营养和活性物质。部分生物有机肥中含有固氮菌、磷钾细菌等元素功能菌，生长活动中产生的氮、磷、钾元素有利于促进农作物根系生长，还有一部分生物的产物能促进农作物的光合作用。生物有机肥促进和调控作物生长是多方面的，其能长期为土壤提供营养，富含有机质和微量元素。

生物有机肥的原料有多种，都可用于调控和刺激农作物生长，农作物废料如秸秆、豆粕、棉粕、菜籽饼等都可以在种植收获后进行二次栽培，畜禽粪便基本都可以作为生物有机肥的原料，而像是餐厨垃圾、菜市场尾菜也可当作原料，在可持续发展及绿色生产方式推行下，生物有机肥依靠作物自身生长后留下的废料进行循环利用，既改善了土地僵化，又解决了农业环境问题。

2.2 减少农作物的病虫害

农作物的种植中总是少不了病虫害的防治，有效地防治农作物病虫害才能更好地提高作物品质和产量。生物有机肥中含有多种微生物群系，其中一部分可以与作物本身产生反应，分泌出抗菌素，进而抵抗病菌和有害细菌。另外，生物有机肥中的酶类，作为一种蛋白质，酶不仅能推动土壤的代谢，也能参与到作物防御反应当中，大大增强作物的抗病能力[1]。而生物有机肥在作物根系形成的有益菌还能抑制有害病原菌繁衍，增强作物抗病抗旱能力降低连作植物的病情发生概率，连年施用可大大缓解重茬障碍。

生物有机肥的种类不同，为有效防治病虫害，也需挑选合适的生物有机肥进行配对，能够使发病率降低不少，以施用了枯草芽孢杆菌和哈茨木霉菌的生物有机肥为例，对适宜的黄瓜品种进行土传枯萎病的吊车，试验表明施用生物有机肥的黄瓜发病率低至50%，配合后期药剂喷洒可将发病率控制在20%以下。

2.3 提高作物品质与产量

与传统化肥和农家肥相比，生物有机肥的营养成分更加全面，施肥过后土壤转化的过程中，微生物与矿物质相互作用，进而改变微生物活性，提高土壤环境活力，促进作物生长。土壤中微生物量是衡量土壤养分的重要指标，在低肥力土壤中施用生物有机肥，将显著提高土壤中微生物碳、氮含量。目前生物有机肥最为著名的便是根瘤菌有机肥，根瘤菌从豆科植物而来，其会分泌一些物质在作物根部形成“肿瘤”状，而这些瘤能产生一种关键物质——固氮酶，源源不断将氮元素输送给作物。同时生物有机肥中还有磷钾等元素，以及许多有机物质和无机物质都被释放出来，使土壤的养分得到大幅改善，作物根系能有效吸收这些养分进行生长，提高农作物的产量和品质。在对葡萄、生姜、小白菜等作物进行生物有机肥施用调查后可得到，这些作物均能在一定程度上改善作物产量及品质，尤其是果蔬类作物的外观和口感得到不小提升，售卖量也相对提高。

在生物有机肥的施用中，可以与土壤和清水混合搅拌后，对准作物进行浇灌，可更好地使肥料融入作物根部。在生长过程中可以将生物有机肥用作底肥，不宜过深也不宜过浅，配合农作物根部位置而定，将更有效促进作物生长。某些作物也可喷洒叶面肥，提高植物光合作用效率。

2.4 改善土壤质量

生物有机肥与传统化肥最直观的体现便是土壤的使用情况，施用化肥的农作物在两三年后，土地便开始结块僵化，继续种植作物将导致减产，品质与产量都会下降。而生物有机肥能够提高土壤孔隙度、通透交换性，容量过大会导致渗透性和透水性变差，作物扎根不牢，无法全面吸收养分。还能够改善土壤pH值，通过调整土壤酸碱度来改变植物生长情况，适合的pH值将促进土壤中养分的转化效率，在盐碱地中长期使用生物有机肥将有效降低土壤的pH值。土壤中的有机物质是植物生长中的重要营养来源，普通的农家肥和精制有机肥已经验证过土壤中的营养物质供求关系，在一定范围内土壤有机物质含量越高，土壤的质量也就越好，而生物有机肥是有作物肥料或动物残体发酵处理后制成的，本身便含有大量有机物质，施肥后土壤有机物质含量将会增加，也能将有机含量稳定在一定数值。使用生物有机肥将提高土壤微生物群系丰富度和营养物质含量，促进作物生长，同时也能从理化性质方面改变土壤状况，使农作物更适合生长。

3 生物有机肥在农业生产中使用情况

3.1 马铃薯生产中的情况

作为世界上最大的马铃薯生产国，过往使用化肥进行种植导致产品品质差、土壤养分失调。近年来使用生物有机肥进行马铃薯种植的表现如何？研究不同生物有机肥对马铃薯生长和产量的影响，发现使用4种生物有机肥都能提高马铃薯的出苗率、植株高度、茎粗茎数，对马铃薯生长具有明显的促进作用[2]。因为马铃薯生长特性，果实作种都产于地下，对土壤环境要求较高。实际情况发下，减少化肥使用量，并提高生物有机肥使用量，可以有效促进营养物质向马铃薯集中，能获得比常规施肥更高的经济效益。此外，生物有机肥促进了抗菌素的繁殖，在马铃薯生育期内致病植株的数量明显减少，部分生物有机肥还能够抑制病原菌向根外薯块扩散，有效提高了马铃薯的抗病能力。

3.2 水稻生产中的情况

以青岛海水稻（耐盐碱水稻）为例，种植土地盐碱浓度约0.4%，pH值为7.4，其他土壤理化性质皆符合水稻生长需求。使用带有枯草芽孢杆菌的生物有机肥作为肥料，进行水稻种植，在不使用叶面肥的情况下，微生物群系增殖40%左右，营养物质增幅8%左右，可以推测施用生物有机肥有明显的增产效果，在种植后期也对水稻穗数、穗粒数、总粒重进行计算，发现穗数增加20余万/hm2，穗粒数增加15至20粒，总粒重提升也非常明显，在正常情况下，生物有机肥都能有效提高水稻产量和品质。不过作物种植情况繁多，作物种类及生物有机肥种类繁杂，需进行数次试验，才能选择最优情况。

3.3 土壤重金属修复中的情况

农业机械化逐渐普及，在农田之中土壤重金属污染也开始增加，我国耕地面积庞大，距估计受重金属污染耕地占总耕地面积的8%，每年因此减产的作物数量超过1 000万t。一方面，上文已经说明了生物有机肥能够改善土壤结构，其中含有的有机物质和微生物能作用到重金属离子。生物有机肥中含有大量含氧基团和氨基，为重金属的络合提供了配位基。另一方面生物有机肥的微生物可通过积累、吸附等作用降低土壤中重金属的有效性[3]。有益菌通过分泌自身有机酸来溶解重金属，使原先有毒有害的金属元素转换为无毒或低毒的沉淀物，再通过通过其他微生物进行吸附，不过具体的修复情况与土壤的pH值有一定管理，根据重金属适应酸碱度不同而产生不一的吸附效果。