动植物有机肥的应用研究现状及展望

赖金平，姚锋先

（赣南师范大学国家脐橙工程技术研究中心，江西赣州 341000）

在我国农业生产上应用的有机肥主要包括粪肥、秸秆、绿肥、堆肥及沼液沼渣等，每年的产量达到28亿t[1]。如何有效利用这些有机肥，已经成为当前亟须面对的社会、生态和技术问题[1-3]。目前，国内外有机肥的应用研究，主要集中在改善土壤透气性、保肥保水能力、提高有机质含量以及养分利用的影响等方面[4-7]。此外，围绕有机肥利用的生态效益方面也有大量研究报道[8-10]。有机肥施用对作物生长、产量与品质影响的研究主要集中在梨、菠萝、西红柿、桃、小麦等作物上[5-6,11-12]，而柑橘上仅有少量农学试验报道[13-14]，且基本上是有机无机配施的效果实验。近年来，有机肥形态和施肥方式在生产上的应用都有较大程度拓展，利用形式已从固体利用转向液态或半固态形式[7,15-16]，施用方法上有注射施肥[17]、滴灌施肥[6-7]、叶面喷施[18]等。从效果上看，固态有机肥单施或与化肥配施，对土壤肥力和作物生长的影响均表现出正效应，但液态有机肥施用对土壤的影响研究结果呈多样性，有正效应[6,19]、有负效应[20]、无明显效应[21]。

1 有机肥施用对土壤肥力的影响

固体有机肥施用后，能增加土壤有机碳含量，已有大量研究报道[10]。然而，液态动、植物源有机肥的施用对土壤有机碳含量的影响结果却不一致，有提高，有降低，也有不变。农家有机肥通过发酵或浸泡等方式处理后，制备成液态形式，使得有机肥中营养元素的有效性与化肥肥料相当[18]。与固体有机肥相比，液体有机肥的有机质含量相对较低，但长期施用或施用量较大的情况下也能显著提高土壤有机质含量[22-23]。E.Maillard等[16]分析了连续21 年施用液态奶牛粪肥的0～50cm 土层有机碳含量，与施化肥相比，土壤有机碳含量显著增加，且主要影响0～20cm 土层有机碳。施用有机肥能够提高N 素等养分的吸收利用，减少矿质元素的淋洗损失[24]。TH.Matsi 等[24]的研究表明，与化肥相比，施用等量N、P 的液态牛粪对玉米的增产效应差异不显著；在表层30cm 土层中有机C、总N、硝态氮、P、K、Cu、Zn、Mn、B 含量显著增加，且在60～90cm 土层中硝态氮含量仅是化肥处理的1/6。

2 有机肥施用对土壤理化性状的影响

已有的研究表明，施用有机肥能够提高土壤的理化性状和生物活性[22-23,25]。与化肥肥料比，施用有机肥对土壤中N 素形态产生影响。通过对植物源和动物源液态有机肥与化肥施肥效果的比较，施用有机肥增加了土壤中铵态氮和有机态氮的含量，而硝态氮含量仅是单施化肥处理的1/3，1 年后由于植株的吸收，土壤中硝态氮的含量几乎可以忽略[6]。不同来源的有机肥对土壤N 库也会产生影响，动物源有机肥施入土壤中铵态氮含量较植物源有机肥高；在生育周期末期取样，施用植物源有机肥土壤中硝态氮含量则更高[7]。

3 有机肥施用对作物根系生长的影响

已有研究表明，植物根系器官发育与根际土壤中无机/有机组分构成具有密切关系，根际的这些无机/有机组分物质显著影响着根系的发育和形态建成[4,26]。Trinchera 等[4]比较了以柑橘枝条和橘皮沤制的堆肥、腐熟牛粪、干鸡粪3种有机肥与化肥对柑橘根系的影响，结果表明：有机肥显著增加了细根的干重，通过增加细根数量来改变根构型；细根的发育与0～30cm 土层液相中可溶性有机物质含量密切相关（p=0.019）；在扫描电镜下，对有机肥和化肥处理下新生次生根进行观察发现，有机肥处理的根系上出现了许多不定根芽，而化肥处理则未发现此现象。此外，不同类型有机肥之间对根系构型和生长的影响也表现出差异。对根密度、不定根芽数量、细根干重及其占总根量的百分比均表现出基本一致的规律，均为堆肥＞牛粪＞鸡粪[4]。此外，在茶树上的研究表明，生长在羊粪基质中的甜茶幼树侧根多，主根和侧根粗长，对磷、钾及铁的吸收能力较低；生长在沙土中侧根细而少，而沙土中增施羊粪后，主根粗度及长度降低，二级侧根增多、增粗[27]。

4 有机肥施用对植物地上部生长发育的影响

在柑橘上，相比单施化肥，施用家禽粪肥和堆肥能明显提高茎和枝条的生长，增加叶面积，增大树冠[6,25,28]。N 素施用量相同的有机肥或化肥均能显著提高柑橘地上部生物量[6,26]，这种生长促进可能是有机肥中的腐殖酸类激素物质促进根系或新叶的生长所致[4,26,29]。在大田条件下，比较化肥、绿肥和化肥混合肥，以及绿肥有机肥对菠萝生长、产量及品质的研究表明，相较于化肥和有机无机混合肥，施用绿肥有机肥产量最低，但显著提高了果实中可溶性固形物含量，降低了可滴定酸含量，且商品果率差异较小[30]。在大田条件下，比较不同有机肥对胡萝卜生长的影响，结果表明：与施用干鸡粪相比，农家堆肥处理的根长增加了6%；同时施用农家堆肥和新鲜有机肥，其胡萝卜可溶性糖下降了6%～7%[11]。

5 有机肥施用对植株矿质营养元素利用的影响

不同来源的有机肥在矿质营养元素含量上存在显著差异，植物源有机肥K 含量较高，而动物源有机肥Mg 含量较高；动物源有机肥中Ca 元素被植物吸收更多[6]。有机肥原料、不同物料元素含量，以及动、植物源有机肥施用时的形态，均会影响到施用后元素的溶解性及植物吸收的有效性。因而，不同的研究会呈现出不同或甚至相反的结果。但总体上来讲，与单施化肥相比，虽然有机肥中N、P、K 大量元素含量相对较低，但有机肥中含有的其他中微量元素施用到土壤中能被植株持续吸收利用；提高施用氮源中NH4+的比例，会导致植株叶片中P 和Fe 含量的增加，而Ca、K、Mn 和Zn的含量则下降。Martíne-Alcántara B 等[6]采用酶水解和发酵后的玉米秸秆和羊粪，分别作为植物源和动物源液态有机肥，以相同氮含量但铵态氮、硝态氮及有机态氮比值不同的营养液作为对照。结果表明：施用化肥和有机肥均能显著提高柑橘树春梢叶片中营养元素的含量；与单施化肥相比，有机肥管理叶片中P 含量更高，以及Fe、Mg、Mn、Zn 含量也显著高。在纽荷尔脐橙、奈维林娜脐橙及烟草的研究表明，施用有机肥也提高了植株叶片中P、K 水平[25,31]。Helail 等[32]报道华盛顿脐橙施用有机粪肥提高了叶片中矿质营养元素含量，在油桃树上化肥与堆肥之间叶片中的Ca、Mg、Fe 含量差异不显著[33]。在酸橘砧的瓦伦西亚晚橘[31]和苹果树[34]的研究则表明，两者在大量元素间差异不显著，但Ca、Mg和微量元素间存在显著差异。C-P.Federolf 等[17]利用定位注射方法施用液态有机粪肥，对玉米最终的生长和产量影响不显著，但氮肥利用率提高了6%～7%，且显著减少了土壤中N、P 的残留量。此外，在欧洲和北美的有关液态有机肥注射施用研究表明，均能提高养分利用效率[24]。

6 展望

柑橘植物营养与施肥的研究在国内外已有大量研究报道[35-39]。然而，自从20 世纪60 年代农业绿色革命以来，化学肥料的大量施用导致了土壤中有机质含量下降、盐分增加及土壤pH 值下降等制约柑橘生产的系列问题[40-41]。有机质含量是土壤肥力的重要指标，增施有机肥已经成为增加土壤有机质、农业提质增效、减少农业面源污染的重要措施[41-46]。长期试验显示，随土壤有机物质供应水平提高，土壤质量性状全面改善，作物产量平均增加10%～30%，最大增加可达123%～127%[47]。我国99.2%的柑橘园施用化肥，仅47.8%的柑橘园施用有机肥；年均有机氮、磷、钾养分仅占总施用量的9.58%、19.6%和6.24%，有机肥投入严重不足[48]。传统有机肥施肥模式与当前农村劳动力以老幼妇孺为主的社会现实矛盾越来越明显，已成为我国柑橘园有机肥投入严重不足的重要原因之一。

将固体有机肥加水沤腐，过滤后得到有机肥沤腐液，再将沤腐液通过管道浇灌或滴灌至作物根区，即可实现有机肥的灌溉施用。柑橘园有机肥沤腐液、灌溉施用技术可实现节省人工成本90%以上，并对果树生长、产量、品质及商品果率等均有显著促进作用。我国柑橘园大多位于丘陵山地，一方面我国绝大多数山地柑橘园土壤有机质含量极低，另一方面限于农村劳动力、生产成本和有机质来源等诸多的问题，目前柑橘产区采用多施有机肥来克服品质退化显得力不从心。因而，该技术的研究与推广应用将有望破解这一产业发展困境，为其提供技术路径和手段。