李維炯

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EM菌群與土壤改良和修復

李維炯

農作物的健康生長與產品數量、質量的提高除受氣候條件影響外，主要取決于其生長的土壤環(huán)境的好壞，包括物理環(huán)境、化學環(huán)境和生物環(huán)境。三大環(huán)境間相互作用和影響所構成的復雜的有機整體即所形成的土壤肥力，是構成土壤—植物生態(tài)系統(tǒng)的物質基礎。從1992開始，我國用了大約10年時間對從日本引進的EM復合微生物菌肥進行了分析研究，結果表明：EM菌肥和用EM制作生物有機肥（益恩木）配合使用，能有效改善土壤理化生物性狀，提高土壤肥力，為作物生長和產量提高奠定良好的物質基礎，也為土壤改良和修復提供可靠技術。

1　改善土壤理化性狀

EM菌肥和用EM菌制作的生物有機肥配合施用，能明顯改良土壤物理和化學性狀，主要包括：

1）調節(jié)土壤酸堿性。酸堿性是土壤的重要化學性質，對土壤微生物活性、礦物質和有機質分解、養(yǎng)分元素釋放與遷移起著重要作用，土壤酸性強或堿性強都會對作物生長產生不利影響。在長期施用化肥的情況下，土壤正在朝著堿化或者酸化方向發(fā)展，質量日趨下降。而生物有機肥的施用，有效抑制了這一趨勢的發(fā)展。

試驗表明，在偏堿性（pH值7.99）鹽化潮褐土上施用生物有機肥后，0～20 cm和20～40 cm土層的pH值，比施化肥的分別降低0.04～0.11，降幅0.5%～1.48%；在糧—菜輪作的同類土壤上試驗1年后，土壤pH值由試驗前的7.74下降到7.54，降低2.25%。

2）土壤容重降低、總孔隙度增加，通透性和蓄水保墑能力增強。土壤容重是衡量土壤疏松度的指標。一般對同一質地的土壤來說，容重越?。ú坏陀?.14），土質越疏松，土壤結構性越好。土壤孔隙是土壤中固相部分以外的空間，由水、氣占據。孔隙狀況影響土壤水、氣含量，影響土壤養(yǎng)分的有效性和保水保肥能力，還影響土壤的增溫和穩(wěn)溫能力，對土壤肥力影響很大。在長期大量使用化肥的情況下，土壤容重不斷增大，總孔隙度越來越小，土壤板結，嚴重影響蓄水保墑能力和作物根系生長。

試驗結果表明，在0～10 cm土層中，用EM生物有機肥處理的土壤容重比施傳統(tǒng)有機肥和化肥的都低，比施用化肥的降低0.127～0.128 g/cm3，降幅8.7%～8.77%。而在20～40 cm土層中，用EM生物有機肥處理的土壤容重降低0.028～0.047 g/cm3，降幅1.92%～3.2%。

用EM生物有機肥處理的土壤，0～20 cm土層的土壤孔隙度增加4.78～4.82個百分點，增幅 10.63%～10.72%；20～40 cm土層的土壤孔隙度增加1.06～1.78個百分點，增幅2.36%～3.96%。

3）土壤陽離子交換量明顯增加，保肥供肥能力增強。土壤陽離子交換量與土壤保肥供肥能力、土壤理化性狀有密切關系，是土壤肥力的重要指標。試驗結果表明，施用EM生物有機肥的土壤，0～20 cm土層中的陽離子交換量比施用傳統(tǒng)有機肥和化肥的普遍增加，比化肥增加1.648～2.705 cmol/kg，增幅 12.67%～20.79%；20～40 cm土層增加1.788～2.617 cmol/kg，增幅16.13%～23.61%。

土壤有機質是土壤產生交換吸附的主要物質基礎，是土壤最有效的陽離子交換體。施用有機肥是提高土壤陽離子交換量的重要措施，而生物有機肥中含有大量有益菌，它們分解繁殖對土壤腐殖質的增加起著促進作用，從而使土壤陽離子交換量增加更為明顯。此外，試驗還表明：施用EM生物有機肥對改善土壤水分含量、提高土壤溫度和降低土壤鹽分含量，改善作物生長的其他理化環(huán)境也有明顯效果。

2　提高土壤生物活性

2.1對土壤微生物的影響土壤微生物是土壤重要組成成分，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的分解者和還原者，參與土壤有機質分解、腐殖質合成、養(yǎng)分轉化，是土壤與作物之間物質循環(huán)和能量交換的承擔者，是衡量土壤肥力高低的重要指標。長期以來，由于化肥和農藥的大量使用，土壤中的有益微生物不斷減少，有害微生物不斷積累，導致土傳病害越來越重。多年實踐證明，增加生物肥料尤其是生物有機肥料，可有效增加土壤微生物數量，提高其活性，對土壤有機質分解、腐殖質合成、養(yǎng)分轉化和土壤結構改良有重要作用。同時，還能抑制有害微生物生長繁殖，減少土傳病害發(fā)生。

1）對土壤真菌數量的影響。真菌是土壤常見微生物之一，在土壤有機物分解、養(yǎng)分轉化和腐殖質合成，以及團聚體穩(wěn)定性方面起著關鍵作用，是土壤質量的重要微生物指標。生物有機肥在經過EM菌發(fā)酵的過程中，會產生大量有機酸，非常適合土壤真菌繁殖，使真菌數量顯著增加。試驗結果表明，在整個作物生育期進行檢測，施用EM生物有機肥的土壤真菌數量平均為14×107個/g新鮮土，比施傳統(tǒng)有機肥和化肥的都多，比施用化肥的（平均7.1×107個/g新鮮土）增加更為明顯，增幅高達97.18%。

2）對土壤細菌的影響。土壤細菌一般占土壤微生物數量的70%～90%。細菌個體小、代謝強、繁殖快、比表面積大，是土壤中最活躍的生物因素。其中，除少部分致病菌外，大多數在養(yǎng)分分解轉化、有機質合成、土壤水體中農藥和除草劑的降解、抑制病原菌生長繁殖等方面發(fā)揮著重要作用，是土壤質量的重要微生物指標。施用EM生物有機肥能有效提高土壤中細菌的含量，在整個作物生育期，施用生物有機肥的土壤細菌平均數量為9.78×107個/g新鮮土，比施用傳統(tǒng)有機肥和化肥的都高，比施用化肥的（4.98×107個/g新鮮土）增加顯著，增幅高達96.39%。

3）對土壤放線菌的影響。土壤中的放線菌也是土壤中有機質合成與分解、養(yǎng)分轉化的重要參與者，還可以抑制病原微生物生長。其含量一般肥土比瘦土多，農田土壤比森林土壤多。試驗表明，施用EM生物有機肥的土壤放線菌平均數量為8.87×107個/g新鮮土，比施傳統(tǒng)有機肥和化肥的都高，比施用化肥的（5.71×107個/g新鮮土）增加55.34個百分點。

2.2對土壤動物如螨蟲、蚯蚓和線蟲等的影響土壤動物是土壤物質循環(huán)的積極參與者。它們一方面積極同化各種有用物質以建造自身，另一方面又將其排泄物歸還到土壤中不斷改造土壤，更加促進了微生物的擴散和繁殖，有利于土壤復雜腐殖質和團粒結構的形成，增強了土壤的通透性，對土壤理化生物性狀改良有著不可或缺的作用。

研究表明，與施用化肥相比，施用EM微生物菌肥和生物有機肥，可有效促進土壤中螨蟲、蚯蚓等有益動物的生長繁殖，促使其數量增加。如施用EM生物有機肥的土壤螨蟲數量（15.6 個/100 g干土）比施用化肥的（6個/100 g干土）增加了160%；施用EM生物有機肥的土壤蚯蚓數量（588.5條/m3）比施用化肥的（180條/m3）增加了226.9%。同時，還增強了土壤動物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的作用功能，提高了土壤生物活性。

試驗結果還表明，由于有益微生物EM菌的投入，土壤線蟲有逐漸減少的趨勢，作物整個生育期的土壤線蟲平均數，施用EM生物有機肥的為228條/100 g干土，而施用化肥的為282 條/100 g干土，降低19.15%。這說明，有益微生物能抑制土壤線蟲的生長繁殖，減少作物根部病害發(fā)生，對控制土傳病害和連作障礙有積極作用。

3　提高土壤肥力水平

土壤肥力是土壤的基本屬性，是作物生長的物質基礎。土壤肥力一般包括兩大部分，一是土壤固有的自然肥力，一是人為添加到土壤中的物質和能量。在現代農業(yè)生產中，后者往往是保持土壤穩(wěn)產高產的必要措施。長期廣泛的研究表明，EM生物有機肥和菌肥合理搭配，是提高土壤肥力的有效手段之一。

3.1提高土壤有機質含量有機質是土壤重要組成部分，是土壤的“肌肉”。土壤有機質是土壤肥沃程度的重要指標。長期以來，由于過量投入化學肥料而不重視有機肥料，我國農田土壤有機質含量逐年下降并已達到了一個危險的低水平，土壤板結、通透性差、生物活性低、保水保肥能力弱、水土流失嚴重等問題普遍發(fā)生，嚴重影響土壤環(huán)境改善，影響作物產量的進一步提高。因此，保持和提高土壤有機質含量是增產增效的關鍵措施之一。

施用EM生物有機肥能明顯提高土壤有機質含量，提高土壤肥力。施用生物有機肥的土壤有機質含量在整個小麥生育期的平均值為1.86%，比施用化肥的1.124%增加了0.736個百分點，增幅65.48%；而在整個玉米生育期的平均值為1.936%，比施用化肥的1.17%增加了0.766個百分點，增幅65.47%。

試驗還表明，施用EM生物有機肥的土壤有機質含量，隨施用時間的推移在不斷增加，經3年連續(xù)試驗，由原來的 1.763%提高到1.851%；而施用化肥的卻在不斷降低，由原來的1.168%下降到1.132%。

3.2提高土壤養(yǎng)分總量和養(yǎng)分有效性長期施用EM生物有機肥，能明顯提高土壤保水保肥能力，有利于土壤養(yǎng)分轉化和累積，土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分總含量一般比施用化肥的提高10%～20%；土壤有效養(yǎng)分也比施用化肥的高，堿解氮平均含量高19.1%～47.6%，速效磷平均含量高92.3%～238.6%，速效鉀平均含量高 53.3%～128.5%。

4　提高農產品產量品質

堅持施用EM生物有機肥5年以上，冬小麥畝產由413.5 kg提高到454.5 kg，提高了9.92%；玉米畝產由496.2 kg提高到730 kg，提高了47.11%。雙季畝產達到1 184.5 kg，實現了超噸糧田。而施用化肥的冬小麥和玉米的雙季畝產只有868.4 kg，顯著低于施用有機肥的產量。經農業(yè)部綠色食品檢測中心檢測，施用EM菌肥的冬小麥和玉米的產品品質，各項指標均符合綠色食品國家標準。

5　小結

通過上述研究分析，我們認為EM有效微生物菌劑及其發(fā)酵生產出的生物有機肥配合施用，能夠有效改善土壤的物理、化學、生物性狀，提高土壤肥力，逐步消除或避免長期施用化肥帶來的不良影響，為作物生長提供優(yōu)良的土壤環(huán)境，生產出高產優(yōu)質的農產品。這在今天，有著更加重要的意義。

長期以來化肥、農藥的大量、無節(jié)制使用，使我國農田土壤的污染已經到了十分嚴重而不得不引起廣泛注意的程度。這次“兩會”上，代表們強烈呼吁盡快制定 《土壤污染防治條例》（土十條），表明目前土壤污染問題已成為繼大氣污染、水污染之后，急需解決的重大環(huán)境問題。而采用微生物修復是土壤改良與土壤生態(tài)修復的重要技術手段，具有投入費用低、環(huán)境影響小、可高效處理各種微生物、應用范圍廣、處理形式多樣等諸多優(yōu)點。

我們相信，EM復合微生物菌劑和由它派生出的益恩木生物有機肥相結合，一定會在土壤改良修復方面做出應有貢獻，為我國綠色農業(yè)發(fā)展和安全農產品生產發(fā)揮不可或缺的重要作用。

李維炯，中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，郵編100094（北京）。

2016-03-19