■南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃為一

生物有機(jī)肥與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

■南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃為一

近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得連年豐收，化肥的推廣使用對農(nóng)產(chǎn)品增收具有不可磨滅的功效，曾是一項(xiàng)功不可沒的重要措施。但連年單一使用化肥也帶來一些消極影響，由于我國人多地少復(fù)種指數(shù)高，使用方法欠科學(xué)，造成化肥用量與增產(chǎn)效果不成比例，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量適應(yīng)不了從溫飽到小康社會的需求，農(nóng)田化肥流失造成的面源污染加重了環(huán)境治理的難度。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)退化，沙化、板結(jié)、鹽漬等現(xiàn)象在一些地區(qū)頻頻出現(xiàn)。難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境的綜合需求。化肥產(chǎn)能過剩，化肥企業(yè)效益逐年降低，在化肥零增長政策的指導(dǎo)下，化肥企業(yè)紛紛將注意力投向生物有機(jī)肥。

生物有機(jī)肥概念與作用機(jī)理

生物有機(jī)肥是經(jīng)發(fā)酵處理后的有機(jī)肥與具有肥料效應(yīng)的微生物菌劑的復(fù)合物。它的作用可從土壤生成與土壤肥力的形成中去探究。地球上最初巖石的粉末稱為土，巖石粉末中自從有了微生物和有機(jī)質(zhì)就形成了土壤。土壤有機(jī)質(zhì)是可燃燒的含碳化合物，具體包括:礦化碳，如煤;有機(jī)合成碳化物，如小分子藥物、高分子聚合物;可發(fā)酵碳，如動植物殘骸及其代謝產(chǎn)物。煤中的腐殖酸經(jīng)活化作用后是很好的有機(jī)肥原料，未經(jīng)活化的腐殖酸是沒有肥料效應(yīng)的。有機(jī)合成碳化物中的高分子聚合物由于難以分解，因此沒有肥料效應(yīng);有機(jī)合成碳化物中小分子有機(jī)合成藥物有的對植物有促生作用，有的是可以被微生物降解的農(nóng)藥?？砂l(fā)酵碳最適于用作有機(jī)肥的原料。土壤中的微生物和有機(jī)質(zhì)使土壤具有多種肥效，還具有長期的養(yǎng)地功能，化肥不具備這種綜合肥效。

生物有機(jī)肥中的微生物與有機(jī)質(zhì)在協(xié)同作用下向作物提供植物營養(yǎng)。微生物以有機(jī)質(zhì)作為食物，在分解這些有機(jī)物時還能合成植物能吸收的多種小分子碳化物，促進(jìn)植物生長，抗病防病。

微生物以土壤中的有機(jī)物為食品大量繁殖時，合成能保肥保水的物質(zhì)。如一些用于有機(jī)肥料制造過程中添加的微生物能分泌夾膜多糖，這些分泌到胞外的夾膜多糖就猶如微生物穿了一件厚厚的棉大衣，這件大衣能吸肥吸水，特別是能把施于土壤中多余的化肥吸收起來慢慢釋放。夾膜多糖還有一種能力，即它有很高的粘附力，將土微粒粘在一起形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。有些生物有機(jī)肥中的微生物還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，聚谷氨酸還有類似夾膜多糖的粘附功能，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。被微生物分解的有機(jī)質(zhì)許多具有粘附功能，也增加了團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。當(dāng)夾膜多糖粘在礦石上微生物會同時分泌有機(jī)酸，能解析出礦石中的難溶的營養(yǎng)元素供植物吸收。微生物產(chǎn)生的各種氨基酸還是許多微量元素的絡(luò)合劑，能提高微量元素的有效性。

土壤微粒粘結(jié)成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)聚結(jié)在一起形成了空松的土壤層，空松的土壤包涵了空氣，便于微生物的呼吸。微生物消化這些有機(jī)質(zhì)食品時，食品氧化便產(chǎn)生能量以熱量散發(fā)出來，保持了地溫。

土層中的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)割斷了因雨水和灌概而形成的板結(jié)土壤的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，從而減少了土壤水分蒸騰，有利于保墑。不致于因土壤大量水分蒸發(fā)而造成的深層鹽分上升，形成土壤鹽漬化過程。由于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的大量存在，還會因雨水和灌溉作用使土壤表層的鹽分溶解后滲入土壤深層，即所謂淡水洗鹽過程。土壤微生物和有機(jī)質(zhì)的聯(lián)合作用形成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是防止土壤鹽堿化的重要因素。

生物有機(jī)肥中的微生物和有機(jī)物的降解物伙同土壤微粒形成的膠體是pH值的重要緩沖劑，因此大量使用生物有機(jī)肥的農(nóng)田具備了抗酸堿的能力。

生物有機(jī)肥與化肥的協(xié)同作用

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植中，合理施用有機(jī)肥可實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。目前世界各國提倡有機(jī)肥與化肥配合施用，以達(dá)到增產(chǎn)增收、培肥地力的目的。但是，缺少有效微生物的地塊，僅用化肥與有機(jī)肥配施，綜合肥力效果有限，若添加微生物菌劑后，綜合肥力與生態(tài)環(huán)境效益顯著。

生物有機(jī)肥是對化肥的有力補(bǔ)充。土壤中的無機(jī)成分如氮、磷、鉀、中微量元素等可為植物生長提供必需的養(yǎng)分。但要追求高產(chǎn)，這些土壤中原有的無機(jī)成分明顯不足，需要施用化肥來補(bǔ)充。綜合意義上的土壤肥力不僅是由土壤中存在的必須的無機(jī)營養(yǎng)元素來提供，土壤還需具有保肥和有效向植物供肥的能力，以及優(yōu)良的持水、通氣、保溫、生物相容性、抗鹽堿、pH緩沖等優(yōu)良的環(huán)境因素。持續(xù)健康的土壤生態(tài)能力才有利于植物生長，但是僅僅施用化肥難以保持土壤的健康。生物有機(jī)肥可以在分解有機(jī)殘骸時提供有效的無機(jī)元素養(yǎng)分，還活化了固定態(tài)的無機(jī)營養(yǎng)元素成分供植物吸收，因此它提供了化肥不能滿足的植物對土壤廣義肥力的需求。

生物有機(jī)肥的使用可以節(jié)省化肥用量，減少化肥流失，減少農(nóng)業(yè)的面源污染。由于生物有機(jī)肥能把化肥離子吸持在細(xì)菌和有機(jī)質(zhì)形成的緩沖體系中，供植物慢慢吸收。同樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，同一塊農(nóng)田在保持產(chǎn)量不變的情況下，按一定比例施用有機(jī)肥和化肥，使用的化肥總量減少，流失的化肥也減少。其次，生物有機(jī)肥在發(fā)酵過程中，其中的微生物可以吸收化肥，將化肥轉(zhuǎn)化為含碳氮化合物的優(yōu)質(zhì)有機(jī)質(zhì)，如氨基酸、氮堿等優(yōu)良的植物營養(yǎng)，既提高了化肥利用率又大幅提升作物品質(zhì)。特別是增加果、菜、茶、藥材等作物中的風(fēng)味物質(zhì)和有效成分含量。而且化肥參加生物有機(jī)肥的發(fā)酵，化肥可以轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥。對于土壤有機(jī)質(zhì)含量較高并栽種收益偏低作物的農(nóng)田，實(shí)施測土施肥，單一使用化肥也是合算的方案之一。

生物有機(jī)肥具有化肥欠缺的環(huán)境友好功能

生物有機(jī)肥對植物病害具有抑制作用。經(jīng)過數(shù)日60攝氏度以上的高溫發(fā)酵，有機(jī)廢棄物中的病菌、蟲卵、雜草種子都已被殺死。生物有機(jī)肥生產(chǎn)后期加入作物友好型微生物菌劑，他們大量繁殖使病原菌失去生存空間。此外，添加的微生物菌劑有的可以分泌抑菌物質(zhì)，如枯草芽胞桿菌分泌的枯草桿菌肽就能抑制多種病原菌。許多果園連續(xù)幾年使用生物有機(jī)肥后發(fā)現(xiàn)病害減少了，同時也降低農(nóng)藥的使用量。

生物有機(jī)肥對上茬殘留的除草劑、農(nóng)藥、化肥中超標(biāo)的縮二脲具有降解作用。由于生物有機(jī)肥中微生物的分解作用，過多的上茬殘留的除草劑被分解，單子葉作物和雙子葉作物輪流種植的田塊過量使用除草劑的影響將會降低。由于使用生物有機(jī)肥，果、菜、茶等農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留也會減少，提高了直接食用農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。有些化肥企業(yè)在造粒等工藝過程中溫度控制欠穩(wěn)定，形成副產(chǎn)物縮二脲，造成部分產(chǎn)品燒苗，使用生物有機(jī)肥，將縮二脲轉(zhuǎn)化為有效氨，緩解燒苗現(xiàn)象。

生物有機(jī)肥對連作障礙具有一定緩解作用。有些作物在同一地塊連年種植相同作物長勢不好，這就是所謂連作障礙。生物有機(jī)肥中微生物的大量繁殖可分解上茬作物遺留下的有害代謝產(chǎn)物，并抑制伴隨在田塊中的病原微生物，減輕連作障礙對作物的影響。

生物有機(jī)肥還能吸附、鈍化部分重金屬，從而可以減少農(nóng)產(chǎn)品中重金屬殘留。生物有機(jī)肥不能降解重金屬，期望減少農(nóng)田重金屬總量，短期內(nèi)很難看到明顯效果。農(nóng)田重金屬污染的防治更應(yīng)依靠源頭管控。

以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為導(dǎo)向大力發(fā)展生物有機(jī)肥

生物有機(jī)肥值得大力發(fā)展，它除了具有上述特性外，在制造過程中消納大量的秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便、食品工業(yè)廢渣等，對保持生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。

保證生物有機(jī)肥的質(zhì)量是推廣生物有機(jī)肥的關(guān)鍵措施。發(fā)酵是保證生物有機(jī)肥質(zhì)量的靈魂，有機(jī)質(zhì)是發(fā)酵的物質(zhì)基礎(chǔ)。如果不重視發(fā)酵過程，只在造粒形式上花功夫是得不償失的，從長遠(yuǎn)看來難以有助于生物有機(jī)肥的發(fā)展。土壤的活性需要有活力的微生物來保證。發(fā)酵充分的生物有機(jī)肥應(yīng)用于農(nóng)田沒有減產(chǎn)、燒苗、高農(nóng)藥殘留、大量落果和大小果、無法控制病蟲草害等負(fù)面影響。

我國人多耕地少，要保持有限的農(nóng)田連年高產(chǎn)，施用一定的化肥是必須的。生物有機(jī)肥可提高化肥的使用效率，彌補(bǔ)化肥缺少的環(huán)保功能，對于化肥是有益的補(bǔ)充。在經(jīng)濟(jì)效益顯著的水果、蔬菜、茶葉、中藥材以及注重口感等品質(zhì)的農(nóng)作物中大量使用生物有機(jī)肥是值得全面推廣的農(nóng)藝措施。從生物有機(jī)肥對農(nóng)業(yè)廢棄物的轉(zhuǎn)化作用，以及生物有機(jī)肥對農(nóng)田生態(tài)良性循環(huán)中的貢獻(xiàn)，可以看到增加生物有機(jī)肥在農(nóng)田施用中的比例是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必然趨勢。