康曉麗，馮 棣，王欣英，張敬敏，王志和，祝海燕，楊文霞

（濰坊科技學院 山東壽光 262700）

設施農業(yè)打破了作物生長的季節(jié)限制，滿足了人們對新鮮瓜果蔬菜的日常需求。然而，由于設施土壤復種指數高，且處于高溫、高濕、無降水淋溶的環(huán)境，土壤連作障礙、次生鹽漬化和酸化等問題嚴重。為了防治設施土壤障礙，前人開展了大量研究工作。其中，施用有機肥被認為是遏制設施土壤障礙的重要措施。有機肥養(yǎng)分較全面、肥效期長，可以改善土壤結構，提高土壤肥力[1]，減輕土壤的次生鹽漬化[2]，提高蔬菜的產量和品質[3-5]；還能減輕作物土傳病害，增加土壤中有益微生物的種類[6-7]。雖然施用有機肥有很多的益處，但是過量施用有機肥也會產生一定環(huán)境風險，如氮和磷的流失[8]、重金屬積累[9]等。有機肥主要有動物源有機肥、植物源有機肥、微生物有機肥和復合生物有機肥。為了掌握有關有機肥的研究熱點，筆者使用VOSviewer 在Web of science 數據庫中以organic fertilizer 和agriculture 為關鍵詞搜索近10年（2013 年3 月至2023 年3 月）發(fā)表的文獻制作熱點分析圖（圖1），發(fā)現高頻詞匯主要有plant、carbon、emission、tillage、farmer 等，可以看出近10年關于有機肥的研究涉及植物、土壤生態(tài)、溫室氣體、耕作、農民等諸多因素，熱點話題比較廣泛，學者們從不同領域對生物有機肥的開發(fā)利用及其對作物的作用效果等進行了探索。筆者針對不同種類有機肥在設施農業(yè)中的應用展開綜述，并做出展望。

圖1 Web of science 有機肥研究熱點分析圖Fig.1 The hotspot analysis of organic fertilier research in Web of science

1 動物源有機肥在設施農業(yè)中的應用效果

動物源有機肥主要是指以畜、禽等的排泄物，以及動物殘體、動物加工后的下腳料、屠宰場廢棄物，還包括骨粉、魚粉、羽毛、皮毛、皮革等經腐熟和無害化處理后作為肥料使用的有機肥。在此主要論述畜禽糞便有機肥和蚯蚓糞便有機肥。

1.1 畜禽糞便有機肥在設施農業(yè)中的應用效果

1.1.1 畜禽糞便有機肥 畜禽糞便有機肥主要是由畜禽的排泄物經過特定的技術處理而形成的，其中含有大量的有機物質、無機養(yǎng)分、激素以及大量的養(yǎng)分元素。畜禽糞便產生量大，充分利用其開發(fā)有機肥，不僅可以減少化肥使用量、保護生態(tài)環(huán)境，還有利于改善土壤性狀，實現農田土壤生態(tài)修復[10-11]。

1.1.2 畜禽糞便有機肥對設施作物的影響 大量研究證明，施用畜禽糞肥可顯著提高作物產量，并改善作物品質[12-14]。郭全忠等[15]研究表明，發(fā)酵豬糞不論是單施還是與化肥配合施用均能提高番茄果實的水溶性糖含量，降低酸度，改善品質。何風杰等[16]研究表明，施用畜禽糞便有機肥可以在一定程度上提高大棚葡萄的萌芽率和成花率，促進葉片生長，提高葉綠素含量，加快枝條老熟，顯著提升果實品質；綜合果實硬度、單果質量、固酸比等指標，施用魚肥和鴿糞的果實綜合品質最好。也有研究表明，單施某種畜禽糞便對作物的影響并不是特別顯著，與其他物質混合后施用效果更加明顯。其中，以50%雞糞和50%菌渣制作而成的有機肥效果較好，可顯著提高白菜和黃瓜的產量，二者的可溶性蛋白、總糖和維生素C 含量也有所提高[17]。

1.1.3 畜禽糞便有機肥對設施土壤的影響 研究表明，施用有機肥能夠改善土壤理化性狀并提高土壤酶活性，為土壤微生物提供能量和營養(yǎng)物質[18-19]。施用畜禽糞便有機肥可以不同程度地降低土壤容重，增加孔隙度，并在一定程度上降低土壤含鹽量，進而改善土壤理化性狀[16]。史祥賓等[20]、王小龍等[21]研究表明，施用畜禽有機肥能增加土壤中多種營養(yǎng)元素，促進土壤團粒結構的形成，提高土壤的保肥能力和緩沖性能，以滿足葡萄在生長過程中對氮、磷、鉀等元素和有機質的大量需求。關天霞等[22]發(fā)現，施用雞糞可以降低土壤容重和pH 值，增加有機質含量并提高土壤酶活性。

1.1.4 畜禽糞便有機肥的作用機制 畜禽糞便有機肥含有豐富的有機物及氮、磷等大量元素，同時還含有其他微量元素和較豐富的蛋白質，是一種優(yōu)質的有機肥源[23-24]。經過充分發(fā)酵的畜禽糞便，最大程度降低了對作物、土壤的負面影響，豐富了土壤中的營養(yǎng)物質，促進了土壤微生物的擴繁，改善了土壤性狀，進而提高了作物的產量與品質[25]。

1.2 蚯蚓糞有機肥在設施農業(yè)中的應用效果

1.2.1 蚯蚓糞有機肥簡介 蚯蚓糞是蚯蚓吞噬有機廢棄物而產生的排泄物，呈黑色、均勻顆粒狀，團粒結構良好，酸堿度趨于中性，通氣性、保肥性和保水性良好。與畜禽糞便相比，蚯蚓糞的可溶性鹽含量、腐殖酸含量和陽離子交換性能有明顯提高，大部分有機質轉化為穩(wěn)定的腐殖質類復合物質，尤其是在微生物新陳代謝過程中會分泌有機酸，使偏堿性的畜禽糞經過蚯蚓處理而趨于中性[26]。蚯蚓糞中還含有豐富的有機質、氮、磷、鉀、微量元素、激素、酶等，以及23 種氨基酸。此外，蚯蚓糞的最大優(yōu)勢在于含有大量的有益微生物，能夠產生拮抗活性強、抗菌譜廣的抗生素，從而限制病原菌的生長，抑制土傳病害[27]。

1.2.2 蚯蚓糞有機肥對設施作物的影響 眾多研究表明，蚯蚓糞中含有的礦物質元素、有機質、激素及生長素類物質，有利于設施作物對養(yǎng)分的吸收與運轉，促進干物質的積累，并改善品質。王恩煜等[28]研究表明，蚯蚓糞處理可改善西瓜品質，提高果實內的維生素C、可溶性蛋白、還原性糖含量和糖酸比，顯著降低果實中有機酸和硝酸鹽的含量，而且蚯蚓糞顯著降低了西瓜的發(fā)病率，增加西瓜產量。王小波等[29]發(fā)現，在設施土壤中聯合施用蚯蚓糞與蛭石后，增加了菠菜的株高和葉綠素含量，提高了光合作用強度和產量，改善了菠菜維生素C、可溶性固形物和可溶性總糖含量等品質指標。陳彬等[30]研究發(fā)現，施用蚯蚓糞生物有機肥可顯著降低果蔬中硝酸鹽含量，而且能提高草莓和番茄果實中可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C 的含量。范潔等[31]研究發(fā)現，薄皮甜瓜對養(yǎng)分需求量有其適宜范圍，并不是施肥越多越好。李婉茹等[32]研究表明，施用蚯蚓糞為9 000 kg·hm-2時，甜瓜的莖粗、相對葉綠素含量、凈光合速率最高，其可溶性糖、中心可溶性固形物、維生素C 含量最高?？梢?，施用蚯蚓糞有機肥有利于提高設施作物產量并改善品質。

1.2.3 蚯蚓糞有機肥對設施土壤的影響 楊麗娟等[33]認為，施用蚯蚓糞可以改善土壤微生物區(qū)系結構，有利于預防或減輕土傳病害。劉學才等[34]研究表明，施加蚯蚓糞提高了設施土壤有機質和有效氮、有效磷、有效鉀等的含量，從而增加了番茄植株氮和鉀的含量。這與張寧等[35]在露地栽培方式下施用蚯蚓糞的研究結果一致。單施蚯蚓糞和蚯蚓糞配施化肥處理均能顯著增加番茄根際土壤細菌、真菌和放線菌的數量，還能提高土壤微生物的生物量及過氧化氫酶、蔗糖酶與脲酶活性[36]。夏思瑤等[37]發(fā)現，在蚯蚓糞中添加混合礦物質可以將基質容重降低近一半，并顯著提高基質的全氮、速效磷含量，促進西瓜幼苗地下部的養(yǎng)分吸收，增加對Fe、Ca 以及Mg 的吸收量。

1.2.4 蚯蚓糞有機肥的作用機制 蚯蚓糞具有生物有機肥的功能特性，兼顧了有機肥與生物菌劑的優(yōu)勢[38]，富含大量的細菌、放線菌和真菌，可以將土壤中難分解物質礦化為易被植物直接吸收的有效物質[3]，促進糖、維生素、氨基酸等生物活性物質的合成[39]；同時也含有豐富的礦物質養(yǎng)分、有機質、多種腐殖質、酶和植物激素類物質[27]，對土壤健康和作物生長均有促進作用。

2 植物源有機肥在設施農業(yè)中的應用效果

2.1 植物源有機肥簡介

植物源有機肥，就是利用植物秸稈、根莖、籽實或加工后的下腳料經過再加工、發(fā)酵、腐熟及活化后的一種有機肥料，其中使用綠色植物體制成的肥料稱為綠肥。植物源有機肥的營養(yǎng)元素齊全，富含有機質和微量元素，并且來源更安全，不用擔心鹽分及重金屬的危害，有些植物有機肥添有功能菌，對提高土壤肥力、促進作物生長具有特定的功效。

2.2 植物源有機肥對設施作物的影響

Canali 等[40]和Darnaudery 等[41]在對臍橙及煙草的研究中發(fā)現，施用植物有機肥可提高植株葉片中磷、鉀水平。施用綠肥顯著提高了果實中可溶性固形物含量，降低了可滴定酸含量[42]。王斌等[43]研究采用萬壽菊秸稈有機肥與生防菌劑配施，對根結線蟲的防效達49%以上，同時能有效提高中上等煙比例以及煙株的葉面積，但該復配措施的協(xié)同作用機制還有待進一步研究。畢軍等[44]報道，與常規(guī)施肥相比，施用植物源藥肥會降低花生植株高度，顯著增加莖粗、果針數量和側枝長度，增強花生抗倒伏能力。劉艷等[45]以5 種植物源有機肥處理黃金梨幼樹，發(fā)現都顯著增加了株高、莖粗、葉面積及地上部干物質量，還顯著提高了葉片氮、磷、鉀含量和凈光合速率。

2.3 植物源有機肥對設施土壤的影響

褚德朋等[46]研究表明，大豆和海藻有機肥的施用均可改善土壤理化性質，并影響土壤細菌群落的多樣性和豐富度，其中施用海藻有機肥后根際土壤中細菌群落豐富度降低，多樣性升高，而施用大豆有機肥后豐富度升高，多樣性降低。陶玥玥等[47]研究發(fā)現，與單施尿素相比，連續(xù)4 年施用等量氮的水生植物有機肥會增加表層土壤全氮和有機碳的含量，還會提高酸化土壤的pH 值。趙玲玲等[48]研究表明，不同配比的植物源有機肥較不施肥處理顯著提高了土壤有機質含量，豐富了土壤的養(yǎng)分種類，提高了養(yǎng)分含量，并且不同的綠肥種類對土壤營養(yǎng)元素含量的影響不同，其中以質量配比為黃豆∶綠豆∶白三葉=1∶2∶2 和綠豆∶沙打旺=1∶2 的植物源有機肥效果最佳。吳傳萬等[49]對溫室黃瓜施用植物源藥肥發(fā)現，植物源藥肥替代常規(guī)化學肥料有利于改善土壤微生物的群落結構，提高土壤細菌、放線菌數量及微生物總量，降低真菌數量，增強土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性。

2.4 植物源有機肥的作用機制

植物源有機肥具有環(huán)境相容性好、在自然界中可以自行降解、不易被其他生物和食物鏈濃縮富集、基本無殘留、對人畜安全、害蟲不易產生抗藥性、不污染環(huán)境等顯著優(yōu)點[50]，在培肥土壤、提高地力、促進作物生長發(fā)育、增產增收、改善品質、促進農業(yè)廢棄物資源化利用、優(yōu)化環(huán)境等方面具有顯著效果，是在農業(yè)生產上具有較大推廣應用價值的生態(tài)肥料[51-52]。

3 微生物有機肥在設施農業(yè)中的應用效果

3.1 微生物有機肥簡介

微生物有機肥又稱接種劑、生物肥料、菌肥等，是指含有特定微生物活體的制品，應用于農業(yè)生產，通過其中所含微生物的生命活動，增加植物養(yǎng)分的供應量或促進植物生長，提高作物產量，改善品質及農業(yè)生態(tài)環(huán)境。微生物有機肥主要是通過微生物的生命活動獲得特定的肥料效應，其中微生物起關鍵作用。

3.2 微生物有機肥對設施作物的影響

微生物有機肥施用后在解磷、解鉀的同時，能夠使土壤中微量元素釋放，被農作物利用，同時有益菌代謝后產生多種植物所需的物質，如低分子氨基酸、維生素、生長刺激物質等。所以在使用微生物有機肥之后，有效提高了土壤的養(yǎng)分均衡水平，使得作物可以在生長過程中吸收更多的養(yǎng)分。劉歡[53]發(fā)現，微生物菌肥能促進辣椒植株的生長發(fā)育，提高植株的單株結果數和單果質量，增產效果顯著。鄒榮松等[54]研究表明，施用微生物肥可明顯促進草莓的生長發(fā)育，提高果實單果質量及產量，提高草莓果實的維生素C 含量和可溶性糖含量，改善果實的品質。申光輝等[55]發(fā)現，單施密旋鏈霉菌Act12 菌劑可顯著增加草莓植株的總鮮質量、根鮮質量及葉片數。李保會等[56]研究發(fā)現，菌肥處理對草莓葉面積和葉柄長度影響較大，對葉片數量的影響不明顯。而王劍等[57]發(fā)現，連續(xù)2 年施用不同的微生物有機肥對紅顏草莓葉片縱徑、葉片橫徑和葉片數的影響不大，不同的研究結果可能是作物品種和栽培管理措施不同所致，具體原因有待于進一步研究。

3.3 微生物有機肥對設施土壤的影響

張緒美等[58]發(fā)現，施用微生物有機肥能降低設施土壤含鹽量，改善土壤次生鹽漬化狀況。李雙喜等[59]也發(fā)現，增施微生物有機肥可以降低土壤鹽分對西瓜根系的傷害，增強連作西瓜根系對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收。微生物有機肥還可抑制土壤中的病菌，防止病害的發(fā)生。楊玉新等[60]發(fā)現，用微生物肥處理設施蔬菜土壤，土壤中的硝化細菌、好氣性纖維分解細菌、乳酸菌、放線菌等土壤有益微生物數量會顯著增長，而土壤中的反硝化細菌、霉菌等有害微生物數量明顯下降。

3.4 微生物有機肥的作用機制

微生物可以充分利用空氣中大量的氮元素，將氮氣轉化為植物能利用的固定態(tài)氮化物，讓有益菌在生命活動過程中產生一定的酸和酶，進而活化土壤中一些難溶解的磷、鉀等，將其轉變成可以吸收的形態(tài)。在改良土壤理化性質、生物學性狀，促進作物生長，提高果實品質和肥料利用率等方面均顯示出了顯著的促進作用。

4 復合生物有機肥在農業(yè)生產中的應用效果

復合生物有機肥是指將有特定功能的微生物與動植物殘體，經過無害化處理、腐熟的一類兼具微生物肥和有機肥效應的肥料。

4.1 復合生物有機肥的特點

復合生物有機肥營養(yǎng)豐富，含有大量元素、中量元素和微量元素以及其他對作物生長有益的無機養(yǎng)分，還含有微生物代謝產物如氨基酸、有機酸和酶類等多種有機養(yǎng)分，為作物提供全面均衡的養(yǎng)分[61]。復合生物有機肥中的微生物活動產生的代謝物如維生素、氨基酸、吲哚乙酸和赤霉素等生理活性物質，能促進作物根系的生長，增加生物量[62]。此外，其中所含抗生素類物質，能提高作物的抗病能力。

4.2 復合生物有機肥的應用效果

4.2.1 復合生物有機肥對設施作物的影響 范立慧等[63]研究表明，施用復合生物有機肥能促進大棚青菜植株的生長，改良青菜的農藝性狀，增加青菜的生物產量，改善青菜營養(yǎng)品質；其與普通有機肥相比，增加了可溶性糖、蛋白質和維生素C 含量。譚軍利等[64]研究發(fā)現，施用復合生物有機肥促進了西瓜主蔓和葉片的生長，顯著提高西瓜產量，還可以有效緩解植株感病甚至死亡的現象。韓萍等[65]發(fā)現，各種有機物肥料對蘋果生產均有促進作用，其中生物復合有機肥效果最優(yōu)，能夠提高單果質量，降低次果率。

4.2.2 復合生物有機肥對設施土壤的影響 付麗軍等[66]研究發(fā)現，施用復合生物有機肥可以改善設施土壤的物理性質，增強透水透氣性，平衡土壤養(yǎng)分且減少土傳病害的發(fā)生。藺忠龍等[67]研究表明，施用復合生物有機肥可以降低土壤容重，增加土壤肥力，從而起到培肥作用，還能增強土壤的緩沖能力。梁嘉偉等[68]采用田間小區(qū)試驗，發(fā)現施用復合生物有機肥能提高酸性土壤的pH 值，提高堿解氮、有效磷和速效鉀的含量，增強土壤過氧化氫酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性并提高微生物生物量碳含量。朱利霞等[69]研究表明，化肥減量配施復合生物有機肥顯著增加土壤全氮含量和有機質含量，土壤速效養(yǎng)分含量的增幅隨著復合生物有機肥配施量的增加呈現先增加后減少的變化趨勢。

4.3 復合生物有機肥的作用機制

復合生物有機肥中既含有糖類、氨基酸、蛋白質、脂肪、有機酸和酶類等有機養(yǎng)分，還含有N、P、K以及對作物生長有益的中量元素，如Ca、Mg、S 等，以及微量元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、Mo 等。這些養(yǎng)分不僅可以為作物提供全面養(yǎng)分，還能有效改善土壤的保水性、保肥性和通氣狀況等，為作物提供良好的生長環(huán)境[70]。復合生物有機肥還富含多種生理活性物質，比如維生素、氨基酸、核酸、吲哚乙酸和赤霉素等生理活性物質，能夠刺激作物根系生長、提高作物的新陳代謝能力，促進作物健康生長[71]。同時，生物有機肥進入土壤后，有益菌在植物根際大量繁殖，形成優(yōu)質種群，從而抑制病原菌的繁殖，減少土傳病害[72]。

5 結 語

綜上所述，在設施土壤中施用有機肥可以增加土壤眾多有機和無機營養(yǎng)物質，雖然不同種類的有機肥產生的效果存在差異，但都可以促進作物根系和地上部生長，增強作物抗逆性，從而減少農藥用量，提高作物的產量和品質。施入土壤的生物有機肥經過微生物的一系列生命活動，可以起到促進植物生長、改善土壤結構、培肥地力、減少病害等作用。雖然有機肥料對提高作物產量和品質、改善土壤狀況等方面具有相當重要的作用，但施用方法不當也會帶來一系列問題。因此，如何科學、合理地施用有機肥來改良土壤、改善作物品質及提高肥水利用率等仍是設施土壤可持續(xù)利用和作物提質增效研究的重點。此外，還應加強有機肥料的商品標準化研究，保證有機肥料的有效性和穩(wěn)定性。