有机肥文献综述-1

生物有机肥及其对植物的影响研究现状 刘进徐刚邱宇宙练丽平王滨 摘要:本文从生物有机肥的制备、生物有机肥对植物生长产量影响、对植物病虫害防治作用和改善土壤重金属污染等方面进行综述,说明生物有机化肥与生物健康有着密切关联,进一步研究和使用生物有机化肥显得尤为必要。 生物有机肥是一种以畜禽粪便、有机垃圾、农作物秸秆、农副产品和食品加工生产的有机废弃物为原料,配以多功能发酵菌种剂,使之快速除臭、腐熟、脱水,再添加功能性微生物菌剂,加工而成的含有一定量功能性微生物的新兴有机肥料[1]。 关键词:生物有机肥;健康;植物;应用; 近年来频发的雾霾天气,其PM2.5主要是来自燃烧过程,如化石燃料、生物质、垃圾等物质的焚烧[2]。同时,近年来随着我国畜禽养殖业保持高速发展,畜禽粪便的不合理处置带来了严重的环境的污染问:畜禽粪便中的有害病原微生物,药物添加剂氮,磷等营养物质,氨、硫化氢等不稳定物质通过不同途径将纳入水体、人体,从而对大气、土壤和水体造成严重的污染,并危及当地群众和畜禽的健康,给社会带来一系列的环境、卫生问题。此外,随着工业的发展,重金属的污染问题日益严重,未经处理的工业废水、废气、废渣的排放,是汞、镉、铅、砷等重金属元素及其化合物对食品造成污染的主要渠道。大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产所产生的气体和粉尘。作物中积累的重金属可通过食物链进入人体而给人们健康带来潜在危害。农业上施用的农药和化肥是造成食品污染的另一渠道。磷肥含有镉,其施用面广而且量大,可造成土壤、作物和食品的严重污染。 已有的研究成果表明,生物有机肥可以作为一项较好的土壤污染的生态修复措施,值得大力推广[3]。从而我们可以进一步研究生物有机肥对植物生长的影响,这样既可以变废为宝制作有机肥,又可以利用有机肥减少环境污染,对生态起到很好的保护,对人类健康也是意义非凡。 1.使用较为广泛的有机肥制作方法 改革开放以来,中国畜牧业大战取得了巨大的成就,生产规模不断扩大,畜产品的总量也大幅增加,带来了巨大的经济收益,但畜牧养殖所产生的粪尿若处理不好,会直接造成当地环境的污染和破坏。而畜禽粪便发酵后产生大量的CO2、NH3、H2S、CH4等有害气体,若直接排放到大气中,则会危害人类健康,加剧空气污染。 畜禽类有机废弃物是环境污染物,但与生活垃圾和秸秆等有机废弃物发酵后可作为有机 肥料。 在农村,人们一般采用腐熟堆肥技术[4]来获得有机肥,即将畜粪和垫草(如稻草)等固体有机物废弃物按一定比例堆积,在微生物作用下,进行生化反应而分解,随着堆内温度的升高,杀死其中的病原菌,虫卵,达到无害化。该法的优点是设备简易费用低,不受季节的限制,技术也较为成熟。缺点是会产生少量臭气,不适宜在实验室中进行操作。 用鸡粪生产有机肥(有氧):将鸡粪与适量秸秆粉掺合,掺入量视鸡粪含水量而定。然后添加玉米面和分解菌种,除臭剂(过磷酸钙)。堆沤后堆温可升至60~70摄氏度(可杀死杆菌,虫卵等),臭味消失,堆肥变得松散干爽,长满白色菌丝,随之发出酒曲香味,最终菌肥发酵成熟。[5] 还可以利用农作物秸秆(如稻草,麦秆,玉米秸秆等),食用菌营养残渣等有机性废弃物及无机矿物质(盐矿,磷矿等废弃渣),动物粪便(鸡粪)等按照一定比例配比,在混入一定量的微生物菌群,进行堆积,高温发酵,分解,灭菌等步骤[7]制成生物有机肥,把氨基酸,氮,磷,钾等各种作物需求营养分解出来,待粪堆散发出酒曲香味或出现红色菌丝[6]即供作物吸收利用。 国内外研究表明,向鸡粪中添加特定的微生物菌群能有效促进有机物的降解,加速鸡粪腐熟程度,有利于消除致臭物质,减轻对环境的污染[8]。目前所使用的微生物菌群是由日本琉球大学比嘉照夫教授研究研究开发的微生物菌剂,简称EM,这是由光合菌,乳酸菌,酵母菌等80多种微生物组成的一种活菌制剂。[6]EM有效微生物能大幅度减少畜禽粪便臭味,氨味,降低粪肥酸度,使鸡粪等保存较多有效养分和具有较高的生物活性。[5]有机肥堆制过程中添加EM可以加速有机碳的分解,缩短堆肥时间。[6] 2.有机肥对果蔬生长状况与产量影响 现在很多实验表明生物有机肥对果蔬的生长状况有很好的改善,使其产量得到明显的提高,王显等人发现生物有机肥与尿素等常规肥料处理的水稻相比,生物有机肥能提高试验田小麦的穗数、穗粒、茎蘖数和结实率等,有机肥处理的试验田水稻产量在457.10~ 495.87kg/667m2之间,都高于尿素的436.41kg/667m2这对农业大国和人口大国的中国意义很大![9] 对药用枸杞的研究发现,生物有机肥能提高枸杞果肉厚度及其所含的葡萄糖,维生素c,胡萝卜素,多糖等成分,其品质明显改善,而且枸杞产量用晨雨生物有机肥比发酵肥料增产28.6%,比商品有机肥增产25.9%![10] 生物有机肥施用在葡萄上,葡萄新稍长平均增加15.67%,百叶鲜质量增加 2.91%~ 13.26%,百叶干质量增幅为11.71%~26.3%,产量比对照组更是增产360.05%~554.14%,多种物质含量增加品质大大改善![11] 有机肥对树木生长的影响也有过研究,贾洪柏等人发现在杨树苗不宜生长的咸斑土中施用30%的生物有机肥时,杨树苗就能存活,此法还为改良土壤提供了科学依据![12] 刘斌等人研究小白菜发现,施用有机肥后小白菜比施用有机肥基质增长8.20%,比常规施肥增产17.37%,比空白对照增产58.29%,增产效果都很显著,而且生物有机肥还能改善土壤中氮、磷、钾等元素的含量![13] 另外,在对萝卜[14],莴苣[15],西红柿[16],玉米[17],木薯[18],樱桃[19],黄瓜[20][21],西瓜[22],香蕉[23],核桃[24],甘蔗[25]等施用生物有机肥后都发现性状得到不同程度的改善,产量不同程度提高。 3.生物有机肥对植物病虫害防治 高雪莲等研究表明生物有机肥对甜瓜传枯萎病有防治效果,在实验室用了几种不同生物有机肥,B1B2B3,B1有机肥处理的发病率控制在30%防病率达到59.1%。B2两项指标分别为26.7%,63.6%。B3为两种混合,四季防病率更是达到了52.5%和90.9%均比对照组枯萎病发病率,防病率大大提高。[26] 马田田等对山药施用山药专用生物有机肥发现,在病毒高峰期8月份施用过有机肥的6组实验茄腐镰刀菌的数量分别比没有使用的下降了41.5%,45.5%,54.7%,37。7%,47.3%, 51.9%,9月份减少幅度进一步嘉大不用用量和是否追肥会改变其改善效果进而可以有效防控山药根茎腐病。[27] 我国大量种植的农作物大豆有一种真菌引起的土传病毒,大豆红冠病。张静等发现施用生物有机肥是防治的有效措施,在盆栽实验中经过生物有机肥处理过的大豆预防效果分别达到了84.74%和81.30%比普通肥高60.5%和57.06%,效果显著。[28] 生物有机肥对番茄高枯病也有一定的预防效果。袁英英等在对番茄发病时间比较中发现最先发病的是没施肥植株,其次是施用化肥的,生物有机肥处理的植株是后才发病的,在随后调查中得出生物有机肥处理防效达到了69%,均高于其他肥料和不施肥的48%,55%和0%,应证了上面的结论。[29] 熊又生等利用生物有机肥显著降低了棉花黄萎病发病率,在实验中,生物有机肥在选取的4天发病指数分别为24%、36%、36%、36%,化肥分别为24%、47%、60%、60%,对照组分 别为24%、47%、60%、60%[30]. 陈芳等对甜瓜施用不同肥料时发现,不施肥的甜瓜结线虫病发病率为92.5%未添加拮抗菌的生物有机肥发病率为91.6%,添加的生物有机肥分别为20.2% ,57.5%,84.5%,17.4%,由此可见生物有机肥能降低甜瓜结线虫病发病率,添加特定因子的生物有机肥效果更佳。[31]此外还发现生物有机肥对苦瓜枯萎病[32]香蕉枯萎病[33]等有防治效果生物有机肥防治植物病害效果显著,污染小,有很好的前展,值得我们深入研究。 4.生物有机肥对重金属污染土壤效果 在生物有机肥对有害重金属的吸附—解吸作用的影响实验中发现生物有机肥促进根或土壤对铅离子的钝化,使土壤污染得到生物修复。[34] 对砷污染的土壤研究发现添加生物有机肥能促进微生物的生长,从而明显提高砷生物挥发速率,减少其污染。[35]付顺等认为生物有机肥对红壤和潮土中DTP提取态cd和pb含量都有着不同程度的降低效果,且随剂量增加,效果更好。[36]张连忠等研究表明生物有机肥能减少根系对铜和镉元素的吸收[37]在cd,zn及其复合污染土壤施用生物有机肥能减轻污染元素对小麦的毒害,极显著提高小麦籽粒产量[38]近年利用生物有机肥修复石油污染土壤也受到高度重视[39]在生物有机肥对蔬菜作用研究中发现其对芥蓝的Cr,Cd,Pb,Ni,Zn,Cu的含量均有减低作用。[40]生物有机肥对土壤污染作用显著。那它是怎么作用的。现有的研究表明,生物有机肥中富含有机质,可以改善土壤的理化性状,增加土壤的肥力,而且有机质对重金属离子有很强的吸附和整合作用[43],对类金属砷,生物有机肥中的微生物可以促进其挥发[35]。生物有机肥还可以提高土壤对重金属的缓冲性,减少植物对其的吸收达到保护作用[41],其中微生物的固氮作用,溶磷作用,解钾作用等,也是其作用的关键。[42]生物有机肥中有机质对土壤中重金属的影响极其复杂。 5.生物有机肥存在的不足 虽然现在对它的研究有了一些进展,但仍存在一些明显的不足和问题。(1) 研究方面: ①我国生物肥料货架期短、存活效果较差。 ②生物有机肥原料复杂,易产生二次污染。 ③基础研究滞后于应用研究。[50] 生产方面: ①产品质量参差不齐,部分企业研究薄弱,技术素质低下,生产工艺、 生产设备相对滞后。[45] ②生产标准化管理有待加强。 应用方面: ①微生物肥料总量低于化肥。 ②微生物肥料存在肥效慢、专性强、贮藏期短、易失效、不易保存等问 题。[51] 6.展望 随着人们生活水平的不断提高, "安全性"的呼声愈来愈强烈,有关专家预言, 生物农业在国内的迅速发展, 化肥的大半壁江山在不久的将来必然会被生物肥料所取代。[44]目前世界各国也十分关注农业的可持续发展问题, 正在加大生物肥料和有机肥料的开发、生产及应用力度。可以相信, 生物肥料、有机肥料将逐渐成为肥料行业生产和农资消费的热点, 从而为绿色食品、有机食品产业化创造良好条件。通过有益微生物的处理将农作物秸秆、畜禽粪便等有机废弃物转变成生物有机肥,[45] 使之无害化、资源化,[46] 解决了种植、养殖业的后顾之忧, 同时也增加了畜禽产品的附加值, 是一举多得的事情。同时, 秸秆通过非病原微生物作用还田具有提高土壤有机含量, 改善土壤物理性状, 增加土壤微生物, 使土壤变得松疏易于耕种, 减少病虫草害的发生。因此, 生物有机肥工厂化生产对畜禽养殖业、肥料加工和种植业都会产生良好的经济效益和社会效益。此外, 有机肥产业的发展还可以从根本上解决有机废弃物对大气、水和土壤环境的污染, 使农业生产走可持续发展的道路。[47] 我国自古就有利用农家肥的历史,农家肥在我国农业上曾做出了巨大贡献,有研究表明,农家肥的使用是我国土壤肥力持续保持的重要因素。[48]我国农业的发展带动了有机肥料的使用,商品有机肥料应用数量随之逐年增加,生物有机肥因其独特的生物活性和对土壤的改良特性而成为有机农业发展的希望之肥。[49] 生物有机肥的应用前景广阔:(1)适用性广,市场前景大。(2)生产成本低廉,应用效果好。(3)生产无公害绿色食品,减少环境污染。(4)有机肥料及微生物肥料本身的发展为其扩大应用奠定了基础。近年来兴起的植物根际促生细菌的研究和开发,更为生物有机肥的应用开辟了广阔前景。[50] 今后微生物肥料的发展方向主要是:(1)由单一菌种向复合菌种方面发展;(2)由单