生物有機肥的發展與展望

胡 可，王利賓，王永富

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷 030801）

農業生態系統健康是指農業生態系統免受發生“失調綜合癥”，滿足持續生產農產品，并具有處理脅迫狀態的能力[1]。近年來，農業生態系統健康研究在國際上日益受到多學科專家關注，已成為農業生態學研究的熱點和前沿領域之一[1-2]。在農業生態系統中物質和能量轉化的基礎場所是土壤，所以，土壤生態系統的健康已越來越受到許多學者的關注[3-4]。土壤微生物生態是土壤生態系統中的一個重要組成部分，它既是土壤有機物質轉化的執行者，又是影響植物營養元素活性的重要因素。土壤中的微生物絕大多數屬于有機異養型微生物，該類微生物通過分解土壤中的有機物攝取所需的能源，但一旦土壤中缺乏有機物質或有益微生物種群遭到破壞，勢必造成土壤微生物生態的破壞，導致土傳病害的泛濫。良好的生態環境和持續的農業高產，要求人們研究和發展有效的農業管理措施和手段來保護土壤和環境資源，因此，生產多功能化、長效化及生物化的有機肥料，對于調控土壤微生物群落結構，改善土壤質量和肥力，提高土壤的更新或恢復能力，防治土傳病害等具有重要實際意義[5]。

目前，已經進入了對土壤微生物生態研究的領域，施用生物有機肥對土壤的肥力、土壤質量和土壤可持續發展都有十分有益的影響。

1 生物有機肥能夠提高土壤微生物群落功能多樣性

目前，有機肥對土壤和根際土壤微生物影響的研究已十分廣泛。羅安程等[6]研究表明，施肥對土壤微生物的組成、數量和活力有明顯的影響，有機肥的施用能顯著地提高各類微生物的數量，特別是細菌的數量。高云超等[7]曾應用平板計數法研究了秸稈覆蓋條件下土壤細菌、真菌、放線菌活性和總微生物數量的變化及其特征，與不施秸稈的對照處理相比，秸稈翻耕略可增加土壤細菌數量，而秸稈覆蓋免耕則增加真菌數量，同時還可以增加活性菌絲長度與生物量。但傳統的分析方法不能反映土壤微生物多樣性特征。

隨著現代微生物生態研究方法的出現，國外許多學者應用單一碳源微生物群落（BIOLOG）等先進技術研究施用有機物料對土壤微生物群落多樣性的影響。BIOLOGECO微平板技術是采用3個重復的96孔反應微平板，除3個對照孔A1，A5，A9只裝有四氮疊茂和一些營養物質外，其余的孔均裝有不同的單一碳底物。土壤微生物在BIOLOGECO微平板反應中，其新陳代謝過程中產生的脫氫酶能降解四氮疊茂，使四氮疊茂變成紫色，根據每孔顏色變化程度可以反映土壤微生物對31種不同單一碳源的代謝能力高低。因為微生物群落在一定溫育時間（144 h）內，BIOLOG ECO微平板的變化孔數目和每孔顏色變化的程度與土壤微生物群落結構和功能有密切的相關性。當土壤中微生物處于貧營養狀態時，其生長主要受碳源的限制，微生物對碳源的利用能力是表征土壤微生物生長情況的主要指標[8]。因此，BIOLOG ECO微平板技術可以用于估價土壤微生物群落代謝多樣性和功能多樣性的研究[9]。并有研究表明，有機耕作的土壤微生物群落功能多樣性顯著高于常規施用化肥的耕作土壤，說明有機耕作可以提高土壤微生物的代謝能力。O’Flahery[10]通過比較施用污泥和廄肥對土壤微生物多樣性的影響，發現二者均能提高土壤微生物的代謝均勻度和基因多樣性指數。

2 生物有機肥可以增加土壤微生物群落結構的數量

土壤微生物多樣性反映的是群落在總體功能上的變化，未能反映微生物群落組成特征，如利用不同碳底物能力的詳細信息。一些研究利用傳統技術與BIOLOG方法相結合研究施用堆腐過的稻草和麥糠對植株根際土壤微生物群落組成的影響，發現有機肥料處理的土壤培養細菌、放線菌和真菌的數量略高于對照，但通過BIOLOG分析可知，有機肥的施用極顯著地影響土壤微生物群落的組成，并且不同種類的有機肥料處理的群落組成差異很大。Buyer等[11]應用BIOLOG方法研究了施用有機肥料后，不同取樣時間的土壤微生物群落差異，結果表明，不同的取樣時間以及不同的有機肥料，對于土壤微生物群落的影響均較大。Garland等[9]研究表明，土壤微生物對BIOLOG微平板中各類碳源的利用情況的差異反映了土壤微生物群落的不同，說明施用有機肥料對土壤微生物具有誘導效應，即施用單一碳源的有機肥料就會誘導土壤中喜該類碳源微生物的生長，施用多碳源的有機肥料，就會誘導多種微生物的生長。Sharma等[12]的研究證實了施入土壤中的玉米秸稈經培養1 a后，土壤微生物對氨基酸類碳源的利用率高于對糖類碳源的利用率，這是由于玉米秸稈分解后誘導了土壤中喜氨基酸類碳源微生物的生長。

3 生物有機肥能夠抑制常見的作物土傳病害

施用化學肥料會導致土壤微生物群落結構和組成失調，使得某些有益微生物和土著微生物生長受到抑制，而病原菌卻大量繁殖，導致一些土傳病害發生嚴重，土壤生態肥力下降。立枯絲核菌（Rhizoctonia solari）、天南星柱帚霉菌（Cglindrocladium spathiphyui）、寄生疫霉（Plytophthora parasitica） 和番茄細菌性青枯病（Ralstonia solanacearum）都是常見的對作物危害相當大的土傳病原菌。大量使用化學農藥來防治土傳病害，往往會造成環境污染，誘發病菌產生抗藥性，而且容易殺死其他有益微生物，對土壤微生物群落產生負面影響。因此，對于一些土傳病害進行生物防治逐漸成為國內外研究的重點。傳統的生物防治是將拮抗菌導入土壤中，這種方法收效甚微，其原因是土壤中施入的拮抗菌與土著微生物存在強烈的競爭和排斥作用，難以有效地定植存活，故發揮不出應有的生物防治作用。

有機肥的施用對提高作物抗病力有重要作用。馬利平等[13]利用家畜漚肥的浸漬液防治黃瓜枯萎病，結果表明，肥液中的部分微生物對黃瓜枯萎病菌具有一定的拮抗作用，從而降低了發病率。向土壤中施入對拮抗菌繁殖有利的餅肥，可促進拮抗微生物的大量繁殖，抑制有害病菌生長。施用有機無機復合肥，也可以減輕病害發生[14]。施用雜草、秸稈堆肥可降低豆類根腐菌的發生率，提高土壤拮抗放線菌的數量[15]。施用未腐熟秸稈可以降低小麥的幾種土傳病害[16]。大部分有機肥均可防治作物生理病害，但缺乏穩定的田間防治效果，其原因是影響外源微生物活性的因子復雜，人們往往只注重了其抗病性，而沒有對其原位生存的能力進行研究。土壤中微生物的數量非常龐大，目前只開發了其中極少部分，人們的研究重點是通過一些有益微生物的加入改善土壤微生態的環境，改善其群落結構，使得那些有害菌生存幾率下降進而達到抑制病原菌的效果。所以，營造一個適合有益微生物生存發展的土壤空間環境，改善土壤微生物群落結構和組成，從而提高生防效果，其意義更為重大。

21世紀，肥料的重要發展方向之一是朝著多功能化、長效化及生物化趨勢發展，為適應這種潮流，肥料產業在科研成果的支持下，通過技術、設備、工藝、材料的改進，生產出適應現代農業的新型有機肥料，這對農業生產水平的提高、農產品品質的改善、作物的安全生產、環境的保護、農業的可持續發展都起著巨大的推動和促進作用。

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