有機(jī)營(yíng)養(yǎng)肥料的研究進(jìn)展、問(wèn)題及對(duì)策

張祥會(huì)，馬曉曉，董 斌，林釗沐，華元?jiǎng)?(．廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 50507;．中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所，海南儋州 57737;3．開(kāi)平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東開(kāi)平 59300)

長(zhǎng)期以來(lái)，人們主要靠施加固態(tài)無(wú)機(jī)化肥來(lái)補(bǔ)給作物生長(zhǎng)對(duì)土壤養(yǎng)分的需求。雖然傳統(tǒng)施肥可以有效地補(bǔ)充農(nóng)作物體內(nèi)大、中量元素，但長(zhǎng)期在土壤中施用化肥也帶來(lái)很多問(wèn)題。首先，采取傳統(tǒng)施肥方法，肥料利用率很低，浪費(fèi)嚴(yán)重，污染環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前江河污染問(wèn)題主要是由于化肥。其次，長(zhǎng)期在土壤中施用化肥，致使土壤中有機(jī)質(zhì)含量降低，影響土壤營(yíng)養(yǎng)狀況，改變土壤結(jié)構(gòu)。再次，長(zhǎng)期在土壤中施用化肥，致使土壤養(yǎng)分不均衡，以致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降。因此，如何提高肥料利用率，改善土壤肥力狀況，減少對(duì)環(huán)境污染，并且提高糧食的品質(zhì)和產(chǎn)量。這成為我國(guó)乃至世界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

自李比希營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)提出以來(lái)，人們一直認(rèn)為植物只能吸收土壤中無(wú)機(jī)氮，而不能直接吸收有機(jī)氮，有機(jī)氮必須在分解后才能被吸收，故一直將礦質(zhì)養(yǎng)分作為研究植物氮肥的重點(diǎn)。隨著研究的深入，越來(lái)越多的試驗(yàn)表明植物也能直接吸收有機(jī)態(tài)的營(yíng)養(yǎng)元素，有機(jī)肥料的利用率高，且可明顯提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。筆者擬從幾種常見(jiàn)的有機(jī)養(yǎng)分肥料入手，探討氨基酸、腐殖酸、核酸等有機(jī)肥料的研究進(jìn)展及應(yīng)用中存在的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)策略。

1 氨基酸有機(jī)養(yǎng)分在農(nóng)業(yè)中研究進(jìn)展及應(yīng)用

1．1 氨基酸肥料研究進(jìn)展 氨基酸作為一種有機(jī)態(tài)的氮肥，可以直接被植物吸收。有研究發(fā)現(xiàn)，水稻幼苗對(duì)丙氨酸、組氨酸及谷氨酰胺的吸收效果比硫酸銨好。Schobert等［1］發(fā)現(xiàn)，蓖麻幼苗的根能從土壤中吸收脯氨酸進(jìn)入木質(zhì)部，其中一部分可轉(zhuǎn)化成丙氨酸和谷氨酸。Schiller等［2］研究表明，在缺乏無(wú)機(jī)氮源時(shí)，植物可以吸收氨基酸為氮源，主要吸收甘氨酸、絲氨酸。Thornton［3］發(fā)現(xiàn)，無(wú)菌根的黑麥草能吸收N15標(biāo)記完整的甘氨酸分子，且3 h后超過(guò)80%的氨基酸保持完整分子。這證明氨基酸可以分子的形式被植物吸收。莫良玉等［4］研究表明，小麥能吸收甘氨酸、谷氨酸及賴氨酸等氨基酸態(tài)氮。吳良?xì)g等［5］研究了氨基酸態(tài)氮和銨態(tài)氮對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)效益及氮素營(yíng)養(yǎng)的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)等氮量的甘氨酸態(tài)氮單施或與銨態(tài)氮(NH4-N)配施，植物干重、吸氮量均大于銨態(tài)氮單施處理。劉慶城等［6］發(fā)現(xiàn)，芹菜莖葉可以直接吸收氨基酸。在王瑩等［7］研究中，氨基酸肥具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)抗逆性、提高作物產(chǎn)量的作用［7］。更多的研究不斷證明，植物可利用根、莖、葉直接吸收氨基酸分子，且有機(jī)態(tài)的氮對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有很好的促進(jìn)作用。

氨基酸有機(jī)養(yǎng)分確實(shí)能促進(jìn)作物吸收養(yǎng)分，增加作物養(yǎng)分的含量。Zahir等［8］發(fā)現(xiàn)，施用色氨酸能明顯提高馬鈴薯對(duì)氮的吸收，也能增加塊莖中氮、磷、鉀的含量，對(duì)馬鈴薯秸稈和塊莖產(chǎn)量沒(méi)有影響，對(duì)馬鈴薯的P和K的吸收沒(méi)有影響。Arshad［9］研究表明，施用一定濃度的色氨酸肥料能夠明顯地提高棉花的莖、根的干物質(zhì)量和生物量，明顯提高株高，增加單株的分支數(shù)、花數(shù)、棉鈴數(shù)，也能增加棉花組織中氮、磷、鉀的濃度。

1．2 施用氨基酸有機(jī)養(yǎng)分對(duì)農(nóng)作物的影響

1．2．1 氨基酸有機(jī)養(yǎng)分對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)作用。氨基酸水溶肥料在農(nóng)業(yè)中取得很好的效果。李潮海等［10］發(fā)現(xiàn)，在棉花初花期，在葉面上噴施氨基酸螯合多元微肥能明顯提高棉花的坐桃率和產(chǎn)量，增產(chǎn)14．2% ～4．6%。許玉蘭等［11］發(fā)現(xiàn)，甘氨酸、亮氨酸對(duì)水稻苗的增質(zhì)量分別是23．7%和30．0%，而且甘氨酸與亮氨酸混合配施，水稻苗的增加量達(dá)到41．2%。陳振德等［12］研究表明，對(duì)盆栽甘藍(lán)施用L－色氨酸，提前土施L－色氨酸，可以明顯提高甘藍(lán)的產(chǎn)量、干物質(zhì)積累，并且明顯促進(jìn)甘藍(lán)植株吸收氮、磷、鉀。李浩等［13］發(fā)現(xiàn)，獼猴桃上噴施氨基酸水溶性的肥料后，植株較健壯，葉片鮮綠，果實(shí)大小較均勻，且產(chǎn)量明顯增加，優(yōu)質(zhì)果的比例也得到提高。楊曉紅等［14］研究發(fā)現(xiàn)，噴施氨基酸液態(tài)肥后萵苣、小白菜、生菜產(chǎn)量都明顯增加，增產(chǎn)20%以上。氨基酸液態(tài)肥可以明顯增加植株蛋白質(zhì)和碳水化合物的含量，有效改善作物產(chǎn)品的品質(zhì)。楊麗雪等［15］研究表明，用高效綠色氨基酸螯合葉面肥處理白菜，能有效促進(jìn)小白菜的生長(zhǎng)發(fā)育，增加其產(chǎn)量，其葉片的氮素和葉綠素的含量都有所增加。通過(guò)施用氨基酸水溶肥可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量［16］。

1．2．2 氨基酸有機(jī)養(yǎng)分對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)的影響。施用氨基酸有機(jī)養(yǎng)分，可以改善農(nóng)作物品質(zhì)。倪淑君［17］在西瓜植株上噴施氨基酸復(fù)合微肥，發(fā)現(xiàn)西瓜植株的生長(zhǎng)發(fā)育、坐瓜率、西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量都得到較明顯的提高，且對(duì)一些枯萎病有一定的防御作用。任海洋［18］研究表明，用氨基酸微肥拌種或?qū)Υ蠖箛娛擅黠@促進(jìn)大豆早熟，提高大豆產(chǎn)量，增加大豆的抗逆性。在蘋(píng)果的生長(zhǎng)期，噴施或涂干氨基酸液態(tài)肥后，其葉色明顯得到改善，百葉重和葉綠素含量明顯得到提高，果實(shí)品質(zhì)明顯改善。氨基酸液水溶葉面肥能促進(jìn)果樹(shù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，增加樹(shù)體 N、P、K、Ca、Zn、Fe、Mn、Cu 等營(yíng)養(yǎng)含量［19－20］。黃玉溢等［21］發(fā)現(xiàn)，對(duì)水稻施用復(fù)合氨基酸螯合物復(fù)混肥能增加水稻粗蛋白的含量，增幅達(dá)23．1%。劉德輝等［22］用氨基酸螯合微肥分別處理小麥和后作水稻，發(fā)現(xiàn)小麥籽粒蛋白質(zhì)和水稻蛋白質(zhì)含量明顯增加。

1．2．3 氨基酸有機(jī)養(yǎng)分對(duì)農(nóng)作物抗逆性的影響。施用氨基酸有機(jī)養(yǎng)分可以提高作物的抗逆性。趙景泉等［23］發(fā)現(xiàn)，用氨基酸生物液肥拌種，能健壯苗，增強(qiáng)植株的抗藥害能力。班宜民等［24］研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸鉀肥處理能夠明顯改善小麥的碳氮循環(huán)，小麥莖稈硬度、彈性也得到明顯提高，同時(shí)明顯提高小麥的抗倒伏能力，增強(qiáng)抗紋枯病性。

2 腐殖酸有機(jī)養(yǎng)分在農(nóng)業(yè)中研究進(jìn)展及其作用

腐殖酸是自然界中一種大分子有機(jī)物質(zhì)。它是由自然界中動(dòng)植物經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物作用和化學(xué)作用形成的產(chǎn)物。腐殖酸廣泛存在于褐煤、風(fēng)化煤和泥炭中，占總有機(jī)質(zhì)的50%～80%。腐殖酸分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可與很多有機(jī)物、無(wú)機(jī)物發(fā)生作用。將分離得到的腐殖酸［25］與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)化合，可制成有機(jī)養(yǎng)分肥料。

腐殖酸能促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。Adani等［26］分別用腐殖酸CP-A和CP-B處理西紅柿，發(fā)現(xiàn)它們明顯促進(jìn)西紅柿對(duì)氮、磷、鐵和銅的吸收。華天懋等［27］在菠菜上施用腐殖酸，發(fā)現(xiàn)菠菜對(duì)氮、磷、鉀的吸收增加，菠菜營(yíng)養(yǎng)狀況得到改善，且對(duì)促進(jìn)氮的吸收效果最明顯，磷次之，鉀最小，明顯提高菠菜的葉綠素和維生素C的含量。于建國(guó)等［28］用生化腐殖酸處理蘋(píng)果輪紋病樹(shù)，發(fā)現(xiàn)生化腐殖酸能明顯提高蘋(píng)果樹(shù)葉片的氮、磷、鉀、鈣和鋅的含量。

腐殖酸是一種安全、環(huán)保的植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有研究表明，噴施腐殖酸肥料后小麥產(chǎn)量比對(duì)照平均增產(chǎn)733．5 kg/hm2，增產(chǎn)率達(dá) 15．3%，達(dá)到 0．05 顯著水平［29］。腐殖酸能促進(jìn)蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和核酸的代謝，而且能提高呼吸酶活性。何萍等［30］研究表明，腐殖酸復(fù)肥能促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，明顯提高產(chǎn)量，改善番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。劉華等［31］用不同濃度的有機(jī)腐殖酸多元鉀肥處理棉花，發(fā)現(xiàn)在棉花的蕾期、花鈴期噴施有機(jī)腐殖酸多元鉀肥，可達(dá)到保蕾增鈴的效果。彭正萍等［32］試驗(yàn)表明，腐殖酸復(fù)合肥處理的油菜比化肥處理的顯著增產(chǎn)。侯桂蘭等［33］研究表明，施用惠滿豐腐殖酸活性的馬鈴薯取得顯著增產(chǎn)的效果。越來(lái)越多的研究表明，腐殖酸能促使農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)。

3 核酸肥料在農(nóng)業(yè)中的研究與應(yīng)用

核酸肥料是有機(jī)養(yǎng)分中的一種，能夠促進(jìn)根系的吸收，提高植物的光合速率和作物的新陳代謝效率，且無(wú)毒、無(wú)害，符合現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)的需要。邵吉安等［34］研究發(fā)現(xiàn)核苷酸復(fù)配劑處理可明顯提高茭白體內(nèi)的鈣、鎂、鋅、鐵、銅含量。金子漁等［35］研究發(fā)現(xiàn)，核酸降能解產(chǎn)物能促進(jìn)水稻對(duì)磷、鉀的吸收。

以往核苷酸被作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)研究，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)核酸既促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，又能提高、改善農(nóng)作物的品質(zhì)，既有植物激素的作用，又有給農(nóng)作物補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的作用［36］。

姜小文等［37］研究表明，經(jīng)過(guò)核苷酸有機(jī)營(yíng)養(yǎng)劑處理，柑橘單果重明顯提高。在20世紀(jì)80年代，核苷酸與礦質(zhì)元素復(fù)配劑取得明顯的增產(chǎn)效果，增產(chǎn)率達(dá)到10%左右［38］。陳日遠(yuǎn)等［39］發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)核苷酸和組合物葉面處理后，冬瓜植株葉綠素含量和光合速率明顯提高，且冬瓜的單果重、干物質(zhì)含量和品質(zhì)明顯提高。越來(lái)越多的研究表明，核苷酸能明顯促進(jìn)植物的光合作用，改善產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)。

4 存在的問(wèn)題

4．1 傳統(tǒng)有機(jī)肥(農(nóng)家肥)的利用率低下，效果緩慢 傳統(tǒng)有機(jī)肥又稱農(nóng)家肥，如人糞尿、牧畜糞尿和廄肥、綠肥、堆肥和漚肥等，是指含有大量生物物質(zhì)、動(dòng)植物殘?bào)w、排泄物、生物廢物等的緩效肥料。有機(jī)肥主要成分是有機(jī)質(zhì)，但也含動(dòng)植物殘?bào)w釋放出的N、P、K等肥料元素。有機(jī)肥來(lái)源廣泛，成本較低，但是效果緩慢。

4．2 新型有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成本較高，制約應(yīng)用推廣 經(jīng)研究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)(主要包括氨基酸、腐殖酸、核苷酸)在試驗(yàn)中取得不錯(cuò)的效果。但是，在生產(chǎn)中，由于新型肥料成本價(jià)格高于傳統(tǒng)化肥，直接制約在生產(chǎn)中應(yīng)用推廣。另外，如果新型有機(jī)營(yíng)養(yǎng)肥料也采取傳統(tǒng)施肥方式，那么會(huì)造成肥料的浪費(fèi)，直接制約生產(chǎn)應(yīng)用推廣。

4．3 對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)肥料重視不夠 隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起重要的增產(chǎn)作用，而有機(jī)肥料的使用需要較高的勞動(dòng)強(qiáng)度，且效率低，當(dāng)季增產(chǎn)不明顯，對(duì)改良土壤的作用人們又不能直接看到，所以相當(dāng)一部分農(nóng)民重視化肥的使用，而忽視有機(jī)肥料的使用。

5 對(duì)策

5．1 傳統(tǒng)有機(jī)肥配施生物菌肥 傳統(tǒng)有機(jī)肥需經(jīng)發(fā)酵作用即微生物分解才能釋放出各種養(yǎng)分供植物吸收。傳統(tǒng)有機(jī)肥來(lái)源廣泛，成本較低。人們可以采取傳統(tǒng)有機(jī)肥配微生物菌肥措施。微生物菌肥可以分解有機(jī)肥，產(chǎn)生腐殖質(zhì)、胡敏酸、氨基酸、黃腐酸等，且對(duì)種子萌發(fā)、根系生長(zhǎng)均有刺激作用，促進(jìn)作物生化代謝，改良土壤。微生物在分解過(guò)程中生成分泌酶、腐殖質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤物質(zhì)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，增強(qiáng)土壤保水、保肥能力，提高土壤難溶性磷的有效性，增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)。另外，成本不高，操作簡(jiǎn)單。

5．2 有機(jī)—無(wú)機(jī)肥料的復(fù)合，液體—固體肥料的配施 新型有機(jī)營(yíng)養(yǎng)肥料成本較高，制約應(yīng)用推廣。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)混肥是未來(lái)的一個(gè)重要方向。它綜合有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的特點(diǎn)，消除有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的弱點(diǎn)，將有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥各自的優(yōu)點(diǎn)集中于一個(gè)載體，大大降低成本［40］。另外，新型有機(jī)營(yíng)養(yǎng)也可采取液態(tài)形式，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分溶在水中，更易被吸收。為了降低成本，提高利用率，人們可采取葉面噴施新型有機(jī)養(yǎng)分水溶肥，土壤配施傳統(tǒng)固態(tài)有機(jī)肥，再?gòu)?fù)合微生物菌肥的方法。

5．3 加強(qiáng)教育學(xué)習(xí) 要充分利用廣播、電視、舉辦培訓(xùn)班、印發(fā)技術(shù)手冊(cè)等多種形式廣泛、深入宣傳其重要性，改變農(nóng)民“重產(chǎn)出輕投入”、“重化肥輕有機(jī)肥”、“黑的不如白的好”的陳舊觀念，走有機(jī)—無(wú)機(jī)相結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展道路。

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