中國有機液肥的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

李 思，弓 瑤，詹保成，李友麗，王利春，郭文忠

（1寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021；2北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心，北京 100097）

0 引言

改革開放以來，化肥的使用在提高中國作物的單位面積產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要作用，重施化肥成為實現(xiàn)增產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一，這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥投入量越來越大[1-2]。長期過量、不合理的化肥使用，使養(yǎng)分失衡、連作障礙、鹽漬化、板結(jié)等土壤問題突顯，對作物生長發(fā)育、果實產(chǎn)量和品質(zhì)形成及土壤生態(tài)環(huán)境等造成不良影響，不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。推進有機肥代替部分化肥，優(yōu)化施肥方案，降低化學(xué)肥料的投入量迫在眉睫。

長期施用有機肥有利于土壤結(jié)構(gòu)的改善和氮素的積累[4]。有機、無機肥的合理配施對作物生物量提高及養(yǎng)分積累具有積極作用[5]。目前，對于人畜糞便、秸稈等有機廢棄物鼓勵將其發(fā)酵腐熟后作為固體有機肥就地應(yīng)用，但固體有機肥多用作基肥使用，不利于無土栽培及水肥一體化灌溉。有機液肥是一種由人畜糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物、漁業(yè)下腳料等有機物料或可做有機肥源的礦物粉等為原料，在微生物作用下發(fā)酵制備成的液體有機肥料，它富含無機營養(yǎng)物質(zhì)、有機營養(yǎng)物質(zhì)、有益微生物及其代謝產(chǎn)物等。有機液肥結(jié)合了水、肥兩種模式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用，可為作物提供所需養(yǎng)分，且具有較好的生物防治功能和改良土壤生態(tài)環(huán)境的作用，養(yǎng)分利用率高，有利于優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)[6-7]。中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有使用有機液肥的傳統(tǒng)，如腐熟人糞尿、沼液等在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用，是作物栽培的主要養(yǎng)分來源。近年來，隨著人們對安全、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的追求，及化肥、農(nóng)藥減量政策的引導(dǎo)，有機液肥的開發(fā)與應(yīng)用成為關(guān)注熱點。目前，蚯蚓液肥、魚蛋白液、氨基酸液肥等新型或功能型有機液肥的應(yīng)用研究成果較為豐富，關(guān)于以農(nóng)牧業(yè)廢棄物為原料的有機液肥發(fā)酵理論研究和裝備開發(fā)報道已有不少，各種類型的有機液肥均已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用[8-10]。然而，有機液肥具有活性物質(zhì)不穩(wěn)定，速效養(yǎng)分含量偏低等缺點，其運輸、儲存及使用上均存在局限，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中被普遍使用還面臨困難和挑戰(zhàn)。因此，本文將從有機液肥的特性、功能、種類、制備工藝研究、使用方法和應(yīng)用效果等幾方面進行綜述，針對在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問題淺談建議，旨在為《果菜茶有機肥代替化肥行動方案》實施創(chuàng)新技術(shù)途徑，為推進有機液肥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用拓寬思路。

1 有機液肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用和意義

有機液肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以為作物生長提供有效的營養(yǎng)物質(zhì)，也可以調(diào)整土壤微生物結(jié)構(gòu)、豐富群落結(jié)構(gòu)，改善土壤理化性質(zhì)，還可以有效緩解土壤重金屬污染對作物生長的影響[11-13]。

1.1 有機液肥為植物生長提供營養(yǎng)物質(zhì)

有機液肥中含有作物生長所必須的礦質(zhì)元素及小分子物質(zhì)，可為作物供給養(yǎng)分，保持植株體內(nèi)活性，增加植株蛋白質(zhì)含量，有利于養(yǎng)分吸收和營養(yǎng)轉(zhuǎn)化，對促進作物生長發(fā)育和改善品質(zhì)、提高產(chǎn)量具有積極的影響[14]。張林山等[15]研究結(jié)果表明，在‘錦繡’黃桃上施用蚯蚓有機液肥，長期施用可促進樹體營養(yǎng)吸收，果實中可溶性固形物含量增加。賈云等[16]通過研究有機液肥對設(shè)施葡萄生長的影響，發(fā)現(xiàn)追施蚯蚓液體肥可顯著提高葡萄莖葉的全N、全P、全K含量，葡萄風(fēng)味也有所增強。有機液肥集速效性養(yǎng)分和緩效性養(yǎng)分于一體，可為植物生長提供營養(yǎng)，有利于根系對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、儲存和轉(zhuǎn)化，促進根系生長發(fā)育，對培育壯苗具有重要意義[17-18]。有機液肥也可作為葉面肥使用，周艷孔等[19]通過試驗證明葉面噴施復(fù)合微生物菌肥、坤之緣蚯蚓有機液肥均可提高草莓可溶性糖含量、糖酸比、VC等品質(zhì)指標。

1.2 有機液肥具有生物防治功能

有機液肥中含有大量的微生物，對病原菌具有直接的抑制作用，還可誘導(dǎo)植株抗性[20]。蔬菜追肥施用有機液肥，根施與葉面噴施相結(jié)合對蔬菜中白粉虱、蚜蟲等病蟲害具有一定的抗性[21]；牛糞堆肥茶原液對裸仁美洲南瓜白粉病具有良好的防治效果[22]。趙麗婭等[23]通過試驗證明，有機液肥對病原菌的防病效果受肥料用量、施肥方式、及滅菌狀況等因素的影響，施用有機肥可豐富土壤微生物，豐富的營養(yǎng)物質(zhì)可刺激植物增強其抗性。

1.3 有機液肥對土壤的改良作用

有機液肥對土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)性狀具有一定的影響。施用有機液肥可增強土壤保水保肥的功能，提高土壤含水率，土壤有機質(zhì)含量隨有機液肥用量的增大而增加，有效改善土壤表層結(jié)構(gòu)，提高養(yǎng)分供給力，為作物生長提供適宜的生存環(huán)境[24]；還有效緩解酚酸脅迫對土壤酶活性的影響[25]。周德平等[26]同樣認為：施用生物有機液肥可增加土壤微生物數(shù)量，增強微生物的代謝能力和代謝功能多樣性，速效P、K含量顯著增多，有效改良土壤環(huán)境。謝亞軍等[27]利用輔酶Q10發(fā)酵液制成的有機液肥，施入土壤后可增強土壤酶活性，對提高植物葉綠素含量和生物量具有促進作用。

2 有機液肥的種類及其制備

2.1 有機液肥的種類

在中國，傳統(tǒng)的有機液肥主要為腐熟的人糞尿、沼液等，隨著人們對高效化、優(yōu)質(zhì)化有機液肥的需求，新型有機液體肥和功能性液體肥被研發(fā)制備。主要有沼液配方有機液肥、堆肥茶、海藻生物有機液肥、魚蛋白有機液肥、蚯蚓有機液肥、以腐殖酸、氨基酸為原料的液體肥料、以殼聚糖、蜜糖等為原料的有機水溶肥等。沼液，是有機物料經(jīng)厭氧發(fā)酵后的液態(tài)產(chǎn)物，營養(yǎng)豐富且易被吸收利用，長期的厭氧發(fā)酵環(huán)境可抑制大部分病菌、蟲卵生長甚至導(dǎo)致窒息死亡，有害微生物減少,營養(yǎng)豐富且養(yǎng)分利用率高，具有良好的利用效果和較高的應(yīng)用價值[27-29]；堆肥茶，是將堆置腐熟的有機物料經(jīng)發(fā)酵浸提后所獲得的一種液體肥料，是固體有機肥料的二次發(fā)酵產(chǎn)品；在通氧條件下炮制，有益微生物被活化，可為作物生長營造一個良好的環(huán)境[30-31]；海藻生物有機液肥，是以褐藻類為原料，將其研磨成漿，經(jīng)酶解后添加微生物菌劑進行發(fā)酵而成，可促進作物生長、提高產(chǎn)量和品質(zhì)[32]；魚蛋白有機液肥，是低值魚類通過酶解后所得到的有機降解液，施入土壤有利于土壤酶活性增強，促進有機質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，具有改良土壤環(huán)境的功效[33]；蚯蚓有機液肥是以蚯蚓為原料制備成的一種有機活性液體肥料[34-35]。以腐殖酸、氨基酸為原料的液體肥料獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部行政許可的產(chǎn)品達4000多個。以殼聚糖、蜜糖等為原料的有機水溶肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果也較好。殼聚糖是一種天然陽離子多糖，是甲殼素經(jīng)乙?；玫降?，甲殼素廣泛存在肢體動物的外殼、軟體動物的內(nèi)殼、菌類、藻類的細胞中及高等植物的細胞壁中，該物質(zhì)具有可溶性、保濕性、誘導(dǎo)抗病性等特點，可改善土壤性狀、促進根系生長、提高蔬菜產(chǎn)量和改善品質(zhì)[36]。

2.2 有機液肥的制備

有機液肥的肥效及生物防治受多種因素的影響，如原料組成與配比，溫度，發(fā)酵過程是否通氧（溶氧量）等[37]。

有機液肥是以富含N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)的作物秸稈、禽畜糞便、動物殘體及可做有機肥源的礦物質(zhì)粉等為原料，原料組成與配比影響著有機液肥的營養(yǎng)成分和功效。李惠[38]將豬糞、牛糞、羊糞分別與小麥秸稈進行混合，通過好氧發(fā)酵的方法制成有機液肥，通過對比發(fā)現(xiàn)豬糞浸提液中有機質(zhì)、礦質(zhì)營養(yǎng)含量最高；徐靜[39]等以菇渣、藥渣、混合渣（由菇渣與藥渣混合而制成）、牛糞堆肥，4種有機肥為原料制成有機液肥，菇渣堆肥茶真菌數(shù)量增加最多，更有利于番茄植株株高、莖粗和生物量的積累，牛糞堆肥茶有機質(zhì)含量、全氮、全磷含量，以及電導(dǎo)率最高。同一種堆肥有機物料，采用不同提取劑、浸提時間、浸提溫度、通氣量，都會影響有機液肥最終的養(yǎng)分含量[40]。

好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵是有機液肥發(fā)酵的2種形式。好氧發(fā)酵方式下，有機質(zhì)易被氧化分解，同時釋放較多熱量，有效殺滅有害菌和病蟲卵；溶解氧濃度對好氧微生物發(fā)酵起著重要的作用，攪拌速度、通氣量是影響溶解氧濃度的重要因素[41-42]。陳鳳美等[43]研究發(fā)現(xiàn)攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量影響灰樹花多糖組成及相關(guān)酶活性；黃開明等[44]通過試驗發(fā)現(xiàn)對青貯玉米秸稈采用曝氣水解時，將攪拌轉(zhuǎn)速控制為100 r/min，溶氧量為2 mL/L時，木質(zhì)纖維素的降解率可達48%；謝益暉等[45]認為攪拌轉(zhuǎn)速較通氣量對氧傳質(zhì)效率的影響更大；李靜等[46]通過研究通氣量對有機液肥好氧發(fā)酵的影響，發(fā)現(xiàn)不同的通氣比對有機液肥的養(yǎng)分含量有不同的影響，通氣比為1 L/(min·L)（通氣量/發(fā)酵液體積）時，有機液肥在發(fā)酵結(jié)束后N、P、K養(yǎng)分含量最高，是最佳有機液發(fā)酵的通氣選擇。

為促進有機液肥取得更好的發(fā)展和應(yīng)用效果，輕簡化、水肥一體化裝備研發(fā)尤為重要。張勇等[47]研究發(fā)明了一種有機液肥加工裝置，提高了液態(tài)肥的加工效率；李軍等[48]研究發(fā)明了一種有機液肥充分攪拌裝置，此裝置能夠有效的提高攪拌效果，加速有機液肥的形成；北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心設(shè)計研發(fā)了有機栽培水肥一體化系統(tǒng)（國家發(fā)明專利：ZL201510106953.0），該系統(tǒng)集有機液肥發(fā)酵和自動灌溉于一體，省工、省時，能夠在作物最需要養(yǎng)分的時期以最佳的養(yǎng)分含量和活性滿足作物的生長需求，避免了使用商品有機液肥儲存、搬運過程中養(yǎng)分損耗大的問題[49-51]。

3 有機液肥的使用方法及應(yīng)用效果

有機液肥可采用根部灌施、葉面噴施等方法用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所含有機、無機營養(yǎng)能夠直接被作物吸收利用。

有機液肥作為根部肥施用時，應(yīng)與適當比例的水混合均勻避免燒壞秧苗，也可作為葉面肥噴施，及時的為作物生長補充營養(yǎng)，滿足植物的營養(yǎng)需求[52]。通過有機液肥根施+葉面噴施的方法，可顯著提高辣椒和番茄產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在10%以上；澆施、噴施蚯蚓有機液肥可使青菜株高、開展度、葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀得到改善，同時單株重也得到提高，且澆施效果好于噴施；對雙季稻采取根外噴施的方法可有效提高其成穗率、結(jié)實率[53-55]。

在傳統(tǒng)土壤表面使用過程中，有機液肥由于土面蒸發(fā)和土層過濾，有效養(yǎng)分被作物根系吸收都會降低。因此，可以距離作物根部10～20 cm，根部附近埋設(shè)長20～30 cm直徑Ф25-45PVC管，根據(jù)作物不同可以埋設(shè)1～4根管，將有機液肥通過滴管進行澆灌，可有效減少有機液肥養(yǎng)分的丟失，提高有機液肥的養(yǎng)分利用率[56]。

合理使用有機液肥在提高作物產(chǎn)量和增加經(jīng)濟效益方面發(fā)揮著重要作用。朱恩等[57]以常規(guī)施肥為對照，施用蚯蚓有機液肥，前期結(jié)合灌溉根部澆施1次+生長后期結(jié)合噴灑農(nóng)藥葉面噴施一次，產(chǎn)量、效益、土壤總菌數(shù)均得到顯著提高，葉菜類增產(chǎn)750～3720 kg/hm2，效益增加5.98%，果菜類增產(chǎn)900～9750 kg/hm2，效益增加10.38%，土壤總菌數(shù)增加15.5%。吳治國等[58]以施沼液做底肥（重施沼液肥，不施農(nóng)家肥，化肥較對照減半）與不施沼液肥（按種菜施肥標準使用農(nóng)家肥和化肥）進行對比，發(fā)現(xiàn)使用有機液肥可有效提高大棚航天辣椒的產(chǎn)量，航天辣椒每公頃增產(chǎn)30.4%，效益增加33.8%,良好的應(yīng)用效果表明有機液肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有較好的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。鄒貴武[59]等采用正交試驗，研究發(fā)現(xiàn)赤霉素和氨基酸有機液肥聯(lián)合噴施可增強三葉赤楠葉片抗性，延遲葉片衰老，氨基酸4 mL/L，赤霉素100 mL/L時效果最佳。

4 關(guān)于有機液肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的思考

當前，中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是既要增加作物產(chǎn)量，又要減少化肥和農(nóng)藥的使用，有機液肥在促進化肥減施、有機肥替代中發(fā)揮著重要的作用。有機液肥與固體肥相比易實現(xiàn)養(yǎng)分機械化調(diào)控，營養(yǎng)物質(zhì)容易被吸收利用；但有機液肥的發(fā)展也存在一些問題，有機液肥微生物含量不穩(wěn)定、活性物質(zhì)容易喪失，不宜長期儲存且搬運困難，與化肥相比具有養(yǎng)分含量低等缺點。為促進有機液肥發(fā)展淺談幾點建議：

4.1 加強有機肥與無機肥的合理配施，滿足作物生長所需營養(yǎng)

充分考慮作物營養(yǎng)需求，提前了解有機物料的營養(yǎng)成分及特性，合理選取優(yōu)質(zhì)原料配制有機液肥，在原料處理后，養(yǎng)分不足時可以采用有機液肥與無機營養(yǎng)液合理配施，提高肥效，滿足作物對養(yǎng)分的需求。探索有機液肥對果實品質(zhì)影響的關(guān)鍵時期，優(yōu)化有機液肥與無機營養(yǎng)液配施方案，在提高品質(zhì)的同時確保產(chǎn)量不減。

4.2 堅持現(xiàn)配現(xiàn)用的原則，發(fā)揮有機液肥的作用

有機營養(yǎng)液肥效不穩(wěn)定、成分不固定，活性物質(zhì)容易喪失，所以要做到有機液肥發(fā)酵結(jié)束后及時應(yīng)用，避免長期儲存和搬運過程中活性養(yǎng)分的損耗，也同時避免周圍環(huán)境的變化對有機營養(yǎng)液肥效及藥效的影響。加大輕簡化、自動化有機液肥發(fā)酵設(shè)備的研發(fā)，實現(xiàn)有機液肥“現(xiàn)用現(xiàn)配”，有機廢棄物就地資源化處理和有機液肥可持續(xù)性生產(chǎn)。

4.3 加強有機液肥的生物活性物質(zhì)特性研究,優(yōu)化施肥方案

有機物料所含養(yǎng)分各異，有機液肥配制過程中應(yīng)對營養(yǎng)元素、活性物質(zhì)、功能微生物進行評估，加強對不同種類有機液肥生物活性物質(zhì)的研究。堅持多種肥源共用的原則，分析有機液肥與作物增效防疫的關(guān)聯(lián)性，建立基于不同有機液肥養(yǎng)分釋放、增效防疫的技術(shù)體系。

4.4 加強有機液肥的使用宣傳，多頭并舉促進有機液肥的生產(chǎn)應(yīng)用

有機液肥集“肥效、藥效”于一體，合理施用可有效提高果蔬的產(chǎn)量和品質(zhì)，減少病蟲害的發(fā)生，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。主管部門和農(nóng)技人員應(yīng)做好宣傳，加強引導(dǎo)，開展專題培訓(xùn)，加強農(nóng)民對經(jīng)濟效益、食品安全、生態(tài)環(huán)境相互關(guān)系的全面認識，多頭并舉促進有機液肥的生產(chǎn)與應(yīng)用。