肥料可(kě)分(fēn)成化(huà)學合成肥料(化(huà)肥)和(hé)有機(類)肥料,這(zhè)兩類肥料又分(fēn)别包含了(le)各種不同種類的(de)肥料品種。所謂有機(類)肥料指的(de)是一類包含有機物(wù)質的(de)肥料,目前商品化(huà)的(de)有機肥料主要包括商品有機肥、商品有機無機複混肥、商品生物(wù)有機肥、商品有機無機生物(wù)複混肥(商品全元生物(wù)有機肥)以及商品有機液态肥。傳統有機肥料指的(de)是農家肥、綠(lǜ)肥、作物(wù)稭稈等,它們不具備商品性,一般不進入市場(chǎng)流通(tōng),而商品有機(類)肥料是利用(yòng)傳統有機肥作爲原料加工制成的(de)各種含有機成分(fēn)的(de)一類肥料,它們具備商品性,具有農業行業标準或國家标準。那麽用(yòng)有機肥有什(shén)麽好處?能解決目前的(de)土壤問題嗎?
二十多(duō)年前,人(rén)們通(tōng)常講的(de)有機肥料就是農家肥料,如人(rén)畜禽糞尿肥、稭稈肥、綠(lǜ)肥、人(rén)工堆肥或漚肥等,它們都是非商品化(huà)的(de)有機肥料。但是,随著(zhe)社會經濟的(de)快(kuài)速發展,農村(cūn)已經沒有勞動力去施用(yòng)傳統的(de)農家肥料,而且農家肥料培肥土壤的(de)效應遠(yuǎn)被化(huà)肥當季增産的(de)效果所淹沒,施用(yòng)農家肥料已經成爲一件非常稀奇的(de)事情。
然而,如果一直施用(yòng)(往往是過量施用(yòng))化(huà)肥,尤其是過量施用(yòng)化(huà)學氮肥,就會導緻土壤酸化(huà)、土壤結構破壞、土壤微生物(wù)區(qū)系破壞和(hé)生物(wù)活性低下(xià)、農産品品質下(xià)降和(hé)風味喪失等結果。于是,我國一方面繼續大(dà)力推廣施用(yòng)傳統農家肥料,如種養結合、稭稈直接還(hái)田等;另一方面,開始大(dà)力扶持商品有機(類)肥料産業發展,将農業有機廢棄物(wù)集中處理(lǐ)制成腐熟堆肥,或進一步加工制成各種商品有機(類)肥料産品。
發展有機(類)肥料産業意義重大(dà)
施用(yòng)有機肥料是提高(gāo)土壤肥力的(de)主要途徑之一。土壤是農業生産的(de)主要自然資源,作物(wù)生産從根本上可(kě)以說是土壤生産。高(gāo)肥力土壤由于其微生物(wù)活性高(gāo),具有更強的(de)消除環境污染的(de)能力,從而使突發性污染事件不至于立即或更大(dà)程度地污染農産品、甚至進入食物(wù)鏈而危害人(rén)類健康。高(gāo)肥力土壤還(hái)由于其協調土壤水(shuǐ)肥氣熱(rè)的(de)能力強、養分(fēn)供應持續和(hé)穩定、土壤微生物(wù)和(hé)酶活力強等,能使農産品品質和(hé)風味顯著提高(gāo),蔬菜和(hé)水(shuǐ)果保鮮期顯著延長(cháng),這(zhè)是有機培肥、生産“好吃(chī)食物(wù)”的(de)理(lǐ)論依據所在。
隻有施用(yòng)有機肥料,才能使自然界養分(fēn)循環利用(yòng)得(de)以實現。目前我國每年産生的(de)農業有機廢棄物(wù)資源折算(suàn)成氮磷鉀養分(fēn)約6000萬噸,其中農田利用(yòng)的(de)不足一半,還(hái)有相當大(dà)比例的(de)農業固體有機廢棄物(wù)養分(fēn)資源散失在環境中,而我國每年用(yòng)于作物(wù)生産的(de)化(huà)肥折算(suàn)成氮磷鉀養分(fēn)約5400萬噸,若将上述有機養分(fēn)資源充分(fēn)利用(yòng),大(dà)概可(kě)以節省我國一半左右的(de)化(huà)肥養分(fēn)投入,這(zhè)是一個(gè)巨大(dà)的(de)養分(fēn)資源。
施用(yòng)有機肥料有利于環境保護。我國水(shuǐ)體環境的(de)富營養化(huà),主要來(lái)自固體有機廢棄物(wù)向水(shuǐ)體的(de)排放,農田化(huà)肥養分(fēn)的(de)排放隻占很小比例。我國各湖泊水(shuǐ)體環境富營養化(huà)程度目前還(hái)是十分(fēn)嚴重,對(duì)于太湖、滇池、巢湖、洞庭湖、鄱陽湖等湖泊來(lái)說,截斷有機和(hé)無機養分(fēn)向水(shuǐ)體輸入是唯一能實現防控水(shuǐ)體富營養化(huà)的(de)途徑。而發展有機(類)肥料産業,在肥料産業發展中保護水(shuǐ)體環境,這(zhè)是一個(gè)集肥料産業、土壤培肥和(hé)水(shuǐ)體環境保護、作物(wù)優質高(gāo)産等諸方面共赢的(de)偉大(dà)事業。
發展生物(wù)有機肥是确保發展高(gāo)效農業的(de)關鍵途徑之一。生物(wù)有機肥料指的(de)是一類包含特定功能的(de)微生物(wù)菌種、并且生産工藝上有一個(gè)二次固體發酵階段的(de)特殊有機肥料,它克服了(le)傳統概念上的(de)生物(wù)肥料(實際上是生物(wù)菌劑)的(de)缺點,即菌種含量高(gāo)但沒有有機載體或有機物(wù)很少,僅作爲一種接種劑,正是由于沒有有機載體,這(zhè)些生物(wù)肥料(生物(wù)菌劑)施入土壤後功能菌不能在土壤中有效定殖,更談不上發揮作用(yòng)。而生物(wù)有機肥料施入土壤後,通(tōng)過足量的(de)有機物(wù)質給外源功能微生物(wù)提供足夠的(de)能源物(wù)質,使這(zhè)些外源功能微生物(wù)在土壤中易于定植和(hé)繁殖,待作物(wù)根系生長(cháng)後分(fēn)泌大(dà)量根系分(fēn)泌物(wù),這(zhè)些已經在土壤中定植的(de)外源功能菌就能趨化(huà)至根表和(hé)根際,實現根際微生物(wù)區(qū)系的(de)調控,發揮根際有益菌活化(huà)養分(fēn)、刺激植物(wù)根系生長(cháng)和(hé)拮抗土傳病原菌等作用(yòng)。
科學施用(yòng)有機肥料應解決重金屬和(hé)抗生素及抗生素抗性基因問題
有機肥料(這(zhè)裏指的(de)是腐熟堆肥)除了(le)速效養分(fēn)不夠、當季作物(wù)增産不明(míng)顯的(de)缺點外,還(hái)存在一些其他(tā)缺點。例如,利用(yòng)畜禽糞便制造的(de)腐熟堆肥中有害物(wù)質的(de)問題最受關注,爲了(le)更好地利用(yòng)有機肥料,要注重源頭控制、無害化(huà)處理(lǐ)等,科學合理(lǐ)利用(yòng)有機肥。
基于環境保護、資源利用(yòng)及市場(chǎng)接受的(de)角度,當前重要的(de)有機肥肥源是集約化(huà)養殖場(chǎng)的(de)畜禽糞便、作物(wù)稭稈和(hé)農産品加工下(xià)腳料,這(zhè)三大(dà)組分(fēn)複配後經過高(gāo)溫好氧堆肥處理(lǐ),轉變爲具有商品性狀的(de)普通(tōng)有機肥和(hé)其他(tā)功能型有機(類)肥料産品。商品有機(類)肥料産品中的(de)有害物(wù)質主要來(lái)自畜禽糞便,其種類和(hé)含量差别很大(dà)。但人(rén)們總體關注的(de)有害物(wù)質包括兩大(dà)類,一類是重金屬(包括類金屬,以下(xià)簡稱重金屬);另一類是抗生素及抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,簡稱ARGs)。
由于能夠促進動物(wù)生長(cháng)、提高(gāo)飼料效率和(hé)控制與治療疾病,微量重金屬元素(如鋅、銅、砷等)和(hé)獸用(yòng)抗生素如喹諾酮類、β-内酰胺類、大(dà)環内酯類、磺胺類和(hé)四環素類抗生素等被長(cháng)期添加于飼料中,在全球範圍内廣泛應用(yòng)于集約化(huà)畜禽養殖業。但飼料中添加的(de)重金屬元素和(hé)抗生素不能在動物(wù)體内完全吸收代謝,大(dà)部分(fēn)以“原形”随糞便、尿液排洩出來(lái),畜禽糞便中銅、鋅、砷等微量元素和(hé)抗生素的(de)含量與飼料中這(zhè)些元素和(hé)物(wù)質的(de)含量直接關聯。動物(wù)腸道微生物(wù)中自然含有較高(gāo)豐度和(hé)多(duō)樣性的(de)ARGs,抗生素的(de)使用(yòng)有可(kě)能促進ARGs在動物(wù)腸道中的(de)豐度或多(duō)樣性。
爲了(le)達到以畜禽糞便爲原料制造的(de)商品有機肥的(de)安全施用(yòng),除了(le)從源頭上控制養殖飼料中重金屬元素和(hé)抗生素的(de)安全添加量外,另一個(gè)有效途徑就是在畜禽糞便農用(yòng)之前,對(duì)其進行處理(lǐ),最大(dà)限度地去除或者安全轉化(huà)畜禽糞便中的(de)重金屬和(hé)抗生素與ARGs。高(gāo)溫好氧堆肥處理(lǐ)是畜禽糞便無害化(huà)和(hé)資源化(huà)的(de)有效途徑,其目的(de)是使堆肥原料中不穩定的(de)有機物(wù)通(tōng)過高(gāo)溫好氧發酵而逐步降解和(hé)轉化(huà)爲性質穩定、對(duì)作物(wù)無害并可(kě)改良土壤的(de)堆肥産品。
在堆肥過程中,重金屬不能被微生物(wù)降解,可(kě)降解有機物(wù)在微生物(wù)作用(yòng)下(xià)分(fēn)解和(hé)合成穩定的(de)腐殖質及揮發性物(wù)質,從而導緻堆肥物(wù)料的(de)總質量下(xià)降,重金屬含量相對(duì)濃縮。普遍認爲堆肥中重金屬總量不能準确地反映重金屬的(de)潛在環境影(yǐng)響,而重金屬的(de)生态環境效應與其生物(wù)有效性密切相關,重金屬的(de)化(huà)學形态比其總量更值得(de)關注。堆肥過程對(duì)于多(duō)種重金屬元素表現爲鈍化(huà)作用(yòng),這(zhè)是因爲堆肥過程是有機物(wù)料在物(wù)理(lǐ)化(huà)學與微生物(wù)作用(yòng)下(xià)共同完成,是一個(gè)複雜(zá)的(de)動态好氧發酵過程,有機物(wù)經過快(kuài)速分(fēn)解和(hé)轉化(huà),逐步形成複雜(zá)而又穩定的(de)腐殖質類物(wù)質,這(zhè)些物(wù)質能夠與重金屬元素發生螯合反應,有效結合、鈍化(huà)這(zhè)些元素,如堆肥處理(lǐ)後交換态銅、鋅的(de)含量和(hé)分(fēn)配率均降低,說明(míng)好氧堆肥對(duì)重金屬具有一定的(de)鈍化(huà)作用(yòng),使重金屬生物(wù)有效性降低。
對(duì)有機肥的(de)施用(yòng)應該考慮其中的(de)重金屬含量、有機肥施用(yòng)量和(hé)土壤年最高(gāo)承載量,因爲重金屬具有累積性,長(cháng)期施用(yòng)會在土壤中積累,而具有超出土壤容量的(de)風險。盡管土壤自身是抗生素和(hé)ARGs的(de)豐庫,但我們也(yě)需要重視通(tōng)過有機肥施用(yòng)引入土壤中的(de)抗生素和(hé)ARGs的(de)環境風險。從源頭減少重金屬、抗生素和(hé)ARGs進入養殖業是防範有機肥施用(yòng)帶來(lái)環境風險的(de)重要措施,我國目前已有相關規定如飼料添加劑安全使用(yòng)規範,關于獸用(yòng)抗生素的(de)使用(yòng)量和(hé)使用(yòng)種類的(de)規定〔《中華人(rén)民共和(hé)國獸藥典(2015年版)》和(hé)《獸藥質量标準(2017年版)》〕等來(lái)保障有機肥原料的(de)安全。另外,開展有機肥質量控制标準、堆肥工藝參數優化(huà)和(hé)标準化(huà)的(de)研究,對(duì)于指導有機肥料的(de)安全生産和(hé)施用(yòng)也(yě)非常重要。