天昊导读

    有机肥俗称农家肥，是指含有有机物质，既能提供农作物多种无机养分和有机养分，又能培肥改良土壤的一类肥料，其中大部分为农家就地取材，自行积造的。有机肥料来源广泛，种类繁多，主要包括人畜粪尿、禽粪、堆肥、沤肥、厩肥、饼肥、草木灰、草炭、秸秆、绿肥、河塘泥和土杂肥等。

 

 

     我国早在秦汉之前，也有用有机肥养地的实践，农业部开展全国有机肥料调查研究，分为10大类433个品种。古代直至20世纪70 年代，农业生产上主要靠有机肥料，基本保持了水稻和小麦单位面积产量，并有缓慢的增加。20 世纪，因为化肥的推广，有机肥的地位日益下降。1949年有机肥占总量的99.9%，1957 年为91.0%，1965 年为80.7%，1975 年为66.4%，1980年降为47.1%，1985年为43.7%，1990年为36.7%，2000年为31.4%，2003年为25%。

 

      由于化肥的大量使用，农业生产带来巨大经济效益和满足人口急剧增长需求的同时, 其负面影响也日臻显露, 如土壤地力下降、环境质量恶化、食品质量安全事故时有发生等。因此，人们对有机肥又逐渐重视起来。但是有机肥的不合理使用也会在土壤质量、环境质量以及食品安全方面造成负面影响，如不引起足够重视，其副作用甚至超过化肥。有机肥料的施用不仅直接关系到土壤质量、农作物的产量和品质、水体和大气环境质量，而且它还是种植业与养殖业之间的重要纽带，对促进农田生态系统和生物圈中的物质循环与能量转化也有重要作用。因此，有机肥的使用将从正反两个方面强烈影响土壤质量。

 

1 .有机肥对土壤肥力质量的影响

 

1.1 提高土壤肥力

      2000 多年来，有机肥对维护地力起了巨大作用。大量长期实验结果表明，有机肥施用可增加土壤有机质，进而显著增加土壤的矿化氮，作物产量增加明显，施用有机肥与不施有机肥比较，平均增产率为12.8%。国内外大量研究结果表明，合理施用有机肥料不仅可以增加土壤有机碳含量，改善土壤物理结构，增加土壤CEC、保水能力、渗透性，提高土壤N、P、K、Ca、Mg、S 及其他微量元素含量，促进土壤微生物活动，改善土壤微生物群落结构，提高土壤肥力，改善农产品品质。

 

1.2 抑制作物病害

      有机肥具有抗病特性的生物有机肥的作用机理可能包括物理、化学、生物的作用。一方面有机肥可改善土壤物理结构，并平衡提供作物所需养分以及一些生物活性物质，植物生长健壮而抗病能力增强，同时有机肥含有拮抗菌或促生菌，改变根际微生物区系，进而抑制病原菌的爆发。

 

1.3 引起土壤质量退化

      有机肥的不合理施用也会造成土壤质量退化。规模化养殖场的畜禽粪，尤其是鸡粪含有较高的盐分和Na离子，如果过量施用，则会有土壤次生盐渍化的风险，使土壤板结。畜禽粪便农用对露天土壤没有显著的土壤次生盐渍化风险，而对于温室大棚土壤而言，在高施肥量下次生盐渍化风险较大，可严重影响农作物的生长。而目前蔬菜等经济作物上有机肥施用量普遍较高，例如山东寿光等地大棚蔬菜地土壤有机肥年施用量最高达240t/hm2鲜粪，有机肥带来的土壤次生盐渍化风险不容忽视。

 

2 有机肥对土壤环境和健康质量的影响

 

      现在的有机肥已与传统意义的有机肥在组成上有着巨大差别，规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As 等元素和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖畜禽粪中不仅N、P含量显著提高，有害重金属含量也大幅度增加。

 

2.1 重金属

      粪肥中常含大量的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As，畜禽粪农用是土壤与环境中重金属的重要来源之一，我国畜禽粪便农用输入农田土壤的Cu、Cd、Zn分别占到总输入量的 69%、55%和51%。大量长期施用，会造成土壤重金属的积累，进而威胁农产品的质量安全。长期施用猪粪明显地增加了糙米中镉含量，并超过国家卫生标准。

 

2.2 抗生素与激素

      河流中进行的调查结果显示，水环境中广泛存在药品和个人护理用品污染物（PPCPs）。48%的样品中检出抗生素，在检出的95种有机化合物中包含了22种抗生素，其中大部分为兽用或人兽共用抗生素，如大环内酯类、四环素类及磺胺类抗生素等。目前，大约50%的抗生素应用于养殖业，而40%—90%的药物又通过粪便排泄出来。

      施用畜禽粪肥农田表层土壤土霉素、四环素和金霉素的平均含量分别为未施畜禽粪肥农田的38倍、13 倍和12倍，尤其是四环素类抗生素，对生态环境中的微生物群落造成一定影响。

      畜禽粪中还含有相当数量的天然动物雌激素，包括17α-雌二醇、17β-雌二醇、雌激素酮、雌激素三醇、雌马酚及其代谢中间体。这些物质在粪便堆放过程中不易降解，可随粪肥农用进入农田与水体。

此外，粪肥中还含有一些被称为环境激素（内分泌干扰物质）的持久性有机污染物，如有机氯农药、多环芳烃等，对土壤和水体环境也可能带来一些环境风险。

 

2.3 病原生物

      全世界约有250多种人畜共患疾病，我国有120多种。畜禽粪便中的病原生物主要包括细菌、病毒、原生动物和蠕虫等。通过粪便可传染人的病原微生物超过150 种，主要为大肠杆菌、沙门氏菌等肠道细菌及一些病毒等。当畜禽粪便未经处理或无害化不完全，其所含的病原微生物在土壤中积累可能对水环境、人类健康甚至生命造成威胁。

      这些病原体可在土壤中生存较长时间，其中，沙门氏菌被认为在土壤中的存留时间较长，报道的最长达300天以上。蛔虫卵在土壤适宜条件下可存活1年，在40—60cm土壤深处的虫卵可存活2 年或更长的时间。病原体在土壤中的生存时间长短，与土壤及环境因子如土壤质地、pH值、盐度、有机质、氧化还原电位、耕作方式、温湿度、光照、紫外线强度及土著微生物等有关。

      病原生物随粪肥进入土壤后，还可以进一步侵入植物体内，污染作物可食部分，威胁食品质量安全。如大肠杆菌O157: H7可以经灌溉水或土壤进入植物体内。

 

2.4 抗性菌及抗性基因

      随着抗生素的广泛使用，抗生素的耐药问题渐渐暴露出来。沙门氏菌属的多重耐药率已从20世纪90 年代的20%—30%增加到了21世纪初的70%，随着时间的推移，其耐药率仍将大幅上升，耐药谱也将不断增宽。

 

2.5 土壤N、P积累与淋失

      增施有机肥会导致土壤中硝态N 的积累，提高了淋洗液DOP占DTP 的比例，促进土壤P的淋失，TP、DTP、DOP的累积淋失量随着有机肥的用量比例升高而增大，当超过一定值后会导致农田磷的环境风险。

 

2.6 土壤温室气体排放

      有机肥强烈影响农田土壤的碳氮转化。施用有机肥料，尤其是未经腐熟的有机肥料如作物秸杆、新鲜绿肥、未经腐熟的厩肥，可强烈促进农田CH4和N2O等温室气体的排放。长期施用厩肥的土壤也可能是N2O的重要排放源，充足的碳源同时并存，将大大促进土壤中的反硝化过程。一些研究结果表明有机肥施用增加了土壤N2O排放,而有些研究结果显示，与施用尿素相比有机肥施用可减少土壤N2O排放。