李燕青，趙秉強(qiáng)，李 壯

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧葫蘆島125100；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥制度研究進(jìn)展

李燕青1，趙秉強(qiáng)2，李 壯1

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧葫蘆島125100；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

筆者綜述了有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥以及有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)、土壤肥力以及農(nóng)田氮損失的影響以及機(jī)理，重申了有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥制度的優(yōu)越性。認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中提供的速效養(yǎng)分?jǐn)?shù)量和強(qiáng)度是影響有機(jī)物配施效果的關(guān)鍵因素，理想的有機(jī)無(wú)機(jī)配施是使得速效養(yǎng)分的數(shù)量和強(qiáng)度既能滿足作物生長(zhǎng)的需求，又不會(huì)引起因速效養(yǎng)分的流失導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。指出在生產(chǎn)實(shí)踐中科學(xué)的有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例應(yīng)該考慮以下幾個(gè)因素，主要包括土壤基礎(chǔ)地力水平，施肥水平，有機(jī)肥類型，氣候條件等；有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥過(guò)程中，在保證作物需求的前提下，降低化肥的施用比例是降低活性氮損失，減輕環(huán)境負(fù)面影響的關(guān)鍵措施。

有機(jī)無(wú)機(jī)配施；作物產(chǎn)量與品質(zhì)；土壤肥力；農(nóng)田氮損失

0 引言

自種植業(yè)出現(xiàn)開(kāi)始，如何維持土壤肥力，保證作物產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必須解決的問(wèn)題。原始農(nóng)業(yè)依靠撂荒休閑和放牧遺糞維持地力；在中國(guó)殷商時(shí)期開(kāi)始出現(xiàn)以“糞肥肥田”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)；1840年以后，伴隨李比希提出的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)，產(chǎn)生了以化肥為主的近代農(nóng)業(yè)[1-2]。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形成過(guò)程中，逐漸形成了有機(jī)肥，無(wú)機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)配施三大主要的施肥制度。

人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到化肥和有機(jī)肥在維持土壤肥力和保證作物產(chǎn)量方面均有重要作用。化肥可以迅速提高土壤主要養(yǎng)分的濃度，滿足作物生長(zhǎng)的需要；有機(jī)肥則可以迅速培肥土壤，改善作物生長(zhǎng)需要的土壤環(huán)境。有機(jī)無(wú)機(jī)配施結(jié)合了二者所長(zhǎng)，在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、培肥土壤方面均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)[3-6]。目前，相對(duì)于單施化肥或有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)配合施肥在作物增產(chǎn)提質(zhì)、培肥土壤方面的優(yōu)勢(shì)已有很多報(bào)道，但在生產(chǎn)中有機(jī)無(wú)機(jī)配施效果也受到多種因素的影響。近年來(lái)，化肥不合理施用導(dǎo)致污染環(huán)境的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮，其中氮肥引起的活性氮損失是農(nóng)田環(huán)境污染的主要因子之一[7-8]。有機(jī)無(wú)機(jī)配施作為化肥減施的重要舉措，在緩解化肥對(duì)環(huán)境的污染方面也產(chǎn)生了較大影響[9-11]。

筆者概括了目前有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥以及有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)、土壤肥力以及農(nóng)田氮損失方面的研究進(jìn)展與重要結(jié)論，重點(diǎn)探討了有機(jī)無(wú)機(jī)配施在作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)提升以及減輕環(huán)境負(fù)面效應(yīng)方面的機(jī)理，分析了影響有機(jī)無(wú)機(jī)配施效果的主要因素，以期為有機(jī)無(wú)機(jī)配施施肥制度提供理論依據(jù)。

1 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

1.1 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)作物產(chǎn)量的影響

施肥是影響作物產(chǎn)量及其土壤可持續(xù)利用最為深刻的農(nóng)業(yè)措施之一，肥料對(duì)作物的增產(chǎn)效果是毋庸置疑的[12-14]。沈善敏[3]在總結(jié)了世界各國(guó)主要的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)后得出重要結(jié)論：化肥和有機(jī)肥對(duì)作物都有極好的增產(chǎn)作用，兩者的增產(chǎn)效果不相上下；化學(xué)肥料和有機(jī)肥一樣具有持續(xù)增產(chǎn)的效果，連續(xù)施用化肥不會(huì)影響土壤的生產(chǎn)力。

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，試驗(yàn)初期單施化肥處理的作物產(chǎn)量明顯高于單施有機(jī)肥（廄肥）處理，但試驗(yàn)后期（一般為15到20年以后）單施有機(jī)肥處理的產(chǎn)量會(huì)達(dá)到或超過(guò)單施化肥處理的產(chǎn)量水平[15-18]。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因主要是化肥和有機(jī)肥的供肥模式不同導(dǎo)致的。試驗(yàn)早期，由于培肥時(shí)間較短，土壤基礎(chǔ)地力較低，本身可提供的養(yǎng)分水平低，作物生長(zhǎng)主要依靠肥料中的養(yǎng)分?；士梢匝杆偬岣咄寥乐兄饕B(yǎng)分的濃度，滿足作物生長(zhǎng)需求；有機(jī)肥養(yǎng)分濃度低，所提供的速效養(yǎng)分不足以滿足作物生長(zhǎng)需求，因此會(huì)出現(xiàn)化肥處理的產(chǎn)量明顯高于有機(jī)肥的處理。試驗(yàn)持續(xù)一定年限后，即使當(dāng)季施用的有機(jī)肥所提供的養(yǎng)分不足以滿足作物需求，有機(jī)肥處理的土壤可礦化積累足夠的供作物吸收的養(yǎng)分，有機(jī)肥處理的產(chǎn)量也可達(dá)到甚至超過(guò)單施化肥處理的產(chǎn)量[18-19]。

有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)作物產(chǎn)量效應(yīng)的研究結(jié)論不盡一致。部分研究結(jié)果顯示化肥與有機(jī)肥配施的產(chǎn)量高于單施化肥或有機(jī)肥處理。馬俊永等[20]在河北潮土24年定位試驗(yàn)以及索東讓[21]在甘肅21年的定位試驗(yàn)結(jié)果均表明：有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合有顯著的正交互作用，在等量施肥條件下比單施秸稈或化肥的增產(chǎn)效果更好；Yadav等[22]通過(guò)對(duì)印度6個(gè)持續(xù)十幾年的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理對(duì)作物的增產(chǎn)效果是顯著高于施用NPK肥料的處理。他們認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施能夠取得比單施化肥或有機(jī)肥的更高產(chǎn)量的原因，一是由于有機(jī)肥的培肥作用，使得土壤具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)；二是有機(jī)肥帶入的額外的磷、鉀以及中微量元素。中國(guó)農(nóng)科院湖南祁陽(yáng)試驗(yàn)站[23]的長(zhǎng)達(dá)18年的定位試驗(yàn)表明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用能更好的維持水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的效果，他認(rèn)為單施有機(jī)肥的處理養(yǎng)分釋放太緩慢，而單施化肥的處理水稻后期易脫肥，因此二者產(chǎn)量均低于有機(jī)無(wú)機(jī)配施的處理。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)利用經(jīng)過(guò)處理的秸稈、豬糞與化肥配施試驗(yàn)表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)水稻及菠菜的增產(chǎn)效果均顯著高于單施化肥和有機(jī)肥的處理，他們認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配合能夠促進(jìn)土壤中的微生物繁殖與活動(dòng)，可以更好的調(diào)節(jié)土壤N素的釋放，改善了土壤對(duì)作物的供氮能力，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的[24-28]。有學(xué)者從生理層面解釋了有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)小麥[29-31]和玉米[32]增產(chǎn)的原因，他們認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施由于延緩了小麥玉米根系和其他器官的衰老，延長(zhǎng)了灌漿時(shí)間，使得粒重增加，達(dá)到增產(chǎn)的目的。徐明崗等[33]經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施主要是通過(guò)提高單位面積的穗數(shù)和穗粒數(shù)，到達(dá)水稻高產(chǎn)的目的；而周江明[34]認(rèn)為施氮量相同情況下，施入適當(dāng)比例的有機(jī)肥主要是通過(guò)提高水稻穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，促進(jìn)水稻高產(chǎn)。也有試驗(yàn)結(jié)果顯示，培肥時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施并不能顯著提高作物產(chǎn)量。Dawe等[35]在總結(jié)了亞洲25個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)后指出，利用現(xiàn)有的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)設(shè)計(jì)很有可能高估有機(jī)物料對(duì)作物的增產(chǎn)作用，有機(jī)肥只能作為推薦化肥用量的基礎(chǔ)上的一種補(bǔ)充施肥措施，而不能替代化肥。林治安等[15]在華北潮土上的長(zhǎng)期試驗(yàn)表明，常量有機(jī)無(wú)機(jī)配施與等氮量的單施化肥或有機(jī)肥處理的產(chǎn)量15年后基本保持一致，沒(méi)有明顯的增產(chǎn)效果。他認(rèn)為經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的施肥和培肥過(guò)程，土壤肥力和供肥性能已經(jīng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定和充足階段，作物產(chǎn)量的限制因素是該區(qū)域的氣候和環(huán)境條件，而不再是土壤的水肥狀況。劉守龍等[17]認(rèn)為施肥對(duì)產(chǎn)量的影響主要取決于養(yǎng)分投入量的大小，有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)作物的增產(chǎn)效果可能只是由于試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間較短而出現(xiàn)的短暫現(xiàn)象，隨著培肥時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤的基礎(chǔ)地力逐漸提高，當(dāng)其本身可以提供足夠多的礦質(zhì)養(yǎng)分時(shí)，不同的施肥方式之間的產(chǎn)量差異會(huì)降低。

在實(shí)際生產(chǎn)中，有機(jī)無(wú)機(jī)配施是中低產(chǎn)田維持作物高產(chǎn)同時(shí)培肥地力的重要途徑。許多試驗(yàn)結(jié)果也表明，適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)無(wú)機(jī)配施比例能夠保持和提高水稻、小麥等農(nóng)作物的產(chǎn)量，但有機(jī)肥的比例超過(guò)一定閾值有可能降低作物產(chǎn)量[16,36]。因此，在實(shí)踐中必然存在一個(gè)有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的適當(dāng)比例。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同作物間有機(jī)無(wú)機(jī)肥最適施用比例的研究在南方水稻上有一些報(bào)道。鄭蘭君等[37]16年的定位試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥（豬糞水）30%、無(wú)機(jī)肥70%的施肥處理可以維持水稻高產(chǎn)的同時(shí)提高土壤肥力。劉宇鋒等[38]通過(guò)水稻盆栽試驗(yàn)表明有機(jī)肥（商品有機(jī)肥）20%、無(wú)機(jī)肥80%與有機(jī)肥40%、無(wú)機(jī)肥60%處理均獲得了高于單施化肥的產(chǎn)量。孟琳等[26]在研究稻田多個(gè)施氮水下有機(jī)肥（商品有機(jī)肥）的替代率的研究中得出結(jié)論：氮用量在每公頃180 kg時(shí)，有機(jī)肥料的最適替代率為15%～30%；而氮用量在每公頃240 kg時(shí)有機(jī)肥氮的最適替代率為10%～20%。周江明[34]通過(guò)田間試驗(yàn)?zāi)M了水稻最高產(chǎn)量與有機(jī)肥（商品有機(jī)肥）的施用比例間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥的施用比例在20%～40%之間可以獲得較高產(chǎn)量，且有機(jī)所占比例存在“早稻高，晚稻低、單季稻中”的現(xiàn)象，他認(rèn)為：早稻獲得高產(chǎn)時(shí)有機(jī)肥比例高可能與稻田土壤氮的背景值高有關(guān)，土壤本身可提供氮的背景值高能保證水稻分蘗所需養(yǎng)分，因此有機(jī)肥比例高對(duì)早稻的高產(chǎn)影響不大；晚稻移栽時(shí)溫度較高，施入的有機(jī)肥礦化速度快，導(dǎo)致土壤的極度還原條件，阻礙了水稻的生長(zhǎng)，因此需要減少有機(jī)肥的使用比例。這些結(jié)果基本反映出中國(guó)稻田有機(jī)肥對(duì)化肥的替代率保持在20%～40%之間可以保持水稻的高產(chǎn)同時(shí)提高土壤肥力。另有一些學(xué)者研究了蔬菜作物的有機(jī)無(wú)機(jī)最適配比問(wèn)題。寧建鳳等[39]通過(guò)盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)（商品有機(jī)肥）配比在1:1時(shí)油麥菜的產(chǎn)量最高，同時(shí)可以兼顧生態(tài)效益。高偉[40]發(fā)現(xiàn)設(shè)施條件下3/4化肥+1/4豬糞處理時(shí)芹菜可以兼顧環(huán)境效益的同時(shí)獲得最高的經(jīng)濟(jì)效益。張楊珠等[41]認(rèn)為有機(jī)肥（菜籽餅肥）化肥的比例為1:1時(shí)，小白菜可以獲得較高的產(chǎn)量。李淑儀等[42]蔬菜的有機(jī)（雞糞和鴿糞）/無(wú)機(jī)肥合理配比為0.25:1至0.5:1，小白菜、茄子和冬種馬鈴薯施肥的產(chǎn)量和品質(zhì)水平較佳。但是由于各地區(qū)農(nóng)田肥力水平、氣候條件、施肥水平，有機(jī)肥種類等均有所差異，因此合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例仍需進(jìn)一步求證。

1.2 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)作物品質(zhì)的影響

作物品質(zhì)受作物品種和生長(zhǎng)環(huán)境的雙重影響[43-44]，合理施肥可以改善土壤環(huán)境，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[45-47]。不同的施肥時(shí)間、施肥量、基追比，N、P、K肥以及有機(jī)肥間的互相配施對(duì)作物的品質(zhì)均有不同的影響[48-49]。

谷物籽粒品質(zhì)包含許多性狀，概括起來(lái)可以分為形態(tài)（外觀）品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)。研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以改善小麥面粉與面團(tuán)品質(zhì)指標(biāo)中的大部分指標(biāo)，提高籽粒蛋白質(zhì)含量，改善淀粉糊化特性[50-52]。姜東等[53]認(rèn)為有機(jī)肥主效應(yīng)對(duì)小麥大部分品質(zhì)指標(biāo)無(wú)影響，而無(wú)機(jī)肥主效應(yīng)和有機(jī)無(wú)機(jī)交互效應(yīng)對(duì)籽粒大部分品質(zhì)性狀均有顯著影響；相對(duì)于單施無(wú)機(jī)肥的處理，有機(jī)無(wú)機(jī)配施提高了大部分小麥大部分品質(zhì)性狀，有利于強(qiáng)筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的同步提高，但不利于弱筋小麥品質(zhì)的改善。也有學(xué)者指出，在適氮范圍內(nèi)有些品種的蛋白質(zhì)含量和籽粒產(chǎn)量可以同步增加[54]。施肥顯著影響稻米的外觀品質(zhì)（堊白率、堊白大小和程度）、食用品質(zhì)（直鏈淀粉量、蛋白質(zhì)含量），但對(duì)稻米的加工品質(zhì)（糙米率、精米率、整精米率）影響較小。王飛等[55]發(fā)現(xiàn)NPK配施有機(jī)肥與單施NPK肥的處理水稻籽粒中氨基酸尤其是谷氨酸的含量明顯提高，化肥與牛糞配施增加籽粒中粗蛋白、淀粉含量的效果較為突出。吳春艷等[56]認(rèn)為長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施基本不影響稻米的加工品質(zhì)，而且不同的施肥處理均降低了稻米的外觀品質(zhì)，但是改善了稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)。周江明[33]認(rèn)為有機(jī)氮在20%～40%之間可以獲得較好品質(zhì)的稻米，有機(jī)肥比例過(guò)高稻米易碎、堊白上升、蛋白質(zhì)含量也可能會(huì)下降。劉建等[57]認(rèn)為隨著有機(jī)氮比例的增加稻米堊白率增高，堊白度呈先增后降趨勢(shì)，直鏈淀粉含量略有增加，而蛋白質(zhì)含量則顯著下降，糊化溫度呈下降趨勢(shì)，食味品質(zhì)隨有機(jī)氮比例提高得到了改善。綜合來(lái)看，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施雖然一定程度上可能會(huì)降低稻米的外觀品質(zhì)，但可以提高稻米中必需氨基酸和蛋白質(zhì)總量，食味品質(zhì)也能得到一定的改善。

有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)蔬菜瓜果等農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)也有重要影響。多數(shù)報(bào)道表明相對(duì)于單施化肥，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施在保證產(chǎn)量的同時(shí)可以降低葉菜類硝酸鹽的含量，同時(shí)提高其體內(nèi)可溶性糖、Vc、蛋白質(zhì)含量[25,58]；果實(shí)類作物單果重、果實(shí)硬度以及可溶性固形物含量均明顯提高，纖維品質(zhì)也可得到改善[46,59]。

有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)作物品質(zhì)的提升效應(yīng)主要取決于其供肥模式，其中供氮模式尤為重要。因此，影響有機(jī)無(wú)機(jī)配施供肥模式的施肥水平、有機(jī)肥類型、有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例等因素對(duì)作物品質(zhì)的提升效應(yīng)均有不同影響。合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施在作物生長(zhǎng)期內(nèi)所提供的速效養(yǎng)分含量應(yīng)以實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同步提升為目標(biāo)。另外相對(duì)于化肥，有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以為作物提供更加全面、平衡的養(yǎng)分，為實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)、數(shù)量以及比例可以影響植物的激素代謝，可以對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。有機(jī)肥中生物活性物質(zhì)（氨基酸、酶、腐殖酸等有機(jī)小分子）可能對(duì)植物內(nèi)源激素代謝產(chǎn)生影響，從而促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。有機(jī)肥養(yǎng)分釋放穩(wěn)定持續(xù)，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以和作物的生理需求和諧同步，和諧的養(yǎng)分供應(yīng)確保了作物營(yíng)養(yǎng)代謝協(xié)調(diào)平衡，提高了作物的自身免疫能力，減少了作物的應(yīng)激產(chǎn)物和有害物質(zhì)的積累，促進(jìn)了養(yǎng)分向作物繁殖器官及其儲(chǔ)藏性產(chǎn)物的富集，從而實(shí)現(xiàn)抗逆、增產(chǎn)、增質(zhì)的目標(biāo)[45,60-61]。

2 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)土壤肥力的影響

國(guó)內(nèi)外的許多長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)表明，無(wú)論是有機(jī)肥（廄肥）還是化肥均能維持和提高土壤肥力，廄肥效果顯著優(yōu)于化肥[12]；廄肥和堆肥可以加速土壤中C、N、P的積累[18-19]，也可以提高土壤的有效養(yǎng)分的含量；化學(xué)氮肥對(duì)提高土壤中有機(jī)C、N的含量也有微弱的作用，多數(shù)人認(rèn)為是由于提高了作物留在土壤中的殘茬的緣故[62]；長(zhǎng)期施用化肥或有機(jī)肥均可增加土壤全P和速效P含量，但化肥可能主要是增加土壤無(wú)機(jī)P含量，而有機(jī)肥則以增加有機(jī)P為主；土壤K庫(kù)是極大的，無(wú)論是有機(jī)肥還是化肥對(duì)土壤全鉀含量影響不大，但施肥可以明顯提高代換性鉀在全鉀中的比例[63-66]。化學(xué)肥料可以快速提高土壤中的速效養(yǎng)分含量并在這一水平上保持相對(duì)穩(wěn)定，而有機(jī)肥則具有持續(xù)提高土壤速效養(yǎng)分含量的作用[15]。

許多長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，施用有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施能夠增加土壤水穩(wěn)性以及非水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量，提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[67-69]，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[70]的形成；增加土壤孔隙度、降低容重[20]，調(diào)節(jié)土壤通氣性，建立良好的耕層結(jié)構(gòu)[71]。有機(jī)肥的施入還提高了土壤有機(jī)膠體的數(shù)量，增強(qiáng)土壤保肥保水的能力，使得土壤中水肥氣熱更加合理，由于有機(jī)膠體的大量存在，土壤的緩沖能力得到提高，維持了土壤pH的穩(wěn)定[72-73]，改善了作物根際環(huán)境。

施肥對(duì)土壤生物肥力的影響較為復(fù)雜。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為有機(jī)肥可以為微生物提供充足的有機(jī)C及N源，因此，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以提高土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，提高微生物多樣性指數(shù)，使得群落結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜[74-75]。有學(xué)者指出有機(jī)肥種類不同對(duì)微生物的影響不同，Bittman[76]發(fā)現(xiàn)多年施用牛糞可以提高土壤中細(xì)菌的數(shù)量，而真菌的數(shù)量的基本與對(duì)照持平?；瘜W(xué)肥料由于沒(méi)有給微生物生長(zhǎng)提供碳源和能源物質(zhì)，因此對(duì)微生物的繁殖影響甚微，但也有人指出化肥可以通過(guò)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，使根系分泌低分子量的有機(jī)物，提高土壤微生物活性及數(shù)量。化肥的種類以及不同肥料之間的配合方式對(duì)微生物的活動(dòng)也有不同影響，NPK均衡施肥土壤中硝化、氨化細(xì)菌、纖維分解菌數(shù)量均多于非均衡施肥的處理，NPK配施有機(jī)肥或秸稈與單施化肥的處理相比，土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量明顯增加[77]。有學(xué)者提出不同施肥制度導(dǎo)致的土壤微生物多樣性發(fā)生變化主要是由于施肥條件下土壤的pH等微域生境因素發(fā)生了變化，影響了土壤生境對(duì)微生物的適宜性[78-79]。

有機(jī)肥和化肥施入土壤后，不僅對(duì)土壤的培肥效果明顯不同，對(duì)土壤的供肥能力也會(huì)產(chǎn)生重要影響[80-81]。有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量豐富、養(yǎng)分多為有機(jī)結(jié)合態(tài)，養(yǎng)分釋放過(guò)程與有機(jī)肥在土壤中分解礦化過(guò)程協(xié)同，對(duì)于提高土壤溶液中養(yǎng)分濃度的效果一般，肥效緩、養(yǎng)分不易流失，可以起到改善土壤性狀，提高土壤養(yǎng)分庫(kù)容總量以及速效養(yǎng)分的緩沖容量，因此供肥性持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，供肥強(qiáng)度弱。無(wú)機(jī)化學(xué)肥料養(yǎng)分形態(tài)單一，但濃度相對(duì)較高，且養(yǎng)分釋放過(guò)程與其在土壤溶液中的溶解過(guò)程協(xié)同，可以迅速提高土壤中速效養(yǎng)分的含量，維持土壤溶液養(yǎng)分的強(qiáng)度因素，肥效快、養(yǎng)分易流失，對(duì)改善土壤性狀作用微弱，因此供肥性持續(xù)時(shí)間短，供肥強(qiáng)度強(qiáng)。有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用后土壤供肥性受有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合的比例、有機(jī)肥料的類型等因素的影響?；逝涫┍壤邥r(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合體現(xiàn)更多化肥的供肥特性；有機(jī)肥比例高時(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合更多體現(xiàn)有機(jī)肥的供肥特性。相同比例條件時(shí)，有機(jī)肥中速效養(yǎng)分多、易礦化時(shí)體現(xiàn)更多化肥的供肥特性；反之，則更多體現(xiàn)有機(jī)肥的供肥性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中不同的有機(jī)肥，需要不同的有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合比例才能使得維持土壤溶液中養(yǎng)分強(qiáng)度的能力得到提升，同時(shí)持續(xù)改善土壤溶液中速效養(yǎng)分的供應(yīng)能力。

3 有機(jī)肥與化肥配施對(duì)農(nóng)田氮損失的影響

3.1 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)NH3揮發(fā)的影響

農(nóng)田土壤NH3揮發(fā)產(chǎn)生的過(guò)程可以描述為，土壤膠體吸附的銨離子轉(zhuǎn)化為土壤溶液中的游離態(tài)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為NH3，然后通過(guò)土壤大氣交換過(guò)程揮發(fā)到空氣中[82]。

施肥可以直接影響土壤溶液中銨的濃度，進(jìn)而影響NH3的揮發(fā)過(guò)程。李鑫等[83]研究了不同施肥方式對(duì)NH3揮發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)化學(xué)肥料撒施后灌水處理明顯促進(jìn)了NH3的揮發(fā)過(guò)程，明顯高于撒施后翻耕和條施后覆土的處理。研究表明，NH3揮發(fā)速率以及累計(jì)NH3揮發(fā)量隨施氮量的增加而增加，而NH3揮發(fā)損失占施氮量的百分比（N損失率）并不隨著施氮量的增加而顯著增加[84-86]。有機(jī)肥在堆肥過(guò)程中，大部分氮素以NH3的形式損失。王巖等[87]在研究中發(fā)現(xiàn)牛糞堆肥過(guò)程中，以NH3形態(tài)揮發(fā)損失的氮占到牛糞總含氮量的17%～50%。有機(jī)肥在施用過(guò)程中也有不同程度的NH3揮發(fā)損失，其損失量取決于有機(jī)肥中銨態(tài)氮的濃度以及當(dāng)時(shí)的土壤環(huán)境條件。由于有機(jī)肥中的速效氮的含量相對(duì)較低，在等氮量（全氮）條件下，有機(jī)肥所產(chǎn)生的NH3揮發(fā)一般小于等量的無(wú)機(jī)氮肥。李宗新等[88]發(fā)現(xiàn)，與單施化肥相比，秸稈還田配施化肥可顯著減少NH3揮發(fā)損失。李菊梅等[89]也認(rèn)為與單施尿素相比，單施有機(jī)肥及化肥有機(jī)肥配對(duì)可以顯著降低稻田NH3揮發(fā)。倪康等[90]認(rèn)為平衡施肥或者有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以減少NH3揮發(fā)損失。

3.2 有機(jī)肥與化肥配合施用對(duì)N2O排放的影響

土壤中的硝化和反硝化過(guò)程是N2O排放的兩條主要途徑。施肥作為影響農(nóng)田土壤環(huán)境最深刻的管理措施之一，氮肥可以直接影響硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程的反應(yīng)底物，因此施氮量、氮肥類型及施用方式均對(duì)N2O的排放有著舉足輕重的作用[91-97]。

研究表明，等氮量基礎(chǔ)上，施用有機(jī)肥較施用化肥能顯著減少N2O的排放[98-100]。部分研究中發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥的處理N2O的排放量超過(guò)了施用化肥的處理，主要是這些研究中沒(méi)有建立在等氮（全氮）的基礎(chǔ)上[101-103]。翟鎮(zhèn)等[99]在研究中發(fā)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)配施的處理N2O的排放量也顯著低于單施化肥的處理，卻高于單施有機(jī)肥的處理；但是周鵬等[104]的研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理的N2O的排放量顯著小于單施有機(jī)肥的處理。懂玉紅等[105]在等氮量的基礎(chǔ)上研究發(fā)現(xiàn)化肥配合有機(jī)肥施用的N2O通量大于單施化肥的處理。李曉等[106]在等氮量的基礎(chǔ)上研究了不同氮肥類型對(duì)N2O排放的影響，發(fā)現(xiàn)旱作小米生長(zhǎng)季N2O排放總量由高到低依次為人糞、尿素、雞糞和豬糞、牛糞，水稻季排放總量由高到低依次為尿素、人糞、雞糞和豬糞，牛糞處理。

土壤中N2O的產(chǎn)生過(guò)程受反應(yīng)底物C和N的雙重影響。有人指出：當(dāng)有機(jī)肥料等碳量施用時(shí)，N2O的排放受N供應(yīng)水平的制約；而有機(jī)肥料等氮量施用時(shí)，N2O排放受C供應(yīng)水平的制約[107-108]。目前很多長(zhǎng)期定位試驗(yàn)均是在NPK均衡施肥的基礎(chǔ)上增施一定量的秸稈或糞肥（沒(méi)有建立在等氮的基礎(chǔ)上），短期試驗(yàn)結(jié)果很難有說(shuō)服力。而且由于有機(jī)肥種類復(fù)雜多樣，性質(zhì)也各不相同，目前關(guān)于有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥對(duì)N2O排放的影響沒(méi)有得出一致的結(jié)論。

3.3 有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)土體硝酸鹽累積和淋洗的影響

氮肥（化肥或有機(jī)肥）施用不當(dāng)時(shí)，不能被作物有效吸收利用，由于土壤膠體對(duì)帶負(fù)電的NO3--N的吸附能力很弱，遇到降雨或灌溉，土壤中的NO3--N會(huì)隨水向下淋失，導(dǎo)致氮素移動(dòng)到根區(qū)以外，造成養(yǎng)分的流失；在地下水位較淺時(shí)，還導(dǎo)致水中NO3--N超標(biāo)，造成地下水污染[109-112]。

目前，許多學(xué)者研究了施肥對(duì)土壤剖面NO3--N分布的影響，得出了相對(duì)一致的結(jié)論：有機(jī)氮肥和無(wú)機(jī)氮肥都會(huì)引起土壤NO3--N的淋失，有機(jī)肥氮的損失明顯小于無(wú)機(jī)氮肥[113]；施肥量顯著影響NO3--N在土壤剖面中的累積，化肥或有機(jī)肥過(guò)量都會(huì)造成NO3--N大量累積[114]；不同的有機(jī)肥種類造成的NO3--N累積程度也有明顯不同，一般認(rèn)為禽類糞便更容易造成礦質(zhì)氮的累積，其次是豬糞，牛糞累積程度最小[115]。相對(duì)于單施氮肥，NPK肥配施或NPK配施有機(jī)肥可以明顯減少NO3--N在土壤下層剖面中的累積。

與單施化肥相比，有機(jī)無(wú)機(jī)配施之所以能夠減少土壤剖面中NO3--N的累積，可能的原因主要有：一是等氮量條件下，有機(jī)無(wú)機(jī)配施有機(jī)氮占有一定比例，這部分氮需要礦化后才能轉(zhuǎn)化為NO3--N，因此短時(shí)間內(nèi)不會(huì)造成氮的淋失；二是有機(jī)無(wú)機(jī)配施提高了土壤的C/N，同時(shí)也為土壤微生物提供了碳源，刺激了土壤微生物的增殖，可以暫時(shí)將土壤中多余的NO3--N轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮，起到了固定作用；三是有機(jī)無(wú)機(jī)配施中有機(jī)肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的改良，如有機(jī)膠體的增加可以盡可能多的吸附NO3--N，起到了保肥的效果，良好的土壤結(jié)構(gòu)可以改善土壤的保水性能，減少了NO3--N的隨水向下滲漏。

4 影響有機(jī)肥與化肥配合施用效果因素的思考

單純從養(yǎng)分釋放速率的角度來(lái)講，水溶性較好的化肥屬于速效性肥料，而有機(jī)肥由于養(yǎng)分多為有機(jī)結(jié)合態(tài)，屬于緩效型肥料。有機(jī)與無(wú)機(jī)結(jié)合比例直接決定了其能提供速效養(yǎng)分的數(shù)量和強(qiáng)度，是影響有機(jī)無(wú)機(jī)配施效果關(guān)鍵因素?？茖W(xué)的有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中速效養(yǎng)分的數(shù)量和強(qiáng)度應(yīng)該即能滿足作物生長(zhǎng)需要的，同時(shí)應(yīng)該考慮到易流失的速效養(yǎng)分對(duì)環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)。從這兩個(gè)角度，生產(chǎn)實(shí)踐中，科學(xué)的有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例應(yīng)該考慮到下面幾個(gè)因素：

一是土壤基礎(chǔ)地力。就作物產(chǎn)量方面而言，基礎(chǔ)地力的低的土壤，土壤本身在作物生長(zhǎng)周期內(nèi)可提供的供作物吸收利用的養(yǎng)分較少。要保證一定的作物產(chǎn)量需要肥料提供更多的可供作物直接吸收的速效養(yǎng)分，因此有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中需要配施較高比例的化肥以維持土壤中速效養(yǎng)分的濃度?；A(chǔ)肥力較高的土壤，土壤本身可提供較多的速效養(yǎng)分供作物吸收，肥料在作物生長(zhǎng)過(guò)程中提供少量或者不提供養(yǎng)分均可達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量，肥料提供的養(yǎng)分已不在是產(chǎn)量的限制性因子，此時(shí)有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程可少施甚至不施化肥，可僅施用部分有機(jī)肥以維持土壤的基礎(chǔ)地力。就農(nóng)田養(yǎng)分流失方面而言，基礎(chǔ)地力低的土壤配施化肥高比例化肥時(shí)要遵循少量多次的原則，避免化學(xué)氮肥的一次性投入導(dǎo)致的養(yǎng)分流失；基礎(chǔ)地力高的土壤速效養(yǎng)分的含量更高，本身造成導(dǎo)致養(yǎng)分流失、環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)較大，因此應(yīng)慎用化肥。

二是施肥水平。施肥水平較低時(shí)，肥料中的全部養(yǎng)分在作物生長(zhǎng)周期內(nèi)不足以或者基本滿足作物需要，要保證一定的作物產(chǎn)量需要肥料中的養(yǎng)分全部轉(zhuǎn)化釋放，供作物吸收，此時(shí)有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中需要配施較高比例的化肥以維持土壤中速效養(yǎng)分的濃度。施肥水平高時(shí)，肥料中的養(yǎng)分僅需部分養(yǎng)分轉(zhuǎn)化釋放供作物吸收，即可保證作物產(chǎn)量，其余養(yǎng)分可保存在土壤中，培肥土壤。此時(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中應(yīng)加大有機(jī)肥的比例，即減少了化肥大量施用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，又起到了快速培肥土壤的作用。

三是有機(jī)肥的類型。有機(jī)肥種類，腐解程度直接影響有機(jī)肥中速效養(yǎng)分的含量以及施入土壤后的礦化分解速率。施肥水平一定時(shí)，本身速效養(yǎng)分含量高，礦化分解速率快的有機(jī)肥，應(yīng)以小比例的化肥與大比例的有機(jī)肥配施即可滿足作物生長(zhǎng)對(duì)速效養(yǎng)分的需求；反之，則應(yīng)以大比例的化肥與小比例的有機(jī)肥方可滿足作物生長(zhǎng)對(duì)速效養(yǎng)分的需求。

四是氣候條件。溫度和水分是影響有機(jī)肥分解快慢的重要環(huán)境因素。濕熱氣候條件下有機(jī)肥礦化分解較快的地區(qū)可適當(dāng)提高有機(jī)肥的比例降低化肥的施用比例，以減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；干冷氣候條件下有機(jī)肥礦化分解慢的地區(qū)則應(yīng)適當(dāng)提高化肥的比例降低有機(jī)肥施用比例以滿足作物生長(zhǎng)需要。

另外，生長(zhǎng)季節(jié)、需肥規(guī)律均有明顯差異適宜的不同作物種類，理論上有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例也會(huì)略有不同。

施肥導(dǎo)致的氮的氣態(tài)損失以及硝酸鹽淋洗是農(nóng)田氮損失的主要途徑，也是威脅生態(tài)環(huán)境的主要因素。有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中肥料提供的速效氮數(shù)量和強(qiáng)度與農(nóng)田中氮的氣態(tài)以及淋洗損失有直接聯(lián)系，而有機(jī)無(wú)機(jī)配施過(guò)程中化肥的施用比例是速效氮數(shù)量和強(qiáng)度的決定性因素，因此，在保證產(chǎn)量的前提下，應(yīng)根據(jù)土壤、氣候、作物、施肥水平等，盡可能的降低化肥的施用比例。

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Research Progress of Organic-inorganic Fertilizer Combined Application System

Li Yanqing1,Zhao Bingqiang2,Li Zhuang1
(1Research Institute of Pomology,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Fruit Germplasm Resources Utilization,Ministry of Agriculture,Huludao 125100,Liaoning,China;2Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer,Ministry of Agriculture/Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)

The authors reviewed the influence of organic fertilizer,inorganic fertilizer and organic-inorganic fertilizer combined application on crop yield and quality,soil fertility and nitrogen loss in farmland,and reiterated the superiority of organic-inorganic fertilizer combined application.The response of organicinorganic fertilization could be mainly affected by the quantity and intensity of available nutrients.The rational organic-inorganic fertilizer combined application could make available nutrients meet the demand of crop growth without environmental risks.Several factors should be considered in the practice of organic-inorganic fertilizer combined application,including soil fundamental fertility,fertilization level,organic fertilizer type and climate condition.This study indicated that reducing the proportion of chemical fertilizer in the combined application of organic-inorganic fertilizer,on the premise of satisfying crop demand,could be the key measure to reduce environmental negative impact.

Organic-inorganic Fertilizer Combined Application;Crop Yield and Quality;Soil Fertility;Farmland Nitrogen Loss

S-14

A論文編號(hào)：cjas17020011

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(1610182016012)。

李燕青，男，1987年出生，山東聊城人，助理研究員，博士，研究方向?yàn)榉柿腺Y源利用。通信地址：125100遼寧省興城市興海南街98號(hào)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所，Tel：0429-3598156，E-mail：abcd7931@163.com。

趙秉強(qiáng)，男，1963年出生，山東德州人，研究員，博士，主要從事新型肥料方面研究。通信地址：100081北京市中關(guān)村南大街12號(hào)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，Tel：010-82108658，E-mail：zhaobinqiang@caas.cn。

2017-02-10，

2017-04-17。