梁 路，張衛(wèi)杰，徐博涵，莊秋麗，姜秀芳，黃玉波

（周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 周口 466000）

化肥可以迅速提高土壤中作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分含量，對(duì)作物增產(chǎn)作用較大，因而被長(zhǎng)期大量投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。在化肥農(nóng)藥減施增效政策驅(qū)動(dòng)下，雖然我國(guó)2020 年化肥用量零增長(zhǎng)目標(biāo)已實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)前化肥施用總量依然很高，且肥料利用率不足40%，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大提升空間[1]。大量養(yǎng)分經(jīng)由不同途徑損失，造成土壤肥力下降、微生物多樣性降低、水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題，破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[2-3]。因此，有機(jī)肥替代化肥技術(shù)作為我國(guó)持續(xù)推進(jìn)化肥減量的重要措施應(yīng)運(yùn)而生。有機(jī)肥含有大量有機(jī)物質(zhì)、養(yǎng)分全面，在維持和提高土壤肥力、促進(jìn)水肥協(xié)調(diào)等方面有著特殊作用，但肥效緩慢、養(yǎng)分含量低，不能及時(shí)滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求[4-5]。有機(jī)肥與化肥配合施用，集二者之所長(zhǎng)，既可以達(dá)到緩急相濟(jì)的效果，又能減少化肥用量、培肥土壤、減輕環(huán)境壓力[6]，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型、推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展有重要意義。

近年來(lái)，有關(guān)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤肥力和土壤環(huán)境影響的研究成了眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，但大多數(shù)研究聚焦在有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤微生物、土壤環(huán)境等單個(gè)或若干方面的影響[7-10]，缺乏對(duì)其影響和影響機(jī)制的系統(tǒng)概括。因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展，綜述有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分狀況、土壤微生物、土壤重金屬和土壤氮磷流失的影響及作用機(jī)制，并對(duì)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施過(guò)程中存在的主要問(wèn)題提出建議，以期正確認(rèn)識(shí)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施的優(yōu)缺點(diǎn)，為有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

1.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤容重和孔隙度的影響

土壤物理性質(zhì)對(duì)調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱具有決定性作用。當(dāng)土壤水分入滲率低、地表徑流增強(qiáng)、黏聚力差、通氣性差、根系密度低以及機(jī)械化困難時(shí)，這種土壤通常被認(rèn)為是物理?xiàng)l件差的土壤[11]。土壤物理結(jié)構(gòu)受土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響[12]，而有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)中長(zhǎng)鏈分子能夠有效地黏結(jié)礦物顆粒，促進(jìn)團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成[13]，改善土壤結(jié)構(gòu)。因此，土壤物理特性如孔隙度、容重、通氣性、水分入滲率和水分保持能力也會(huì)提高。容重和孔隙度是土壤物理性質(zhì)中最具有代表性的指標(biāo)。MEENA 等[14]的研究結(jié)果表明，與單施化肥相比，僅施糞肥或糞肥與化肥配施土壤的容重分別顯著降低了20.7%和20.1%。DU 等[15]對(duì)141 篇相關(guān)文獻(xiàn)、774 組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥處理的土壤容重顯著降低了3.9%，這主要與配施有機(jī)肥的土壤有機(jī)碳含量較高有關(guān)。此外，土壤孔隙是養(yǎng)分運(yùn)輸、水分運(yùn)動(dòng)和土壤呼吸的通道，其結(jié)構(gòu)變化會(huì)影響土壤肥力、通氣性和水分有效性[16]。LUAN等[17]的研究結(jié)果表明，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能顯著提高土壤大、中、微孔體積，減少土壤超微孔體積，增加土壤保水性和通氣性。彭娜等[18]觀察到，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以促進(jìn)土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳積累，降低土壤容重，提高土壤孔隙度特別是土壤通氣孔隙度，這與蘭志龍等[19]的研究結(jié)果類似。另外，不規(guī)則土壤孔隙對(duì)土壤水分和氣體的傳輸、存儲(chǔ)非常重要。LUAN 等[17]、PITUELLO 等[20]的研究結(jié)果均表明，有機(jī)肥施用可顯著提高土壤孔隙的孔隙率和向異性程度，改變土壤孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高土壤不規(guī)則孔隙含量，降低土壤規(guī)則孔隙含量。

1.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)，影響土壤的通氣性、滲透性和養(yǎng)分循環(huán)，也是土壤微生物和動(dòng)物的庇護(hù)所[21]。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)劑，有機(jī)肥的施用有利于土壤有機(jī)質(zhì)積累，進(jìn)而增加土壤團(tuán)聚體中顆粒間的內(nèi)聚力和疏水性，減少團(tuán)聚體分解，增強(qiáng)其穩(wěn)定性[22]。此外，有機(jī)肥分解能激發(fā)土壤微生物活性，其代謝產(chǎn)物（例如多糖）可以膠結(jié)土壤顆粒形成團(tuán)聚體，并增加團(tuán)聚體間的內(nèi)聚力[23]。DORADO 等[24]通過(guò)16 a 的定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用農(nóng)家糞肥和作物秸稈后，土壤腐殖質(zhì)含量和土壤團(tuán)聚體疏水性均顯著提高。冷延慧等[25]進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)22 a 的定位試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施顯著增加了大于2 mm 的大團(tuán)聚體含量和0.05～0.25 mm 的微團(tuán)聚體含量，各級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著增加，土壤結(jié)構(gòu)得到改善。高強(qiáng)等[26]的研究認(rèn)為，與單施化肥相比，連續(xù)7 a 的有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施顯著增加了各級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量和大于2 mm 團(tuán)聚體所占比例，提高了土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

土壤有機(jī)碳影響土壤中的重要功能過(guò)程，如養(yǎng)分（主要是氮）儲(chǔ)存、持水能力和團(tuán)聚體穩(wěn)定性，其含量是反映土壤肥力的重要指標(biāo)之一[12]。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施提高土壤有機(jī)碳含量，一方面是有機(jī)肥中含有大量有機(jī)物，另一方面是有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施促進(jìn)了作物生長(zhǎng)，從而使地上部和地下部更多的有機(jī)殘余物（例如根）進(jìn)入土壤中[27]；此外，施用有機(jī)肥能夠促進(jìn)土壤微生物代謝，增加代謝產(chǎn)物[17]，從而提高土壤有機(jī)碳含量。QASWAR 等[28]通過(guò)34 a 的定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能增加土壤有機(jī)碳固存率，而不施肥和單施化肥土壤的有機(jī)碳固存率有所降低。ZHANG 等[29]比較了我國(guó)1990—2000 年建立的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站中不同處理土壤的有機(jī)碳含量差異，發(fā)現(xiàn)單施化肥處理土壤的有機(jī)碳含量最高為27 t/hm2，而施用有機(jī)肥處理土壤的有機(jī)碳含量為31 t/hm2。溫延臣等[30]進(jìn)行的長(zhǎng)達(dá)26 a 的定位試驗(yàn)表明，與單施化肥相比，僅施有機(jī)肥以及有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理，土壤有機(jī)碳含量增加95%～136%。另外有研究表明，土壤有機(jī)碳初始值越低，配施有機(jī)肥后土壤有機(jī)碳含量的提高幅度越大[14，31]，但不同有機(jī)肥類型對(duì)土壤有機(jī)碳含量提高的幅度并不一致。DIACONO 等[32]研究分析了長(zhǎng)期施用堆肥、牛糞、羊糞和沼渣等有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)碳的影響后發(fā)現(xiàn)，不同有機(jī)肥類型對(duì)土壤有機(jī)碳含量的提高幅度介于24.0%～92.0%。

作物生長(zhǎng)需要的養(yǎng)分主要來(lái)自土壤，有機(jī)肥和化學(xué)肥料配合使用能更好地促進(jìn)土壤中有效養(yǎng)分的積累。研究表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能增加土壤供肥容量，加快腐植酸對(duì)土壤養(yǎng)分的活化速度，提高土壤養(yǎng)分含量，保證養(yǎng)分供應(yīng)平衡[5，33]；此外，施用有機(jī)肥還可以增加土壤活性碳、氮組分，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)和代謝，進(jìn)而增加土壤酶活性，提高土壤有效養(yǎng)分含量[34]。土壤氮素主要以硝態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮或潛在礦化氮的形式存在于土壤有機(jī)質(zhì)中[12]。長(zhǎng)期施用化學(xué)氮肥能夠提高土壤供氮能力，但是配施有機(jī)肥能增加土壤有機(jī)氮庫(kù)的容量，土壤供氮能力可得到顯著提高[35]。馬力等[36]進(jìn)行的26 a 的定位試驗(yàn)表明，長(zhǎng)期施有機(jī)肥以及化肥與有機(jī)肥或秸稈配施對(duì)提高耕層土壤供氮能力有更明顯的效果。另外，有機(jī)肥使土壤在供氮方式上具有漸進(jìn)性和持續(xù)性。LEROY 等[37]的研究結(jié)果表明，短期內(nèi)微生物對(duì)有機(jī)氮的礦化率比較低，但施用有機(jī)肥4～5 a 后，土壤速效氮含量得到顯著提高。許多研究表明，有機(jī)肥與化肥配合施用也能顯著提高土壤速效磷含量[35，38-39]：有機(jī)肥自身腐解釋放出部分磷素；有機(jī)肥施入土壤后能夠刺激土壤微生物活化磷素[40]；有機(jī)肥施用后可以降低土壤對(duì)無(wú)機(jī)磷的固定，并促進(jìn)無(wú)機(jī)磷溶解[41]。高菊生等[35]通過(guò)29 a 的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施土壤的速效鉀平均含量顯著高于單施化肥的處理，這與許小偉等[42]、梁路等[43]的研究結(jié)果相似。這可能是由于有機(jī)肥施入土壤能提供一定量的鉀，其能與有機(jī)質(zhì)、黏土相互作用，且有機(jī)肥分解能釋放出大量CO2，CO2進(jìn)入土壤溶液后形成碳酸，可分解某些礦物質(zhì)，釋放養(yǎng)分[44]。

土壤微量元素也是植物生長(zhǎng)所必需的養(yǎng)分。在農(nóng)田中施入有機(jī)肥能增加微生物活性，微生物分解土壤有機(jī)質(zhì)形成有機(jī)酸和腐殖質(zhì)等絡(luò)合劑，促進(jìn)土壤微量元素從土壤固相移動(dòng)到土壤溶液中[45]，從而增加其有效性。SETIA 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，化肥的大量施用加速了土壤有效鋅的耗竭，而有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可顯著增加土壤錳、鐵、銅、鋅的有效性。CHOUDHARY 等[46]進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)21 a的研究后發(fā)現(xiàn)，單施有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能顯著增加土壤錳、鐵、銅、鋅的有效性。此外，有機(jī)肥施用能夠改善土壤理化性質(zhì)，如土壤pH 值、有機(jī)碳含量和質(zhì)地等其他土壤特性，進(jìn)而影響土壤微量元素的有效性。DHALIWAL 等[47-48]指出，在農(nóng)田中定期施用農(nóng)家肥會(huì)增加有機(jī)碳含量，從而增加土壤微量營(yíng)養(yǎng)元素的有效性；土壤微量營(yíng)養(yǎng)元素有效性與黏土含量呈正相關(guān)。AGHILI 等[49]觀察到，在土壤中施用綠肥后，土壤pH值更低，土壤鋅有效性更高。同延安等[50]進(jìn)行了12 a 的定位試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥的施用及根茬腐解降低了土壤pH 值，從而提高了土壤錳、鐵、銅、鋅的有效含量。另外，有機(jī)肥的種類、施用量和施用方式對(duì)土壤微量元素的有效性也有影響。據(jù)ABUZAHRA 等[51]報(bào)道，施用羊糞對(duì)提高土壤鐵、錳含量的效果最好，而牛糞對(duì)提高土壤鋅、銅含量的效果最明顯。CHAUDHARY 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥的用量和施用方式對(duì)土壤中DTPA（二乙基三胺五乙酸）可提取鋅、鐵、錳、銅含量以及全量鋅、鐵、錳、銅含量都有顯著影響，其中45 t/hm2的有機(jī)肥用量最為有效，且冬季施用效果比夏季好。

2.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤酸堿緩沖性能的影響

土壤pH 值與養(yǎng)分的有效性和溶解度直接相關(guān)，也影響著土壤中微生物的活動(dòng)，是決定土壤肥力的重要特征參數(shù)之一。施用有機(jī)肥對(duì)土壤pH 值的影響與土壤初始pH 值有關(guān)。ZHONG 等[53]在酸性紅壤上進(jìn)行的長(zhǎng)達(dá)21 a 的研究結(jié)果表明，有機(jī)肥配施化肥后土壤的pH值從最初的5.36增加到了5.85。李軍營(yíng)等[54]指出，施用腐熟有機(jī)肥可顯著提高酸性植煙土壤的pH 值，緩解土壤酸化。LIU 等[31]的研究結(jié)果表明，我國(guó)亞熱帶地區(qū)稻田土壤主要呈酸性，配施有機(jī)肥可提高土壤的pH 值，對(duì)酸性土壤改良具有重要意義。配施有機(jī)肥提高酸性土壤pH 值的可能原因：一方面，有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程中釋放OH-并吸收H+[55]；另一方面，有機(jī)肥中含有大量有機(jī)質(zhì)，對(duì)鹽基離子有很強(qiáng)的吸附能力，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可以提高土壤陽(yáng)離子交換容量，增加土壤酸緩沖容量[56]。此外，杜康瑞等[57]觀察到，鹽堿地土壤配施有機(jī)肥后會(huì)降低土壤pH 值，與不施肥相比，土壤pH 值降低了0.32 個(gè)單位。JAGTAP 等[58]指出，糞肥與化肥配施能夠顯著降低鹽堿性土壤的pH 值，這可能與有機(jī)肥料分解過(guò)程中釋放的有機(jī)酸有關(guān)。

3 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤微生物及土壤酶活性的影響

3.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成的影響

土壤微生物是土壤有機(jī)物的主要分解者，由真菌、細(xì)菌、原生動(dòng)物和藻類構(gòu)成，對(duì)土壤中的有機(jī)物分解、養(yǎng)分循環(huán)和其他化學(xué)轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用[59]，其數(shù)量和活性對(duì)維持土壤生產(chǎn)力至關(guān)重要。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和組成的變化與土壤有機(jī)質(zhì)含量有密切關(guān)系[60]。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施不僅能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，為土壤增加新的微生物生物量，又有可被生物降解的有機(jī)物質(zhì)作為微生物反應(yīng)底物，從而增加微生物數(shù)量，刺激土壤微生物群落活性，提高微生物多樣性[61]。陶磊等[62]認(rèn)為，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可明顯增加土壤細(xì)菌、放線菌和假單胞桿菌數(shù)量，抑制真菌的生長(zhǎng)，達(dá)到調(diào)控土壤微生物區(qū)系組成結(jié)構(gòu)的目的。MARINARI 等[61]的研究結(jié)果表明，施用有機(jī)肥處理較單施化肥處理提高了土壤微生物生物量及其活性。趙軍等[63]的研究認(rèn)為，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能夠增加土壤細(xì)菌豐富度、多樣性和均勻度指數(shù)，顯著改變土壤細(xì)菌區(qū)系，且這種改變隨著有機(jī)肥替代化肥量的增加而變大。

3.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要參與者[64]，能推動(dòng)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解和土壤養(yǎng)分的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，其活性是土壤肥力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[65]。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以提高土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)含量，一方面，土壤有機(jī)質(zhì)能提供土壤酶合成所需的反應(yīng)底物，進(jìn)而提高土壤酶活性；另一方面，土壤酶能被土壤黏粒吸附或者與土壤腐殖質(zhì)結(jié)合形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物，增強(qiáng)其穩(wěn)定性[66]。此外，有機(jī)肥本身攜帶了一定量的微生物和酶[67]，這也可能是配施有機(jī)肥后土壤酶活性提高的原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理土壤的蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶活性和酶活性綜合指數(shù)均顯著高于化肥處理[68]。MARCOTE 等[69]的研究結(jié)果表明，與單施化肥相比，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可提高土壤酪蛋白水解酶、β-葡萄糖苷酶和脫氫酶活性。李其勝等[70]的研究結(jié)果表明，相比于單施化肥，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可顯著提高β-葡萄糖苷酶、纖維素酶和木聚糖酶等碳循環(huán)相關(guān)酶的活性，增幅為12.99%～60.90%。

4 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤氮磷流失的影響

4.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤氮流失的影響

含量低于地下水Ⅲ類水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但是長(zhǎng)期大量施用有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致硝態(tài)氮在土壤中的大量累積，不易被土壤膠體吸附，增加向水體淋失的風(fēng)險(xiǎn)。英國(guó)洛桑試驗(yàn)站研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施用含氮的畜禽糞便比單施化肥處理的地下水中硝態(tài)氮的含量及淋失量高[75]。袁新民等[76]進(jìn)行的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，隨著有機(jī)肥施用量不斷增加，0～400 cm 土層土壤累積的NO-N含量也表現(xiàn)為明顯增加。

4.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤磷流失的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過(guò)量施用化肥使土壤磷素大量積累，導(dǎo)致農(nóng)田磷污染風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大[77]。土壤磷素流失與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤結(jié)構(gòu)越好，抗蝕性越強(qiáng)，磷素越不易流失[78]。而化肥與有機(jī)肥合理配施可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少磷素流失。呂宏偉等[79]的研究結(jié)果表明，與單施化肥相比，有機(jī)肥替代27.5%化肥+30%節(jié)水灌溉處理既能保持蔬菜產(chǎn)量穩(wěn)定，又能有效降低露地菜田氮磷的徑流流失。黃東風(fēng)等[80]的研究認(rèn)為，有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施能夠明顯減少菜地水溶性總磷隨地表徑流的流失量，降低磷素對(duì)水體造成的農(nóng)業(yè)面源污染。但需要注意，眾多研究表明，過(guò)量施用有機(jī)肥會(huì)促進(jìn)土壤磷素淋失。馬凡凡等[81]研究認(rèn)為，100%較50%、30%有機(jī)肥替代化肥處理，其全磷流失量和流失率均顯著增加。這主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥的N/P一般比農(nóng)作物的需求比例小，過(guò)量施用有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致磷素在土壤剖面累積，隨著含磷量的增多，減弱了土壤對(duì)磷的固定能力，因此徑流中磷流失量大幅度增加[18]。莊遠(yuǎn)紅等[82]的研究結(jié)果表明，配施有機(jī)肥的用量越大，土壤磷淋失量越高。張鳳華等[83]認(rèn)為，當(dāng)P2O5和有機(jī)肥用量分別超過(guò)360 kg/hm2和150 t/hm2時(shí)，增施磷肥或有機(jī)肥均會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田磷環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)或使?jié)撛陲L(fēng)險(xiǎn)增大。

5 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤重金屬的影響

施用有機(jī)肥除了可以達(dá)到培肥土壤、提高作物產(chǎn)量的效果，同時(shí)也是土壤重金屬的主要輸入途徑之一。與化肥相比，一些有機(jī)肥中含有重金屬，且其中大部分重金屬比較穩(wěn)定，只有一小部分能夠被去除，而這些重金屬會(huì)通過(guò)施肥進(jìn)入土壤[31]。因此，長(zhǎng)期施用含有重金屬的有機(jī)肥會(huì)造成土壤重金屬累積的風(fēng)險(xiǎn)。王美等[84]研究認(rèn)為，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施與不施肥相比，顯著提高了土壤銅、鋅和鎘的含量。楊國(guó)航等[85]進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8 a的研究后發(fā)現(xiàn)，污泥與化肥配施顯著增加了土壤中鋅、銅、鎘、鉛的總量，而對(duì)鎳總量無(wú)顯著影響。BARTL 等[86]的研究結(jié)果表明，在施用32 t/hm2的生物堆肥5 a 后，土壤錳、鎘、鉬、鎳總量沒(méi)有顯著變化，但土壤鋅、鉛含量顯著提高。

此外，土壤中的重金屬以不同的化學(xué)形態(tài)存在，不同形態(tài)決定了重金屬的有效性不同，而重金屬的有效性直接決定了其在土壤中的移動(dòng)性、生物有效性及對(duì)植物的毒性。目前，關(guān)于有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬有效性影響的認(rèn)識(shí)存有分歧。一方面，有機(jī)肥本身攜帶的重金屬的生物有效性較強(qiáng)，且有機(jī)肥腐解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)土壤中強(qiáng)結(jié)合態(tài)重金屬元素有活化效應(yīng)[87]，從而提高了土壤重金屬的有效性。研究表明，與單施化肥相比，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施顯著提高了土壤中全量與有效態(tài)鎘、鋅、銅含量，并顯著增加了水稻對(duì)鎘、銅的吸收和累積，且其效應(yīng)隨有機(jī)肥用量增大而增強(qiáng)[88]。夏文建等[89]進(jìn)行了35 a 的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤重金屬全量影響不大，而長(zhǎng)期有機(jī)肥與化肥配施使土壤銅、鋅、鎘全量和有效態(tài)顯著提高，并顯著提高了鉻、砷、鐵有效態(tài)含量。另一方面，配施有機(jī)肥可提高土壤腐殖質(zhì)含量，而腐殖質(zhì)帶有的羧基、羥基、羰基和氨基等官能團(tuán)，能與重金屬發(fā)生絡(luò)合或螯合，使重金屬在土壤溶液中失去活性[90-91]。同時(shí)，腐殖質(zhì)中的官能團(tuán)可釋放出H+而帶負(fù)電，吸附重金屬[92]，進(jìn)而降低土壤重金屬的有效性，并減輕對(duì)作物的毒害作用。薛毅等[93]指出，化肥配施有機(jī)肥后可顯著降低土壤交換態(tài)鎘含量，提升土壤有機(jī)態(tài)鎘含量，顯著降低雙季稻稻米鎘含量。金洪石等[94]的研究結(jié)果表明，化肥+有機(jī)肥+生物炭配施可以降低土壤有效態(tài)鉛含量，減少鉛在煙株根系、莖、葉中的積累。張琴[95]認(rèn)為，連續(xù)施用有機(jī)肥后，土壤中重金屬汞、鉛、鎘有效態(tài)含量與試驗(yàn)開(kāi)始前相比，呈逐漸降低趨勢(shì)，且隨著有機(jī)肥的連續(xù)施用，重金屬有效態(tài)含量的遞減率在逐步增大。

6 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施的問(wèn)題與建議

6.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施存在的主要問(wèn)題

綜上所述，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施相比于化肥在改善土壤結(jié)構(gòu)、培肥土壤、提高微生物活性和土壤酶活性等方面效果顯著，但在推廣應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題。

一是有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善。有機(jī)肥生產(chǎn)原材料如規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便、污泥、農(nóng)業(yè)廢棄物、生活垃圾等存在重金屬殘留問(wèn)題，且在堆制過(guò)程中難以降解；有機(jī)肥原料和產(chǎn)品中的部分重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)缺失及部分重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)要求不夠規(guī)范，不合理施用有機(jī)肥會(huì)危害農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

二是有機(jī)肥市場(chǎng)監(jiān)管薄弱。商品有機(jī)肥生產(chǎn)準(zhǔn)入門檻低，導(dǎo)致有機(jī)肥質(zhì)量良莠不齊，甄別困難；價(jià)格監(jiān)管缺乏，農(nóng)戶用肥成本過(guò)高。

三是有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施技術(shù)缺乏系統(tǒng)、深入的研究。不同作物對(duì)養(yǎng)分吸收利用的特性受當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)地、耕作制度、氣候等因素影響較大，現(xiàn)有理論基礎(chǔ)對(duì)施肥指導(dǎo)作用有限，在一定程度上導(dǎo)致了有機(jī)肥施用存在盲目性。

6.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施建議

一是加快有機(jī)肥管理體系建設(shè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中加強(qiáng)對(duì)有機(jī)肥肥源監(jiān)控，嚴(yán)格生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)高質(zhì)量有機(jī)肥；通過(guò)化學(xué)法、生物淋濾法、生物吸附法等手段有效控制有機(jī)肥重金屬含量，最大程度降低重金屬的生物有效性；對(duì)有機(jī)肥原料中有毒有害物質(zhì)嚴(yán)格限制，制定安全限量標(biāo)準(zhǔn)，確保土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

二是充分發(fā)揮政府監(jiān)管保障作用。加強(qiáng)有機(jī)肥市場(chǎng)管理和檢查力度，嚴(yán)格規(guī)范有機(jī)肥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，做好品質(zhì)監(jiān)控，并建立健全有機(jī)肥安全施用配套技術(shù)。

三是進(jìn)一步加強(qiáng)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施技術(shù)基礎(chǔ)研究。明確不同種類有機(jī)肥在不同氣候、地區(qū)、土壤類型和作物種類等條件下的肥效利用規(guī)律及其重金屬在土壤和作物中的累積情況，以確定有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施的最佳比例，提高肥料利用率，減輕生態(tài)環(huán)境壓力，并通過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施技術(shù)的試驗(yàn)與研發(fā)、示范與推廣，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。