有机无机养分配施研究进展

Research Progress of Organic-Inorganic Nutrients Combined Application

武良 Liang WU , 高璐阳 Luyang GAO

1 新洋丰农业科技股份有限公司湖北荆门 448000 Xinyangfeng Agricultural Technology Co., Ltd., Jingmen, Hubei 448000, China 2 农业农村部作物专用肥料重点实验室北京 100193 Key Laboratory of Special Fertilizers for Crops of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100193, China 3 山东新洋丰肥业有限公司山东菏泽 274000 Shandong Xinyangfeng Fertilizer Co., Ltd., Heze, Shandong 274000, China

摘要：

有机无机养分配施结合了有机肥与无机肥的优点，既能培肥地力、改善土壤环境，又能持续供给作物营养、确保作物高质高产。概述了有机无机养分配施的特点，介绍了有机无机养分配施对作物产量、土壤环境、肥料利用率、温室气体排放、作物品质等方面的影响。针对目前有机无机养分配施中存在的问题，提出了相关的发展建议。

关键词：

有机无机养分; 配合施用; 土壤环境; 肥料利用率; 研究进展;

Abstract：

The combined application of organic-inorganic nutrients combines the advantages of organic fertilizer and inorganic fertilizer, which can not only fertilize soil fertility and improve soil environment, but also continuously supply crop nutrition and ensure high quality and high yield of crops. The characteristics of combined application of organic-inorganic nutrients are summarized as well as the effects of combined application of organic-inorganic nutrients on crop yield, soil environment, fertilizer utilization rate, greenhouse gas emission and crop quality. Considering the problems existing in the combined application of organic-inorganic nutrients, relevant development suggestions are put forward.

Keyword：

organic-inorganic nutrients; combined application; soil environment; fertilizer utilization rate; research progress;

我国是农业大国，人们在长期农业生产过程中，已经认识到化肥和有机肥在提高作物产量和保持土壤肥力方面的重要作用^[1-2]。化肥可以迅速提高土壤养分含量，满足作物生长需求；有机肥则可以培肥土壤，改善作物生长所需的土壤环境^[3-4]。目前农业种植中存在化肥过量施用、盲目施用，重化肥、轻有机肥等问题，导致农业生产成本增加和环境污染加重，造成耕地板结、土壤酸化等，亟需通过改进施肥方式、减少不合理投入等措施，提高肥料利用率，促进农业可持续发展。有机无机养分配施结合了有机肥与无机肥的优点，既能培肥土壤、改善土壤微环境，又能持续供给作物营养、确保作物高质高产^[5]。

原农业部在《到2020年化肥使用量零增长行动方案》中指出，我国施肥结构不平衡，重化肥、轻有机肥，通过合理利用有机养分资源，用有机肥替代部分化肥，实现有机无机相结合；提升耕地基础地力，用耕地内在养分替代外来化肥养分投入。相对于单施化肥或有机肥，有机无机养分配施在作物增产提质、培肥土壤方面的优势已有很多报道^[6-9]，但在实际应用中有机无机养分配施受到多种因素限制。本文综述了有机无机养分配施的特点及对作物产量、土壤环境、肥料利用率、作物品质等方面影响的研究进展，以期为我国有机无机养分配施以及有机无机复混肥料产业发展提供理论依据。

1 有机无机养分配施的特点

有机无机复混肥料是以人及畜禽粪便、动植物残体、农产品加工下脚料等有机物料为原料，经过发酵、无害化处理后，添加无机肥料制成^[10]，其大量元素氮、磷、钾及有机质等指标必须符合国家标准《有机无机复混肥料》(GB/T 18877—2020)的要求。该类肥料既含有有机质，又含无机养分，兼有无机肥料的作用和有机肥料的特点；肥料中的无机养分直接供应作物，是作物最主要的养分来源；有机养分数量有限，供应速率缓慢，具有分散多孔的结构并含有较多的活性官能团，可以通过影响化肥的释放、转化等调节化肥的养分供应，起到优化化肥养分利用的效果^[11]。

2 有机无机养分配施对作物产量的影响

有机无机养分配施能明显改善作物生长环境，提高作物产量。大量长期定位试验结果表明，不同施肥处理小麦产量较不施肥(对照)增加了6.93%~111.03%，其中以有机肥配施中量化肥处理的增产效果较好^[8]。魏文良等^[12]通过Date Mining方法研究了有机无机养分配施对粮食产量的影响，73组试验数据表明，对照、单施化肥、单施有机肥及有机无机肥配施处理的作物平均产量分别为4 778、7 000、6 009、7 422 kg/hm²，有机无机肥配施处理的作物产量显著高于其他处理的。郑福丽等^[13]对辣椒的研究表明，等化肥用量条件下，辣椒产量随有机肥用量的增加而增加，综合产量、经济效益和土壤培肥等因素，2 422.5~2 850.0 kg/hm²化肥和45 562.5 kg/hm²有机肥配合施用为较优的施肥模式。

3 有机无机养分配施对土壤环境的影响

土壤环境直接影响作物的生长发育，是作物稳产高产的保障。有机养分能降低土壤容重，维持并提高土壤肥力，加速土壤中碳、氮、磷的积累^{[1, 14-16]}。张然等^[17]的研究表明，有机无机肥配施较单施化肥能显著降低0~10 cm、20~40 cm土壤容重，降低0~10 cm土层土壤饱和导水率。国内外许多长期定位试验结果表明^[18-24]：有机无机养分配施能够增加土壤水稳性以及非水稳性团聚体的数量，提高土壤团聚体的稳定性，促进土壤团粒结构的形成；降低土壤容重，增加孔隙度，调节土壤通气性，建立良好的耕层结构；提高土壤缓冲能力，调节土壤酸碱度，较好地改善作物根际环境。

土壤微生物对土壤养分转化、供应和作物生长均具有明显的影响。有机无机养分配施对土壤微生物的影响较为复杂，多数学者认为有机无机养分配施能够为土壤微生物提供充足的有机碳、氮源，可以提高土壤中细菌、真菌和放线菌数量，丰富土壤微生物种群结构^{[1, 3, 5, 8, 25-26]}。唐海明等^[27]研究了不同施肥处理对双季稻田水稻根际土壤微生物功能多样性的影响，结果表明有机无机肥长期配施有利于维持稻田根际土壤微生物群落的多样性。Plaza等^[28]的研究结果表明，有机肥的施用可有效提高土壤酶活性及土壤微生物中碳、氮含量，且与有机肥用量呈正相关关系。卜洪震等^[29]的研究表明，长期施用化肥、秸秆还田和有机无机肥配施，有利于增加土壤微生物量碳含量，并丰富土壤微生物群落结构，增强土壤微生物的多样性。

4 有机无机养分配施对肥料利用率的影响

有机无机养分配施不仅提高了作物产量，而且可提高肥料的利用率，改善土壤供氮特性，培肥地力。周建斌^[30]的研究表明，与施用相同量的氮肥相比，有机肥与化肥长期配施处理的氮肥利用率高、损失量低。科研人员在研究冬小麦/夏玉米轮作体系时发现，有机无机养分配施随着有机肥施入比例的增加，氮肥利用效率总体上呈现出先增加后降低的趋势，其中75%有机肥替代化肥处理的氮肥利用效率最高^[31]。魏文良等^[12]综合分析多组数据，在等氮量条件下，额外配施有机肥的处理显著提高了小麦、玉米、水稻的产量，对氮肥偏生产力影响不显著。欧杨虹等^[32]的研究表明，有机无机养分配合施用显著提高了土壤矿质氮含量，改善了土壤供氮特性，减少了氮素流失，提高了氮肥利用率。张奇茹等^[33]的研究表明，有机肥、生物有机肥替代化肥可以提高小麦籽粒对氮、磷、钾的吸收，促进花后植株氮、磷养分吸收，提高肥料的利用效率，显著降低土壤中硝态氮的残留量，提高了土壤供肥能力。

5 有机无机养分配施对温室气体排放的影响

农业温室气体减排具有较大的潜力，有机无机肥配合施用是农业减排的主要措施之一。国内外多位学者的研究表明，有机肥、有机无机养分配施、秸秆还田等措施均能有效减少温室气体CO₂、N₂O和CH₄的排放。卜容燕等^[34]的研究表明，在早稻、晚稻和周年轮作条件下，施氮量相同时，有机无机养分配施处理的N₂O排放量分别下降了31.4%、5.0%和18.8%。高洪军^[35]对东北玉米的研究表明，秸秆还田与不施肥相比净综合温室效应降低了13.2%，尤其是有机无机养分配施处理的净综合温室效应为负值，即净碳汇。翟振等^[36]采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型(DNDC)相结合的方法研究了华北旱地春玉米农田N₂O周年排放规律、影响因素及其净温室效应，结果表明有机无机养分配施与单施化肥相比，净温室效应减少了33.5%，达到了减排、固碳协同效果。汤桂容等^[37]对莴苣的研究表明，不同有机无机养分配施相比于化学肥料处理，土壤中N₂O的累积排放量减少25.75%~48.30%，减排效果显著。

6 有机无机养分配施对作物品质的影响

作物品质的形成不仅与品种有关，还受后期生产环境、施肥技术等因素的影响，有机无机配施能显著提升作物品质。邱岭军等^[38]的研究表明，有机肥氮替代50%化肥氮处理的烤后烟叶化学品质指标更均衡，中上等烟叶比例提升了9.99%。丁维婷等^[8]通过41年长期定位施肥试验研究发现，有机肥配施中量化肥处理的春小麦蛋白质含量、籽粒容重、出粉率、面粉品质等指标均高于单施化肥处理的；胡小璇等^[39]对海南芒果的研究表明，化肥配施有机肥处理的芒果果实综合品质高于对照处理的，与对照相比，施有机肥处理的芒果中可溶性固形物、维生素C质量分数分别增加11.46%~33.15%、12.53%~13.01%。孙海高等^[40]对葡萄的研究表明，有机无机养分配施显著提高了果实的可溶性固形物及维生素C含量，但不同来源的有机质有所差异，其中羊粪与化肥配施处理的果实综合品质较佳。Wu等^[41]在滴灌施肥条件下，研究了有机无机养分配施对番茄品质的影响，结果表明有机无机养分配施大大提高了番茄果实中可溶性固形物、维生素C和番茄红素的含量，较大程度提高了番茄的商品性和附加值。

7 有机无机养分配施存在的问题

(1) 农民传统的施肥观念是重视化肥、轻视有机肥。20世纪以前，我国农业用肥以有机肥为主；随着工业革命的兴起，化肥逐渐替代了有机肥，支撑了近、现代农业的快速发展^[30]。化肥的连续大量施用在提高作物产量的同时，也导致了土壤退化、有机质含量下降、连作障碍等一系列问题。农民种植习惯固化，认为化肥是支撑作物生长及产量提高的保障，忽略了有机营养，造成在农业生产过程中重化肥、轻有机肥。若将二者以某种方式进行结合，有机肥替代部分化肥，产品应用后在为作物提供营养的同时，也可以解决过量施用化肥产生的一系列问题，进而达到“1+1＞2”的效果。

(2) 有机物料来源复杂。目前有机物料来源大致可以分为植物源和动物源，植物源有机物料主要为秸秆、菌渣等农业废弃物资源，动物源有机物料主要为畜禽粪便、屠宰下脚料等。植物源有机物料施用前需要进行发酵处理，充分腐熟后施用；动物源有机物料由于养殖过程中饲料添加、防疫注射等问题，常会带入重金属和抗生素。畜禽粪便可与植物源有机物料混配发酵，降低重金属含量后使用；抗生素含量较高的有机物料需彻底发酵后使用。

(3) 产品市场规范化。有机无机养分配施肥生产企业差别较大, 在执行有机无机复混肥国家标准、控制有害元素含量及卫生要求等方面不统一，加入有机物质品种多样，对农作物及人体存在潜在威胁；一些规模较小的企业，技术人员少，生产设备简陋，工艺落后，检测手段不全，不合格产品时有出现；另外，有机物料水分含量高，也时常影响有机无机肥料产品的质量。随着国家标准《有机无机复混肥料》(GB/T 18877—2020)的出台，有助于进一步规范市场，提升产品质量。

8 有机无机养分配施发展建议

有机无机养分配施既可实现作物增产增收，又可以提升土壤肥力，实现土壤-作物-环境的协同发展。近年来，国家支持有机农业发展，相继出台了《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》《到2020年化肥使用量零增长行动方案》《土壤污染防治行动计划》(土十条)等系列政策。针对该行业目前的发展状况，提出以下3点建议。

(1) 加强顶层设计，政策配套要到位。建议从国家层面出台相关政策，加大对秸秆综合利用、畜禽粪便综合治理、菌渣资源化利用等技术的支持力度，进而加快有机无机养分配施新产品的研发与应用推广。

(2) 创新技术研发，形成不同系列的新产品。科研单位及相关生产企业应加大技术创新投入，研发适合不同区域土壤特点的作物专用有机无机养分配施系列产品；同时针对产品特征和农民施用方式，研发出粒状、粉状、液体等不同剂型产品，丰富产品类型，便于农民在不同耕作环境下选用。

(3) 加大示范推广，提高产品市场影响力。加强与国家、省市级农业技术推广部门合作，借助国家技术推广优势，通过小面积的示范，达到大范围产品推广的效果。另外，相关生产企业应建立自己的农化服务团队，与当地经销商密切合作，借助地方经销商优势做好产品推广。

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