化肥有機(jī)替代技術(shù)在我國(guó)小麥、玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

相浩龍鄭文魁劉艷麗陳寶成

(1. 山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司，山東 肥城 271600；2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

化肥在促進(jìn)糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。 我國(guó)于20 世紀(jì)70年代開(kāi)始大規(guī)模使用化肥，化肥的施用為我國(guó)蔬菜、水果、棉花、油料等重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)尤其是糧食連年增產(chǎn)起到了不可低估的作用[1]。 然而，過(guò)度施用化肥也造成了資源浪費(fèi)、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問(wèn)題[2]。 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，1980—2015年間，我國(guó)農(nóng)業(yè)化肥施用折純量從1269.4 萬(wàn)噸增長(zhǎng)至歷史最高的6022.6萬(wàn)噸，增長(zhǎng)3.7 倍，單位面積農(nóng)業(yè)化肥施用量已超過(guò)國(guó)際公認(rèn)安全用量上限的兩倍[3]。 過(guò)量施用化肥會(huì)引起土壤酸化和板結(jié)、土壤次生鹽漬化、硝酸鹽污染和重金屬污染，從而降低土壤肥力和農(nóng)作物品質(zhì)，并且造成水體富營(yíng)養(yǎng)化[4]。 因此，探尋行之有效的施肥措施對(duì)于解決土壤退化、農(nóng)產(chǎn)品安全以及生態(tài)環(huán)境等難題，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5]。

保障當(dāng)前和未來(lái)糧食安全同時(shí)減少糧食生產(chǎn)所帶來(lái)的環(huán)境影響是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，科學(xué)施肥是保證作物高產(chǎn)高效及減少環(huán)境污染的重要措施之一[6]。 有機(jī)肥作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)投入品，在促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮了極其重要的作用，充分合理利用有機(jī)肥不僅可以保持土壤肥力、增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[7]，而且對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、提高農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等方面有著重要意義[8]。 我國(guó)有機(jī)肥資源豐富，總養(yǎng)分8000 多萬(wàn)噸，實(shí)際利用不足30%[9]。 為加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，開(kāi)發(fā)利用我國(guó)豐富的有機(jī)肥資源，改善因化肥過(guò)量和盲目施用帶來(lái)的成本增加和環(huán)境污染等問(wèn)題，國(guó)家積極開(kāi)展有機(jī)肥推廣工作，出臺(tái)了一系列措施:2009年中央1 號(hào)文件明確指出“開(kāi)展鼓勵(lì)農(nóng)民增施有機(jī)肥、種植綠肥、秸稈還田獎(jiǎng)補(bǔ)試點(diǎn)”；2015年農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》；2017年農(nóng)業(yè)部制定了《畜禽糞污資源化利用行動(dòng)方案(2017—2020年)》和《開(kāi)展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》等。 目前，化肥有機(jī)替代技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已取得明顯成效，在水果、蔬菜、茶葉等園藝作物生產(chǎn)中不斷得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用[10]。 目前國(guó)內(nèi)有機(jī)肥替代化肥主要包括四種基本技術(shù)模式:一是發(fā)展“畜—沼—果(菜、茶)”等種養(yǎng)結(jié)合的廢棄物綜合利用，二是秸稈直接還田、綠肥生草/還田，三是堆制有機(jī)肥，四是有機(jī)肥的功能化，即生產(chǎn)商品有機(jī)肥[11]。

當(dāng)前我國(guó)三大糧食主產(chǎn)區(qū)的施肥問(wèn)題仍然比較突出，糧食生產(chǎn)中不合理施肥現(xiàn)象仍然普遍存在。 小麥和玉米是我國(guó)重要的糧食作物，2019年我國(guó)小麥播種面積2298.4 萬(wàn)公頃，玉米種植面積達(dá)到3813.3 萬(wàn)公頃，其種植規(guī)模對(duì)于保障國(guó)家糧食安全具有重要意義[12]。 但是由于小麥和玉米經(jīng)濟(jì)附加值低，有機(jī)肥施用過(guò)程投入勞動(dòng)力大，化肥施用更方便易行等原因，農(nóng)民在施肥時(shí)往往偏施化肥而忽視施用有機(jī)肥[13]。 因此，在現(xiàn)有農(nóng)民大量使用化肥的情況下，優(yōu)化化肥用量、調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)十分必要。 近些年，化肥有機(jī)替代在小麥、玉米生產(chǎn)中的相關(guān)研究不斷深入，有機(jī)替代技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，其中秸稈還田以及化肥配施有機(jī)肥在小麥-玉米輪作生產(chǎn)中的應(yīng)用最為廣泛[14]。 綜合分析化肥有機(jī)替代對(duì)小麥、玉米產(chǎn)量品質(zhì)、土壤肥力和綜合性質(zhì)的影響，為今后我國(guó)農(nóng)田生態(tài)保護(hù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1 化肥有機(jī)替代對(duì)小麥、玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

大量研究結(jié)果表明，有機(jī)肥和化肥配施可顯著提高小麥、玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性與產(chǎn)量可持續(xù)性指數(shù)，對(duì)其品質(zhì)的提升也具有積極的改善作用[15，16]。 篩選國(guó)內(nèi)274 篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行Mate 分析，結(jié)果顯示秸稈還田對(duì)小麥的平均增產(chǎn)率為5.7%，對(duì)玉米的平均增產(chǎn)率為9.2%[17]。 劉義國(guó)等[18]發(fā)現(xiàn)玉米秸稈還田可提高小麥的分蘗數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成因素，在3000 ～6000 kg/hm2秸稈還田量范圍內(nèi)小麥增產(chǎn)效果明顯。 眾多試驗(yàn)的秸稈還田處理普遍呈“低氮減產(chǎn)、高氮增產(chǎn)”的規(guī)律，并且最適還田量的增產(chǎn)率集中在5.6%～9.5%[19]。這主要是秸稈高碳氮比的性質(zhì)所決定的，即在秸稈分解初期易造成秸稈分解與作物生長(zhǎng)之間對(duì)氮素的爭(zhēng)奪利用，因此秸稈還田應(yīng)與施用氮肥配合進(jìn)行，調(diào)節(jié)土壤營(yíng)養(yǎng)平衡[20]。 鄭鳳霞等[21]研究表明，化肥和腐熟牛糞1∶1 配施促進(jìn)光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)積累，顯著提高冬小麥籽粒產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量。 李銀坤等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在華北平原小麥-玉米輪作體系中氮肥減施1/3 并配施雞糞，小麥玉米周年總產(chǎn)最高，相比習(xí)慣施氮增產(chǎn)1.85%，氮肥利用率提高36.9%。 有機(jī)肥種類(lèi)的不同是造成作物產(chǎn)量差異的重要原因，這主要是由于有機(jī)肥本身的礦質(zhì)養(yǎng)分含量不同，在土壤中礦化分解快慢也不同，因此對(duì)作物產(chǎn)量的影響也不盡相同[23]。 張睿等[24]研究發(fā)現(xiàn)，化肥配施有機(jī)肥可顯著提高小麥生育后期不同葉位和莖蘗功能葉光合速率，增產(chǎn)效應(yīng)主要是成穗數(shù)顯著增加所致。 也有學(xué)者認(rèn)為有機(jī)肥替代比例能更好地優(yōu)化葉面積、葉綠素和光合作用在玉米產(chǎn)量形成中的關(guān)系，促進(jìn)光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高玉米籽粒產(chǎn)量[25]。

合理施用有機(jī)肥是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的一項(xiàng)措施[26]。 江曉東等[27]研究認(rèn)為短期秸稈還田對(duì)小麥、玉米增產(chǎn)效果不顯著，但可以提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量，延長(zhǎng)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間，改善加工品質(zhì)。 張廣凱等[28]研究表明，與常規(guī)施肥相比，氮磷與有機(jī)肥配合施用，小麥籽粒品質(zhì)顯著提高，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間增加80.3%，蛋白質(zhì)增加4.1%，面粉降落值降低6.1%，吸水率降低7.2%。 這是因?yàn)橛袡C(jī)肥含有豐富養(yǎng)分，適量的有機(jī)肥使得氮磷鉀平衡，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分庫(kù)的積累，進(jìn)而提高作物籽粒品質(zhì)[29]。 但是也有研究認(rèn)為，長(zhǎng)期配施秸稈雖對(duì)提高小麥產(chǎn)量具有一定的積極作用，但籽粒氨基酸含量及面粉品質(zhì)指標(biāo)等則表現(xiàn)出明顯的劣化現(xiàn)象[30]。 粗脂肪對(duì)玉米品質(zhì)有重要影響，一定程度上提高籽粒粗脂肪含量能極顯著改善玉米品質(zhì)。酵素菌生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)增加玉米蛋白質(zhì)和脂肪含量有極顯著的效果[31]。 鄭若良等[32]研究表明，化肥和有機(jī)肥配施可提高籽粒蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，降低脂肪和淀粉含量，進(jìn)而改善甜玉米品質(zhì)。

2 化肥有機(jī)替代對(duì)土壤肥力的影響

2.1 化肥有機(jī)替代對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是表征土壤質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，直接或間接地影響土壤特性和養(yǎng)分循環(huán)[33，34]。 秸稈富含纖維素、木質(zhì)素等富碳物質(zhì)，是形成土壤有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源[35]。 大量研究證明，在小麥-玉米輪作中施用有機(jī)肥可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤保水、保肥能力，特別是在改善土壤結(jié)構(gòu)和保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等方面具有化肥不可替代的作用[36]。 張建軍等[37]在隴東半濕潤(rùn)偏旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)連續(xù)11年的定位試驗(yàn)表明，采用化肥與有機(jī)肥配施(生物有機(jī)肥、秸稈還田、農(nóng)家肥)顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量。 溫延臣等[38]發(fā)現(xiàn)商品有機(jī)肥部分替代化肥施用3年后，與單施化肥相比，土壤有機(jī)碳增加19.5%，土壤全氮提高12.3%。 韓曉萍等[39]通過(guò)8年的定位試驗(yàn)表明，化肥配施有機(jī)肥不僅顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且有效提高胡敏酸和富里酸比值以及腐殖質(zhì)的松緊比，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)活化，改善耕地質(zhì)量。 另有研究表明，生物炭改良劑可顯著增加土壤中溶解性有機(jī)碳含量，具有固碳、改善土壤質(zhì)量和減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的潛力[40]。 不同的有機(jī)-無(wú)機(jī)肥配比會(huì)產(chǎn)生不同的效果，學(xué)者普遍認(rèn)為，有機(jī)肥以占50%左右的比例為好，高產(chǎn)田可以低一些，低產(chǎn)田則應(yīng)高一些[41]。 眾多研究表明，我國(guó)目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下，通過(guò)秸稈還田和施用有機(jī)肥，農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量的相對(duì)提高將很難超過(guò)30%，這亦表明土壤有機(jī)物質(zhì)供應(yīng)量的提升對(duì)土壤理化性狀的影響是有限的[42]。

土壤速效氮、有效磷和速效鉀是作物可直接利用的有效養(yǎng)分，關(guān)系到小麥玉米的生長(zhǎng)與產(chǎn)量[43]。 賈中濤等[44]在夏玉米上的研究結(jié)果表明，氮肥施用量相同時(shí)，土壤堿解氮、速效鉀、速效磷均隨畜禽糞便施用量的增加而增加，而活性有機(jī)質(zhì)則表現(xiàn)為先增加后降低。 劉盼盼[45]在皖北砂姜黑土區(qū)小麥-玉米輪作體系中的研究表明，秸稈還田提高了土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，秸稈還田＋50%化肥＋2 倍豬糞有機(jī)肥處理的土壤堿解氮、速效磷和全磷含量增加效果最顯著。 另外，張建軍等[46]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)分解過(guò)程中，也可通過(guò)酸溶作用促進(jìn)礦物的風(fēng)化和養(yǎng)分釋放，通過(guò)絡(luò)合(螯合)作用增加礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性。 有機(jī)肥不僅含有作物生產(chǎn)所必需的大量元素，還含有豐富的微量元素，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥的土壤一般不缺乏微量元素[47]。

2.2 化肥有機(jī)替代對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和肥力的重要載體，能夠協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱之間的關(guān)系[48]。 有機(jī)肥通過(guò)改變土壤有機(jī)碳含量、分布和微生物活動(dòng)生境，從而影響土壤團(tuán)聚體的變化[49]。 李嬌等[50]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用有機(jī)肥顯著提高耕層土壤中大于2 mm 團(tuán)聚體的比例，較單施化肥增加17%。 李昊昱等[51]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田尤其是雙季秸稈還田模式促進(jìn)了0 ～30 cm 土層0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體團(tuán)聚，5、5～2 mm 和1 ～0.5 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量平均增加57.2%、25.0%、13.7%；同時(shí)，土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑提高22.7%。 李仟等[52]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田配施有機(jī)肥處理和配施秸稈腐熟劑處理，能夠顯著提高0～20 cm 土層＞0.25 mm 水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例，降低＜0.25 mm 水穩(wěn)性微團(tuán)聚體比例。 李婕等[53]通過(guò)18年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤有機(jī)碳含量未達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，其含量隨著有機(jī)肥施用量的增加而增加，進(jìn)而形成更多土壤團(tuán)聚體；而當(dāng)土壤有機(jī)碳含量達(dá)到飽和狀態(tài)后，有機(jī)物質(zhì)的輸入將不再增加土壤有機(jī)碳含量。 配施有機(jī)肥改善土壤團(tuán)聚體基本性能的原因主要是植物殘?bào)w和有機(jī)肥的施入能為微生物維系生命活動(dòng)提供充足能量，從而促進(jìn)土壤表層的生物活性，包括真菌生長(zhǎng)、根和土壤動(dòng)物區(qū)系，有助于大團(tuán)聚體內(nèi)部結(jié)合形成微粒有機(jī)質(zhì)[54]。 其次，有機(jī)肥還可以改變土壤孔隙、水、氣、熱及養(yǎng)分狀況，提高微生物活性，促進(jìn)團(tuán)聚體的形成。

2.3 化肥有機(jī)替代對(duì)土壤微生物的影響

相對(duì)于土壤傳統(tǒng)理化參數(shù)，土壤各種酶活性、微生物量、微生物商、代謝商等生物指標(biāo)對(duì)土壤性質(zhì)的影響更為靈敏，可反映土壤質(zhì)量或健康度[55]。 有機(jī)肥能提高土壤微生物碳、氮及可溶性有機(jī)碳、氮，為微生物的生長(zhǎng)繁殖及活性的提高創(chuàng)造有益條件[56]。 在華北平原小麥-玉米輪作體系中，有機(jī)肥與化肥配施顯著增加土壤中細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌的數(shù)量[57]。 曲成闖等[58]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥提高小麥土壤微生物量碳、氮含量，增幅分別為33.7%～52.7%和11.5%～22.6%。 秸稈還田配施有機(jī)肥與微生物有機(jī)肥能合理調(diào)節(jié)土壤水氮環(huán)境，顯著提高土壤微生物的數(shù)量與活性，有利于土壤生態(tài)環(huán)境的改善[59]。 Zhao 等[60]基于冬小麥-夏玉米輪作體系上的長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果得出，秸稈還田增加總磷脂脂肪酸含量，提高細(xì)菌與真菌的豐度，且還田量越高，對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響越顯著。 上述結(jié)果表明，施肥水平高低、施肥處理年限長(zhǎng)短、肥料類(lèi)型及施肥具體應(yīng)用措施都會(huì)造成土壤成分的物理、化學(xué)變化，進(jìn)而影響土壤中微生物的群落結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性[61]。 因此，在具體實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，制定科學(xué)的施肥措施，為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供良好的生態(tài)環(huán)境。

土壤酶參與許多重要的生物化學(xué)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)，可反映土壤肥力狀況[62]。 增施有機(jī)肥可影響土壤某些酶的活性[63]。 孫瑞蓮等[64]研究認(rèn)為玉米秸稈還田有利于提高土壤轉(zhuǎn)化酶活性，而有機(jī)肥則主要提高土壤脲酶和磷酸酶活性，C/N 的不同是其二者酶活性產(chǎn)生差異的主要原因。 劉恩科等[65]研究認(rèn)為化肥與有機(jī)肥長(zhǎng)期配合施用的土壤中蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性高于只施化肥和不施肥處理，但其土壤的代謝商、pH 值和容重值較低。 羅慧等[66]研究認(rèn)為施用3 種有機(jī)肥(豬糞、生物有機(jī)肥、牛糞)可以提高甜糯玉米田土壤過(guò)氧化氫酶和脲酶活性。 但是也有研究發(fā)現(xiàn)，土壤蔗糖酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性表現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且在不同土壤上施用生物有機(jī)肥10～30 g/kg 時(shí)基本達(dá)到最高，過(guò)氧化氫酶活性無(wú)顯著變化[67]。 有機(jī)肥增加土壤酶活性的主要原因可能是:有機(jī)肥含有大量植物殘?bào)w及微生物，多種酶會(huì)受到誘導(dǎo)而活性提高[68]。 與添加有機(jī)物不同，化肥的施用通常對(duì)酶活性產(chǎn)生抑制作用，土壤酶活性也相對(duì)較低。

3 化肥有機(jī)替代對(duì)環(huán)境生態(tài)效益的影響

全球變暖問(wèn)題已日益成為國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的全球性問(wèn)題[69]。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)溫室氣體總排放量的貢獻(xiàn)率約為20%，是溫室氣體重要的排放源[70]。 大量施用有機(jī)肥和化肥都會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的溫室氣體。 有機(jī)肥具有固碳效應(yīng)，適量施用有機(jī)肥是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田固碳減排的重要途徑[71]。 Zhang等[72]基于中國(guó)143 篇發(fā)表文獻(xiàn)，整合分析了糞肥替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量、氮利用效率、NH3、N2O 以及CH4排放的影響效應(yīng)，得出糞肥部分替代化肥可以提高作物產(chǎn)量，并減少NH3和N2O 的排放，但取決于特定地點(diǎn)的條件。 柳文麗[73]研究表明，單施有機(jī)肥可促進(jìn)土壤氮氧化物的排放，而秸稈還田配施氮磷鉀肥在保證作物高產(chǎn)的同時(shí)能有效實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放和氮素徑流流失的協(xié)同減排，達(dá)到生產(chǎn)效益和環(huán)境效益的協(xié)同一致。 侯苗苗等[74]研究表明，在塿土區(qū)小麥/玉米輪作體系中有機(jī)氮替代化肥氮75%最好，可以保證作物產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)N2O 減排。 范靖尉[75]綜合作物產(chǎn)量、N2O 排放、生命周期碳排放足跡、碳成本以及產(chǎn)投比等多項(xiàng)指標(biāo)，推薦有機(jī)肥配施化肥和秸稈還田作為冬小麥-夏玉米生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)產(chǎn)低碳的最佳農(nóng)作管理措施。

在氮素淋洗方面，高忠霞等[76]研究表明，在小麥-玉米生長(zhǎng)期間，有機(jī)肥與化肥合理配合施用可以降低氮素的淋溶損失。 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可提高土壤有機(jī)肥氮素的殘留并促進(jìn)其向土壤酸解性銨態(tài)氮和酸解未知氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等有效形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而提高有機(jī)肥的有效性，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[77]。 而蓋霞普等[78]研究表明，在氮磷鉀化肥基礎(chǔ)上增施有機(jī)肥或秸稈還田會(huì)提高作物產(chǎn)量和土壤肥力，但也會(huì)提高土壤氮盈余量，提高氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)，尤其是增施有機(jī)肥會(huì)大大增加氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)。 因此，有機(jī)肥與化肥合理配施才可減少農(nóng)田氮素淋溶損失。

在重金屬污染方面，施用生物有機(jī)肥可有效降低小麥籽粒Cd 含量、增加小麥產(chǎn)量[79]。 而茹淑華等[80]研究表明，隨著雞糞用量的增加，土壤Cu、Zn、Cr、Pb、Cd 含量有明顯增加，隨著豬糞用量的增加，土壤Cu、Zn、Cd 含量有明顯增加，但均未超過(guò)國(guó)家二級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)(GB 15618—1995)。實(shí)際生產(chǎn)中長(zhǎng)期過(guò)量施用有機(jī)肥(主要來(lái)源于畜禽糞便)造成土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)較大，有必要盡快制定有機(jī)肥中重金屬的安全限量標(biāo)準(zhǔn)，以確保土壤和農(nóng)產(chǎn)品安全[41，81]。

4 研究展望

通過(guò)總結(jié)有機(jī)肥替代化肥對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤肥力以及生態(tài)環(huán)境效益的相關(guān)研究，結(jié)果顯示有機(jī)肥替代化肥在改善土壤質(zhì)量狀況、促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量提升、減少化肥工業(yè)所帶來(lái)的環(huán)境污染等方面發(fā)揮出極大優(yōu)勢(shì)，但其帶來(lái)的土壤重金屬含量增加、病蟲(chóng)草害幾率增大等不利影響還未得到有效解決，秸稈還田的配套機(jī)械和技術(shù)措施比較落后。 農(nóng)民積造農(nóng)家肥缺乏積極性，而且制作工藝還比較粗放，商品有機(jī)肥質(zhì)量參差不齊[82]，這說(shuō)明我國(guó)在真正合理有效使用有機(jī)肥方面還存在著很大挑戰(zhàn)。 今后關(guān)于化肥有機(jī)替代的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注:(1)對(duì)有機(jī)肥生產(chǎn)原料中各種成分含量，特別是畜禽糞便中重金屬含量以及有害病菌的品種及含量進(jìn)行全面和系統(tǒng)的分析[83]，綜合分析有機(jī)肥對(duì)土傳病原菌抑菌的效果，為安全施用有機(jī)肥提供依據(jù)；(2)采用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)廢棄物無(wú)害化處理方式，注重對(duì)商品有機(jī)肥的研制與推廣，不斷提升商品有機(jī)肥的質(zhì)量；(3)結(jié)合國(guó)際前沿研究結(jié)果，深入研究有機(jī)肥替代對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響機(jī)制，提出有機(jī)肥替代的不利影響的產(chǎn)生原因以及相應(yīng)解決措施；(4)完善有機(jī)肥補(bǔ)貼政策與機(jī)制，加強(qiáng)施用有機(jī)肥補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)農(nóng)民施用有機(jī)肥；(5)綜合環(huán)境效益開(kāi)展有機(jī)肥對(duì)溫室氣體影響的研究，深入開(kāi)展有機(jī)肥對(duì)單一溫室氣體排放的影響及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)總體增溫潛勢(shì)影響的分析，挖掘有機(jī)肥固碳減排的潛力，進(jìn)一步研究有機(jī)肥替代對(duì)溫室氣體排放的影響機(jī)制。