随着现代社会不断发展及人口持续的增加，人们对高质量农产品的需求大幅增加。然而，各种化学肥料及农药的广泛应用，给土地和作物带来了极大的危害，土壤板结、土壤微生物环境劣化、农作物农残超标、品质下降等普遍存在。因此，在保证土壤养分供给和作物产量的同时，加快耕地修复、提高产品品质是当前农业生产面临的重要课题。有机肥作为一种包含各类氨基酸、腐殖质类等有机类肥料曾被广泛应用于生产，对改良土质、培肥地力、提高土壤养分活力、净化土壤环境、保障作物高产优质等有较好的效果，且有机肥中含有大量的氨基酸和有机质，以及氮、磷、钾等植物生长所需的养分，可以优化根际细菌群落结构，改善土壤物理和化学性质，提高土壤的连续生产能力等。有机肥料有很多种类，如作物秸秆、粪尿肥、堆沤肥、杂肥以及绿肥等，这些肥料收集施用难度较大，作物所需营养含量较低，且需腐熟沤制才能使用，否则会传播病菌、腐熟过程与作物和土壤微生物争夺养分等。因此，研制开发新型高效的商业有机肥是当务之急[1]。生物有机肥是在普通有机肥中加入有益菌群，除具有有机肥对土壤的增肥效果外，还具有增菌的作用，有机物质(农业废弃物)通过微生物的作用释放出丰富的作物生长必需的营养元素和有机养分，供作物吸收利用，这样不仅能缓解农业废弃物对环境的压力，也可以变废为宝，获得一定的经济效益。因此，生物有机肥是当前基于绿色生产的农田用肥理想来源。

1、生物有机肥的含义及作用

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。在生产中，人们为了盲目追求养分的速效与作物产量的提升，有偏好施用化肥的习惯，再加上连年种植作物，导致土壤退化、产量和品质下降等，而施用生物有机肥可以一定程度上解决这些问题。对于作物生长，生物有机肥能提供较充足的营养，能对作物进行调控与刺激，控制和降低作物生长过程中的病虫危害等问题。在土壤方面，生物有机肥料能降低土壤紧实度[2]、改善土壤孔隙状况、增加土壤蓄水保墒的能力，协调作物需水与土壤供水之间的矛盾，此外生物有机肥还能改善土壤酸碱度，增加土壤微生物数量，优化土壤理化环境，增加地力，应用于石质山区、盐碱地等有着突出优势[3]。生物有机肥部分替代化肥既能满足作物营养快速需求，又能改善土壤环境，在目前生产实践中具有较好的推广意义。柏琼芝等[4]研究表明，化肥减量条件下配施有机肥可以增加肥效时间，促进棉花干物质积累高峰期后期，利于产量物质积累和转化，易于形成高产。段庆博[5]认为，[53]%有机肥替代化肥处理的棉花在盛花期、盛铃期和吐絮期与常规施肥相比，均有较大的叶面积指数。可见，生物有机肥配施化肥能有效发挥二者的优势，协同改善作物生长条件。

2、生物有机肥组分与作用

生物有机肥主要根据有益微生物和有机肥的种类划分。其中，有益微生物包括发酵菌和功能菌。发酵菌多由复合菌组成，常见的菌种有酵母菌、乳酸菌、放线菌、青霉、木霉、根霉等，其主要功能是促进物料分解、腐熟、除臭等，其中米曲霉利于秸秆有机质腐解，提高土壤有机质，改善土壤结构;淡紫拟青霉能防治多种线虫。功能菌包括固氮菌、解磷菌、硅酸盐细菌、芽孢杆菌、光合细菌等，这些菌种能利用土壤中有机质为碳源、空气中二氧化氮为氮素，大量生长繁殖的固氮菌;能分解固结在土壤或土壤母质中磷、钾元素的解磷菌与解钾菌;能够拮抗土传病原菌生长、繁殖，在产品中发挥特定的肥效功能;芽孢杆菌除具有防治土传病虫害的功能外，还根据其种类具有固氮(枯草芽孢杆菌)、降解有机磷养分(巨大芽孢杆菌)、释放磷钾及中微量元素(胶质芽孢杆菌)、降解重金属(侧孢芽孢杆菌)、降解氨气及硫化氢等有害气体(凝结芽孢杆菌)等[6]功能;光和细菌具有固氮、脱氮、固碳、硫化物氧化等功能，能将土壤中的有机物和无机营养物质分解成小分子物质，改善土壤营养结构。

有机肥主要包括腐殖酸类、生物炭类、沼泽肥类、秸秆肥类、粪尿肥类、黄腐酸类等。这些有机质种类的作用效果有所不同，腐殖酸中含有多种生理活性物质，对作物生长发育有刺激作用，表现为作物的根量和活性的增加，当施入土壤后，其中的活性基团能减少氮肥挥发;另外，腐殖酸也能达到延长肥效时间和膨大果实的作用。生物炭是指作物秸秆、稻壳、果树修剪枝条等生物物质在缺氧或低氧条件下热裂解而形成的一种多孔碳，其具有较高的碳含量，在改良土壤、调控微生物及提高作物产量等方面具有明显的作用，同时对连作障碍土壤有一定的修复作用，另外，生物炭对环境也有一定的改良作用。沼泽肥养分含量高，施用方便，作为基肥有利于提高土壤肥力，作为追肥能快速被作物吸收利用，促进作物生长，增强作物抗病虫能力。沼液也可以作为叶面施肥施用，补充作物养分。多种元素的液态肥对作物生理特性及产量和品质都有一定的积极作用，特别是对瓜果类、叶菜类的作物增产及品质方面作用显著。液态有机肥与化肥配合施用能提高农作物体内氧化酶的活性[7]，抑制光合色素的降解[8]，从而达到改良作物小环境、提高作物光合能力的效果。农作物秸秆含有较高养分，且生产量大、来源广，是一种重要的有机肥料。作物秸秆还田能有效提高土壤有机质含量，改善作物根际微生物群落，培肥改土效应明显，从而提高化肥的利用率及产品品质。曾研华等[9]、陈梦云等[10]研究发现，水稻秸秆等养分量还田或其它秸秆直接还田，氮素肥料利用率提高了22.13%，水稻单产提高2.9%～6.4%，稻米外观、营养、食味等也得到改善。粪尿肥包括人粪尿和家畜粪尿及厩肥，其养分含量高、肥效快，但养分易挥发及流失，同时此肥料含有较多病菌及寄生虫卵，使用时要做好适当的腐熟处理，其中高温堆肥在堆制过程中可以杀死病菌、虫卵和草籽，对减少病虫草害及杂草的生长有一定的作用。黄腐酸是一种天然的混合生物有机肥，可以刺激和调节作物生长，同时还具有改良土壤、提高肥料利用率及增强作物的抗逆性等特点，其已经被广泛应用于小麦、玉米、棉花等作物上，并取得了良好的效果。

3、生物有机肥的应用效果

3.1在禾本科作物上的应用效果

3.1.1对产量与品质的影响

生物有机肥能刺激农作物生长，增强生理合成能力，提高产量和品质。稻田增施生物有机肥可提高土壤养分元素含量，提升营养元素的有效性，促进水稻籽粒和秸秆对氮磷钾养分的吸收。徐建军等[11]研究发现，稻田施用CM生物有机肥其有效穗数增加10.80万穗·hm-2、穗实粒数多[53]粒、结实率高2.08%、千粒重多0.07g，产量增加489.20kg·hm-2。唐继伟等[12]研究认为，在有机肥与化肥的配比为1∶1时，小麦的产量和品质性状最好。张睿等[13]研究表明，氮磷肥与有机肥配合施用，对提高小麦不同茎蘖功能叶光合速率效应比单独施用化肥或有机肥效果更好，产量有一定提高。康勇建等[14]认为，减施25%化肥加生物有机肥处理燕麦有效穗数、穗粒数和千粒重显著增加，增产9.3%～[53]%。刘宝云等[15]发现，生物黄腐酸肥料可显著提高夏玉米的行粒数、穗粒数，进而提高其产量，在常规化肥减量20%～30%的情况下，可实现玉米增产、稳产。王家宝等[16]研究表明，麦田有机肥替代17%～34%化肥比单施化肥处理增产11.3%～11.8%;王振津等[17]认为，喷施生物有机液体肥，穗粒数增加6～7粒，千粒重增加[53]g，产量增加6.1%～9.8%。从品质上看，施入生物有机肥后玉米可溶性蛋白、可溶性糖及维生素C含量分别增加了[53]%、6.48%和16.62%，改善了玉米的品质[18]。

3.1.2对生长及农艺性状的影响

增施生物有机肥对作物生长性状有较大影响。刘彩云等[19]研究发现，腐植酸生物有机肥可促进小麦、水稻、空心菜等作物根系的生长和茎叶的伸展，促进生物量的合成。王东升等[18]发现，施用生物有机肥玉米株高、茎粗、SPAD值分别增加11.91%、[53]%、[53]%，玉米叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别增加了3.44%、4.22%和16.19%。孙全平等[20]研究表明，在化肥施用量减少30%的情况下，增施生物有机肥有利于增加燕麦的株高、分蘖数、成穗数和千粒重，燕麦的籽粒和秸秆产量增加。大量研究表明[21,22]，无机肥配合生物有机肥施用能改善土壤中的团聚体结构，促进根系发育，减缓生育后期根系衰老及光合速率下降，维持灌浆期物质的积累转运，通过提高穗粒数，并改善蛋白质品质。

3.2在经济及蔬菜作物上的应用效果

3.2.1对产量及品质的影响

当前，人们对长期施用化肥造成的农田土壤理化性质劣化、作物品质下降的认识较深刻，化肥减量配施生物有机肥能很好发挥改良土壤、满足作物大量养分需求的双重效果，对发展绿色生产、提升经济及蔬菜作物品质有利。张强等[23]研究表明，化肥减施50%与6000kg·hm-2生物有机肥配合施用，甜菜的茎叶和根干物质积累量分别增加24.61%～49.91%和36.22%～65.49%，根产量提高16.01%、产糖量提高10.65%;化肥减量24%增施生物有机肥1500kg·hm-2能使油菜增产31.2%[24]。柏琼芝等[4]认为，化肥减量10%配施生物有机肥还可使秋马铃薯块茎形成期提前，产量和经济效益仅增加[53]%和3.6%;施用生物有机肥能使枸杞增产38.01%～86.88%，浆果纵径增加7.16%～15.76%，横径增加8.66%～19.37%，百粒重增加6.47%～18.65%，可溶性固形物含量提高3.96%～10.37%，多糖含量提高8.57%～[53]%，维生素C含量提高[53]%～17.08%，年收益增加141.1%[25];生物有机肥替代40%化肥，可促进棉花生育后期的生长，棉花籽棉产量增加10.3%，皮棉产量增加6.4%[26];施用生物有机肥后蔬菜中的维生素C、可溶性糖、有机酸和可溶固性形物含量显著提高，改善了其风味及品质[27]。Meena等[28]发现，生物有机肥对甘蓝的产量、粗纤维、维生素C、总糖等营养品质和物理性状均有显著影响。徐大兵等[29]认为，有机氮配施减量化肥处理的辣椒品质、产量均优于单施化肥，且能降低辣椒的硝酸盐含量。张国顺等[30]则认为，化肥减量50%、施用生物有机肥的丝瓜藤蔓长度和叶片数增加115%和40%，产量增加16.0%;化肥减施25%、施微生物菌肥6000～7500kg·hm-2可显著提高西瓜产量和品质[31]。何东霞等[32]试验中发现，生物有机肥部分替代化肥可以显著增加韭菜根、茎、叶养分积累量，维生素C、可溶性蛋白及可溶性糖的含量分别增加19.67%～39.34%、7.45%～22.98%、12.39%～33.19%，硝酸盐、粗纤维分别降低14.84%～27.26%、8.7%～18.52%。程彦弟等[33]研究表明，娃娃菜增施活性生物有机肥增产17.71%～18.10%，维生素C、可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白质含量分别提高8.64%～10.50%、6.25%～6.73%、6.60%～20.80%、2.07%～9.00%。可见，施用生物有机肥可以促进作物生长发育，增加产量，提升营养品质。

3.2.2对经济收益的影响

生物有机肥能提高经济作物的生产效益。吴茂前等[34]研究表明，施用有机肥料脐橙单产较传统施肥方式增加8895kg·hm-2，净收入增加27067.[53]元·hm-2，烟草基肥和追肥分别施用生物有机肥20g/株，能显著促进烟草生长，株高增加44.53%，产量提高29.67%，产值提高18.87%[35]。蔡射霞等[36]试验表明，茄子、甘蓝、空心菜施用生物有机肥较施用复合肥增收6516.4元·hm-2、7762.4元·hm-2和2317.[53]元·hm-2。目前，生物有机肥在蔬菜及一些经济作物上应用较多，其效果也较明显，但生物有机肥的成本较高，从营养均衡和肥效上考虑，实行化肥与生物有机肥合理配施(生物有机肥部分替代化肥)是目前可行的经济有效策略。

3.3在土壤上的应用效果

3.3.1对土壤生物的影响

土壤生物有很多种，包括有益微生物和有害生物。施用生物有机肥可以发挥有益微生物的最大益处，减少有害生物对作物的伤害。一般认为，土壤基本理化性质与土壤生物的数量和种类密切相关，土壤生物通过调节土壤中细菌、真菌的类型来改变土壤养分循环。土壤生物类群数量会随着土壤养分含量的增加而增长，随土壤pH值增大而下降。在土壤生物中无脊椎动物在促进团粒结构的形成和稳定中起到了重要作用。研究显示，施用生物有机肥可以有效增加土壤中蚯蚓的数量[37]，改良土壤结构，丰富土壤微生物，加快土壤中木质素、纤维素、半纤维素等的降解速度，丰富土壤养分分解速度[38]。LuPeina等[39]也认为，生物肥与腐熟秸秆复合处理降低了细菌α多样性和Proteobacteria丰度，增加了Firmicutes丰度。增施生物有机肥可丰富土壤线虫食物网结构，提高土壤环境的稳定性和土壤健康程度。孙婷等[40]研究发现，生物有机肥-化肥配施处理中食细菌性线虫和捕食-杂食性线虫的相对丰度分别提高了1.67%～7.00%和1.00%～18.67%，食真菌性线虫和植食性线虫的相对丰度分别降低了2.33%～12.00%和0.34%～10.34%。施用生物有机肥还可以提高土壤中真菌与细菌生物量的比例，而真菌与细菌生物量的比值是用来评价土壤生态系统的健康和稳定程度，比值越高说明土壤健康程度越高[41]。

3.3.2对土壤肥力的影响

适量配施生物有机肥可平衡土壤C、N比，调节作物根区微生物数量，增强作物抗逆性，对作物生长更有利。施用生物有机肥能增加黄瓜连作土壤总有机碳、活性碳库、缓效碳库和惰性碳库的有机碳含量[42]，有效吸附土壤有害物质，克服连作障碍。张杰等[43]认为，增施生物有机肥，红芸豆田间土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别增加[53]%～24.7%、20.3%～[53]%、1.0%～23.0%、7.9%～31.8%。古鹏等[44]也认为，有机肥替代部分化肥，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高了3.27%～8.46%、0.21%～4.52%、3.09%～8.77%、3.19%～[53]%，其中，40%～50%生物有机肥的处理碱解氮含量增加显著;高效固氮菌生物有机肥替代化学肥料种植番茄，土壤有效磷、速效钾和有机质含量分别显著提高147.0%、38.8%和35.6%，同时，土壤益生菌丰度增加[45]。

低产田往往有机质含量较低，活性不高，土传病害严重，而微生物有机肥肥效时间长、效果稳定，并能促进土壤水、肥、气、热环境协调，解决了土壤改良与作物生产协同提高的问题。田小明等[46]研究表明，在中、低肥力土壤中施用生物有机肥，可显著提高土壤微生物碳、氮含量。李小飞等[47]研究表明，盆栽条件下25～45g·kg-1生物有机肥增施量处理的酸性土壤pH值显著提高0.97～1.12，有机质含量显著增加24.0%～32.4%，有效态镉含量下降9.2%～36.8%，糙米中镉含量显著减少67.7%～72.3%。康勇建等[48]认为，减施25%化肥加生物有机肥能使0～20cm土壤蔗糖酶、脲酶活性和过氧化氢酶活性显著提高，在收获期较CK分别提高7.6%、12.6%和25.2%;生物有机肥处理加化肥减量30%处理下，冬小麦田土壤碱性磷酸酶活性提高了14.08%，脲酶活性提高了10.47%，纤维素酶活性提高了66.45%。土壤中可培养微生物的总量、细菌、真菌数量升高，但真菌占比降低[49];化肥配施生物有机肥处理还能有效增加燕麦收获期土壤碱解氮含量，增幅达9.8%～22.9%;增施生物有机肥，降低水稻生产中30%的合成氮和100%的三聚过磷酸钙(TSP)需求，改善土壤健康状况[50]。

3.4生物有机肥对作物病害的影响

生物有机肥具有一定抑制病害发生的作用，其含有的多种微生物(主要为芽孢杆菌)能产生拮抗物质抑制病原菌的活性，并诱导作物逆境酶类参与病害防御反应，增强作物抗病性。刘苹等[51]试验表明，复合生物有机肥和微生物菌有机肥对小麦根腐病的防效分别为29.38%和27.91%，生物有机肥对黄瓜枯萎病[52]、黄瓜猝倒病[53]等作物病害具有抑制作用。李星洪等[54]利用复合微生物肥对花生进行拌种、浇灌和喷施，发现花生线虫病害均有所下降。Cheng等[55]也认为，生物有机肥通过影响土壤微生物群落的数量及结构，加强了对植物病害的抑制作用。Wu等[56]研究发现，施用青枯病菌拮抗生物有机肥的烟草青枯病发病率明显下降，烟草青枯病的防控率分别达到75.2%和95.4%[57]。袁玉娟等[58]研究发现，施用含有枯草芽孢杆菌和哈茨木霉菌的生物有机肥能降低黄瓜枯萎病发病率，最高达51.0%。

4、结语

生物有机肥作为一种绿色高效的新型功能肥料，结合了有机肥和微生物肥料的优势，通过增加土壤有机质含量及提高土壤微生物生命活力，改善土壤生态条件，满足农作物养分吸收的同时，增强了作物生理活性与抗逆能力，刺激农作物良好生长。总体上讲，生物有机肥具有促进作物生长、提高产量和品质，优化土壤理化环境、增加土壤肥力、增加土壤病菌拮抗微生物丰度、抑制病害发生率等功能，是值得关注和大力发展应用的肥料类型。当前，我国正处于现代农业发展的关键时期，保护环境、合理减少化肥用量，增加生物有机肥施用量，加快有机废弃物资源无害化利用是当前生态可持续农业生产的主流方向。

生物肥料从最初的菌剂肥料到细菌肥料，再到现在的生物有机肥，实现了养分、功能、效果的全面提升。作为目前肥料革命发展的一种方向，生物有机肥将随着其加工工艺、高效微生物菌种开发以及作用机理的深入研究，在今后有更广阔的应用前景，在国家实现化肥零增长、农业生产生态绿色发展战略中起到巨大的促进作用。

文章来源：陈雪梅,王冀川,石元强,刘强.生物有机肥在作物上应用的研究进展[J].农业与技术,2021,41(17):11-16.