潘运舟， 兰 天， 赵 文，张家玮，张玲玲，刘 源,4，朱治强，吴蔚东*

(1.海南大学热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室，海南 海口 570228；2.海南省耕地保育重点实验室，海南 海口 571100；3.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；4.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京 210014)

海南省商品有机肥的组成与养分状况研究

潘运舟1,2， 兰 天1,3， 赵 文1，张家玮1，张玲玲1，刘 源1,4，朱治强1，吴蔚东1*

(1.海南大学热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室，海南 海口 570228；2.海南省耕地保育重点实验室，海南 海口 571100；3.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；4.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京 210014)

【目的】为了解海南省商品有机肥质量状况，分析海南省商品有机肥的理化性质以及元素组成。【方法】将采集的有机肥样品经过预处理测定了有机肥的鲜样含水量、有机质含量、pH值、氮、磷以及钾的含量。同时还测定了有机肥的灰分、腐殖酸含量以及中微量元素的含量。【结果】商品有机肥的合格率为7.84 %，按照有机肥原料来源将合格率从大到小排序：植物性有机肥(合格率=33.33 %)>海藻类有机肥(合格率=25.00 %)>不明来源商品有机肥(合格率=11.11 %)；鱼虾有机肥、羊粪有机肥、牛骨粉有机肥以及黄腐酸有机肥中没有合格产品。有机肥理化性状与营养元素含量的分布范围较大，理化性质中的鲜样含水量、pH、有机质含量、灰分以及腐殖酸含量的范围分别为1.4 %～67.9 %、3.41～9.49、8.36 %～83.01 %、22.81 %～85.67 %、85.24～871.49 mg/kg；N、P2O5、K2O、Ca、Mg、S、Fe以及Mn的含量的变化范围分别是：0.24 %～10.16 %、0.21 %～7.10 %、0.19 %～8.48 %、0.02～3.37 g/kg、0.03～0.78 g/kg、0.60～2.48 g/kg、0.34～17.65 g/kg、0.01～0.27 g/kg。测定指标中除鲜样含水量和Ca含量之外，其余指标的分布特征均符合正态分布。【结论】海南省商品有机肥质量状况总体较差，不同有机肥之间营养元素以及理化性质等指标的差异较大。

有机肥；理化性质；养分；腐殖酸；分布特征

【研究意义】有机肥是中国农业生产中的重要肥料，施用有机肥料可以提高作物物产量，改善作物品质[1]。叶胜兰等人的研究发现，施用有机肥能有效促进陕北黄土丘陵区矮化密植梨枣的生长发育，提高产量，并显著改善果实品质[2]。有机肥不仅能促进土壤酶活性还对作物的一些病害有抑制作用[3-4],例如茄子的青枯病。Bonilla研究表明，西班牙南部果园施用有机肥显著改善了土壤酶活性；袁玉娟等人研究发现，生物有机肥可以降低黄瓜土传枯萎病的发病率[5-6]。此外，施用有机肥还可以改善土壤结构，赵红等研究表明，在蔬菜有机栽培中单施有机肥可增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体以及耕层下微团聚体含量，从而改良土壤结构[7-8]。【前人研究进展】我国有机肥施用量占农田养分总投入量的比例从1949年的99.9 %逐年减少，1960、1980、2000和2010 年有机肥施用量占总施肥量的比例分别为 80 %、60 %、30 %和10 %[9-10]。化肥过量施用会造成土壤板结、酸化等。商品有机肥料施用方便快捷、养分齐全，是替代化肥的首选[11]。我国商品有机肥的发展比较缓慢，20世纪70年代后商品有机肥的生产才兴起。此后，为了消除传统有机肥养分含量低、堆制难等诸多缺陷，我国于20世纪80、90年代开展了大量研究。特别是在20世纪90年代中后期，随着有机肥工业化生产技术的开发和推广应用， 商品有机肥料的生产与利用得以快速发展[12]。传统有机肥存在养分含量低、堆制难、产品与生产环境差(有臭味、携带大量病原菌和虫卵)、生产费时费工等诸多缺陷[12]。同样，商品有机肥的生产以及产品质量也存在较多弊端。首先，商品有机肥加工成本较高，限制了部分农户使用；其次，纯有机肥养分含量低，施用后不如化肥肥效快；第三，有机肥会出现烧根烧苗的现象；第四，不同原料制成的商品有机肥外观和内在品质的差异较大[13]。因此，对于商品有机肥料的品质状况的研究是十分必要的。Jagadish通过对印度有机肥料的研究表明，有机肥的碳氮比和水分含量是影响印度有机肥质量的重要指标，在生产中应注重对这2个指标的控制[14]。【本研究切入点】对于商品有机肥料的品质状况的研究是必要的，国内对商品有机肥质量研究较少，特别是海南地区的相关研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】为了进一步了解海南岛内市场上商品有机肥的质量状况以及影响因素，在海南省(除三沙市以外)各市县采样商品有机肥，进行深入研究，分析海南省商品有机肥料的合格率和养分状况，为海南岛内农业生产中商品有机肥的使用以及制备提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理

2015年4月在海南岛除三沙市以外的18个市县共采集102种市场上的商品有机肥(图1)。将采集的样品先用四分法取少量鲜样测定其含水量，其余样品风干后研磨，过2.00、1.00、0.25 mm筛，用封口袋密封，保存备用。

1.2 测定项目与方法

有机肥鲜样含水量采用真空烘箱法测定，重铬酸钾容量法测定有机质含量，灰分含量的测定采用干灰化法。样品氮、磷、钾的全量通过硫酸—过氧化氢消煮法测定[15]。硫含量的测定采用湿灰化法进行预处理，溶液中硫的定量采用BaSO4比浊法；铁、锰、钙、镁的测定采用干灰化法进行预处理，然后用原子吸收测定溶液中上述离子的浓度[16]。腐殖酸采用0.1 mol/L的NaOH-0.1 mol/L Na4P2O7溶液提取，用酸溶液将提取液酸化，沉淀为胡敏酸，未沉淀的物质为富啡酸，分离后进行水浴蒸干，用重铬酸钾氧化法测定有机碳含量，富啡酸和胡敏酸有机碳含量的比值就是胡富比[17]。

a.各市县采样数量； b.样品来源省份分布情况a.Distribution of sampling point; b.Distribution of sample source provinces图1 有机肥采样情况Fig.1 Sample distribution of commercial organic fertilizer

1.3 有机肥各指标样品分布情况分析方法

本研究为获得有机肥各指标样品分布特征，采用函数模拟、q值分析对其进行分析，并用正态分布、对数正态分布、Weibull 分布模拟有机肥不同指标的样品分布情况，对这几种方法进行比较，据此分析有机肥不同指标的样品分布规律[18]。

1.4 数据处理

运用 SPSS17.0、JMP7.0以及 Excel 2007 进行数据统计分析，利用Origin制图。

2 结果与分析

2.1 不同原料有机肥的理化性质及物质组成

由表1可知，102个有机肥样品按照生产原料划分为8类，其中不明来源的有机肥样品54个(包装袋上未标明生产原料)。已知生产原料的商品有机肥中，羊粪有机肥的样品数最多(24个)，占采样总数的23.5 %，其余6种有机肥样品数较少。

羊粪有机肥鲜样含水量变化范围最广，最小值为8.04 %，最大值为66.73 %，海藻有机肥鲜样含水量变化范围最小。牛骨粉变化范围最大，有机肥含量变化范围最小的是黄腐酸有机肥。同时，黄腐酸有机肥pH值的变化范围也最小，pH值变化范围最大的有机肥是原料来源不明的这一类，其变化范围是3.90～9.41。不明来源有机肥P2O5含量、K2O含量以及氮+磷+钾总量的变化范围也最大，分别为0.19 %～8.48 %、7.10 %～0.21 %和2.21 %～14.62 %，氮+磷+钾总量变化范围最小的有机肥是海藻有机肥。与其它种类有机肥相比，鱼虾有机肥N含量变化范围最大。此外，黄腐酸有机肥N含量，P2O5含量以及K2O含量的变化范围最小。

表1 不同原料有机肥的理化性质及物质组成Table 1 Physical and chemical properties and composition of organic manure from different sources

图2 有机肥理化性质分布情况 Fig.2 Distribution of physical and chemical properties of organic fertilizer

有机肥鲜样含水量平均值最大的是黄腐酸有机肥，最小的是植物有机肥。植物有机肥的有机质含量最高，有机质含量平均值最低的是鸡粪有机肥。同时，植物有机肥pH平均值最高,鱼虾类有机肥的pH平均值最低。鱼虾类有机肥氮+磷+钾总量和N含量分别是各自指标在8类有机肥中的最高值；有机肥氮+磷+钾总量和N含量的平均值最低的分别是羊粪有机肥和鸡粪有机肥。鸡粪有机肥P2O5以及K2O含量的平均值是所有类别中最高的。羊粪有机肥P2O5含量的平均值是8类有机肥中最低的，K2O的含量的平均值最低的是牛骨粉有机肥。

2.2 有机肥理化性质分布情况

由图2-a可以看出，有机肥鲜样含水量变化呈对数正态分布，主要分布在10 %～40 %，占样品总数的67.6 %。有机肥中有机质含量的分布呈现正态分布(图2-b)，其中，58.8 %有机肥样品的有机质含量分布在25 %～50 %。有机肥样品pH平均值为5.89±2.69(图2-c)，符合正态分布、对数正态分布和Weibull分布，pH 5～8范围内的样品占总数的80.4 %，有机肥pH的变化范围是3.41～9.49， pH 7～8的范围内分布了49 %的样品。图2-d表明，有机肥样品的灰分含量分布符合正态分布和对数正态分布的特征，平均值为60.43 %±13.71 %，79.4 %样品总数灰分含量在50 %～80 %。腐殖酸含量的分布特征与有pH的分布类似(图2-e)。有机肥的胡富比最大值和最小值分布特征符合正态分布和Weibull分布(图2-f)，82.4 %的有机肥样品胡富比分布在0.2～0.6。

2.3 有机肥营养元素分布情况

由图3-a可以看出，有机肥N含量分布特征同时符合正态分布、对数正态分布和Weibull分布，主要分布在0.5 %～2.5 %，占样品总数的74.5 %，0.5 %～1.5 %的样品数占样品总数的56.9 %。图3-b显示，有机肥中P2O5含量符合正态分布和对数正态分布， P2O5含量主要分布在0.5 %～3 %，占有机肥样品总数的70.6 %。有机肥K2O含量分布特征符合正态分布与对数正态分布。图3-c可以看出，有机肥K2O含量在0～4 %范围内样品数目占商品有机肥样品总数的95.1 %，同时K2O含量在该范围内分布较均匀，只有1.5 %～2 %范围内样品数相对较多。由图3-d可知，有机肥氮+磷+钾总量分布特征符合正态分布与Weibull分布，氮+磷+钾总量在3 %～6 %范围内分布了72.5 %的样品。如图3-e所示，有机肥C/N值分布特征同时符合正态分布、对数正态分布和Weibull分布， C/N值5～20的样品占有机肥样品总数的87.3 %，其中，C/N在10～25范围内的有机肥样品共有63个，占样品总数的61.8 %。

图3 有机肥各营养元素含量的分布情况Fig.3 Distribution of nutrient content in organic fertilizer

钙、镁、硫是植物生长所必需的中量元素，如图3-f所示,钙含量呈对数正态分布，样品数在0～2.6 %的范围内分布比较均匀，在钙含量为0.4～0.8范围内的样品分布相对较多，占有机肥样品总量的33.3 %。从图3-g可以看出，有机肥Mg分布特征符合正态分布和和Weibull分布。由图3-h可知，随着S含量的升高，有机肥的分布数量呈上升趋势，分布特征符合正态分布和Weibull分布，S含量为2.6～2.8范围内的有机肥样品数最多，占26.5 %。由图3-i和图3-j可知，有机肥Fe含量的样品分布比较均匀，分布特征符合正态分布和对数正态分布，其中7～9 g/kg范围内的样品数相对较多，占28.4 %；Mn含量分布特征同时符合正态分布、对数正态分布和Weibull分布，在含量为0～0.5 g/kg的范围内样品分布比较多，占样品总数的76.5 %。

图4 不同省份的商品有机肥合格数Fig.4 Number of qualified organic fertilizers in different provinces

表2 有机肥各指标之间相关性指数Table 2 Correlation matrix between parameters of the samples received

注：*相关性显著水平 0.05；**相关性显著水平 0.01。
Notes: *shows significantly different atP=0.05; ** shows significantly different atP=0.01.

2.4 不同省份商品有机肥料的合格数

由图4可知，本次实验中，合格的几种商品有机肥料分布也是不同的，分别是河南、海南、广东、江苏、辽宁和山东，这6个省份的合格率分别是33.33 %、8.33 %、8.32 %、20.00 %、50 %、和11.11 %。

2.5 有机肥各指标之间相关性指数

有机肥的鲜样含水量和pH值呈正相关、和腐殖酸含量呈显著负相关，和Fe、Mn元素呈显著负相关。有机肥中有机质的含量和N+P2O5+K2O的含量、腐殖酸含量、硫含量呈显著正相关，和pH、胡富比以及Ca元素、Fe元素以及Mn元素的含量呈显著负相关。N+P2O5+K2O的含量和腐殖酸以及Mn元素的含量相关性极显著，和S元素的含量呈显著相关，和pH、胡富比、Ca元素以及Fe元素的含量呈显著负相关。pH值和胡富比呈正相关，和有机肥的Ca、Fe、Mn元素相关性极显著，和腐殖酸以及S元素的含量呈显著负相关。有机肥腐殖酸的含量和胡富比、Ca元素以及Fe元素的含量呈极显著负相关。胡富比和Ca元素的含量相关性极显著，此外Ca元素和S、Fe、Mn元素的含量相关性极显著；铁和锰的含量相关性极显著。

3 讨 论

《中华人民共和国农业行业标准-有机肥料NYN525-2012》(简称《行业标准》)中，有机肥料各项技术指标要求分别为：有机质质量分数(以烘干基计)>45 %,总养分(N+P2O5+K2O)的质量分数(以烘干基计)>5 %，鲜样含水量<30 %，pH值范围5.5～8.5。本次调查采集的商品有机肥中，符合《行业标准》有机质质量分数(以烘干基计)要求的有机肥种类为31种，占样品总数的30.39 %；总养分(N+P2O5+K2O)的质量分数(以烘干基计)>5 %的有机肥有59种，占采样数的57.84 %；所测试的有机肥中，53种有机肥样品的鲜样含水量符合《行业标准》的要求，占样品总数的51.96 %；符合pH值要求的有机肥有77种，占样品总数的75.49 %。经筛选，最终有8种有机肥符合《行业标准》的技术要求，本次采样得到的有机肥样品合格率为7.84 %。这与梁金凤等人关于京郊有机肥质量状况分析得到的合格率(样品总数：125个，合格率：7.9 %)相近[19]。罗文贱等人对广东的商品有机肥进行了抽查，发现40 %左右的商品有机肥合格[20]。

按照有机肥原料来源将合格率从大到小排序：植物性有机肥(合格率=33.33 %)>海藻类有机肥(合格率=25.00 %)>不明来源商品有机肥(合格率=11.11 %)；鱼虾有机肥、羊粪有机肥、牛骨粉有机肥以及黄腐酸有机肥中没有合格的产品。已报道的关于腐熟有机肥质量的研究结果[21-32]，不同原料来源的腐熟类有机肥的有机质含量和N含量高于商品有机肥，但P2O5和K2O的结果相反。总体上看，传统有机肥的部分肥料品质高于商品有机肥，梁金凤等人的研究也得到了类似的结果[19]。

本次调查的商品有机肥中，除不明来源的肥料以外，畜禽粪便类的有机肥占了一半以上，各个厂家原料来源不同，产品质量控制技术差异较大，最终造成有机肥产品质量参差不齐[19]，同时，有机肥的生产工艺比较复杂，一些厂家难以对各个生产环节进行准确控制也导致有机肥质量不高[33]。本次调查采集的有机肥中鲜样含水量最小值为1.40 %，最大值为67.97 %，相差48.55倍；有机质最小值为8.36 %，最大值为83.01 %，含量相差近10倍；N+P2O5+K2O含量最小为1.97 %,最大值是14.62 %，含量相差7.42倍，不同厂家生产标准不同导致有机肥各项指标差异很大。我国有机肥还处在发展阶段，大部分有机肥生产厂家规模很小，绝大多数企业年产量在2万t以下[19]。由于这些企业生产设备落后，没能力设置化验室，无法真实了解原料和产品的质量，很难把控产品质量[33]。

不同产地有机肥的合格率也有差异，合格的有机肥样品分别来自山东、河南、海南、江苏、辽宁以及广东等6个省份。合格率按照产地排序：辽宁(合格率=50 %)>河南(合格率=33.33 %)>江苏(合格率=20.00 %)>山东(合格率=11.11 %)>海南(合格率=8.33 %)>广东(合格率=8.32 %)。杨兴明等人的研究认为，江苏几家有机肥企业率先采用引进堆肥标准化工艺及其配套设备，显著提高了堆肥效率，因此生产出的商品有机肥合格率高于其他地区[34]。

本研究中，有机肥样品的中微量元素Ca、Mg、S、Fe、Mn的含量与吕大树等的研究结果相比，除了Fe含量与本研究结果相近外，其他营养元含量素均远远大于海南省有机肥样品相应指标[35]。商品有机肥中、微量元素的分布范围也非常大，这也说明不同生产厂家对生产过程中有机肥的控制标准差异很大。

腐殖酸含量是有机肥腐殖化程度的一个重要指标,可以用于有机肥腐熟度的判定 。有机肥中腐殖酸含有各种活性基团,可以有效改善土壤结构和性质。有机肥中腐殖酸可以通过与 Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ) 形成复合体来增加土壤对金属离子的吸附作用，腐殖酸对重金属具有强烈吸附作用,向沉积物中投加堆肥腐殖酸可以增加重金属向水中释放[36-37]。在有机肥的制备工程中,一部分腐殖酸是在堆肥过程中新生成的,另一部分腐殖酸是由堆肥原料中原有腐殖酸逐渐演化而成的[38]。有机肥的堆沤时间、原料成分、堆置工艺都会影响腐殖酸的生成和变动。堆肥过程中腐殖酸的生成及动态变化与有机肥的稳定性 、腐熟程度密切相关,因此可以把腐殖酸作为评价有机肥腐熟过程的一个有效指标[39]。在现行《行业标准》中没有对腐殖酸的指标要求。商品有机肥中腐殖酸的含量和有机肥中有机质含量、pH、以及各营养元素的含量密切相关。因此建议将有机肥腐殖酸含量作为一个重要指标纳入有机肥评价标准。

4 结 论

海南省商品有机肥的质量状况总体较差，参照《中华人民共和国农业行业标准-有机肥料NY525-2012》，在102个调查样品中，合格率仅为7.84 %，这主要由于不同有机肥之间各营养元素含量以及理化性质的差异非常大。

商品有机肥中的腐殖酸含量是一个重要指标，既能反映有机肥的腐熟程度，又能作为有机肥环境效应的评价参考。现行的《行业标准》中还没有将腐殖酸含量纳入评价体系。因此，建议将有机肥腐殖酸含量纳入有机肥评价标准。

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ResearchonCompositionandNutrientStatusofCommercialOrganicFertilizerinHainanProvince

PAN Yun-zhou1,2,LAN Tian1,2,ZHAO Wen1,ZHANG Jia-wei1,ZHANG Ling-ling1,LIU Yuan1,4,ZHU Zhi-qiang1,WU Wei-dong1 *

(1.Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resources，Ministry of Education，Hainan University，Hainan Haikou 570228，China; 2.Hainan Key Laboratory of Arable Land Conservation,Hainan Haikou 571100,China；3.College of Resources and Environmental Sciences,China Agricultural University,Beijing 100193,China; 4.Institute of Agricultural Resource and Environmental Sciences,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Jiangsu Nanjing 210014,China)

【Objective】In order to understand the quality of commercial organic fertilizer in Hainan province，the physical and chemical properties and elemental composition of these samples were analyzed.【Method】The fresh water content,organic matter content,pH value,nitrogen,phosphorus and potassium content of the collected commercial organic fertilizer were measured.At the same time,the content of ash,humic acid and trace elements in the organic fertilizer also was determined.【Result】The qualified rate of commercial organic fertilizer is 7.84 %.The passing rate of organic fertilizer from order of large to small according to sources of different organic fertilizer raw materials is: plant organic fertilizer (qualified rate =33.33 %) > seaweed organic fertilizer (qualified rate of =25.00 %) > unknown source of commercial organic fertilizer (qualified rate of =11.11 %).There is no qualified product in fish organic fertilizers,sheep manure organic fertilizer,bone powder organic fertilizers and fulvic acid organic fertilizers.The distribution ranges of organic fertilizers physical and chemical properties and nutrient elements content of was very large.The ranges of fresh water content,pH,organic matter content,ash content and humic acid content in the physical and chemical properties were 1.4 %-67.9 %,3.41 %-9.49 %,8.36 %-83.01 %,22.81 %-85.67 % and 85.24-871.49 mg/kg，respectively.The change ranges of nitrogen content,P2O5content,K2O content,Ca content,Mg content,S content,Fe content and Mn content were 0.24 %-10.16 %,0.21 %-7.10 %,0.19 %-8.48 %,0.02-3.37 g/kg,0.03-0.78 g/kg,0.60-2.48 g/kg,0.34-17.65 g/kg,0.01-0.27 g/kg.The distribution characteristics of the measured parameters are in accord with the normal distribution except of the fresh water content and Ca content.【Conclusion】The quality status of commercial organic fertilizer in Hainan province was poor.The difference of nutrient content and physical and chemical properties between different types of organic fertilizers was very lager.

Organic fertilizer;Physical and chemical properties; Nutrient content;Humus acid;Distribution characteristics

1001-4829(2017)4-0853-08

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.024

2016-06-03

国家自然科学基金项目(B070303)；海南省耕地保育重点实验室(筹建)开放资金(KFZJ20150203)；海南省耕地改良专项(HNGDxf201502)

潘运舟(1992-)，男，硕士研究生，主要从事热区土壤质量退化和调控,E-mail：panyz0518@163.com,*为通讯作者，E-mail：wdwu@hainu.edu.cn。

S512;S502

A

(责任编辑 李 洁)