武新娟

（黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所 哈尔滨 150028）

马铃薯是世界第三大粮食作物，也是我国重要的薯类农作物，其生产的可持续发展直接影响着国家的粮食安全，而肥料是高产、优质马铃薯的关键，化肥的施用又对马铃薯产量提高的作用明显，所以化肥用量不断增加甚至过量会导致产品品质差、土壤养分失调、环境污染严重等问题凸现。为解决这些问题，近年来，有机肥的商品化和微生物技术的发展合力促使一种新型肥料的出现，即生物有机肥，指有机固体废弃物（如有机垃圾、人畜禽粪便、农作物秸秆、饼粕等）经微生物发酵、除臭和完全腐熟后制作而成的一类兼具微生物肥和有机肥效应的肥料，它是传统有机肥的继承和发展[1]。研究其在马铃薯上的应用，符合马铃薯生产发展的优质高效、绿色无公害、安全可持续要求。

1 生物有机肥的特点及作用原理

生物有机肥与普通有机肥相比，特点是增加有益微生物菌群、腐熟更完全、富含有机和无机养分，经高温腐熟杀死病原菌和虫卵，经除臭处理气味小，通过各种处理后体积小，便于使用且撒施更均匀[2]。

生物有机肥的作用原理主要为3 个方面：1）微生物菌的作用，通过有益菌群的大量繁殖，改变土壤微生物群落结构，加快有机质降解以改善土壤营养条件，抑制有害微生物的繁殖，降低病原微生物侵害植物根际的几率，同时微生物的大量繁殖也改变了以微生物为食的土壤微型动物数量，使土壤得到更好的疏松，改变其物理性质，通气性更佳[3]；2）生理活性物质的作用，生物有机肥富含维生素、氨基酸、核酸以及生长素、赤霉素、抗生素等植物激素的功能性物质，并在分解过程中形成各种酸和酶类，这些物质大多可以直接提供营养，促进植物根系生长，加速光合作用，使植株长势旺盛，提高抗病能力[4]；3）富含养分的作用，生物有机肥不仅富含蛋白质、氨基酸、脂肪等有机养分，也含有氮、磷、钾和各种中微量元素等无机养分，全面稳定供给植物体，直接影响了土壤保肥性、保水性、通气性、缓冲性及长效性。

2 生物有机肥对土壤性状的影响

2.1 理化性质

生物有机肥的施用，尤其是长期施用能够改变土壤的理化性质，这一结论已有很多研究者通过具体试验明确验证。如张婷[3]、谭欣[5]、邱吟霜[6]、马利平等[7]分别研究生物有机肥对大田作物小麦、水稻、玉米、大豆等，曲成闯[8]、赵满兴[9]、魏晓兰等[10]研究对蔬菜作物黄瓜、番茄、小白菜等田间土壤理化性质的影响，均表现为长期施用生物有机肥能够降低土壤容重、改善土壤总孔隙度、提高土壤贮水能力、增加土壤有机质含量和增强土壤酶活性等。张萌等[11]研究不同生物有机肥对贵州高海拔春马铃薯生长及土壤肥力的影响，结果表明，加施生物有机肥使土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别提高49.31%～91.35%。王文丽等[12]研究了生物有机肥料对连作马铃薯根际土壤化学指标的影响，结果发现，连作4 a（年）每年施生物有机肥处理比对照显著提高了根际土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和pH 值。杨金娟[13]通过不同培肥方式对中部干旱区马铃薯植株及土壤质量的影响研究，发现化肥配施生物有机肥显著提高了土壤有机质含量。

2.2 生物学特性

生物有机肥有助于提高土壤生物活性，改善马铃薯根际土壤环境，增加可培养细菌数量，降低可培养真菌数量，提高了土壤细菌/真菌比值。邱晓丽[14-15]研究生物有机肥对马铃薯根际土壤生物活性及根系活力的影响，得出生物有机肥通过增加土壤可培养细菌数量、微生物量碳、土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性，提高土壤的生物活性，改善根际环境，增强根系活力，以促进马铃薯的根系吸收能力，影响马铃薯的生长发育。柳玲玲等[16]通过生物有机肥对连作马铃薯及土壤生化性状影响的研究发现，施用生物有机肥可以明显提高土壤中细菌与真菌的比值，改善微生物群落结构，以达到优质的改土效果。程万莉等[17]研究得出，生物有机肥替代部分化肥处理的马铃薯根际土壤微生物代谢活性高于单施化肥和普通有机肥替代处理，且生物有机肥替代部分化肥处理的Shannon、Mc Intosh 丰富度指数、均匀度指数以及Simpson 指数均高于其他处理，说明生物有机肥可以提高马铃薯根际土壤微生物群落功能的多样性。刘星等[18]研究了土壤熏蒸—微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响，结果发现，微生物有机肥联用显著影响了土壤可培养微生物数量，增加马铃薯生育后期土壤细菌和放线菌的数量，降低真菌的数量，在土壤中维持一个更高的细菌/真菌值。王耀[19]研究复合肥配施生物有机肥后对土壤微生物含量的影响，结果表明，配施不同生物有机肥后均提高了土壤有益微生物亚硝化细菌、硝化细菌、乳酸菌和放线菌的数量，降低了有害菌反硝化细菌和霉菌数量。

2.3 土壤有效养分

生物有机肥除含有大量微生物外，还富含有机和无机养分。施用生物有机肥可以增加马铃薯根际土壤的有效养分，激发土壤中氮素和磷素的释放[20]，同时能减少土壤中总氮、硝态氮、铵态氮和全磷、水溶性磷的淋失。魏晓兰[21]研究生物有机肥对土壤氮、磷、钾的供应，发现生物有机肥提高了土壤中全氮、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量和有效性，进行的小区淋溶试验结果表明，生物有机肥的施用能明显减少土壤中总氮、硝态氮、铵态氮和全磷、水溶性磷的淋失。史书强等[22]研究发现，生物有机肥配合化肥处理不仅可以明显提高马铃薯产量，在关键时期土壤养分的运移也发挥着重要作用，在马铃薯块茎形成期土壤速效氮、速效钾和速效磷均比常规施肥高。靳海波等[23]研究了生物有机肥料GSJ-1 对连作马铃薯根际土壤养分的影响，发现生物有机肥处理下根际土壤水解氮、速效磷、速效钾、有效铁含量显著提高。

3 生物有机肥对马铃薯植株的影响

3.1 生长发育

生产中施用化肥、普通有机肥和生物有机肥均对马铃薯的生长发育影响显著，而生物有机肥具有长效、绿色、无公害的特性，近年来为响应全球的环保号召，其在马铃薯上的应用研究逐渐被重视。张丽荣等[24]研究不同生物有机肥对马铃薯生长和产量的影响，发现施用的4 种生物有机肥都提高了马铃薯的出苗率，增加了植株株高、茎粗和主茎数，对马铃薯植株生长具有明显促进作用。靳海波[25]研究得出，对比连作马铃薯，施用生物有机肥处理后马铃薯的株高、茎粗、SPAD 值、叶面积指数、总干物质积累量和薯块产量随生育期的进行均有不同程度的提高。Abdollahi 等[26]通过施用化肥、生物有机肥和有机肥对马铃薯生理特性的研究发现，适量施用生物有机肥可以增加马铃薯的株高、主茎数、总干物质含量、叶面积指数、块茎产量和块茎干物质含量，对马铃薯的生长发育有明显促进作用。和亿章等[27]研究了生物有机肥和土壤修复剂对马铃薯生长及产量的影响，同样得出生物有机肥能够提高马铃薯出苗率、促进植株生长、增加产量的结论。

3.2 产量品质

长期施用生物有机肥并根据需肥量和土壤肥力情况合理施用化肥，对马铃薯产量和品质提高的作用明显。方玉川等[28]研究了不同生物有机肥对马铃薯产量和品质的影响，结果表明，5 种生物有机肥处理都能提高马铃薯产量，增加薯块蛋白质、干物质和淀粉含量，降低还原糖含量。刁琢等[29]研究了生物有机肥对马铃薯产量和品质的影响，结果为配施生物有机肥处理的马铃薯维生素C、粗蛋白和淀粉含量均高于不施肥对照和常规施肥处理。李卫东等[30]研究生物有机肥和复合微生物菌剂在马铃薯栽培上的应用效果，结果表明，施用生物有机肥不仅能增加块茎中维生素C 含量、降低还原糖含量，并且抑制马铃薯对Pb 和Hg 的吸收、促进对As 的吸收。张书乐[31]研究发现，化肥减量施用并配施有机肥或生物有机肥，干物质平衡期的时间较纯化肥处理提前，所以促进了营养器官中的干物质尽早向经济器官的分配。柏琼芝等[32]研究发现，常规施肥减化肥10%配施生物有机肥，能获得比常规施肥更高的秋马铃薯产量和经济效益。Tamad 等[33]研究相同剂量的生物有机肥与普通鸡粪肥相比，每hm2产量提高2 t。另有多位学者的研究均表明部分生物有机肥替代化肥的马铃薯产量高于单施化肥处理[34-36]。

3.3 植株抗病性

生物有机肥能促进拮抗菌在土壤和根际中的大量繁殖，在根部系统中有效降低有害病菌的数量，以改善马铃薯根际微生物区系，提高植株的系统抗性[37]。刘星等[18]研究土壤熏蒸—微生物有机肥联用，发现其大幅降低了连作马铃薯生育期内主要土传致病菌镰刀菌的数量，使植株发病率降低且块茎产量显著增加。靳海波等[23]研究生物有机肥GSJ-1 对马铃薯土壤疮痂病病原菌分布的影响及生防效果，结果表明，施用生物有机肥GSJ-1 不仅抑制了根际疮痂病病原菌的繁殖，且阻断根际病原菌向根外匍匐茎和薯块的富集，从而改变土壤中疮痂病病原菌原有的分布规律，减弱病原微生物对作物的侵害，有效提高了马铃薯的抗病能力。郑新艳等[38]研究生物有机肥防治马铃薯青枯病的机制，发现施用生物有机肥可使根际土壤细菌群落多样性提高，有效定殖拮抗菌，抑制土壤中青枯菌的增长，影响马铃薯根系微生物区系来实现防效。而丁传雨[39]通过试验筛选出显著抑制马铃薯青枯病的菌种，并制成生物有机肥，研究其生防效果，结论之一也是施用生物有机肥可以改善马铃薯植株根际土壤微生物区系，显著促进马铃薯植株根际土壤细菌、放线菌数量增加，真菌数量减少，马铃薯植株根际土壤拮抗菌数量显著增加，而青枯菌数量显著降低，以达到防病率显著提高的效果。

4 农业面源污染

农业面源污染是指在农业生产活动中产生的废弃物没有经过合理的处理直接排放于大自然而破坏环境的污染源，包括农药污染、化肥污染、禽畜粪便污染、农膜及秸秆焚烧污染等[40]。这种污染源随机性强、范围广、位置和数量通常无法确定，很难有计划地进行防控，所以分析及控制农业面源污染的研究越来越受到各部门的重视。而生物有机肥具有绿色环保性能，充分利用该特性可以减少农业面源污染中化肥污染和禽畜粪便污染的发生。生物有机肥料的诞生，被学术界普遍称作是一场绿色革命[41]。生物有机肥可以提高氮素和磷素的植物利用率，减少流失造成的水污染，所含有机酸能够与土壤中钙、镁、铁、铝等金属元素形成稳定的络合物，减少磷的固定和铁、铝的毒害[42]。石礼森[43]通过多种微生物混合菌剂处理了禽畜粪便，变废为宝制成富含养分的优质生物有机肥，减少环境污染，实现节能减排。

5 展 望

通过腐熟废弃有机物作为微生物的生活能源和营养物质生产制成生物有机肥[44]，整个过程不仅不存在环境污染，还会对废弃有机物进行再利用，达到保护环境的效果，农业生产中施用生物有机肥既可以改善土壤养分，提高作物抗病性，又能增加作物产量和品质，所以促进生物有机肥在马铃薯生产上的应用是其产业快速、健康发展的重要环节。目前国内外诸多研究者都在积极进行生物有机肥料的开发和利用。我国生物有机肥在马铃薯上的应用发展方向主要为研制多功能复合型生物有机肥、开发功能菌类生物有机肥、研究生物有机肥的施用技术和生产工艺等。

多功能复合型生物有机肥的研制，直接解决肥料的单一性，而多功能可以兼顾马铃薯生产上对土壤各类营养元素的需求和部分土传病害的防治。如赵买琼[45]从马铃薯根际筛选出解磷能力强的解磷菌株Y2 和Y40，制成复合微生物有机肥能够增加土壤速效磷含量，对茄科作物具有较好的促生效果；李彤阳[46]利用芽孢杆菌混合菌群发酵小麦秸秆生产生物有机肥，测定其有机质含量、活菌数、含水量等，都达到了国标要求；黄炎[47]研制的新型鸡粪生物有机肥与普通腐熟鸡粪堆肥相比，氨基酸含量、脂肽含量和功能菌的数量均有所增加，能够达到促生增产效应。

开发功能菌类生物有机肥主要针对马铃薯生长发育中的抗病虫性，可从马铃薯土壤中筛选分离对病害病原菌具有抗拮作用的菌种，制成生物有机肥配合施用以达到预期防治效果。如丁传雨[39]从土壤中筛选出对青枯病有拮抗作用的菌株LH23 和LH26，制成生物有机肥进行盆栽试验，结果发现其促进了马铃薯的植株生长并可有效防治青枯病；白国新等[48]利用病死动物源氨基酸研制含菌株SQR9的新型生物有机肥，评估其在农作物上的促生效果，结果表明，添加氨基酸水解液20%时，新型生物有机肥中功能菌数量最高，促生效果最佳；刘治会等[49]通过优化枯草芽胞杆菌262XY2'固体发酵条件，达到增加生物有机肥对马铃薯炭疽病的防治效果。

研究生物有机肥的施用技术主要包括施用数量和施用方法，因生物有机肥的缓效性，生产上配合施用化肥效果更佳，故合理的配施比例十分重要，有很多专家学者已经开始了这方面的研究[19，22，29，32]。同时生物有机肥的生产过程对于技术要求非常严格，成本也就相对较高，所以简化流程、加大自动化力度、优化生产工艺也成为其在马铃薯生产应用中的重要发展方向之一。