有機(jī)肥俗稱農(nóng)家肥，是指含有有機(jī)物質(zhì)，既能提供農(nóng)作物多種無機(jī)養(yǎng)分和有機(jī)養(yǎng)分，又能培肥改良土壤的一類肥料，其中大部分為農(nóng)家就地取材，自行積造的。有機(jī)肥料來源廣泛，種類繁多，主要包括人畜糞尿、禽糞、堆肥、漚肥、廄肥、餅肥、草木灰、草炭、秸稈、綠肥、河塘泥和土雜肥等。目前，世界上有機(jī)肥積造與利用最早的歷史遺跡可以追溯到6000 年前的蘇美爾文明。我國早在秦漢之前，也有用有機(jī)肥養(yǎng)地的實(shí)踐，歷代有關(guān)農(nóng)書詳細(xì)記述了有機(jī)肥的種類、作用、積造與施用方法。到了清代，我國有機(jī)肥有10 大類100 多種。1990 年農(nóng)業(yè)部開展全國有機(jī)肥料調(diào)查研究，分為10大類433個(gè)品種。我國自古代直至20世紀(jì)70 年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上所用的肥料主要靠有機(jī)肥料，基本保持了水稻和小麥單位面積產(chǎn)量的穩(wěn)定，并有緩慢的增加。20 世紀(jì)中期，因?yàn)榛实耐茝V應(yīng)用，有機(jī)肥的地位日益下降。我國1949年有機(jī)肥施用占肥料施用總量的比例為99.9%，1957 年為91.0%，1965 年為80.7%，1975 年為66.4%，1980年降為47.1%，1985年為43.7%，1990年為36.7%，2000年為31.4%，2003年為25%。由于化肥的大量使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了巨大的變化，在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和滿足人口急劇增長需求的同時(shí), 其負(fù)面影響也日臻顯露, 如土壤地力下降、環(huán)境質(zhì)量惡化、食品質(zhì)量安全事故時(shí)有發(fā)生等。因此，人們對有機(jī)肥又逐漸重視起來。但是有機(jī)肥的不合理使用也會(huì)在土壤質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量以及食品安全方面造成負(fù)面影響，如不引起足夠重視，其副作用甚至超過化肥。土壤質(zhì)量是指土壤維持作物生產(chǎn)能力、保持環(huán)境質(zhì)量及促進(jìn)動(dòng)植物健康的能力。因此，有機(jī)肥的使用將從正反兩個(gè)方面強(qiáng)烈影響土壤質(zhì)量。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有機(jī)肥料的施用不僅直接關(guān)系到土壤質(zhì)量、農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)、水體和大氣環(huán)境質(zhì)量，而且它還是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)之間的重要紐帶，對促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和生物圈中的物質(zhì)循環(huán)與能量轉(zhuǎn)化也有重要作用。有機(jī)肥種類繁雜，性質(zhì)各異，為了充分發(fā)揮有機(jī)肥的正向作用而盡量減少其負(fù)面影響，我們必須對各種有機(jī)肥的特性、在土壤中的轉(zhuǎn)化過程及其對土壤、環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)作物的影響有較清晰的了解，從而制訂科學(xué)的施用規(guī)范。1 有機(jī)肥對土壤肥力質(zhì)量的影響1.1 提高土壤肥力2000 多年來，有機(jī)肥對維護(hù)地力起了巨大作用。20世紀(jì)初，美國中西部農(nóng)田土壤發(fā)生明顯退化，為尋找對策，1909年美國著名土壤學(xué)家King對中國、朝鮮、日本的農(nóng)業(yè)進(jìn)行了考察，并于1911年出版了《四千年的農(nóng)民：中國、朝鮮和日本的恒久農(nóng)業(yè)》一書，總結(jié)了有機(jī)肥（包括綠肥）在維持土壤質(zhì)量和農(nóng)田生產(chǎn)力方面的重要作用。世界上最早開展有機(jī)肥科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的是英國人魯茨（John Bennet Lawes）。早在1837 年他便采用盆栽試驗(yàn)研究了有機(jī)肥對土壤和作物產(chǎn)量的影響，隨后又開展了田間試驗(yàn)的探索。其研究結(jié)果直接催生了他1842 年利用骨粉和硫酸生產(chǎn)磷肥，并與吉爾貝特（Joseph Henry Gilbert）一起于1843 年建立了著名的英國洛桑試驗(yàn)站（Rothamsted Experimental Station）。該站迄今已170 多年，長期定位研究有機(jī)肥與化肥連續(xù)施用對土壤和作物產(chǎn)量的影響。1852 年開始的Hoosfield 長期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)每年施用35 t/hm2的廄肥，土壤氮含量增加1 倍以上。大量長期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥施用可增加土壤有機(jī)質(zhì)，進(jìn)而顯著增加土壤的礦化氮，作物產(chǎn)量增加明顯。但很多長期試驗(yàn)結(jié)果也表明，有機(jī)肥和化肥對作物均有極好的增產(chǎn)效果和持續(xù)的增產(chǎn)作用，二者間產(chǎn)量無顯著差異，而化肥和廄肥配合無論是近期或者長期都可取得較高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。我國科學(xué)家對各種有機(jī)肥料及肥效開展了大量研究。早在20 世紀(jì)30—40 年代，陳尚謹(jǐn)?shù)热吮阍谌A北開展了有機(jī)肥的調(diào)查與試驗(yàn)；陳恩鳳、彭家元等在四川開展了有機(jī)肥施肥技術(shù)研究；黃瑞采、裴保義等用復(fù)因子設(shè)計(jì)，對人糞尿、堆肥和綠肥進(jìn)行了長達(dá)9年的稻田施肥試驗(yàn)。20世紀(jì)50年代以來，我國有關(guān)單位與科學(xué)家對各種有機(jī)肥在不同土壤與作物上開展了大量研究，尤其是80 代建立了全國性的肥料長期定位試驗(yàn)網(wǎng)，包括中科院的CERN、中國農(nóng)科院的全國肥料試驗(yàn)網(wǎng)等。如中國農(nóng)科院土壤肥料所從1980年開始，在全國135個(gè)定位試驗(yàn)點(diǎn)上進(jìn)行了5年以上的有機(jī)肥肥效試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，有機(jī)肥增產(chǎn)效果有逐年增加的趨勢，且有明顯的殘效。我國100多個(gè)5年以上的定位試驗(yàn)研究表明，施用有機(jī)肥與不施有機(jī)肥比較，平均增產(chǎn)率為12.8%。國內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，合理施用有機(jī)肥料不僅可以增加土壤有機(jī)碳含量，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤CEC、保水能力、滲透性，提高土壤N、P、K、Ca、Mg、S 及其他微量元素含量，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。有機(jī)肥和無機(jī)肥料配合施用效果更佳，還可以提高化學(xué)肥料的利用率。噸糧田能夠連續(xù)17年（1974—1990年）維持養(yǎng)分平衡，其關(guān)鍵在于有機(jī)肥和化肥配合施用，并在化肥中再進(jìn)行N、P、K 適當(dāng)配比。1985—1990 年，經(jīng)糧、油、果、菜、煙、茶等20 多種作物30多項(xiàng)有關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的分析研究表明，有機(jī)肥與化肥養(yǎng)分平衡配合施用均不同程度提高了所有供試作物的產(chǎn)品品質(zhì)。1.2 抑制作物病害有機(jī)肥施用可抑制作物病害。20世紀(jì)70 年代，國外便開始研究有機(jī)肥與植物病害的關(guān)系，隨后開發(fā)出各種抑制土傳病害的生物有機(jī)肥。從20世紀(jì)90 年代開始，我國一些科研單位和企業(yè)相繼研制和生產(chǎn)一類被統(tǒng)稱為“生物有機(jī)肥”的產(chǎn)品并投放市場。2008年全國共有商品有機(jī)肥企業(yè)3021家，其中生物有機(jī)肥企業(yè)270家，占總數(shù)的8.94%，生物有機(jī)肥產(chǎn)量345萬噸，占生物有機(jī)肥企業(yè)生產(chǎn)能力的83.6%。具有抗病特性的生物有機(jī)肥的作用機(jī)理可能包括物理、化學(xué)、生物的作用。一方面有機(jī)肥可改善土壤物理結(jié)構(gòu)，并平衡提供作物所需養(yǎng)分以及一些生物活性物質(zhì)，植物生長健壯而抗病能力增強(qiáng)，同時(shí)有機(jī)肥含有拮抗菌或促生菌，改變根際微生物區(qū)系，進(jìn)而抑制病原菌的爆發(fā)。因有機(jī)肥、土壤、病害類型復(fù)雜多變，迄今生物有機(jī)肥的作用機(jī)理尚未完全清楚，其在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果也不穩(wěn)定，難以有效地、定向地施用生物有機(jī)肥而達(dá)到預(yù)期的防病效果。1.3 引起土壤質(zhì)量退化傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為有機(jī)肥對土壤質(zhì)量均是正向作用，有機(jī)肥可減緩?fù)寥腊褰Y(jié)、阻止土壤次生鹽漬化，但有機(jī)肥的不合理施用也會(huì)造成土壤質(zhì)量退化?！蛾悢贽r(nóng)書·糞田之宜篇》第一次記載了我國古代農(nóng)民“用糞猶用藥”的施肥理念，提出有機(jī)肥須合理施用。規(guī)?；B(yǎng)殖場的畜禽糞，尤其是雞糞含有較高的鹽分和Na離子，如果過量施用，則會(huì)有土壤次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)，使土壤板結(jié)。根據(jù)Moral等人的研究結(jié)果，當(dāng)畜禽糞施用量達(dá)到7—10t/（hm2a），農(nóng)田土壤的Na+和Cl-負(fù)荷可達(dá)415kg/hm2，可致西班牙東南部半干旱地區(qū)土壤產(chǎn)生顯著的次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)。王輝等人的研究表明，在目前的有機(jī)肥施用狀況下，畜禽糞便農(nóng)用對露天土壤沒有顯著的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)，而對于溫室大棚土壤而言，在高施肥量下次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)較大，可嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長。而目前蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物上有機(jī)肥施用量普遍較高，例如山東壽光等地大棚蔬菜地土壤有機(jī)肥年施用量最高達(dá)240t/hm2鮮糞，有機(jī)肥帶來的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。2 有機(jī)肥對土壤環(huán)境和健康質(zhì)量的影響自20世紀(jì)90年代以來，因系列環(huán)境問題的日益凸顯，國內(nèi)外研究的關(guān)注點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到大量施用有機(jī)肥對溫室氣體排放的影響，有機(jī)肥中氮、磷在土壤中的積累、遷移、淋溶風(fēng)險(xiǎn)及其對水體富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)，有機(jī)肥中重金屬、抗生素、動(dòng)物激素及環(huán)境激素、病原生物、抗性菌及抗性基因等對土壤、水體、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康的影響?，F(xiàn)在的有機(jī)肥已與傳統(tǒng)意義的有機(jī)肥在組成上有著巨大差別，規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞中P、K、Cu、Zn、As 等元素和抗生素殘留量明顯高于農(nóng)戶家庭小規(guī)模養(yǎng)殖的畜禽糞，同90 年代相比，規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞中不僅N、P含量顯著提高，有害重金屬含量也大幅度增加,因此，有機(jī)肥進(jìn)入農(nóng)田對土壤環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生顯著影響，其農(nóng)用的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。2.1 重金屬20世紀(jì)90年代后期，人們開始關(guān)注畜禽糞中有害重金屬的問題。糞肥中常含大量的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As，畜禽糞農(nóng)用是土壤與環(huán)境中重金屬的重要來源之一。作者于2002 年對江蘇省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場畜禽糞中重金屬開展了調(diào)查，結(jié)果與國外類似，Cu、Zn是主要污染物，與飼料中的重金屬含量分布有較強(qiáng)的相關(guān)性,隨后針對不同區(qū)域和尺度的調(diào)查研究工作相繼展開，對我國規(guī)模化養(yǎng)殖畜禽糞的重金屬污染狀況有了初步的認(rèn)識。有研究表明，英格蘭與威爾士地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤中Zn、Cu的主要來源之一是畜禽糞農(nóng)用，約占到農(nóng)業(yè)土壤Zn、Cu 總輸入量的37%—40%、8%—17%。估計(jì)中國畜禽糞便農(nóng)用輸入農(nóng)田土壤的Cu、Cd、Zn分別占到總輸入量的69%、55%和51%。因此，畜禽糞的大量長期施用，會(huì)造成土壤重金屬的積累，進(jìn)而威脅農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。長期施用豬糞明顯地增加了糙米中鎘含量，并超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。2.2 抗生素與激素1999—2000 年美國地質(zhì)勘探局（USGS）在全美39 個(gè)州139 條河流中進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，水環(huán)境中廣泛存在藥品和個(gè)人護(hù)理用品污染物（PPCPs）。48%的樣品中檢出抗生素，在檢出的95種有機(jī)化合物中包含了22種抗生素，其中大部分為獸用或人獸共用抗生素，如大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類及磺胺類抗生素等。自此，抗生素在環(huán)境中的殘留及其化學(xué)行為日益引起重視。目前，世界上大約50%的抗生素應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)，而40%—90%的藥物又通過糞便排泄出來。因不同畜禽種類、不同地區(qū)的管理水平差異，畜禽糞便樣品中可檢測到的抗生素殘留濃度變化范圍較大。國內(nèi)有關(guān)研究單位也對畜禽糞中的抗生素殘留進(jìn)行了初步調(diào)查,表明部分畜禽糞樣品中抗生素殘留，尤其是四環(huán)素類抗生素很可能對生態(tài)環(huán)境中的微生物群落造成一定影響。研究表明，某些抗生素可在施用糞肥的土壤中長期持留，并對某些作物生長造成影響。張慧敏等人對浙北地區(qū)畜禽糞便和農(nóng)田土壤中四環(huán)素類抗生素殘留測定表明，施用畜禽糞肥農(nóng)田表層土壤土霉素、四環(huán)素和金霉素的平均含量分別為未施畜禽糞肥農(nóng)田的38倍、13 倍和12倍。糞肥中的抗生素進(jìn)入土壤，對抗性菌的發(fā)展可能有一定的影響。除抗生素外，畜禽糞中還含有相當(dāng)數(shù)量的天然動(dòng)物雌激素，包括17α-雌二醇、17β-雌二醇、雌激素酮、雌激素三醇、雌馬酚及其代謝中間體。這些物質(zhì)在糞便堆放過程中不易降解，可隨糞肥農(nóng)用進(jìn)入農(nóng)田與水體。此外，糞肥中還含有一些被稱為環(huán)境激素（內(nèi)分泌干擾物質(zhì)）的持久性有機(jī)污染物，如有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，對土壤和水體環(huán)境也可能帶來一些環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。2.3 病原生物全世界約有250多種人畜共患疾病，我國有120多種。畜禽糞便中的病原生物主要包括細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物和蠕蟲等。通過糞便可傳染人的病原微生物超過150 種，主要為大腸桿菌、沙門氏菌等腸道細(xì)菌及一些病毒等。當(dāng)畜禽糞便未經(jīng)處理或無害化不完全，其所含的病原微生物在土壤中積累可能對水環(huán)境、人類健康甚至生命造成威脅。這些病原體可在土壤中生存較長時(shí)間，其中，沙門氏菌被認(rèn)為在土壤中的存留時(shí)間較長，報(bào)道的最長達(dá)300天以上?；紫x卵在土壤適宜條件下可存活1年，在40—60cm土壤深處的蟲卵可存活2 年或更長的時(shí)間。病原體在土壤中的生存時(shí)間長短，與土壤及環(huán)境因子如土壤質(zhì)地、pH值、鹽度、有機(jī)質(zhì)、氧化還原電位、耕作方式、溫濕度、光照、紫外線強(qiáng)度及土著微生物等有關(guān)。病原生物隨糞肥進(jìn)入土壤后，還可以進(jìn)一步侵入植物體內(nèi)，污染作物可食部分，威脅食品質(zhì)量安全。如大腸桿菌O157: H7可以經(jīng)灌溉水或土壤進(jìn)入植物體內(nèi)。2.4 抗性菌及抗性基因隨著抗生素的廣泛使用，抗生素的耐藥問題漸漸暴露出來，2010年在英國和印度發(fā)現(xiàn)超級細(xì)菌NDM-1，使細(xì)菌耐藥性問題再次成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。由于抗生素在養(yǎng)殖業(yè)中廣泛和不規(guī)范使用，畜禽糞中抗生素抗性細(xì)菌、抗性基因已經(jīng)成為令人關(guān)注的新興污染物。大量研究結(jié)果表明，沙門氏菌屬的多重耐藥率已從20世紀(jì)90 年代的20%—30%增加到了21世紀(jì)初的70%，隨著時(shí)間的推移，其耐藥率仍將大幅上升，耐藥譜也將不斷增寬。潘志明等人對1962—1998 年間分離保存的325株雞白痢沙門氏菌進(jìn)行的研究結(jié)果表明，隨著時(shí)間的推移，菌株對16種抗生素的耐藥性呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，菌株多重耐藥性的上升趨勢更加顯著，60年代菌株幾乎沒有多重耐藥性，70年代四耐、五耐菌株居多，80年代則五耐、六耐、七耐菌株占絕大多數(shù)，90年代七耐以上菌株的比率接近90%。朱力軍對50株動(dòng)物源性大腸桿菌的測定結(jié)果也表明，菌株對15 種供試抗生素的耐藥性隨時(shí)間的推移呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，20世紀(jì)50年代的大腸桿菌分離株對15種抗生素均敏感，60年代的分離株對鏈霉素、四環(huán)素產(chǎn)生抗藥，70年代的分離株對氨芐西林、氯霉素、磺胺甲基異唑、四環(huán)素、鏈霉素、甲氧芐胺嘧啶6種抗生素產(chǎn)生耐藥，80—90年代的分離株對阿莫西林/奧格門丁、慶大霉素、卡那霉素、萘啶酸、頭孢噻吩、氨芐西林、氯霉素、磺胺甲基異唑、四環(huán)素、鏈霉素、甲氧芐胺嘧啶11種抗生素產(chǎn)生抗藥。Yang等人研究了89株豬源大腸桿菌對19種抗生素的抗藥性，結(jié)果八耐菌株為100%，十一耐菌株占到86%，還有2%的菌株對所有19種供試抗生素完全耐藥。朱小玲等人研究了來自醫(yī)院和不同養(yǎng)殖場的712株大腸桿菌分離株對15種抗生素的敏感性。結(jié)果表明，肉雞場和醫(yī)院大腸桿菌平均抗藥性頻率較高，分別達(dá)到81.27%和59.59%，多數(shù)表現(xiàn)為對12、13種抗生素的抗性，個(gè)別菌株對15 抗生素均表現(xiàn)為抗性；豬場次之，平均抗藥性頻率為52.71%，對5到14種抗生素均有抗性，比較集中在9—10抗；奶牛場最低，平均抗藥性頻率為18.72%，大部分菌株集中在1抗和2抗。此外，動(dòng)物的抗藥性程度和抗藥譜與飼養(yǎng)員的相關(guān)性顯著，表明抗藥性菌株可以通過環(huán)境和食物鏈在不同宿主之間傳播。Sengel?v 等人測定了從施加豬糞的農(nóng)田土壤中分離的細(xì)菌對四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)脂類和鏈霉素的抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤細(xì)菌的四環(huán)素抗性水平可以在短期內(nèi)因豬糞的施用而上升，而且可以隨著豬糞施用量的增加而增加。Schimitt等人的研究表明，豬糞對土壤中四環(huán)素及磺胺類抗性基因的多樣性具有明顯影響，施肥后土壤中抗性基因數(shù)量明顯增加，且一些抗性基因是原來土壤所沒有的，而是豬糞中特有的，證明這部分抗性基因是由于施用豬糞而帶入的。養(yǎng)豬場周邊土壤的分析結(jié)果顯示，抗性基因tet（W）、tet（T）、tet（M）、tet（O）為豬場土壤中的優(yōu)勢抗性基因，其中tet（W）的含量高達(dá)到2.16×108拷貝/g（干土），比含量最低的tet（B/P）高出約兩個(gè)數(shù)量級。朱永官等人研究表明，施用糞肥的土壤中有63 種抗性基因，豐度顯著高于沒有施用糞肥的土壤；同時(shí)，抗性基因的豐度與環(huán)境中抗生素和砷、銅等重金屬濃度顯著正相關(guān)，表明砷、銅等重金屬和抗生素的復(fù)合污染可以增加環(huán)境中抗性基因的豐度。Ji 等人也得到了類似的結(jié)論。這些抗性基因在土壤中可發(fā)生基因水平擴(kuò)散，從而將抗性基因從游離DNA分子轉(zhuǎn)移到完整的細(xì)菌體內(nèi)，使該細(xì)菌獲得抗性。Neilsen 等人研究表明，土壤養(yǎng)分不僅可增強(qiáng)細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移能力，還能誘導(dǎo)細(xì)菌的轉(zhuǎn)化能力，因此農(nóng)田環(huán)境可能更有利于細(xì)菌耐藥性的擴(kuò)散。2.5 土壤N、P積累與淋失英國洛桑試驗(yàn)站長期定位試驗(yàn)的監(jiān)測結(jié)果表明，有機(jī)肥的施用會(huì)導(dǎo)致土壤中硝態(tài)N 的積累，增加向水體淋失的風(fēng)險(xiǎn)。隨后，大量的研究表明，過量有機(jī)肥的施用會(huì)直接導(dǎo)致NO3-N和P在土壤中的積累，并且隨著施肥年限的增加而積累加劇，增加向水體的淋失。莊遠(yuǎn)紅等人研究結(jié)果表明，增施有機(jī)肥提高了淋洗液DOP占DTP 的比例，促進(jìn)土壤P的淋失，TP、DTP、DOP的累積淋失量隨著有機(jī)肥的用量比例升高而增大，當(dāng)超過一定值后會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田磷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。2.6 土壤溫室氣體排放有機(jī)肥強(qiáng)烈影響農(nóng)田土壤的碳氮轉(zhuǎn)化。由于有機(jī)肥、土壤的類型不同，性質(zhì)各異，而有機(jī)肥的施用方式、施用量也不相同，加之研究的環(huán)境條件不一樣，有機(jī)肥施用對土壤溫室氣體排放的影響研究結(jié)果差異較大。近年來大量的研究表明，施用有機(jī)肥料，尤其是未經(jīng)腐熟的有機(jī)肥料如作物秸桿、新鮮綠肥、未經(jīng)腐熟的廄肥，可強(qiáng)烈促進(jìn)農(nóng)田CH4和N2O等溫室氣體的排放。長期施用廄肥的土壤也可能是N2O的重要排放源，充足的碳源同時(shí)并存，將大大促進(jìn)土壤中的反硝化過程。Speir 等人研究報(bào)道有機(jī)碳加入土壤N2O生成量增加的可能原因是提高了反硝化速率。一些研究結(jié)果表明有機(jī)肥施用增加了土壤N2O排放,而有些研究結(jié)果顯示，與施用尿素相比有機(jī)肥施用可減少土壤N2O排放。鄒建文等人研究結(jié)果表明，N2O排放與施用的有機(jī)肥C/N比有顯著相關(guān)性。陳葦?shù)热搜芯勘砻?豬糞和沼氣渣的施用分別提高稻田CH4 排放量22.14%和4.40%。雙季稻田豬糞替代部分化學(xué)氮肥較全部施用化學(xué)氮肥增加了雙季稻田CH4和N2O排放。有機(jī)肥種類和數(shù)量的不同影響了其施用后的CO2和CH4的平均通量，施用有機(jī)肥增加了土壤CO2的排放。與單施化肥比較，有機(jī)肥單施，以及有機(jī)肥與化肥配施，可增加土壤CO2和CH4的排放，但化肥配施秸稈與化肥配施豬糞下稻田生態(tài)系統(tǒng)CH4和CO2的排放沒有顯著差異。3 展望與建議有機(jī)肥的合理施用將改善土壤質(zhì)量，培育地力，增加作物產(chǎn)量，并改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。農(nóng)業(yè)部已提出化肥、農(nóng)藥零增長的戰(zhàn)略目標(biāo)，而要滿足我國人口高峰對食物的需求，不斷增加作物單產(chǎn)是不二的選擇，因此，有機(jī)肥的作用將日益突出。一些發(fā)達(dá)國家有機(jī)肥氮與化肥氮的施用比例維持在1:1左右，在保育地力的同時(shí)，使得作物生產(chǎn)能力穩(wěn)步提升。在新形勢下，我國有機(jī)肥的需求將迅速增大，有機(jī)肥的施用也將步入新的高潮。但現(xiàn)在的有機(jī)肥含有重金屬、抗生素、激素、病原菌、抗性菌等污染物，其農(nóng)用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)需要高度重視。分析國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，今后有機(jī)肥的研究重點(diǎn)將集中在基礎(chǔ)研究、無害化技術(shù)與安全施用等方面。3.1 基礎(chǔ)研究雖然有機(jī)肥對土壤質(zhì)量的正向、負(fù)向作用方面已進(jìn)行了大量研究，但相比于化肥，有機(jī)肥方面的基礎(chǔ)研究尚嫌薄弱。（1）盡快組織新一輪全國性的有機(jī)肥資源普查，并建立質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。上一次全國性調(diào)查是20世紀(jì)90年代初，20多年來，有機(jī)肥的資源狀況及組分發(fā)生了巨大的變化，應(yīng)調(diào)查分析各類有機(jī)肥的資源量，重點(diǎn)分析各類有機(jī)肥的物質(zhì)組分變化，尤其是各種污染物的含量狀況，為有機(jī)肥的資源化利用提供家底數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立全國性主要有機(jī)肥質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。（2）開展有機(jī)肥肥效及環(huán)境效應(yīng)長期定位聯(lián)網(wǎng)研究。目前，中科院、中國農(nóng)科院系統(tǒng)已建立長期定位試驗(yàn)網(wǎng)，針對我國主要類型土壤與作物，進(jìn)行了包括有機(jī)肥在內(nèi)的不同施肥處理的長期定位試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)補(bǔ)充設(shè)計(jì)新的試驗(yàn)方案，進(jìn)一步開展針對區(qū)域性主要有機(jī)肥對土壤質(zhì)量影響的長期定位試驗(yàn)，不僅研究有機(jī)肥肥效，而且要研究主要污染物在土壤中的長期積累效應(yīng)及對環(huán)境質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響。（3）開展有機(jī)肥主要物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化過程及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究。除有機(jī)肥中C、N的土壤轉(zhuǎn)化過程與環(huán)境效應(yīng)外，要重點(diǎn)研究有機(jī)肥對土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤生物、食物網(wǎng)的影響及其提高化肥利用率的機(jī)理，研究有機(jī)肥施用下土壤中抗性菌及抗性基因的分布與擴(kuò)散規(guī)律，研究復(fù)合污染下有機(jī)肥特征污染物（抗生素、激素、重金屬、病原生物）的環(huán)境行為與歸趨。3.2 無害化及安全施用技術(shù)目前，有機(jī)肥的盲目施用，不僅可造成土壤質(zhì)量退化，而且對水體環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全產(chǎn)生威脅。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)有機(jī)肥無害化與安全施用規(guī)范方面的研究。（1）加強(qiáng)有機(jī)肥無害化技術(shù)研究?，F(xiàn)在的有機(jī)肥含有數(shù)量眾多的有毒有害物質(zhì)，而目前的有機(jī)肥農(nóng)家積造、商品有機(jī)肥的工廠化生產(chǎn)工藝仍然處于相對簡單、落后水平，均難以實(shí)現(xiàn)完全的無害化，即使商品有機(jī)肥，仍可能含有一定量的病原生物、重金屬、抗生素、抗性菌等污染物，其長期或過量施入將帶來一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)針對不同的有機(jī)肥及其污染物特性，研究相應(yīng)的有毒有害物質(zhì)消減技術(shù)。（2）加強(qiáng)有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系研究。目前我國有機(jī)肥僅有農(nóng)業(yè)部的部頒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且全國僅單級標(biāo)準(zhǔn)。由于商品有機(jī)肥原料的來源廣泛，所含養(yǎng)分和其他物質(zhì)（如污染物質(zhì)）千差萬別，因此，通過堆肥而生產(chǎn)的有機(jī)肥質(zhì)量差異甚大，難以像化肥那樣有相對穩(wěn)定的物質(zhì)組成。這給商品有機(jī)肥的生產(chǎn)和使用以及市場的健康發(fā)展帶來諸多不便，尤其是隨著現(xiàn)代社會(huì)管理標(biāo)準(zhǔn)化趨勢的發(fā)展，其矛盾更加突出。歐美等發(fā)達(dá)國家均建立了不同類別及用途有機(jī)肥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如歐盟將商品有機(jī)肥分為2級。在有機(jī)肥分級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，歐美國家還制訂了成套的生產(chǎn)、包裝、質(zhì)量認(rèn)證、標(biāo)識等管理體系和質(zhì)量控制體系。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)我國有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系研究迫在眉睫。（3）加強(qiáng)有機(jī)肥安全施用技術(shù)研究。一些發(fā)達(dá)國家針對不同的土壤、不同的作物、不同的生態(tài)控制區(qū)，研究制訂了相應(yīng)的有機(jī)肥施用技術(shù)規(guī)范，如有機(jī)肥的施用量、施用時(shí)期、施用方式等，確保有機(jī)肥的安全施用。而我國有機(jī)肥的施用多憑經(jīng)驗(yàn)，盲目施用比較普遍。應(yīng)進(jìn)一步系統(tǒng)開展不同有機(jī)肥在不同土壤、不同作物上的安全施用研究，盡快形成有關(guān)的技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)農(nóng)民的合理用肥。具體參考文獻(xiàn)略。文/ 董元華（中國科學(xué)院南京土壤研究所研究員）

來源：中國科學(xué)院院刊（2015年第30卷增刊），原標(biāo)題：有機(jī)肥與耕地土壤質(zhì)量！