國外堆肥茶發(fā)展現(xiàn)狀及對設(shè)施農(nóng)業(yè)的啟示

　　摘要：近年來設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)施栽培面積和總產(chǎn)量均居世界首位，已成為優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。雖然設(shè)施農(nóng)業(yè)在數(shù)量不斷增加，但是其產(chǎn)業(yè)內(nèi)部長期積累的生態(tài)環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。本文介紹國外堆肥茶液體肥料的定義、成分、功能作用、制備工藝、商業(yè)化制備裝備以及應(yīng)用方式，探討在設(shè)施園藝中推廣應(yīng)用堆肥茶技術(shù)的意義、存在的問題，提出應(yīng)加強堆肥茶液體肥料的基礎(chǔ)研究，研發(fā)先進適用的制備工藝和裝備，結(jié)合堆肥茶的理化特點、生物功效，積極示范推廣基于堆肥茶液體肥料的設(shè)施園藝創(chuàng)新栽培方式和科學(xué)管理策略，促進設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：堆肥茶；液體肥料；設(shè)施農(nóng)業(yè)；有機設(shè)施園藝；無土栽培

　　0引言

　　近年來，設(shè)施蔬菜發(fā)展迅速，其產(chǎn)量占到蔬菜總產(chǎn)量的34%以上，為蔬菜周年均衡供應(yīng)提供了重要保障。但是由于設(shè)施蔬菜周年生產(chǎn)，產(chǎn)量高，化肥施用量大，偏施氮肥等現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤板結(jié)、次生鹽漬化、酸化、養(yǎng)分失衡等問題突出[1]，需要創(chuàng)新種植方式、科學(xué)施肥、合理輪作、加強田間管理等設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤改良對策研究[2]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》要求，以果菜茶生產(chǎn)為重點，實施有機肥替代化肥政策方針。因此，加強設(shè)施蔬菜開展有機肥替代化肥的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究，對農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展有著重要的意義[3-5]。本文將介紹國外堆肥茶發(fā)展現(xiàn)狀及對設(shè)施農(nóng)業(yè)的啟示。

　　1堆肥茶的定義、成分及其功能作用

　　堆肥茶（Composttea），是將堆制腐熟后有機物再經(jīng)發(fā)酵浸提后所獲得的一種液肥肥料。它就像一袋茶葉在熱水中浸泡出富含有機物質(zhì)的營養(yǎng)液體[6]，如圖1所示。研究發(fā)現(xiàn)，這種有機物質(zhì)的營養(yǎng)液體中不僅含有作物生長所需的元素而且還含有一些有益的微生物及次生代謝產(chǎn)物，比如：螯合鐵、類激素、抗生素以及腐殖酸等物質(zhì)[7]。灌溉施用堆肥茶可以改善土壤理化性質(zhì)、保水性、排水性、pH、保持良好的土壤微生物環(huán)境，還可以減少農(nóng)藥和化肥對生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，而且用堆肥茶灌溉可以促進養(yǎng)分礦化，促進植物固氮以及促進植物產(chǎn)生激素等。大量的文獻業(yè)已證明，堆肥茶在秋葵[8]、草莓[9]、番茄[10]、草藥[11]、橙子[12]、甘藍[13]、豇豆[14]、小白菜[15]、萵苣、大豆和甜玉米[16]種植等方面具有優(yōu)勢。堆肥茶的功能作用主要集中在兩個方面：一是能促生長和防病[8-10]；二是提高農(nóng)產(chǎn)品的口感、風(fēng)味和營養(yǎng)價值[17]。

　　2國外堆肥茶的制備工藝及裝備現(xiàn)狀

　　國外對堆肥茶的研究利用始于20世紀(jì)60年代，目前已經(jīng)形成了較成熟的產(chǎn)品制備和應(yīng)用推廣技術(shù)?？偨Y(jié)國外堆肥茶的制備工藝主要有2種[18]：一種是充氣式堆肥茶，它是將腐熟的有機肥與水按照一定的比例混合，在間斷性攪拌或通氧氣的條件下浸提數(shù)小時或數(shù)天后過濾而成，其特點是提取時間短，但需要消耗能源；另一種則是非充氣式厭氧堆肥茶，它是將腐熟的有機肥料加入到一定比例的水中浸提數(shù)周過濾而成，中間無需攪拌或者通氧氣，其特點是提取時間較長，但無需消耗能源。

　　兩種工藝的堆肥茶至今還未有統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[19]，主要原因是影響堆肥茶的理化性質(zhì)和生物功效因素較多，包括堆肥原料的選擇、堆肥原料的腐熟程度、堆肥與水的稀釋比、營養(yǎng)補充劑、微生物添加劑、發(fā)酵方式、發(fā)酵設(shè)備，發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、pH，以及所施用的作物品種和施用方式[20,21]。需要指出的是，這兩種工藝都需要嚴(yán)格控制營養(yǎng)補充劑的添加時機和添加量，因為在開放式環(huán)境下生物發(fā)酵制備堆肥茶，營養(yǎng)添加劑會滋生人類致病的病原體，比如腸道大腸桿菌O157∶H7、沙門氏菌和糞便大腸桿菌等，這些病原體的滋生會極大的影響消費者對食品安全的擔(dān)憂[20,22]。

　　3堆肥茶在國外農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用方式

　　早在20世紀(jì)20年代，歐洲的園丁們就開始使用堆肥茶浸種、噴灑葉面和灌溉土壤來提高植物的防治猝倒病能力和增加土壤肥力[28]。直到20世紀(jì)80年代中期，美國一些科學(xué)家才開始對堆肥茶的促生防疫作用進行研究，但是由于植物的種植方式不同，所處的氣候環(huán)境不同，不同季節(jié)、不同地域含有不同種類的微生物，堆肥茶中的微生物種類也可能完全不同，導(dǎo)致應(yīng)用結(jié)果差異加大?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，在某些情況下，施用堆肥茶可以抑制植物病害，如白粉病、霜霉菌、草莓灰霉病、馬鈴薯晚疫病、毛茛蟲災(zāi)、番茄枯萎病、草坪病害等，而在其他有些情況下，施用堆肥茶對疾病的抑制不起作用或者相反增加了病情等[23]。Scheuerell認(rèn)為，為了提高堆肥茶的抑菌效果，需要進一步了解病原菌的生物學(xué)特性，還有植物病原菌顯示拮抗特性的有益微生物的生長，繁殖、生存和感染病原菌的條件[20]。

　　目前，堆肥茶在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用方式通常為葉面噴灑和土壤灌溉。葉面施用通常借助噴霧器和噴霧佐劑使其均勻噴灑在葉表面，此種方式可改變?nèi)~面生物組成，為葉面提供大量有益的微生物和養(yǎng)分；該方式見效快，可以避免因鹽分過高而引起的燒苗問題，并且可減少植物感染病原體的風(fēng)險[29]。土壤灌溉一般通過過濾系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)施用，比如水肥一體化裝備，此種方式堆肥茶被直接施入植物根區(qū)，為植物根系、土壤或者基質(zhì)提供大量有益的微生物和養(yǎng)分；該方式見效也比較快，但需要避免因鹽分過高而引起的燒苗問題[30]。兩種方式均發(fā)現(xiàn)堆肥茶可以促進植株根系快速生長，提高植株營養(yǎng)品質(zhì)及產(chǎn)量[31]。鑒于堆肥茶可以應(yīng)用于水肥一體化裝備，近年來國外研究者開始將堆肥茶應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)有機種植系統(tǒng)中。如Zaccardelli通過2年的溫室辣椒試驗評估堆肥茶在提高作物產(chǎn)量性能方面具有有效性，每年產(chǎn)量較傳統(tǒng)種植增加16.3％以上[32]；Kacira將堆肥茶應(yīng)用在溫室無土栽培上，發(fā)現(xiàn)與無機營養(yǎng)液相比，兩者產(chǎn)量無顯著性差異，并且發(fā)現(xiàn)堆肥茶栽培的一些生菜品種，其花青素含量明顯高于無機營養(yǎng)液栽培[33]。

　　4發(fā)展堆肥茶技術(shù)的意義及存在的問題

　　過去30多年，歐美等發(fā)達在化肥用量零增長（如美國）乃至負(fù)增長（如歐盟）的情況下，實現(xiàn)了作物的持續(xù)增產(chǎn)，其重要原因之一是加強了對有機肥料資源研究利用。我國建國之初，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)幾乎100%依賴有機肥，極少用化肥，但到上世紀(jì)80年代，有機肥提供的養(yǎng)分比例下降到50%，當(dāng)前只有不到30%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴化肥[34]。由于對植物全營養(yǎng)概念和平衡施肥認(rèn)識、宣傳和引導(dǎo)不夠，盲目發(fā)展高濃度化肥，造成了氮磷鉀化肥一家“獨大”和供過于求的局面。2018年全國化肥實物年消費量達5152.3萬t（折純）以上，單位耕地面積的化肥施用量更是世界平均水平的3倍多[35]。尤其是在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于長期連作重茬和高負(fù)荷使用，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分處于極為匱乏和極不平衡狀態(tài)，使得土壤中微生物群群落結(jié)構(gòu)失衡加大，病原菌數(shù)量劇增，土傳病害發(fā)生日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重制約設(shè)施農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展，農(nóng)戶亟需一種集“藥效、肥效”于一體，安全、高效、無污染的藥肥產(chǎn)品[36]。我國有機肥資源量大（每年含有的氮磷鉀養(yǎng)分量超過6000萬t，與目前的化肥用量相當(dāng)）、面廣（畜禽養(yǎng)殖、食品工業(yè)、秸稈等），但利用率不高（綜合利用率只有50%左右），造成資源浪費和環(huán)境問題突出[37]。加強有機肥資源高效利用，推動化肥減量、有機替代，已經(jīng)成為戰(zhàn)略[38]。

　　5結(jié)論與建議

　　農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)系食品安全、資源利用和生態(tài)平衡。在設(shè)施農(nóng)業(yè)中開展廢棄物就地資源化處理和有機作物可持續(xù)性生產(chǎn)，實現(xiàn)高科技環(huán)境控制和低成本運行的溫室系統(tǒng)越來越受到關(guān)注。堆肥茶技術(shù)將固體有機肥轉(zhuǎn)化適用于水肥一體化的生物有機液肥具有重大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。因此，在借鑒上述國外先進經(jīng)驗基礎(chǔ)上，需要創(chuàng)新技術(shù)推動設(shè)施園藝栽培方式進步，需要改變資源利用思維推動有機設(shè)施園藝的可持續(xù)發(fā)展，重點開展以下工作：

　　1）進一步加強堆肥茶液體肥料的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用實踐研究，形成和行業(yè)部門的管理法案、標(biāo)準(zhǔn)和實踐指南的依據(jù)。液體肥料是當(dāng)前世界化肥工業(yè)發(fā)展的趨勢，越來越受到各國的普遍關(guān)注。堆肥茶是有機肥的二次生物發(fā)酵產(chǎn)品，目前國內(nèi)外還沒有相應(yīng)的技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。由于農(nóng)業(yè)是系統(tǒng)工程，涉及到方方面面，如何合理評估其功效和生物安全性需要大量的基礎(chǔ)研究支持。借鑒國外經(jīng)驗，首先應(yīng)選取單一可控環(huán)境開展堆肥茶相關(guān)基礎(chǔ)研究，比如設(shè)施農(nóng)業(yè)無土栽培，確保堆肥茶的增效功能明確、風(fēng)險可控；其次，在此基礎(chǔ)上，對堆肥茶制備和施用過程中的營養(yǎng)元素、活性物質(zhì)、功能微生物進行評估，分析其與作物增效防疫的關(guān)聯(lián)性；最后建立基于堆肥茶養(yǎng)分釋放、增效防疫的“肥-菌-根”時空耦合理論。

　　2）進一步加強堆肥茶液體肥料的先進適用制備裝備開發(fā)，提高有機設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，轉(zhuǎn)變?nèi)藗儗υO(shè)施農(nóng)業(yè)無法高效使用有機肥的觀念。堆肥茶是一種優(yōu)良的液體肥料和生防劑。當(dāng)前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要挑戰(zhàn)是既要增加產(chǎn)量，又要減少化肥和農(nóng)藥。因此，首先應(yīng)加強堆肥茶裝備的開發(fā)，彌補人力不足；其次要制定腐熟原料使用標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化堆肥茶制備工藝，建立不同堆肥茶適用的作用品種和施用方法；最后為農(nóng)戶提供成套的堆肥茶技術(shù)解決方案。

　　3）進一步加強堆肥茶液體肥料的技術(shù)集成示范和推廣應(yīng)用，引導(dǎo)社會各層全方位參與，加快農(nóng)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化?？蒲谐晒D(zhuǎn)化是否成功，關(guān)鍵在于是否遵循市場規(guī)則和匹配消費需求。堆肥茶液體肥料生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品需要滿足市場上無公害、綠色，甚至是有機農(nóng)產(chǎn)品規(guī)則要求，需要獲得消費者的信任。借鑒國外經(jīng)驗，首先需要建立基于堆肥茶生產(chǎn)和應(yīng)用的良好農(nóng)業(yè)規(guī)范；其次創(chuàng)新設(shè)施園藝栽培方式，將堆肥茶技術(shù)納入溫室園藝健康種植管理策略；最后補貼應(yīng)用堆肥茶技術(shù)的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植者，鼓勵通過堆肥茶技術(shù)提高設(shè)施農(nóng)業(yè)有機物循環(huán)利用，減少化肥用量、保護環(huán)境。

　　參考文獻

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　　劉霓紅1，熊征2※，蔣先平1，程俊峰1，李惠玲1，魏楚偉1

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