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agricultural technology?
二十多年前，人們通常講的有機肥料就是農(nóng)家肥料，如人畜禽糞尿肥、秸稈肥、綠肥、人工堆肥或漚肥等，它們都是非商品化的有機肥料。但是，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村已經(jīng)沒有勞動力去施用傳統(tǒng)的農(nóng)家肥料，而且農(nóng)家肥料培肥土壤的效應遠被化肥當季增產(chǎn)的效果所淹沒，施用農(nóng)家肥料已經(jīng)成為一件非常稀奇的事情。
然而，如果一直施用（往往是過量施用）化肥，尤其是過量施用化學氮肥，就會導致土壤酸化、土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤微生物區(qū)系破壞和生物活性低下、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降和風味喪失等結(jié)果。于是，我國一方面繼續(xù)大力推廣施用傳統(tǒng)農(nóng)家肥料，如種養(yǎng)結(jié)合、秸稈直接還田等；另一方面，開始大力扶持商品有機（類）肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將農(nóng)業(yè)有機廢棄物集中處理制成腐熟堆肥，或進一步加工制成各種商品有機（類）肥料產(chǎn)品。
發(fā)展有機（類）肥料產(chǎn)業(yè)意義重大
施用有機肥料是提高土壤肥力的主要途徑之一。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然資源，作物生產(chǎn)從根本上可以說是土壤生產(chǎn)。高肥力土壤由于其微生物活性高，具有更強的消除環(huán)境污染的能力，從而使突發(fā)性污染事件不至于立即或更大程度地污染農(nóng)產(chǎn)品、甚至進入食物鏈而危害人類健康。高肥力土壤還由于其協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱的能力強、養(yǎng)分供應持續(xù)和穩(wěn)定、土壤微生物和酶活力強等，能使農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和風味顯著提高，蔬菜和水果保鮮期顯著延長，這是有機培肥、生產(chǎn)“好吃食物”的理論依據(jù)所在。
只有施用有機肥料，才能使自然界養(yǎng)分循環(huán)利用得以實現(xiàn)。目前我國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源折算成氮磷鉀養(yǎng)分約6000萬噸，其中農(nóng)田利用的不足一半，還有相當大比例的農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物養(yǎng)分資源散失在環(huán)境中，而我國每年用于作物生產(chǎn)的化肥折算成氮磷鉀養(yǎng)分約5400萬噸，若將上述有機養(yǎng)分資源充分利用，大概可以節(jié)省我國一半左右的化肥養(yǎng)分投入，這是一個巨大的養(yǎng)分資源。
施用有機肥料有利于環(huán)境保護。我國水體環(huán)境的富營養(yǎng)化，主要來自固體有機廢棄物向水體的排放，農(nóng)田化肥養(yǎng)分的排放只占很小比例。我國各湖泊水體環(huán)境富營養(yǎng)化程度目前還是十分嚴重，對于太湖、滇池、巢湖、洞庭湖、鄱陽湖等湖泊來說，截斷有機和無機養(yǎng)分向水體輸入是唯一能實現(xiàn)防控水體富營養(yǎng)化的途徑。而發(fā)展有機（類）肥料產(chǎn)業(yè)，在肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中保護水體環(huán)境，這是一個集肥料產(chǎn)業(yè)、土壤培肥和水體環(huán)境保護、作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)等諸方面共贏的偉大事業(yè)。
發(fā)展生物有機肥是確保發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的關鍵途徑之一。生物有機肥料指的是一類包含特定功能的微生物菌種、并且生產(chǎn)工藝上有一個二次固體發(fā)酵階段的特殊有機肥料，它克服了傳統(tǒng)概念上的生物肥料（實際上是生物菌劑）的缺點，即菌種含量高但沒有有機載體或有機物很少，僅作為一種接種劑，正是由于沒有有機載體，這些生物肥料（生物菌劑）施入土壤后功能菌不能在土壤中有效定殖，更談不上發(fā)揮作用。而生物有機肥料施入土壤后，通過足量的有機物質(zhì)給外源功能微生物提供足夠的能源物質(zhì)，使這些外源功能微生物在土壤中易于定植和繁殖，待作物根系生長后分泌大量根系分泌物，這些已經(jīng)在土壤中定植的外源功能菌就能趨化至根表和根際，實現(xiàn)根際微生物區(qū)系的調(diào)控，發(fā)揮根際有益菌活化養(yǎng)分、刺激植物根系生長和拮抗土傳病原菌等作用。
科學施用有機肥料應解決重金屬和抗生素及抗生素抗性基因問題
有機肥料（這里指的是腐熟堆肥）除了速效養(yǎng)分不夠、當季作物增產(chǎn)不明顯的缺點外，還存在一些其他缺點。例如，利用畜禽糞便制造的腐熟堆肥中有害物質(zhì)的問題最受關注，為了更好地利用有機肥料，要注重源頭控制、無害化處理等，科學合理利用有機肥。
基于環(huán)境保護、資源利用及市場接受的角度，當前重要的有機肥肥源是集約化養(yǎng)殖場的畜禽糞便、作物秸稈和農(nóng)產(chǎn)品加工下腳料，這三大組分復配后經(jīng)過高溫好氧堆肥處理，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩唐沸誀畹钠胀ㄓ袡C肥和其他功能型有機（類）肥料產(chǎn)品。商品有機（類）肥料產(chǎn)品中的有害物質(zhì)主要來自畜禽糞便，其種類和含量差別很大。但人們總體關注的有害物質(zhì)包括兩大類，一類是重金屬（包括類金屬，以下簡稱重金屬）；另一類是抗生素及抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，簡稱ARGs）。
由于能夠促進動物生長、提高飼料效率和控制與治療疾病，微量重金屬元素（如鋅、銅、砷等）和獸用抗生素如喹諾酮類、β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、磺胺類和四環(huán)素類抗生素等被長期添加于飼料中，在全球范圍內(nèi)廣泛應用于集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)。但飼料中添加的重金屬元素和抗生素不能在動物體內(nèi)完全吸收代謝，大部分以“原形”隨糞便、尿液排泄出來，畜禽糞便中銅、鋅、砷等微量元素和抗生素的含量與飼料中這些元素和物質(zhì)的含量直接關聯(lián)。動物腸道微生物中自然含有較高豐度和多樣性的ARGs，抗生素的使用有可能促進ARGs在動物腸道中的豐度或多樣性。
為了達到以畜禽糞便為原料制造的商品有機肥的安全施用，除了從源頭上控制養(yǎng)殖飼料中重金屬元素和抗生素的安全添加量外，另一個有效途徑就是在畜禽糞便農(nóng)用之前，對其進行處理，最大限度地去除或者安全轉(zhuǎn)化畜禽糞便中的重金屬和抗生素與ARGs。高溫好氧堆肥處理是畜禽糞便無害化和資源化的有效途徑，其目的是使堆肥原料中不穩(wěn)定的有機物通過高溫好氧發(fā)酵而逐步降解和轉(zhuǎn)化為性質(zhì)穩(wěn)定、對作物無害并可改良土壤的堆肥產(chǎn)品。
在堆肥過程中，重金屬不能被微生物降解，可降解有機物在微生物作用下分解和合成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)，從而導致堆肥物料的總質(zhì)量下降，重金屬含量相對濃縮。普遍認為堆肥中重金屬總量不能準確地反映重金屬的潛在環(huán)境影響，而重金屬的生態(tài)環(huán)境效應與其生物有效性密切相關，重金屬的化學形態(tài)比其總量更值得關注。堆肥過程對于多種重金屬元素表現(xiàn)為鈍化作用，這是因為堆肥過程是有機物料在物理化學與微生物作用下共同完成，是一個復雜的動態(tài)好氧發(fā)酵過程，有機物經(jīng)過快速分解和轉(zhuǎn)化，逐步形成復雜而又穩(wěn)定的腐殖質(zhì)類物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠與重金屬元素發(fā)生螯合反應，有效結(jié)合、鈍化這些元素，如堆肥處理后交換態(tài)銅、鋅的含量和分配率均降低，說明好氧堆肥對重金屬具有一定的鈍化作用，使重金屬生物有效性降低。
對有機肥的施用應該考慮其中的重金屬含量、有機肥施用量和土壤年最高承載量，因為重金屬具有累積性，長期施用會在土壤中積累，而具有超出土壤容量的風險。盡管土壤自身是抗生素和ARGs的豐庫，但我們也需要重視通過有機肥施用引入土壤中的抗生素和ARGs的環(huán)境風險。從源頭減少重金屬、抗生素和ARGs進入養(yǎng)殖業(yè)是防范有機肥施用帶來環(huán)境風險的重要措施，我國目前已有相關規(guī)定如飼料添加劑安全使用規(guī)范，關于獸用抗生素的使用量和使用種類的規(guī)定〔《中華人民共和國獸藥典（2015年版）》和《獸藥質(zhì)量標準（2017年版）》〕等來保障有機肥原料的安全。另外，開展有機肥質(zhì)量控制標準、堆肥工藝參數(shù)優(yōu)化和標準化的研究，對于指導有機肥料的安全生產(chǎn)和施用也非常重要。
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