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1、堆肥茶的应用与研究进展郝丹东，男，1971年生，宁夏永宁人， 农艺师，主要从事农业的科技项目管理工作。通讯作者：曹云娥，女，1977年生，副教授，在读博士生，常年致力于设施蔬菜栽培与生理研究，本研究受宁夏农业综合开发项目NTKJ-2013及2013年宁夏银川市西夏区科技局院地合作项目资助。郝丹东1 徐秉信2 武东波3 曹云娥*4 （1、银川市农业综合开发办公室，宁夏银川750200 ；2、银川市西夏区农牧水务局，宁夏银川，750021；3、宁夏回族自治区农业综合开发办公室，宁夏银川，750003； 4、宁夏大学农学院，宁夏银川750021）摘要：堆肥茶（compost tea）是指堆制腐熟的有
2、机物料经过不同方法浸提后的提取液。堆肥茶是一个易发挥种群优势的微生物资源库、土壤微生物的营养源和促生物质代谢库，它能够调控土壤微生物群落的代谢功能和结构，改善土壤质量，对作物的生长发育具有促进作用，并具有一定的防病效果，因此堆肥茶具有重要的生物效应和改善生态功能。关键词：堆肥茶；土壤生物效应；生防效应Implication and Research Process of Compost teaHAO Dandong 1, XU Bingxin2, WU Dongbo3, CAO Yun-e41. Comprehensive agricultural development office of
3、Yongning, Yinchuan, Ningxia750100;2. Comprehensive agricultural development office of Ningxia, Yinchuan, Ningxia750003;3. Agriculture school of Ningxia University, Yinchuan, Ningxia, 750021Abstract: Compost tea is extraction of composting decomposition of organic materials. Compost tea is Capacity o
4、f the advantage repository microbial populations, source of nutrients and pool of soil microbial metabolic, it can regulate metabolic function and structure of the soil microbial community, improve soil quality, and has a role in promoting the growth and development of the crop, and disease preventi
5、on. Compost tea has important biological effects and improving ecological function.Key words: Compost tea; Soil biological effects; Biological Control effect长期农用化学品的大量投入是中国农业生产近年来持续稳定的发展的重要原因，也是使得环境污染日益加重的因素之一1。过去20多年中国的化肥和农药使用量迅猛增加，一方面促进了粮食增产和农村减贫，另一方面化肥和农药过量使用带来的环境污染和食品安全问题也备受关注2。良好的土壤生态系统是实现农业可持续
6、发展的基础，施用有机肥是改善土壤生态环境的有效途径 3。堆肥除了作为有机肥源为土壤微生物提供营养之外，更为重要的作为土壤微生物种群资源库，对土壤微生物群落的代谢功能和结构起着重要的调控作用，从而改善土壤质量4，5。堆肥浸提液（Compost extracts）又称堆肥茶（Compost tea）是指堆制腐熟的有机物料经过不同方法浸提后的提取液6，其中有益微生物可大量繁殖，施入土壤后可充分发挥除营养之外的更重要的生物防治功能1。1、堆肥茶的科学原理健康的土壤生态中天然存在着有助于植物生长的具有分解腐殖质产生营养元素的细菌、真菌和一些抑制或吞食害虫的原生生物和有益线虫，同时存在着对农作物有害的植物
7、病害细菌、真菌或原生生物以及食根的线虫等1，并维持在动态的平衡状态，使得土壤具有永续的生产力。然而在现代农业生产中，过量使用农用化学品打乱了土壤微生物区系的动态平衡并使得有益微生物量大大下降，尤其在土壤板结通气不良状态下，有害微生物会大量生长并产生有害毒素，则对作物生长产生不良影响。但在充分通气条件下将堆肥二次发酵产生的“堆肥浸提液”，可以使 75% 以上的致病微生物以及植物毒素清除。即使还可能有25%的有害微生物，在堆肥茶进行叶面喷施时如能保持60% 70% 留在叶面而另一部分施入土壤，有益微生物就能够有效地控制有害微生物7，从而避免对作物的不良影响，充分发挥堆肥茶的生物防治功能。堆肥茶的生
8、物防治作用有可能通过4 种方式7实现：1、经过充分通氧状态下堆肥茶二次培养的大量有益微生物吞食有害微生物；2、增殖的有益微生物通过产生抗生素从而达到抑制有害微生物的功效；3、经过充分通氧状态下堆肥茶二次培养的活化有益微生物相对于有害微生物具有适宜的环境生存条件，使得对营养素的竞争更有优势；4、活化地大量有益微生物在生存空间的竞争上更有优势。2、堆肥茶在生态农业中的应用“堆肥茶”中含有大量的养分（包括大量元素和中、微量元素及小分子有机养分），更为重要的是其中含有大量的有益微生物可能会产生一些促生物质，可促进作物的生长发育，并具有防病作用1，6。与堆肥相比，经过二次培养发酵的堆肥浸提液的养分和微生
9、物植物更易利用，并且制作方法简单，便于结合滴灌等实现随水施肥的优点，因此农户可自己制作应用到生产中，亦可实现产业化制成液体肥在市场上推广使用。2.1堆肥茶的种类及生产方式 按堆肥在二次发酵浸提液过程中是否通氧，堆肥茶分为有氧堆肥茶（Aerated compost tea，即ACT）和无氧堆肥茶（No-aerated compost tea，即NCT）。无氧堆肥茶的特点是浸提时间相对较长，但不需要外在的能源供应；有氧堆肥茶相比而言浸提时间短，但需要氧气、糖蜜、鱼乳胶物、腐殖物质、植物提取物等外在能源的补充6。目前有发酵罐发酵、槽发酵、桶鼓泡器发酵、桶发酵四种常用的堆肥茶生产方式1：大部分发酵罐主
10、要包括一个袋子或篮子用以装堆肥和一个曝气装置。发酵过程中可调配一些营养物质来激发堆肥茶中微生物的生长1。槽发酵是在大水槽上面的网托盘上平摊堆肥，用流动水持续喷洒在堆肥上，水透过堆肥而流入水槽中。水槽的大小可以根据实际需求而定，从20至2000L不等，堆肥茶发酵周期持续几周。喷洒水旨在使紫外线杀死水中的生物，给水充氧，但没有足够的力量去冲刷掉堆肥中的生物体。然而，在加入外在能源情况下，这种方法一般不能维持好氧条件，而用通气器来保持好氧条件。桶鼓泡器发酵是引入充气泵以提供持续流动的空气，并制造足够的湍流，从而缩短制造周期。2-3天后，关闭充气泵使堆肥沉到桶底，将堆肥茶从桶顶排出，留下的堆肥渣可直接
11、还田也可返回堆肥重复利用。桶发酵是先在桶内装入半桶去除氯气的水，然后将一定量的堆肥加入桶内直至桶缘3厘米处左右。发酵期间定期搅拌以引入少量的空气，需持续几周的发酵时间（因季节不同而影响桶内温度，从而影响发酵周期），过滤后即可得到堆肥茶。2.2堆肥茶的使用方法及使用量堆肥茶可施入土壤，也可叶面喷施。堆肥茶土施，直接作用于植物的根围，茶中的养分被植物、微生物同时利用，并且茶中的微生物和土壤微生物竞争，最终成为根围生态和土壤生态的一部分。土施最好的应用效果是在施用前不要过滤，从而可以保留更多的微生物，可为土壤提供更大的微生物量和更高微生物多样性1，6,7。堆肥茶也可通过灌溉系统随水施用，但在施用之前
12、需要过滤，过滤在除去大量颗粒物质的同时，也面临着有可能将那些因功能需要附着于堆肥颗粒物质上生长的微生物除去。堆肥茶叶面施用时，可改变植物叶面的生物组成并且见效快。喷施的关键在于要使叶面两边完全被堆肥茶覆盖，因此在堆肥茶中需要加入表面活性剂、粘着剂和紫外抑制剂，将其加入堆肥茶可以增大叶面被有益微生物覆盖的比例，增加堆肥茶叶面覆盖范围，并延长微生物在干燥和有害紫外照射下的生存时间。土壤、叶面配合施用堆肥茶效果最佳。土施堆肥茶可使植物根系不受土传病害的危害，叶面喷施则可降低叶面病害发生的几率。因施用方式不同堆肥茶的施用量则不同。土施要使堆肥茶到达整个根区1,6,7，一般一次施用 150L/ha。叶面
13、喷施最好使堆肥茶完全覆盖叶面，Elaine Ingham认为，当至少70%叶面被60-70%的活性细菌和2-5%的活性真菌覆盖时，才会使植物病原体在叶面的增殖受到抑制，同时建议以叶面喷施约50L/ha8。3、堆肥茶质量的影响因素3.1堆肥原料堆肥茶的主要功能是抑制植物病害发生及补充营养物质，所以堆肥茶中应尽可能保持微生物菌群的多样性以及丰富的可溶性营养物质1。高质量堆肥成就高质量的堆肥茶6，堆肥茶不能改进原有堆肥的质量9。堆肥原料可直接影响堆肥茶的性质和功效。畜禽粪便堆肥中微生物种群具有丰富的多样性，有效磷、钙和微量元素1,10的含量也较多，使得动物粪便堆肥效果更优于植物材料的堆肥。Weltz
14、ien研究表明使用动物粪便堆肥浸提液，抑病效果好于植物材料堆肥浸提液。 Scheuerell and Mahaffee试验了堆肥浸提液对玫瑰粉霉病抑制效果，试验结果表明以庭园碎屑、鸡厩肥以及木屑三种材料堆肥浸泡，制作的浸提液中，鸡厩肥浸提液效果最优。也有其它研究证明同样的结论，在设施栽培中，植物叶和粪便堆置的堆肥制成的堆肥茶在抑制植物叶片灰霉病方面具有同样的效果1,11。高比例的木质材料与粪便和少量绿色材料生产的堆肥中真菌占主导地位，而由高比例的绿色材料与粪便及少量的木质材料生产的堆肥中细菌占主导地位1,12。据报道，树木和灌木更适宜真菌占主导地位的土壤；蔬菜、草坪和中耕作物更适宜细菌占主导地
15、位的土壤或细菌和真菌都需要；多年生植物需要细菌和真菌平衡的土壤。也有研究表明，砂土需要细菌和真菌共同建立良好土壤结构，而粘土主要依赖细菌来形成团粒结构和使养分循环。好氧堆肥中有益微生物占主导地位，堆肥过程中生成的可溶性养分有助于微生物的生长。因此，堆肥茶的制作最好选用由粪便和植物材料混合制造的好氧堆肥1,13。3.2肥水比 Weltizen 和Scheuerell研究了1:3-1:10比例肥水比浸提的浸提液的生物防治效果，结果表明各种浸提比例的浸提液都具有良好的生防效果，但是不同比例之间没有显著性差异。而徐大兵等研究结果表明，浸提剂无论是水还是0.5mol/L硫酸钾，浸提比例都能影响浸提液中所
16、浸提的主要速效养分含量和提取率， 建议在厌氧条件下，肥水浸提比例为1:56。郭徽等通过对牛粪堆肥茶发酵条件的研究，得出牛粪堆肥茶发酵最优条件是肥水比为1:5。3.3氧气一般认为，有益微生物适宜在有氧条件下生存，而人类和植物病原菌通常需要在厌氧条件才具有高度竞争性 1。在好氧微生物没有失活的情况下，短时间的厌氧条件会增加微生物种群的多样性，而长期的厌氧则可能使大多数有益微生物失活甚至死亡1。徐大兵等研究表明，在好氧条件下水作浸提剂提出的主要速效养分和提取率都高于厌氧条件；而用0.5mol/L硫酸钾作浸提剂时，不论通气与否，由于比较高的盐浓度，只有少数极端的耐盐微生物能够生存，对于可浸提的主要养分
17、提取率没有差异，但是好氧条件仍高于厌氧条件6。郭鑫等研究表明，在一定曝气量下，堆肥茶中溶解氧增多有利于好氧的有益微生物生长，但通气量过大会使大量有益微生物细胞破碎，所以，当曝气量超过0.175L.h-l时，随着曝气量增大时，微生物总量会下降，同时影响到其营养效果，导致白菜各项生长指标也随之下降，得出牛粪堆肥茶发酵曝气量为0.175L.h-l。3.4发酵时间堆肥茶发酵的最佳时间是当大部分可溶性营养成分和微生物从堆肥中浸提到堆肥茶中的时间。因此，发酵时间越长，溶解到堆肥茶中的营养物质和微生物越多，但是，延长发酵时间也会增大厌氧的风险。所以，最佳酿造的时间是堆肥茶中有益物质最多而有害物质最少的时间。
18、有氧堆肥茶典型的提取时间一般为24h-36h。徐大兵等研究表明，用水作浸提剂时，当肥水比例是1:5时的浸提时间达24-36h时，其提取率最大，接近9.5%；用硫酸钾溶液提取时，堆肥与硫酸钾的比例是1:5时的最佳浸提时间为36h6。郭鑫等研究表明，当曝气量为0.175L.h-l时，发酵时间为2d，堆肥茶应用效果最佳1。无氧堆肥茶的一般提取时间约2周，无氧堆肥长时间的发酵更有利于堆肥茶中抗生素的积累，施用后可以激活植物天然防卫机制，有助于疾病的抑制1。3.5营养物质营养物质会对堆肥茶中不同类型的微生物产生不同的影响，可以减缓或加快微生物种群的增长速率。添加养分所带来的微生物种群数量的增加可以改善堆
19、肥茶的生物效果，但使用时，必须极为谨慎营养成分。有氧环境下，加入养分会使细菌和真菌的过度生长从而导致耗氧量的增加，堆肥茶有可能会缺氧。如果堆肥茶发酵终止在微生物的最高代谢活动水平，很可能留下未被充分利用的养分，这可刺激堆肥茶中病原体的增长，使堆肥茶失去抑病效果。研究发现添加糖蜜的堆肥茶会引起人类病原体细菌的再生，导致堆肥茶抑病能力下降1-8。如果用堆肥材料中含有大肠杆菌和沙门氏菌堆肥，加入简单糖类和糖蜜可促进这些生物的增加。然而，另一些研究认为营养物质会为更多微生物提供营养，促进堆肥茶中的生物多样性增加。如果堆肥一开始就没有人类病原体的话，加入糖蜜就不会引起其生长。Scheuerena研究多种
20、堆肥茶对黄瓜碎倒病的防治效果表明，添加海藻和腐殖酸的有氧堆肥茶的效果最好10。3.6其他条件温度、湿度、蒸发量等环境条件影响微生物的增长率，从而影响堆肥茶的质量。徐大兵等研究表明浸提过程中浸提液的温度在20-25时比较适宜微生物生长，如果发酵环境温度不均匀或者过高、过低都会影响微生物的生长6。高温加速水分蒸发引起堆肥茶中盐分的浓缩，而低温减弱堆肥茶中微生物生长速率。所以有人建议应把堆肥茶的生产设备放在室内，在天气炎热的时候，对堆肥茶生产设备加以覆盖，以防止水分蒸发和盐浓缩。4、堆肥茶减少植物病害机理的研究早在20世纪20年代，欧洲园丁们就用堆肥茶来浸种和喷灌以增加种子抗病性和土壤肥力，防治猝倒
21、病。但直到20世纪80年代中期，美国一些科学家才开始对堆肥茶进行研究。直到现在，研究得到的科学结论仍寥寥无几1。Scheueren提出为了提高堆肥茶的抑病效果，应该在掌握病原菌的生物学特性基础上，从而选择与植物病原菌显示有拮抗特性的有益微生物，进而研究有益微生物的生长、繁殖、生存和感染病原菌的条件。堆肥茶施用方式还应从微生物多样性和微生物种群数生存的条件来选择，以最大程度利用堆肥茶中的微生物10。堆肥茶抗病的机理，主要有三种：物理作用，持续施用堆肥茶有效改善了土壤物理性状，有利于土壤团粒结构的形成，大小孔隙比例合理，促进了植物根系的生长发育，进而增强了植物的抗病性；化学作用，堆肥茶能为植物提供
22、均衡的养分，减少植物的微量元素缺乏状况，并有一些促生物质促进植物的生长、发育；生物作用，由于堆肥茶中微生物具有数量大、群体多样、活性高、环境适应性强的特点，从而激发土壤中土著微生物的活性。有益微生物通过与植物病原菌的抗生作用、空间和营养竞争、重寄生作用以及诱导植物系统抗性及综合作用，起到抑菌防病、提高作物产量和改善品质的效果1。有一些微生物菌株或其组分能引起植物生理生化反应，从而使植株产生对多种病原菌的诱导系统抗性。堆肥茶对植物的诱导系统抗性己引起越来越多的人们的兴趣和关注。Weltzein发现用堆肥浸提液处理的黄瓜叶片能诱导植物产生系统抗性，表现为处理后的黄瓜叶片在感染病菌后，叶片上突状的乳
23、头、木质化程度以及坏死反应均显著增加18。马利平等从1992年开始连续8年研究马、牛和猪厩肥沤制并浸泡提取物对黄瓜病害的防治作用。盆栽试验表明，沤肥浸渍液对黄瓜霜霉病、黄瓜枯萎病、黄瓜白粉病具有良好的防治效果，对黄瓜霜霉病的防治效果可达46.5%-67. 3%，对黄瓜枯萎病的防治效果可达72.1%-92. 5% ，对黄瓜白粉病的防治效果可达72. 3%-79. 7% 。对沤肥浸渍液的防病机理的研究表明，微生物代谢产物对病原菌孢子的抑制作用、沤肥中微生物对病原菌的拮抗作用和沤肥诱导的生理生化和组织形态方面的抗病性起着重要的作用15-17。5、展望 目前，关于堆肥浸提液国内外大量报道的都是其生防效
24、果，对于堆肥浸提液肥效方面的报道尚不多见6。目前美国有7 家公司出售“堆肥茶”，大都采用厌氧工艺25。澳大利亚英厄姆教授及其土壤食物网络研究所及特南农业公司近年来也开展了大量的堆肥茶研究工作，目前已达到一定的应用面积。中国对于堆肥茶的研究大多处于研究阶段，只有极少量的市场销售，然而，堆肥茶作为土壤微生物的营养源和资源库，具有非常重要的生物防治功能及营养功能，对实现农业生产低化学品应用及保护环境具有重要的意义，也必然具有广大的应用前景。 参考文献：1 郭徽.高效液体肥的开发与研究.郑州大学硕士学位论文，2009.5:1-102 王家生，何随成，佟晔.当前国内外肥料发展的趋势及特点J.农业经济，2
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