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agricultural technology?
二十多年前，人們通常講的有機肥料就是農家肥料，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，隨著社會經濟的快速發展，農村已經沒有勞動力去施用傳統的農家肥料，而且農家肥料培肥土壤的效應遠被化肥當季增產的效果所淹沒，施用農家肥料已經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、土壤結構破壞、土壤微生物區系破壞和生物活性低下、農產品品質下降和風味喪失等結果。于是，我國一方面繼續大力推廣施用傳統農家肥料，如種養結合、秸稈直接還田等；另一方面，開始大力扶持商品有機（類）肥料產業發展，將農業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）肥料產品。
發展有機（類）肥料產業意義重大
施用有機肥料是提高土壤肥力的主要途徑之一。土壤是農業生產的主要自然資源，作物生產從根本上可以說是土壤生產。高肥力土壤由于其微生物活性高，具有更強的消除環境污染的能力，從而使突發性污染事件不至于立即或更大程度地污染農產品、甚至進入食物鏈而危害人類健康。高肥力土壤還由于其協調土壤水肥氣熱的能力強、養分供應持續和穩定、土壤微生物和酶活力強等，能使農產品品質和風味顯著提高，蔬菜和水果保鮮期顯著延長，這是有機培肥、生產“好吃食物”的理論依據所在。
只有施用有機肥料，才能使自然界養分循環利用得以實現。目前我國每年產生的農業有機廢棄物資源折算成氮磷鉀養分約6000萬噸，其中農田利用的不足一半，還有相當大比例的農業固體有機廢棄物養分資源散失在環境中，而我國每年用于作物生產的化肥折算成氮磷鉀養分約5400萬噸，若將上述有機養分資源充分利用，大概可以節省我國一半左右的化肥養分投入，這是一個巨大的養分資源。
施用有機肥料有利于環境保護。我國水體環境的富營養化，主要來自固體有機廢棄物向水體的排放，農田化肥養分的排放只占很小比例。我國各湖泊水體環境富營養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，截斷有機和無機養分向水體輸入是唯一能實現防控水體富營養化的途徑。而發展有機（類）肥料產業，在肥料產業發展中保護水體環境，這是一個集肥料產業、土壤培肥和水體環境保護、作物優質高產等諸方面共贏的偉大事業。
發展生物有機肥是確保發展高效農業的關鍵途徑之一。生物有機肥料指的是一類包含特定功能的微生物菌種、并且生產工藝上有一個二次固體發酵階段的特殊有機肥料，它克服了傳統概念上的生物肥料（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，更談不上發揮作用。而生物有機肥料施入土壤后，通過足量的有機物質給外源功能微生物提供足夠的能源物質，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，這些已經在土壤中定植的外源功能菌就能趨化至根表和根際，實現根際微生物區系的調控，發揮根際有益菌活化養分、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）除了速效養分不夠、當季作物增產不明顯的缺點外，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殖場的畜禽糞便、作物秸稈和農產品加工下腳料，這三大組分復配后經過高溫好氧堆肥處理，轉變為具有商品性狀的普通有機肥和其他功能型有機（類）肥料產品。商品有機（類）肥料產品中的有害物質主要來自畜禽糞便，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-內酰胺類、大環內酯類、磺胺類和四環素類抗生素等被長期添加于飼料中，在全球范圍內廣泛應用于集約化畜禽養殖業。但飼料中添加的重金屬元素和抗生素不能在動物體內完全吸收代謝，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的含量直接關聯。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用之前，對其進行處理，最大限度地去除或者安全轉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定的有機物通過高溫好氧發酵而逐步降解和轉化為性質穩定、對作物無害并可改良土壤的堆肥產品。
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定的腐殖質及揮發性物質，從而導致堆肥物料的總質量下降，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境影響，而重金屬的生態環境效應與其生物有效性密切相關，重金屬的化學形態比其總量更值得關注。堆肥過程對于多種重金屬元素表現為鈍化作用，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，是一個復雜的動態好氧發酵過程，有機物經過快速分解和轉化，逐步形成復雜而又穩定的腐殖質類物質，這些物質能夠與重金屬元素發生螯合反應，有效結合、鈍化這些元素，如堆肥處理后交換態銅、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的環境風險。從源頭減少重金屬、抗生素和ARGs進入養殖業是防范有機肥施用帶來環境風險的重要措施，我國目前已有相關規定如飼料添加劑安全使用規范，關于獸用抗生素的使用量和使用種類的規定〔《中華人民共和國獸藥典（2015年版）》和《獸藥質量標準（2017年版）》〕等來保障有機肥原料的安全。另外，開展有機肥質量控制標準、堆肥工藝參數優化和標準化的研究，對于指導有機肥料的安全生產和施用也非常重要。
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