综述：粪肥施用对温室栽培下土壤特性及作物产量的影响——一项综合分析

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Effect of Manure Application on Few Soil Properties and Crop Yield Under Greenhouse Cultivation-a Comprehensive Analysis

本综述通过整合55项全球研究数据，系统分析了粪肥施用对温室土壤特性（如土壤有机碳（SOC）、铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3?-N）、微生物生物量碳/氮（SMBC/SMBN））及作物产量的影响。结果表明，粪肥施用显著提升上述指标，其中家禽粪肥（POM）对SOC、SMBC和产量促进效果最佳，并建议氮施用量为150–300 kg ha?1以优化土壤微生物活性及系统可持续性。

　　

摘要

温室生产系统中，不合理的施肥措施会导致土壤退化、养分流失、环境污染以及作物产量品质下降。目前，关于粪肥对温室土壤特性及作物产量的影响仍存在争议。为此，本研究基于2023年3月前发表的55项全球研究数据展开综合分析，旨在评估温室农业中土壤健康的恢复能力。重点探讨了粪肥施用对土壤pH、有机碳（SOC）、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^?-N）、微生物生物量碳（SMBC）和微生物生物量氮（SMBN）以及作物产量的影响。结果表明，与对照组相比，施用粪肥可显著提升SOC（19.8%）、NH₄⁺-N（17.7%）、SMBC（42.9%）、SMBN（80.8%）和作物产量（10.9%）（P?3^?-N增幅最大（26.3%）。此外，当粪肥中氮施用量为150–300 kg ha^?1时，SMBC（93.09%）和SMBN（176.05%）均呈现显著增长（P?3^?-N、SMBC和SMBN是解释温室作物产量变异的主要因子。其中，SOC对作物产量既存在直接效应（路径系数=0.28），也通过其他因子产生间接效应（路径系数=0.16）。综上所述，家禽粪肥更有利于提升SOC和SMBC，从而促进土壤碳循环。为实现温室土壤微生物生物量的提升、土壤质量的改善及生产系统的可持续发展，本研究建议粪肥中氮的施用量控制在150–300 kg ha^?1。

粪肥对温室土壤化学性质的调控

温室栽培环境下的土壤长期处于高温高湿状态，加速了有机质的分解与养分淋失。粪肥的施入直接补充了土壤有机碳（SOC），其增幅达19.8%，成为改善土壤结构、增强保水保肥能力的关键。与此同时，粪肥中的含氮物质经矿化作用转化为铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^?-N），二者分别提高17.7%与26.3%（以牛粪处理为最高），为作物提供了可直接吸收的氮源。值得注意的是，尽管土壤pH值在粪肥影响下有所波动，但其变化幅度未达显著水平，说明粪肥对温室土壤酸碱性的调节作用较为有限。

微生物生物量的响应特征

土壤微生物生物量碳（SMBC）和微生物生物量氮（SMBN）是衡量土壤活性养分库与微生物活性的重要指标。本分析显示，粪肥施用使SMBC和SMBN分别显著增加42.9%和80.8%，反映出微生物群落的快速增殖与代谢活性的增强。特别在氮施用量为150–300 kg ha^?1时，SMBC和SMBN的提升幅度高达93.09%和176.05%，说明适量氮投入能极大激发微生物的生长潜力。家禽粪肥（POM）因其较高的氮含量与易分解性，对SMBC的促进效果最为显著（123.3%），进一步印证了有机物料品质对微生物群落结构的塑造作用。

作物产量的形成机制

温室作物产量在粪肥施用下平均提高10.9%，其中家禽粪肥处理区增幅达48.1%，显著高于其他粪肥类型。通过结构方程模型解析发现，SOC、NO₃^?-N、SMBC和SMBN是产量变异的主要解释因子。SOC通过直接路径（系数0.28）影响作物生长，同时通过促进微生物活性（SMBC/SMBN）和氮素有效性（NO₃^?-N）产生间接效应（路径系数0.16），形成“有机碳–微生物–氮循环–产量”的协同促进网络。这一机制揭示了粪肥不仅通过养分供应直接支持作物生长，更通过提升土壤生物活性间接驱动生态系统功能的优化。

粪肥类型与施氮量的优化策略

不同粪肥来源对其效应具有显著差异：家禽粪肥（POM）在提升SOC、SMBC和产量方面表现最优，而牛粪（CM）则更利于硝态氮（NO₃^?-N）的积累。从施氮量角度看，150–300 kg ha^?1的氮输入可最大程度激活微生物群落，同时避免过量氮素引发的环境污染风险。因此，在实际温室生产中，建议优先选用家禽粪肥，并将氮施用量控制在此范围内，以实现土壤健康维护与作物高产高效的协同发展。

可持续温室生产系统的启示

本研究通过全球数据整合，明确了粪肥在温室农业中对土壤化学、生物学性质及作物产量的积极影响。家禽粪肥的突出效果与适量氮施用量（150–300 kg ha^?1）的提出，为温室土壤可持续管理提供了理论依据。未来研究可进一步结合微生物群落结构、酶活性等指标，深入解析粪肥驱动土壤健康恢复的生物学过程，为绿色温室生产系统的构建提供更全面的技术支撑。