橘皮浸提液對(duì)土壤肥力與土壤微生物組成的影響

孟宏祥 劉曉 解新宇

摘要 為明確果皮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用潛力，分別測(cè)定了3種果皮（橘皮、火龍果皮與柚子皮）鮮樣與干燥樣品中可溶性糖與硝態(tài)氮含量，從中篩得兩指標(biāo)含量均較高的果皮制成浸提液，然后采用土培試驗(yàn)的方法，探索不同濃度該種果皮浸提液（0、2.5、5.0、10.0 g/L）對(duì)土壤堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)及土壤微生物組成的影響。結(jié)果表明，3種果皮中，橘皮經(jīng)常壓恒溫干燥后（60～70 ℃），硝態(tài)氮及可溶性糖含量都顯著增加;當(dāng)浸提液濃度為10.0 g/L時(shí)，土樣有機(jī)質(zhì)含量較空白增加了3.38%，較土培前增加了19.08%;同時(shí)，土壤速效磷含量是土培前的1.78倍;細(xì)菌數(shù)量也顯著增加，而真菌數(shù)量接近空白。鑒于橘皮在提高土壤肥力及土壤環(huán)境質(zhì)量改善中的有益作用，認(rèn)為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有一定的利用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 果皮;橘皮;堿解氮;速效磷;有機(jī)質(zhì);土壤微生物

中圖分類號(hào) S181文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）10-0079-03

Abstract In order to explore the potentialities of fruit peel in agriculture production， the contents of soluble sugar and nitrate nitrogen in fresh and dry orange peel， pitaya peel and grapefruit peel were determined， and the dry peel which contained both highest nitrate nitrogen and soluble sugar content was used to make extraction in the soil culture experiment. Then the different concentrations of the peel extraction （0， 2.5， 5， and 10 g/L） were irrigated in soil to study the effects of extraction on soil alkalihydrolyzed nitrogen， available phosphorus， organic matter and soil microbial population. The results showed that the contents of nitrate nitrogen and soluble sugar in the orange peel increased significantly after drying process among three fruit peels. When the extract concentration was 10 g/L， the soil organic matter content increased by 3.38% and 19.08% respectively than that of control and that of untreated soil;meanwhile， the available phosphorus content was 1.78 times higher than that of untreated soil. The number of bacteria also increased significantly， but the number of fungus was close to the control. Therefore the dry orange peels show high values in agriculture for its potentialities in promoting soil fertility and improving the soil environment quality.

Key words Fruit peel;Orange peel;Alkalihydrolyzed nitrogen;Available phosphorus;Organic matter;Soil microbial composition

水果渾身是寶。有研究發(fā)現(xiàn)，占較大比重的果皮經(jīng)適當(dāng)處理后，不僅具有很高的醫(yī)用價(jià)值，而且是飼料及其他深加工產(chǎn)品的重要原料[1-3]。然而，日常生活中果皮通常被廢棄，不僅污染了環(huán)境，也造成了資源的大量浪費(fèi)[4]。我國(guó)于2015年提出《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，據(jù)此，高效合理開發(fā)利用果皮、果渣等農(nóng)副產(chǎn)品將成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)減肥增效的主要措施。橘皮、火龍果果皮與柚子皮均是常見的果皮資源，其中，研究較多的是橘皮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)柑橘產(chǎn)量占世界的25%，年產(chǎn)量約1億t，橘皮渣占柑橘總重的30%～45%，主要包含果皮與橘絡(luò)，含有豐富的碳水化合物及礦物質(zhì)等[5-6]。然而，如何將豐富的柑橘皮資源有效利用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)其潛在的肥料化利用價(jià)值卻鮮有報(bào)道。鑒于此，該研究將柑橘皮探索性地引入土壤，以明確其對(duì)土壤肥力的影響，為豐富的柑橘皮資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣與利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試土壤基本肥力狀況：有機(jī)質(zhì)28.62 g/kg、堿解氮180.79 mg/kg、速效磷26.32 mg/kg。

果皮：橘皮、火龍果皮，柚子皮。新鮮樣品：購(gòu)自大型水果超市，將各種水果的果皮與果肉分離，并將果皮切塊備用;干樣：采用四分法從新鮮樣品中隨機(jī)取樣，并將其常壓60 ℃烘至恒重。烘干橘皮浸提液制備：沸水浴浸提2次，每次30 min。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，烘干橘皮浸提液濃度分別為：0 g/L（J0）、2.5 g/L（J2.5）、5.0 g/L（J5.0）、10.0 g/L（J10.0），每處理4盆，3次重復(fù)。

1.3 土壤培養(yǎng) 過2 mm篩的土樣75 g裝入盆缽（上口徑：6 cm，下口徑：4.5 cm，高：5.5 cm），然后從盆底分別加入各濃度浸提液，保持土面濕潤(rùn)。室溫黑暗培養(yǎng)2周，培養(yǎng)結(jié)束后收集盆缽中部1/3土樣，并采用四分法取土樣，一部分風(fēng)干，一部分貯于4℃?zhèn)溆谩?/p>

1.4 測(cè)定項(xiàng)目 取新鮮與烘干果皮測(cè)定其中硝態(tài)氮與可溶性糖含量[7];同時(shí)，測(cè)定土培試驗(yàn)前后土樣中堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量[8]。土壤中細(xì)菌與真菌數(shù)量采用平板稀釋法進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)結(jié)果利用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，顯著水平取0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥處理對(duì)3種水果果皮中硝態(tài)氮含量與可溶性糖含量的影響 硝態(tài)氮是植物可吸收利用的無機(jī)氮形態(tài)之一。由圖1可知，柚皮和火龍果果皮經(jīng)烘干后硝態(tài)氮含量均減少，尤以火龍果最顯著，而橘皮經(jīng)干燥處理后硝態(tài)氮含量顯著增加，與新鮮橘皮相比，硝態(tài)氮含量增加了56.40%?？扇苄蕴亲鳛橥寥乐形⑸锎x的能源物質(zhì)之一，3種果皮經(jīng)烘干處理后，可溶性糖含量都顯著高于各自對(duì)應(yīng)的鮮樣（圖2），柚皮、火龍果皮和橘皮中可溶性糖含量較烘干前分別增加了47.39%、46.98%和96.50%，三者中以橘皮增加量最大。

2.2 橘皮浸提液對(duì)土壤基礎(chǔ)肥力的影響

2.2.1 橘皮浸提液對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一。圖3表明，橘皮處理后土樣有機(jī)質(zhì)含量均有所增加，且以J10.0處理土壤有機(jī)質(zhì)含量增加最多。4個(gè)濃度處理中，J2.5與J5.0處理間無顯著差異，且這兩個(gè)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著低于J10.0處理。J0與J10.0處理間差異雖未達(dá)到顯著水平，但J10.0處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較J0處理增加了3.38%，同時(shí)，該處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較土培前增加了19.08%。

2.2.2 橘皮浸提液對(duì)土壤堿解氮與速效磷含量的影響。土壤堿解氮與速效磷是土壤當(dāng)季氮磷養(yǎng)分供應(yīng)狀況的直接反映。橘皮浸提液對(duì)土壤堿解氮與速效磷含量的影響如圖4與圖5，結(jié)合圖4與土培前土壤堿解氮含量可知，土壤經(jīng)橘皮處理后，堿解氮含量下降，且隨著橘皮浸提液濃度的增加，土壤堿解氮含量隨之降低，其中，J10.0處理的土壤堿解氮含量比J0處理與土培前分別減少了9.65%與27.32%，且4個(gè)濃度處理間土壤堿解氮含量差異不顯著。與堿解氮不同，橘皮處理土壤后，速效磷含量有不同程度增加，其中，J0與J10.0處理的土壤速效磷含量分別是土培前的2.44倍與1.78倍;同時(shí)，隨著橘皮浸提液濃度的增加，土壤速效磷含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中，J5.0、J10.0兩處理的土壤速效磷含量顯著低于J0處理，兩處理的土壤速效磷含量較J0分別減少了24.59%、26.86%。

2.3 橘皮浸提液對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響 土壤中的微生物是土壤酶的主要來源，尤其是土壤中細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值在一定程度上是土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的間接體現(xiàn)。隨著浸提液濃度的增加土壤中細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)（圖6），且4個(gè)處理中，J10.0處理的土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于其他3個(gè)處理，該處理土壤中細(xì)菌數(shù)量分別是J0、J2.5和J5.0處理的2.54、1.92和2.09 倍。土壤經(jīng)橘皮浸提液處理后，以J2.5處理土樣的真菌數(shù)量最多，顯著高于其他3個(gè)處理，而其他3個(gè)處理間土壤真菌數(shù)量無顯著差異，同時(shí)，J10.0處理土壤中真菌數(shù)量與J0處理相近（圖7）。

3 討論

該研究表明，橘皮浸提液濃度為10 g/L時(shí)，除堿解氮外，土壤有機(jī)質(zhì)與速效磷含量均有所增加，說明利用干燥的橘皮制備浸提液澆灌于土壤后，對(duì)土壤肥力有一定的改善作用。

土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加與橘皮中較高的可溶性糖含量有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，柑橘類果皮中含有20%～30%的果膠，其中，白皮層中富含的果膠是一種廣泛存在于植物中的多糖類高分子化合物，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的水溶性多糖[2]。果皮中的這部分可溶性糖進(jìn)入土壤后，不僅為土壤中的微生物代謝提供了能源物質(zhì)，同時(shí)也增加了土壤的有機(jī)碳儲(chǔ)量。當(dāng)浸提液濃度較低時(shí)（2.5與5.0 g/L），土壤有機(jī)質(zhì)含量低于不加橘皮的空白處理，究其原因，可能是低濃度的浸提液雖然能為土壤增加少量可溶性糖，但是橘皮中的有機(jī)成分在分解時(shí)需要微生物的參與，所加入浸提液中的可溶性糖主要用于土壤微生物分解有機(jī)物，大量增殖的微生物在消耗有限的可溶性糖條件下還會(huì)動(dòng)用土壤原有的碳，使土壤有機(jī)質(zhì)含量降低。其后，隨著浸提液濃度的增高，加入的可溶性糖除供給微生物利用外多余的部分則增加有機(jī)碳儲(chǔ)量。

土壤微生物是土壤酶的主要來源，其在土壤氮、磷等養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程中具有極其重要的作用[9]。與此同時(shí)，土壤微生物數(shù)量還是土壤環(huán)境質(zhì)量的度量者，土壤中細(xì)菌與真菌比值較高者表示土壤環(huán)境為健康狀態(tài)[10-12]。該研究中，當(dāng)浸提液濃度為10 g/L時(shí)，細(xì)菌數(shù)量顯著增加，而真菌數(shù)量接近空白，較少的真菌數(shù)量可能與橘皮的抑菌作用有關(guān)[13]。

土壤中的磷除少量有機(jī)態(tài)外，大部分無機(jī)磷經(jīng)化學(xué)沉淀及吸附作用后是不可利用的，其中，速效磷是當(dāng)季作物可利用的磷[14]。土壤經(jīng)橘皮浸提液處理后，速效磷含量較土培前均有所增加，分析認(rèn)為，土壤速效磷含量的增加有兩方面原因，一方面與土壤環(huán)境的改善有關(guān)，即濕潤(rùn)的土壤為微生物的正常代謝創(chuàng)造了適宜的環(huán)境條件，微生物活性增加，其分泌的酶也相應(yīng)增加，在土壤酶的作用下部分有機(jī)磷被分解;另一方面與果皮中的有機(jī)酸有關(guān)[15-17]，有機(jī)酸通過酸化及螯合等作用活化土壤中的磷。但是，隨著橘皮浸提液濃度的增加，土壤速效磷含量逐漸降低，這可能與土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加有關(guān)，即有機(jī)質(zhì)含量的增加是以消耗土壤無機(jī)態(tài)磷為基礎(chǔ)的。

土壤中堿解氮主要包括硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、少量可溶性簡(jiǎn)單有機(jī)氮及易水解態(tài)氮。該研究中，橘皮經(jīng)干燥處理后硝態(tài)氮含量顯著增加，但土壤澆灌干橘皮浸提液后，堿解氮含量較土培前大幅下降，且隨著浸提液濃度增加而逐漸降低，這可能是土壤中硝態(tài)氮的增加量小于有機(jī)物形成過程中無機(jī)態(tài)氮的消耗量[18]。土壤經(jīng)橘皮浸提液處理后，與土壤碳、氮及磷轉(zhuǎn)化相關(guān)的酶活性有待進(jìn)一步探究。