枝條（秸稈）生物有機(jī)肥的施用效果分析

宣世榮 李嘉航 李中賀

（1.陜西厚地生物科技有限公司 陜西 岐山 722404；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 四川 成都 611130；3.河北省農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控聯(lián)合會(huì) 河北 石家莊 050051）

我國是農(nóng)業(yè)大國， 每年產(chǎn)生大量的作物秸稈和果樹枝條，但體積大、經(jīng)濟(jì)效益低、運(yùn)輸成本高、處理難度大[1]。 并且近30 年，我國大量施用化肥，造成一系列土壤問題。 《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》指出，我國需得加強(qiáng)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用， 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 因此，如何高效清潔地利用這些資源的問題引起了廣泛的關(guān)注。

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)，我國近10 年來秸稈資源總產(chǎn)量穩(wěn)定在8 億t/年， 可收集資源量占總產(chǎn)量的84%左右。 但實(shí)際利用率不高， 且化肥和農(nóng)藥等的濫用已經(jīng)造成土壤生態(tài)系統(tǒng)紊亂、 肥力下降、 土壤板結(jié)等問題， 加劇了資源消耗和環(huán)境污染， 還降低了農(nóng)產(chǎn)品的國際競(jìng)爭(zhēng)力， 如何利用大量農(nóng)作物秸稈和果樹枝條改善土壤結(jié)構(gòu)已成為研究趨勢(shì)[2-3]。 秸稈直接還田，則影響后茬作物的耕種質(zhì)量，加重了農(nóng)田病蟲害，危害土壤生態(tài)環(huán)境[4]；而秸稈焚燒則會(huì)造成空氣污染、還存在嚴(yán)重的安全隱患，同樣危害土壤生態(tài)環(huán)境。

果樹枝條富含有機(jī)碳，是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì)材料，還有生物體所需的礦質(zhì)元素[6]，其養(yǎng)分移走的量與果實(shí)相當(dāng)，如果得不到合理利用，不僅污染環(huán)境，還會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)[7]。 因此，本文作者認(rèn)為枝條堆肥制是實(shí)現(xiàn)枝條無害化、礦質(zhì)化、腐殖質(zhì)化，將枝條肥料化的有效途徑。

目前，利用“厚地模式”技術(shù)，通過粉碎過后的枝條、秸稈在高效微生物菌劑作用下，經(jīng)過高溫發(fā)酵，將秸稈、枝條、畜禽糞便堆制成有機(jī)肥。 科學(xué)利用農(nóng)業(yè)廢棄物，既可以防止其污染環(huán)境，加快資源的循環(huán)利用，減少資源浪費(fèi)；還可以改良土壤，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

1 材料與方法

1.1 堆制材料

原料以粉碎果樹枝條為主，其他農(nóng)作物秸稈為輔，其中枝條粉碎長(zhǎng)度＜3 cm、寬度1 cm、厚度≤0.5 cm，秸稈粉碎成長(zhǎng)度≤1 cm。 配料為尿素、紅糖、枝條專用有機(jī)腐熟劑。

1.2 堆制方法

收集并粉碎枝條、秸稈，按照表1 配比配料，堆積長(zhǎng)度大于3 m、寬大于2 m、高度1.5 m 左右的垛。溫度達(dá)到55℃后過10 d 翻堆1 次，重復(fù)3～4 次，保持持續(xù)發(fā)酵。 待有機(jī)物料呈現(xiàn)灰褐色或暗褐色，用手抓握質(zhì)量較輕、質(zhì)感疏松，無異味為堆肥腐熟完成[8]。

表1 物料配比

1.3 樣品采集

1.3.1 枝條（秸稈）生物有機(jī)肥質(zhì)量檢測(cè) 堆肥發(fā)酵結(jié)束后采集6 個(gè)樣本，測(cè)定酸堿度、有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（N%）等6 項(xiàng)指標(biāo)，并檢測(cè)有機(jī)肥中有效活菌總數(shù)（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、真菌）。主要養(yǎng)分指標(biāo)見表2。各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 枝條（秸稈）生物有機(jī)肥的主要養(yǎng)分含量

1.3.2 土壤改良效果 本試驗(yàn)依據(jù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥的年限，共選擇4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)果園地勢(shì)平坦、樹勢(shì)一致，獼猴桃品種為徐香，樹齡8～15 年，株行距為3 m×1.5 m， 每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)選擇3 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為15 m×15 m。 每個(gè)小區(qū)內(nèi)， 分別按對(duì)角線取樣法 （避開施肥點(diǎn)） 選取3 個(gè)取樣點(diǎn)， 利用100 cm3環(huán)刀和土鉆分別采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 土層樣品， 將相同土層3 個(gè)點(diǎn)的土樣混合為1 個(gè)樣品，進(jìn)行土壤相關(guān)性質(zhì)的測(cè)定。1.3.3 田間施用效果 （以獼猴桃為例） 于2021 年4 月13 日、4 月27 日、7 月6 日在上述獼猴桃園內(nèi)采集新梢中部成熟葉片，每株樹按東、南、西、北4 個(gè)方位取12 片葉，測(cè)定葉面積、百葉重、葉片厚度。

試驗(yàn)設(shè)土地清耕（CK）、枝蔓還田（S1）和林下生草（S2）3 個(gè)處理。土地清耕：清除果園內(nèi)所有雜草，果樹修剪后將剪下枝條全部清除；枝蔓還田：清除果園內(nèi)所有雜草， 果樹修剪后將剪下枝條全部粉碎發(fā)酵還田；林下生草：清除果園內(nèi)所有雜草并在林下種植三葉草，果樹修剪后將剪下枝條全部清除。 獼猴桃盛果期分別在3 個(gè)處理的果園內(nèi)選取大小為15 m×20 m 的樣地。 每個(gè)處理選擇3 株長(zhǎng)勢(shì)中等的健康樹作為重復(fù)。 每株樹選擇結(jié)果枝中上部有代表性的3 片葉進(jìn)行氣體交換參數(shù)測(cè)定， 隨后在所選的9 片葉中隨機(jī)選取3 片進(jìn)行光響應(yīng)曲線測(cè)定。

在最佳采收期每個(gè)處理隨機(jī)采摘樹冠東西南北4 個(gè)方向的獼猴桃果實(shí)共12 個(gè)，測(cè)定果實(shí)品質(zhì)。

1.4 分析方法

土壤容重、含水量采用環(huán)刀法測(cè)定；土壤化學(xué)性質(zhì)采用常規(guī)分析方法測(cè)定；土壤pH 采用酸度計(jì)法測(cè)定（水土比為5∶1）；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定；在小區(qū)內(nèi)利用取樣方法調(diào)查土壤蚯蚓密度。

葉面積采用YMJ-C 型葉面積儀進(jìn)行測(cè)定；葉片厚度利用厚度儀進(jìn)行測(cè)定。

氣體交換參數(shù)的測(cè)定采用Li-6400 便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)，記錄凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、大氣CO2濃度（Ca）和蒸騰速率（Tr）等參數(shù)，并計(jì)算氣孔限制值（Ls）。 光響應(yīng)曲線測(cè)定與氣體交換參數(shù)測(cè)定同步進(jìn)行， 采用修正直角雙曲線模型對(duì)光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合。

果實(shí)在室溫下自然軟化后， 采用2,6-二氯靛酚法測(cè)定果實(shí)的維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 用手持折光儀測(cè)定果實(shí)的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 采用蒽酮比色法測(cè)定果實(shí)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 采用NaOH 滴定法測(cè)定果實(shí)可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算糖酸比和固酸比。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤物理性質(zhì)變化

調(diào)查連續(xù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥1 年、3 年、5 年的獼猴桃園不同土層的土壤含水量和土壤容重結(jié)果（表3）表明，施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥能夠增加土壤含水量，提高土壤的保水性能，且施用時(shí)間越長(zhǎng)效果越好；同時(shí)還可以減小土壤容重、降低土壤密度、增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而提高土壤的通透性，且施用時(shí)間越長(zhǎng)效果越好。

表3 獼猴桃園土壤的物理性質(zhì)

2.2 試驗(yàn)點(diǎn)土壤pH 變化

調(diào)查連續(xù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥1 年、3 年、5 年的獼猴桃園土壤pH、 有機(jī)質(zhì)含量、 速效養(yǎng)分含量。 由圖1 可知，未施有機(jī)肥的獼猴桃園酸化嚴(yán)重，隨著施用年限的增加pH 逐漸升高，緩解了土壤的酸化， 但施用3 年、5 年的獼猴桃園超出了獼猴桃生長(zhǎng)的最佳pH （6.5）， 在生產(chǎn)管理中要注意對(duì)果園土壤pH 進(jìn)行調(diào)控。

圖1 施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥不同年限的土壤pH

2.3 試驗(yàn)點(diǎn)土壤養(yǎng)分含量變化

有機(jī)質(zhì)含量調(diào)查結(jié)果見圖2。 連續(xù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，解決目前果園存在的有機(jī)質(zhì)匱乏問題。 此外，施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥提高了土壤有機(jī)碳含量， 增加了土壤中的碳儲(chǔ)量；與未施用有機(jī)肥相比，施有機(jī)肥的獼猴桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量提升顯著，施用1 年、3 年、5 年的獼猴桃園分別比未施用的有機(jī)肥提升了46.4%、66.42%、70.76%，隨著施用年限的增加提升效果顯著增加。

圖2 施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥不同年限的土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳含量

速效養(yǎng)分含量調(diào)查結(jié)果見圖3。 3 個(gè)有機(jī)肥處理組較未施用有機(jī)肥對(duì)照土壤堿解N、速效P、速效K含量均有所提高， 連續(xù)施用有機(jī)肥能夠提高土壤速效養(yǎng)分含量，促進(jìn)養(yǎng)分的利用，提高土壤肥力。

圖3 施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥不同年限的土壤速效養(yǎng)分含量

2.4 試驗(yàn)點(diǎn)土壤蚯蚓數(shù)量變化

調(diào)查連續(xù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥1 年、3 年、5 年的獼猴桃園土壤蚯蚓數(shù)量（表4）可知， 施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥不同年限處理與未施用有機(jī)肥對(duì)照相比， 土壤蚯蚓密度和蚯蚓糞便數(shù)量均明顯增加，連續(xù)施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥可提高土壤蚯蚓數(shù)量。

表4 施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥不同年限蚯蚓數(shù)量及蚯蚓糞便數(shù)量

2.5 試驗(yàn)點(diǎn)果樹（獼猴桃）生長(zhǎng)指標(biāo)變化

由表5、表6、表7 可知，與未施有機(jī)肥的獼猴桃園相比，3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)施用有機(jī)肥的獼猴桃園葉片面積、百葉重均明顯增加，且未施有機(jī)肥的對(duì)照在4 月生長(zhǎng)較快，施用有機(jī)肥的處理在4-7 月生長(zhǎng)較快；施用有機(jī)肥的葉片厚度明顯高于未施用有機(jī)肥的。 由此可見，施用有機(jī)肥顯著提高了獼猴桃葉片的面積、質(zhì)量和厚度。

表5 枝條（秸稈）生物有機(jī)肥對(duì)獼猴桃葉面積的影響

表6 枝條（秸稈）生物有機(jī)肥對(duì)獼猴桃葉質(zhì)量的影響

表7 枝條（秸稈）生物有機(jī)肥對(duì)獼猴桃葉厚度的影響

2.6 試驗(yàn)點(diǎn)果樹（獼猴桃）葉片生理指標(biāo)變化

施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥的果樹葉片生理指標(biāo)變化見圖4。 從整體來看，S1 和S2 的日平均Pn、Gs、Ci 和Tr 均高于CK，且Ls 均小于CK，可見枝蔓還田處理和林下生草處理對(duì)水分運(yùn)輸和調(diào)節(jié)的能力較高，且在不同程度上緩解了植物的氣孔限制，提高了植物對(duì)空氣中CO2的利用效率， 進(jìn)而增強(qiáng)了植物的光合作用。

圖4 不同土地耕作方式下獼猴桃氣體交換參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

利用修正直角雙曲線模型對(duì)3 種不同土地作業(yè)方式下獼猴桃的光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合， 擬合結(jié)果見圖5。 表明S1 和S2 均優(yōu)于CK，S1 和S2 均表現(xiàn)為Pmax 和Im 高于CK，Ic 低于CK。 由此可見，果園進(jìn)行枝蔓還田處理后， 栽植的果樹對(duì)光的生態(tài)適應(yīng)能力得到明顯提高。

圖5 不同土地耕作方式下獼猴桃光響應(yīng)曲線

2.7 試驗(yàn)點(diǎn)果樹（獼猴桃）果實(shí)品質(zhì)變化

本研究從果實(shí)外觀和果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)2 個(gè)方面來評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)。 由表8 可知，不同土地耕作方式下獼猴桃的平均單果質(zhì)量無顯著差異，但S1 的標(biāo)準(zhǔn)差最小，說明枝蔓還田處理下單果質(zhì)量更均勻。 3 種土地耕作方式下獼猴桃的果形指數(shù)CK 與S1 間無顯著差異，但顯著高于S2?？梢娭β€田處理使獼猴桃果實(shí)外觀性狀整齊一致，改善了果實(shí)的外觀。

表8 不同土地耕作方式下獼猴桃果實(shí)外觀性狀

由圖6 可知，3 種土地耕作方式下獼猴桃果實(shí)的維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著差異，且順序?yàn)镾1＞S2＞CK，其中S1 和S2 維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較CK 高22.76%和12.77%。S2 的可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于CK 和S1；CK 的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于S1 和S2，S1 和S2 之間無顯著差異； 糖酸比和固酸比均表現(xiàn)為S2 顯著高于CK 和S1， 說明S2 處理下果實(shí)口味更甜，CK 和S1 之間的糖酸比無顯著差異， 但固酸比表現(xiàn)為S1 顯著高于CK。可見果園進(jìn)行枝蔓還田改善了獼猴桃品質(zhì)，提高了果實(shí)中維生素C、 可溶性糖和可滴定酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)增大了糖酸比和固酸比，使果實(shí)風(fēng)味更加濃郁、口感更好。

圖6 不同土地耕作方式下獼猴桃果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)含量

3 討論與結(jié)論

（1）枝條（秸稈）生物有機(jī)肥制作工藝安全性高、堆肥時(shí)間短、堆肥升溫快，能徹底滅殺有害病菌、蟲卵、草籽，實(shí)現(xiàn)無害化處理，打破了冬季不能堆肥的傳統(tǒng)觀念，能快速、高效、清潔地利用農(nóng)業(yè)廢棄物，使之成為有效活菌含量高、主要養(yǎng)分含量高、產(chǎn)品質(zhì)量佳的有機(jī)肥。

（2）施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥能增加土壤含水量，提高土壤保水性能；降低土壤容重，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而提高土壤通透性；緩解土壤酸化；提高土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳的含量，解決目前果園土壤存在的有機(jī)質(zhì)匱乏問題；增加土壤內(nèi)蚯蚓數(shù)量。

（3）施用枝條（秸稈）生物有機(jī)肥的果園園貌總體較好。 樹冠大，促進(jìn)了葉片生長(zhǎng)，增加了葉片厚度、質(zhì)量和面積；增強(qiáng)了果樹對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，提高了葉片光合作用能力，增加了果樹的產(chǎn)量，改善了果實(shí)的品質(zhì)，使果農(nóng)獲得更高的收益。