果木屑腐熟物對平邑甜茶幼苗生長和土壤養分及酶活性的影響

牟立同,荀 咪,曹 輝,楊洪強,王 利,范偉國*,陳金旭,馮 豐,李 萍

1.山東農業大學園藝科學與工程學院,山東 泰安271018

2.山東農業大學林學院,山東 泰安271018

據中國農業統計資料顯示，我國蘋果種植面積已達2323.8 千hm2。每年果樹修剪產生大量廢棄枝條[1]，而且果園廢棄物有不斷增多的趨勢。目前，這些果園廢棄物主要的處理方式是路邊堆放或就地焚燒[2]，不僅會造成環境污染，還造成資源浪費。果樹枝條中富含礦質元素和各種微量元素以及有機碳[3]，經過腐熟后可以充分釋放，能提高土壤礦質營養含量和有機質含量，提高土壤酶活性。而利用果樹枝條進行無害化處理，不僅可以作為有機肥使用，并且可以減少果園廢棄物污染，保護環境等。

果園有機肥來源少，施用不足，造成果園土壤質量下降，嚴重影響果園生產可持續發展，其它廢棄物如食用菌棒、牛糞、雞糞等腐熟利用是果園有機肥的重要來源之一。利用果木屑與不同廢棄物共同發酵產生的果木屑腐熟物，對改善土壤環境和促進植株生長都有顯著效果。利用橄欖枝與羊糞和馬糞共堆肥施入土壤發現[4]，土壤礦質養分和有機質含量明顯提高，改善了果實品質。利用果園廢棄枝條與農家肥共發酵生產果木屑腐熟物，既能實現果園枝條廢棄物的資源化循環利用，還能降低生產成本，在發酵過程中，還能殺死存在于廢棄物中的有害生物，抑制果園疾病的傳播[5,6]。

本研究以平邑甜茶幼苗為試材，探究果樹枝碎屑與菌渣及禽畜糞等有機物制作的果木屑腐熟物對平邑甜茶幼苗生長和土壤有效養分及酶活性的影響，以期為果樹枝條等果園廢棄物的合理利用以及拓展果園有機肥源提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015 年5 月-2016 年11 月在山東農業大學園藝實驗站和山東省高校果樹生物學重點實驗室進行。試驗以平邑甜茶（Malus hupehensis(Pamp)Rehd.var.pinyiensisJiang）幼苗為試材，當平邑甜茶生長至6 片真葉時，選取生長健壯，長勢一致的幼苗備用。試驗用塑料花盆上口內徑為30 cm、高35 cm。土壤取自山東農業大學園藝實驗站地表層0～30 cm，過2 mm 篩，除去雜質備用。土壤類型為褐土，土壤質地為壤土，總有機碳12.88 g·kg-1，全氮1.32 g·kg-1，全磷8.82 g·kg-1，全鉀6.42 g·kg-1，堿解氮89.52 mg·kg-1，有效磷13.58 mg·kg-1，有效鉀214.82 mg·kg-1，pH 值7.11。

試驗所用果木屑腐熟物均為自制腐熟物，將果木屑或果木屑分別與牛糞、雞糞、菌渣以2:3（V:V）的比例混勻后，堆垛腐熟備用，成品果木屑腐熟物基本性狀見表1。

表1 各果木屑腐熟物基本理化性質Table 1 Basic physical and chemical properties of each fruit sawdust saprophytes

1.2 試驗設計

試驗設置5 個處理，分別為：對照（R）：壤土施化肥，不施果木屑腐熟物；RN：壤土加牛糞果木屑腐熟物，配施化肥；RG：壤土加菌渣果木屑腐熟物，配施化肥；RJ：壤土加雞糞果木屑腐熟物，配施化肥；RP：壤土加腐熟果木屑，配施化肥。盆土為壤土與自制果木屑腐熟物體積比為2:1（V:V）均勻混合，每盆土重12.5 kg，參照壤土及各果木屑腐熟物理化性質，施用化肥進行養分平衡，消除處理間養分差異。隨后，定植平邑甜茶幼苗，每盆3 株，各處理其它日常管理基本一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 平邑甜茶幼苗指標測定 植株進行分解，平邑甜茶幼苗株高用米尺測定從根部至頂梢的長度，莖粗用游標卡尺測定靠近根部以上1～2 cm 處的干莖粗度，清點各植株分支數量并用米尺和千分尺測定分支長度和粗度。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定[7]。根系構型測定，將根系用清水洗干凈后，先用Scan Maker i800 plus 掃描儀獲取根系掃描圖像，用萬深LA-S 系列植物圖像分析儀系統測定相關參數。

1.3.2 土壤指標測定 樣品取回后進行分類處理，對土壤進行自然風干研磨過18 目篩后，用潔凈自封袋密封，陰涼干燥處保存待測。參考《土壤農化分析》[8]中堿解擴散法測定土壤堿解氮含量、0.5 mol L-1NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測土壤有效磷含量和2 mol L-1冷硝酸浸提—火焰光度法測土壤有效鉀含量，采用電位法測定土壤懸濁液pH 值，TOC（土壤總有機碳）采用總有機碳分析儀（Elab-TOC）測定。參照關松蔭[9]方法用苯酚-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶活性，土壤中性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，3,5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性。

1.3.3 數據分析與處理 數據處理采用Excel 2013 和SPSS 程序軟件（IBM SPSS statistics 23）進行數據計算、繪圖與統計分析。

2 結果與分析

2.1 果木屑腐熟物對土壤養分、TOC 及pH 的影響

由表2 分析，就總體效果來說不同果木屑腐熟物對土壤中的速效養分、TOC 含量以及pH 值均有明顯提升。施用不同果木屑腐熟物對土壤養分含量會產生不同影響，RJ 顯著提高了土壤中堿解氮和有效鉀含量，與R 處理相比分別提高1.31 和1.92 倍；RN 對土壤中有效磷含量的提升最為顯著，比R 高3.56 倍。RJ 還明顯提高了土壤pH 值及TOC 含量，PH 值比R（不施入果木屑腐熟物）提高了0.99 個單位，而TOC 含量比R 高出12.24 倍。

表2 不同果木屑腐熟物對土壤有效養分及TOC 和pH 的影響Table 2 Effect of different fruit sawdust on soil available nutrients,TOC and pH

2.2 果木屑腐熟物處理對土壤酶活性的影響

圖1 果木屑腐熟物處理對土壤酶活性的影響Fig.1 Effect of fruit sawdust saprophytes on soil enzyme activity

圖1 表明，施用果木屑腐熟物能提高土壤酶活性，但不同土壤酶活性之間有所差異。圖1A 分析顯示，不同果木屑腐熟物均可提高土壤脲酶活性，其中RJ 對脲酶活性提高最顯著，與R 相比，RJ 的脲酶活性提高了33.13%。圖1B 分析可以看出，不同果木屑腐熟物均提高了土壤磷酸酶活性，施入不同果木屑腐熟物后磷酸酶活性相近，以RJ 活性最高，比R 提高12.24%。由圖1C 分析可以看出，果木屑腐熟物對土壤蔗糖酶活性的提高同樣有促進作用，RJ＞RP＞RG＞RN＞R，較R 分別提高93.07%、88.20%、56.64%、32.01%。通過三種土壤酶活性的比較，RJ 對土壤酶活力促進作用最明顯，可以顯著提高土壤中各種酶活性。

2.2 腐熟有機物處理對平邑甜茶幼苗根系構型及根系活力的影響

2.2.1 腐熟有機物處理對平邑甜茶幼苗根系構型的影響 由表3 可知，施用果木屑腐熟物能不同程度的改善平邑甜茶幼苗根系構型，促進根系生長。經分析發現，RJ 促進了平邑甜茶根系表面積、平均直徑、體積以及根系分形維數的增加，并且對平邑甜茶根系總長度的生長和根尖數量的增加效果明顯，說明RJ 對根系加粗生長以及吸收表面積增加有明顯作用，而根系分形維數反映出根系生長的復雜程度，根系分形維數越高則根系越復雜，并且根系的吸收根含量越高。RP（腐熟果木屑）促進了平邑甜茶根系總長度、平均直徑的生長，表明施入RP 后能促進平邑甜茶根系加長加粗生長，而根尖數量的增加說明RP 對根系的萌發側根有促進作用。

表3 腐熟有機物處理對平邑甜茶根系構型的影響Table 3 Treatment of decomposed organic matter on root configuration of Malus hupehensis

2.2.2 腐熟有機物處理對平邑甜茶幼苗根系活力的影響 表4 可以看出，不同果木屑腐熟物均明顯提高平邑甜茶的根系活力，其中RP 對根系活力的提高程度最高，RJ 次之。結合根系構型結果分析，RP 可以增加根系根尖數，表明RP 有利于根系的生長，新生根系增加能提高根系活性；而RJ 對平邑甜茶根系構型改善的綜合效果最佳，根系分形維數相對較高，說明RJ 有利于根系中吸收根的生長，從而增加根系活性，促進根系吸收養分。

表4 腐熟有機物處理對平邑甜茶根系活力的影響Table 4 Effect of organic fertilizer treatment on root activity of Malus hupehensis

2.3 腐熟有機物對平邑甜茶幼苗地上部生長的影響

由表5 分析可以看出，施用果木屑腐熟物可明顯促進平邑甜茶幼苗的株高和莖粗的生長以及分枝數量、長度和粗度的增加，不同果木屑腐熟物的影響有所差異。其中RJ、RN 和RP 處理的平邑甜茶幼苗生長狀況基本一致，均顯著促進平邑甜茶幼苗地上部株高、莖粗以及分枝數、分枝長度和分枝粗度的生長。RP 處理對平邑甜茶幼苗的株高和莖粗的生長促進效果最佳，平邑甜茶幼苗的分枝數量在RJ 與RP 處理下增加最多，RJ 處理促進平邑甜茶分枝長度和粗度的生長效果最好。

表5 腐熟有機物處理對平邑甜茶地上部生長的影響Table 5 Effect of organic fertilizer treatment on shoot growth of Malus hupehensis

3 討論

施肥可改變土壤的理化性質，促進植物生長發育和改善根系分布狀態，而不同肥料的使用其影響效果具有明顯差異。使用有機肥可以增加土壤中有機質含量，提高土壤對養分的緩沖與供應能力[10]，改良土壤理化性質。然而，不同原料的有機肥其施用效果不同。本研究中，施用不同果木屑腐熟物對土壤TOC 和酶活性等都有明顯提高，而土壤有機質和土壤酶活性是表征土壤質量的兩個主要指標，其中土壤有機質又是評價土壤質量動態變化的重要指標[11,12]，土壤養分和TOC 含量與土壤酶活性間存在一定的正相關關系[13]。研究中土壤TOC 含量的增加促進了土壤酶活性的提高，進一步影響土壤養分的增加[14,15]。

根系作為植物的重要器官對環境變化的反應極其敏感[16]。根系土壤環境的變化，誘導根系構型發生改變，進而影響了根系對環境中養分的吸收利用，促進了平邑甜茶地上部的生長。有機肥可明顯改善土壤水、肥、氣、熱等提高土條件，進而影響果樹根系生長，改善根系形態指標[17]，促進植株地上部的生長發育。研究結果顯示，果木屑腐熟物不僅改變了土壤理化性質，還改善了平邑甜茶根系構型，促進平邑甜茶地上部新梢的生長。

4 結論

果木屑腐熟物能增加土壤養分含量及酶活性，促進根系生長，改善根系構型，提高根系活力，促進平邑甜茶幼苗生長，增加新稍分枝數量。RJ 和RP 明顯提高了土壤酶活性，改善了根系構型，促進平邑甜茶根系生長，提高根系活力，促進平邑甜茶幼苗生長。