枝條（秸稈）生物有機肥的施用效果分析

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；2.四川農業大學農學院 四川 成都 611130；3.河北省農業風險防控聯合會 河北 石家莊 050051）

我國是農業大國， 每年產生大量的作物秸稈和果樹枝條，但體積大、經濟效益低、運輸成本高、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。 《中共中央國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》指出，我國需得加強秸稈等農業廢棄物資源化利用， 實現農業可持續發展。 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注。

根據農業農村部統計，我國近10 年來秸稈資源總產量穩定在8 億t/年， 可收集資源量占總產量的84%左右。 但實際利用率不高， 且化肥和農藥等的濫用已經造成土壤生態系統紊亂、 肥力下降、 土壤板結等問題， 加劇了資源消耗和環境污染， 還降低了農產品的國際競爭力， 如何利用大量農作物秸稈和果樹枝條改善土壤結構已成為研究趨勢[2-3]。 秸稈直接還田，則影響后茬作物的耕種質量，加重了農田病蟲害，危害土壤生態環境[4]；而秸稈焚燒則會造成空氣污染、還存在嚴重的安全隱患，同樣危害土壤生態環境。

果樹枝條富含有機碳，是優質的有機質材料，還有生物體所需的礦質元素[6]，其養分移走的量與果實相當，如果得不到合理利用，不僅污染環境，還會造成大量的資源浪費[7]。 因此，本文作者認為枝條堆肥制是實現枝條無害化、礦質化、腐殖質化，將枝條肥料化的有效途徑。

目前，利用“厚地模式”技術，通過粉碎過后的枝條、秸稈在高效微生物菌劑作用下，經過高溫發酵，將秸稈、枝條、畜禽糞便堆制成有機肥。 科學利用農業廢棄物，既可以防止其污染環境，加快資源的循環利用，減少資源浪費；還可以改良土壤，提高農作物的產量和品質，促進作物生長。

1 材料與方法

1.1 堆制材料

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

1.2 堆制方法

收集并粉碎枝條、秸稈，按照表1 配比配料，堆積長度大于3 m、寬大于2 m、高度1.5 m 左右的垛。溫度達到55℃后過10 d 翻堆1 次，重復3～4 次，保持持續發酵。 待有機物料呈現灰褐色或暗褐色，用手抓握質量較輕、質感疏松，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）生物有機肥質量檢測 堆肥發酵結束后采集6 個樣本，測定酸堿度、有機質的質量分數、氮的質量分數（N%）等6 項指標，并檢測有機肥中有效活菌總數（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、真菌）。主要養分指標見表2。各項指標均遠遠高于國家標準。

表2 枝條（秸稈）生物有機肥的主要養分含量

1.3.2 土壤改良效果 本試驗依據施用枝條（秸稈）生物有機肥的年限，共選擇4 個試驗點，試驗果園地勢平坦、樹勢一致，獼猴桃品種為徐香，樹齡8～15 年，株行距為3 m×1.5 m， 每個試驗點選擇3 個小區，每個小區面積為15 m×15 m。 每個小區內， 分別按對角線取樣法 （避開施肥點） 選取3 個取樣點， 利用100 cm3環刀和土鉆分別采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 土層樣品， 將相同土層3 個點的土樣混合為1 個樣品，進行土壤相關性質的測定。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采集新梢中部成熟葉片，每株樹按東、南、西、北4 個方位取12 片葉，測定葉面積、百葉重、葉片厚度。

試驗設土地清耕（CK）、枝蔓還田（S1）和林下生草（S2）3 個處理。土地清耕：清除果園內所有雜草，果樹修剪后將剪下枝條全部清除；枝蔓還田：清除果園內所有雜草， 果樹修剪后將剪下枝條全部粉碎發酵還田；林下生草：清除果園內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 個處理的果園內選取大小為15 m×20 m 的樣地。 每個處理選擇3 株長勢中等的健康樹作為重復。 每株樹選擇結果枝中上部有代表性的3 片葉進行氣體交換參數測定， 隨后在所選的9 片葉中隨機選取3 片進行光響應曲線測定。

在最佳采收期每個處理隨機采摘樹冠東西南北4 個方向的獼猴桃果實共12 個，測定果實品質。

1.4 分析方法

土壤容重、含水量采用環刀法測定；土壤化學性質采用常規分析方法測定；土壤pH 采用酸度計法測定（水土比為5∶1）；有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定；在小區內利用取樣方法調查土壤蚯蚓密度。

葉面積采用YMJ-C 型葉面積儀進行測定；葉片厚度利用厚度儀進行測定。

氣體交換參數的測定采用Li-6400 便攜式光合測定系統，記錄凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、大氣CO2濃度（Ca）和蒸騰速率（Tr）等參數，并計算氣孔限制值（Ls）。 光響應曲線測定與氣體交換參數測定同步進行， 采用修正直角雙曲線模型對光響應曲線進行擬合。

果實在室溫下自然軟化后， 采用2,6-二氯靛酚法測定果實的維生素C 質量分數， 用手持折光儀測定果實的可溶性固形物質量分數， 采用蒽酮比色法測定果實可溶性糖質量分數， 采用NaOH 滴定法測定果實可滴定酸質量分數，計算糖酸比和固酸比。

2 結果與分析

2.1 試驗點土壤物理性質變化

調查連續施用枝條（秸稈）生物有機肥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果（表3）表明，施用枝條（秸稈）生物有機肥能夠增加土壤含水量，提高土壤的保水性能，且施用時間越長效果越好；同時還可以減小土壤容重、降低土壤密度、增加土壤團粒結構，從而提高土壤的通透性，且施用時間越長效果越好。

表3 獼猴桃園土壤的物理性質

2.2 試驗點土壤pH 變化

調查連續施用枝條（秸稈）生物有機肥1 年、3 年、5 年的獼猴桃園土壤pH、 有機質含量、 速效養分含量。 由圖1 可知，未施有機肥的獼猴桃園酸化嚴重，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的最佳pH （6.5）， 在生產管理中要注意對果園土壤pH 進行調控。

圖1 施用枝條（秸稈）生物有機肥不同年限的土壤pH

2.3 試驗點土壤養分含量變化

有機質含量調查結果見圖2。 連續施用枝條（秸稈）生物有機肥能夠提高土壤有機質含量，解決目前果園存在的有機質匱乏問題。 此外，施用枝條（秸稈）生物有機肥提高了土壤有機碳含量， 增加了土壤中的碳儲量；與未施用有機肥相比，施有機肥的獼猴桃園土壤有機質含量提升顯著，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）生物有機肥不同年限的土壤有機質、有機碳含量

速效養分含量調查結果見圖3。 3 個有機肥處理組較未施用有機肥對照土壤堿解N、速效P、速效K含量均有所提高， 連續施用有機肥能夠提高土壤速效養分含量，促進養分的利用，提高土壤肥力。

圖3 施用枝條（秸稈）生物有機肥不同年限的土壤速效養分含量

2.4 試驗點土壤蚯蚓數量變化

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

表4 施用枝條（秸稈）生物有機肥不同年限蚯蚓數量及蚯蚓糞便數量

2.5 試驗點果樹（獼猴桃）生長指標變化

由表5、表6、表7 可知，與未施有機肥的獼猴桃園相比，3 個時間點施用有機肥的獼猴桃園葉片面積、百葉重均明顯增加，且未施有機肥的對照在4 月生長較快，施用有機肥的處理在4-7 月生長較快；施用有機肥的葉片厚度明顯高于未施用有機肥的。 由此可見，施用有機肥顯著提高了獼猴桃葉片的面積、質量和厚度。

表5 枝條（秸稈）生物有機肥對獼猴桃葉面積的影響

表6 枝條（秸稈）生物有機肥對獼猴桃葉質量的影響

表7 枝條（秸稈）生物有機肥對獼猴桃葉厚度的影響

2.6 試驗點果樹（獼猴桃）葉片生理指標變化

施用枝條（秸稈）生物有機肥的果樹葉片生理指標變化見圖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水分運輸和調節的能力較高，且在不同程度上緩解了植物的氣孔限制，提高了植物對空氣中CO2的利用效率， 進而增強了植物的光合作用。

圖4 不同土地耕作方式下獼猴桃氣體交換參數的動態變化

利用修正直角雙曲線模型對3 種不同土地作業方式下獼猴桃的光響應曲線進行擬合， 擬合結果見圖5。 表明S1 和S2 均優于CK，S1 和S2 均表現為Pmax 和Im 高于CK，Ic 低于CK。 由此可見，果園進行枝蔓還田處理后， 栽植的果樹對光的生態適應能力得到明顯提高。

圖5 不同土地耕作方式下獼猴桃光響應曲線

2.7 試驗點果樹（獼猴桃）果實品質變化

本研究從果實外觀和果實營養物質2 個方面來評價果實品質。 由表8 可知，不同土地耕作方式下獼猴桃的平均單果質量無顯著差異，但S1 的標準差最小，說明枝蔓還田處理下單果質量更均勻。 3 種土地耕作方式下獼猴桃的果形指數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外觀性狀整齊一致，改善了果實的外觀。

表8 不同土地耕作方式下獼猴桃果實外觀性狀

由圖6 可知，3 種土地耕作方式下獼猴桃果實的維生素C 質量分數和可溶性糖質量分數均存在顯著差異，且順序為S1＞S2＞CK，其中S1 和S2 維生素C質量分數分別較CK 高22.76%和12.77%。S2 的可滴定酸質量分數顯著低于CK 和S1；CK 的可溶性固形物質量分數顯著低于S1 和S2，S1 和S2 之間無顯著差異； 糖酸比和固酸比均表現為S2 顯著高于CK 和S1， 說明S2 處理下果實口味更甜，CK 和S1 之間的糖酸比無顯著差異， 但固酸比表現為S1 顯著高于CK?？梢姽麍@進行枝蔓還田改善了獼猴桃品質，提高了果實中維生素C、 可溶性糖和可滴定酸的質量分數，同時增大了糖酸比和固酸比，使果實風味更加濃郁、口感更好。

圖6 不同土地耕作方式下獼猴桃果實營養物質含量

3 討論與結論

（1）枝條（秸稈）生物有機肥制作工藝安全性高、堆肥時間短、堆肥升溫快，能徹底滅殺有害病菌、蟲卵、草籽，實現無害化處理，打破了冬季不能堆肥的傳統觀念，能快速、高效、清潔地利用農業廢棄物，使之成為有效活菌含量高、主要養分含量高、產品質量佳的有機肥。

（2）施用枝條（秸稈）生物有機肥能增加土壤含水量，提高土壤保水性能；降低土壤容重，改善土壤結構，增加土壤團粒結構，從而提高土壤通透性；緩解土壤酸化；提高土壤有機質、有機碳的含量，解決目前果園土壤存在的有機質匱乏問題；增加土壤內蚯蚓數量。

（3）施用枝條（秸稈）生物有機肥的果園園貌總體較好。 樹冠大，促進了葉片生長，增加了葉片厚度、質量和面積；增強了果樹對環境的適應能力，提高了葉片光合作用能力，增加了果樹的產量，改善了果實的品質，使果農獲得更高的收益。