連續施用鋸末腐熟肥對阿克蘇蘋果園土壤肥力及重金屬的影響

摘 要：為實現對有機果蔬栽培的推廣和農業有機廢棄物的重復利用，擴大新型有機肥的應用，筆者通過分析連續4 a施用鋸末腐熟肥對土壤中的全氮、有效磷、速效鉀及多種重金屬元素產生的影響和12項指標的相關性，發現連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤中有機質和有效磷的含量會顯著增加，土壤中的全氮含量會緩慢增加，而對土壤中重金屬含量沒有顯著影響。試驗結果表明，土壤pH值與全氮含量呈極顯著的負相關，與有機質含量呈顯著負相關，與總砷含量呈顯著正相關；總汞含量與總鉻含量呈顯著正相關。連續施用鋸末腐熟肥不僅能有效緩解阿克蘇地區蘋果園土壤“氮高磷少鉀富裕”的問題，還能緩解當地有機種植堿化嚴重的現象，為該地區實現蘋果優質生產提供施肥新選項。

關鍵詞：鋸末腐熟肥；阿克蘇冰糖心蘋果；土壤化學性質；重金屬

中圖分類號 S661.1 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）5-71-6

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.015

0 引言

蘋果（Malus pumila Mill.）為薔薇科蘋果屬落葉喬木植物。蘋果果實富含礦物質和維生素，是人們經常食用的水果之一［1-3］。新疆維吾爾自治區阿克蘇地區屬典型的溫帶大陸性氣候區，光照時間長，晝夜溫差大，適于蘋果糖分積累。阿克蘇地區種植的冰糖心蘋果被譽為“果中之王”，深受國內外消費者的喜愛［4］。

鋸末腐熟肥是將鋸末與充分發酵的農家肥按一定比例進行混合，經堆積腐熟發酵而成的一種有機肥料［5］。鋸末的主要成分是碳水化合物和含氮化合物，且碳含量在50%以上，氮含量極低，即碳氮比能達到（500～600）∶1［6］。鋸末腐爛后會變成腐殖質，對栽培有很大益處［7］。鋸末腐熟的速度較快，能使修枝產生的廢棄枝得到有效利用，在一定程度上能降低種植戶的生產成本［8］。

長期以來，阿克蘇地區的蘋果園面臨著土壤養分分布不均衡、土壤鹽堿化嚴重的問題，導致土壤改良和作物栽培的難度進一步加大［9］。鋸末腐熟肥作為一種有機肥料，富含有機質和微生物，能有效改善土壤結構，提高土壤肥力，對促進作物生長和提高農產品品質具有十分重要的意義。筆者通過分析連續4 a施用鋸末腐熟肥對阿克蘇地區土壤化學性質及土壤N、P、K含量的影響，研究鋸末腐熟肥如何對土壤中N、P、K含量產生影響，并據此來調整施肥策略，使土壤中的養分分布更均衡，從而更適合農作物生長。同時，分析鋸末腐熟肥對土壤中重金屬元素含量的影響，確保施肥過程不會引入新的污染源，保證農產品的安全性。通過上述試驗研究，為阿克蘇地區有機種植技術的應用與推廣提供科學依據和技術支持，以期推動當地農業生產實現可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概述

阿克蘇地區紅旗坡農場（東經80.282°、北緯41.351°）位于塔里木盆地西北部，屬典型的暖溫帶大陸性氣候區。該地年平均太陽總輻射量為135 kcal/m2，年日照時數為 2 855～2967 h，無霜期為205～219 d，年平均氣溫為10 ℃。

1.2 試驗材料

供試蘋果品種為長富2號（15 a樹齡），株行距為4 m×5 m，小冠疏層形種植。供試肥料為鋸末腐熟肥，制作過程如下：將充分暴曬發酵后的畜禽糞與粉碎后的廢枝按2∶1的質量比混勻，并加入3% 左右的發酵菌劑，好氧堆肥發酵，進行二次發酵。該肥料的含水率為 50%～60%，有機質含量為450 g/kg。

1.3 試驗設計

共設5個試驗小區，每小區面積為667 m2，各小區隨機排列，每個小區的施肥量均為2 000 kg。小區南北向用田埂隔開，并設有保護林帶，田間管理方式參照當地管理方式。試驗期為4 a，每年均按相同方法和用量來施肥，并用小型旋耕機將鋸末腐熟肥與耕層土壤（0～40 cm）充分混勻后施入。收獲后不再種植其他作物，且不采用林下種植方式。以2019年施用鋸末腐熟肥的相關數據為對照。

1.4 樣品采集

連續4 a在采收果實后（11月25日）用“S”形采樣法來獲取土樣，每個小區取5個樣點，每個樣點取0～40 cm混合土樣，并將各小區采集到的5份土樣混合為1份土壤樣品，共計20份樣品。土樣在經自然風干、研磨后過100目篩，并裝入密封袋中保存，且采集后直接測出所需數據。

1.5 測定方法

用酸度計來測定土壤pH值，用容量法來測定土壤全氮含量和陽離子交換量，用分光光度計法來測定有效磷含量，用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法來測定有機質含量，用電感耦合等離子體原子發射光譜法來測定速效鉀含量，用原子吸收光譜法來測定土壤中的總鎘、總鉛、總鉻、總銅含量（先用硝酸來消解土壤樣品，再將重金屬元素轉化為可溶態，并用相應的儀器分析法來測定），用原子熒光光譜法來測定土壤中的總汞、總砷含量。

1.6 數據分析

用WPS Office 2023對所有數據、圖表進行處理，并用DPS數據處理系統LSD法來進行統計及差異顯著性分析。其中，Plt;0.05時差異顯著，Plt;0.01時差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 鋸末腐熟肥連續施用對土壤化學性質的影響

連續施用鋸末腐熟肥對土壤有機質含量的影響如圖1所示。由圖1可知，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤有機質含量總體呈上升趨勢。連續施用2 a鋸末腐熟肥后的土壤有機質含量減少1.79 %；施用1 a和連續施用2 a鋸末腐熟肥后的土壤有機質含量基本沒有差異，都在5.9 g/kg左右。連續施用3 a鋸末腐熟肥后，土壤有機質含量有所增加，但沒有顯著差異。連續施用4 a鋸末腐熟肥后，土壤有機質含量比前3年的含量增加顯著，較施用1 a鋸末腐熟肥后的有機質含量增加了104.36 %，較連續施用3 a鋸末腐熟肥后的有機質含量增加了42.97 %。

連續施用鋸末腐熟肥對土壤pH值的影響如圖2所示。由圖2可知，連續施用鋸末腐熟肥后，土壤pH值呈下降趨勢，但連續4 a施用鋸末腐熟肥對土壤pH值沒有顯著影響，土壤均呈弱堿性。施用1 a鋸末腐熟肥的土壤pH值和連續施用2 a鋸末腐熟肥的土壤pH值都在7.8左右，但在連續施用鋸末腐熟肥的第3年和第4年，土壤pH值均較上年減少0.1。

連續施用鋸末腐熟肥對土壤陽離子交換量（cation exchange capacity，CEC）的影響如圖3所示。由圖3可知，在連續施用鋸末腐熟肥后，土壤陽離子交換量呈先增加后減少再增加的趨勢，連續施用鋸末腐熟肥的第3年和第4年，土壤陽離子交換量均在4 cmol（+）/kg左右。

連續施用鋸末腐熟肥對土壤全氮含量的影響如圖4所示。由圖4可知，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤全氮含量并未出現顯著差異。盡管土壤全氮含量呈增長趨勢，但增長量卻可以忽略不計。

連續施用鋸末腐熟肥后的土壤有效磷含量如圖5所示。由圖5可知，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤有效磷含量一直在增加。與只施用了1 a鋸末腐熟肥相比，連續施用2 a鋸末腐熟肥后，土壤有效磷含量顯著增加，較前一年增加148.76%。連續施用鋸末腐熟肥的第3年和第4年，土壤有效磷含量較第2年的增長雖不顯著，但卻在緩慢增長，分別較第2年增加了10%和22.83%，且第4年較第3年增長了11.67%。由此可推測出，施用鋸末腐熟肥可使土壤中有效磷含量以每年10%的比例在增加。

連續施用鋸末腐熟肥后的土壤速效鉀含量如圖6所示。由圖6可知，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤中的速效鉀含量沒有顯著差異（均在105 mg/kg左右），這說明施用鋸末腐熟肥對土壤中的速效鉀含量基本沒有影響。

2.2 鋸末腐熟肥連續施用對土壤中重金屬含量的影響

連續施用鋸末腐熟肥對土壤中重金屬含量的影響見表1。由表1可知，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤中的總鎘、總鉛含量均呈先增加再降低再增加的趨勢，且不同年份土壤中的總鎘、總鉛含量沒有顯著變化；土壤中的總汞、總鉻含量均呈先降低再增加再降低的趨勢，且不同年份土壤中的總汞、總鉻含量沒有顯著變化；土壤中的總砷含量一直下降，但不同年份土壤中的總砷含量變化不顯著，只減少了0.1 mg/kg；土壤中的總銅含量呈先增加后降低的趨勢，且不同年份的土壤中總銅含量無顯著差異。由此可知，連續施用鋸末腐熟肥對土壤中重金屬含量的影響不顯著。

2.3 鋸末腐熟肥連續施用對土壤中重金屬含量和土壤化學性質的相關性

連續施用鋸末腐熟肥后，土壤中重金屬含量和化學性質的相關性分析見表2。由表2可知，土壤中的總鎘、總鉛、總銅、陽離子交換量、有效磷及速效鉀與其他指標有一定相關性，但均未達到顯著水平，表明這些指標相對較為獨立，受其他指標的影響較小。其中，土壤pH值與全氮含量呈極顯著負相關，與有機質呈顯著負相關，與總砷呈顯著正相關；總汞含量與總鉻含量呈顯著正相關；總砷與全氮含量呈顯著負相關。由此可知，土壤pH值對土壤影響很大，不僅能影響土壤中總砷含量，還能影響土壤有機質和全氮含量。

3 討論

3.1 連續施用鋸末腐熟肥對土壤肥力的影響

有機肥富含多種礦物質營養元素及活性物質，能有效提高土壤中有機質和基礎養分的含量，改善土壤結構，增強土壤保肥、供應養分的能力［10-12］。畜禽糞便作為有機肥的重要來源之一，對提高土壤有機質含量、農產品品質具有顯著作用［13］。郭慧婷等［14］研究發現，在堿性土壤中（pH值gt;7），糞肥對土壤pH值的降幅比生物有機肥高約3.60倍。有機肥中所含的腐殖酸、富里酸等會與土壤中的堿性物質發生反應，能起到一定的酸化作用［15］。鄧繼寶［16］研究發現，施用腐熟的雞糞能有效降低菜園土壤pH值。而筆者研究發現，連續施用鋸末腐熟肥對土壤pH值沒有顯著影響，但在連續施用的第3年和第4年，土壤pH值持續降低。阿克蘇地區土壤鹽堿化嚴重，施用鋸末腐熟肥能緩解土壤鹽堿化問題。這是因為鋸末呈酸性［17］，能有效中和土壤堿性。

氮是蘋果生長所必需的營養元素之一，但過量氮素會導致蘋果樹生長過旺，影響蘋果產量和品質。研究發現，連續4 a施用鋸末腐熟肥后，土壤中全氮量只是在緩慢增加。這可能與鋸末腐熟肥的發酵方法有關，研究發現，在雞糞堆肥發酵過程中，氮素會損失嚴重［18］。這種發酵方式不僅能確保農家肥充分發酵，還能在發酵過程中逐步釋放氮元素，能有效減少施肥時氮元素的添加量，避免土壤中氮元素的進一步積累，提高果實的產量和品質。鄧仁菊等［19］研究發現，施用有機肥能顯著增加土壤中有效磷的含量。張建軍等［20］研究發現，長期施用有機肥能使土壤中的速效磷富集在0～20 cm土層，且鋸末腐熟后含有較高的磷元素［21］，這與該研究的研究結果相似。

3.2 連續施用鋸末腐熟肥對土壤中重金屬含量的影響

重金屬污染具有不易察覺、長期累積和難以逆轉的特性，會對生態系統造成嚴重威脅［22］。目前，市場上廣泛使用的畜禽糞肥往往未經充分腐熟和消毒處理，連續施用畜禽糞肥可能會導致土壤中重金屬的累積［23］。這些重金屬通過食物鏈進入人體后，將嚴重危害人體健康。因此，必須要嚴格控制畜禽糞肥的施用，以確保其安全性和環保性。李杰等［24］在15 a長期有機種植試驗中發現，土壤中重金屬 Cd 的積累速度最快，若仍只施用大量干雞糞，5 a后土壤中Cd的生態危害將達到輕微生態水平。在畜禽生長發育和繁殖過程中，飼料中會加入Cu、Cd、Cr、Pb等重金屬元素，但畜禽對飼料中重金屬元素的吸收率極低，絕大部分重金屬元素會隨畜禽糞便排出體外［25］。畜禽對無機Cd的吸收率僅為 1%～3%［26］，且只有極少部分的Cu會在畜禽體內被消化和吸收，大部分會被排出體外，從而造成畜禽糞便中重金屬含量比飼料要高出數倍［27］。在水稻田和赤紅壤中施入含Cu、As的雞糞和豬糞，土壤中有效態Cu、As的含量會在一定程度上增加［28］。該研究所使用的鋸末腐熟肥是將鋸末摻入畜禽農家肥中，所以也含有未被吸收的重金屬元素，這與連續4 a施用鋸末腐熟肥時重金屬含量都有一定增加的結果一致。雖然連續施加鋸末腐熟肥會使土壤中重金屬（Cu、As、Pb、Cr、Hg）含量有所增加，但并未出現超標的現象，也未對土壤安全產生影響。

3.3 連續施用鋸末腐熟肥對土壤化學性質的影響

分析連續施用鋸末腐熟肥對土壤重金屬含量和土壤化學性質的影響后發現，pH值與全氮含量呈極顯著負相關，與有機質含量呈顯著負相關，與總砷呈顯著正相關。田晶華等［29］研究發現，土壤中有機質含量與pH值、全氮、有效磷、有效鋅、緩效鉀、交換性鎂、有效鐵、交換性鈣均呈正相關，且均達顯著水平以上。王蒙等［30］在對洛川蘋果園土壤養分等級與有機質關系進行研究時發現，有機質與全氮、堿解氮、有效磷均呈極顯著正相關。葛順峰等［31］在對煙臺蘋果產區土壤研究時發現，土壤pH值與有效鋅、有效錳呈極顯著負相關，與有機質、全氮、有效鐵呈顯著或極顯著正相關。由于鋸末腐熟肥在發酵過程中會釋放氮元素，所以肥料中的氮元素較少，土壤中氮元素增加量較少，導致土壤pH值與全氮含量呈極顯著負相關。同時，由于其他研究中的土壤呈酸性，而該研究中的土壤呈弱堿性，所以研究結果相反。但可以看出，土壤pH值是影響土壤養分的主要因素，其與許多指標都存在相關性，可通過調節土壤pH值來調節土壤化學性質。

4 結束語

綜上所述，鋸末腐熟肥具有廣闊的應用前景，不僅能滿足農作物對氮、磷、鉀的需求，還能緩解土壤鹽堿化問題。研究采用減氮發酵方式和混入鋸末腐熟的處理方法，成功解決了阿克蘇地區蘋果園土壤中氮元素含量偏高、磷元素相對匱乏、鉀元素相對富裕的問題，能有效提高土壤中磷元素和有機質含量。施用鋸末腐熟肥還能調節土壤碳氮比，使蘋果園土壤碳氮比（C/N值）處于適宜蘋果優質優產的范圍，不僅能提高蘋果的產量和品質，還有助于土壤的可持續利用和生態環境的改善。此外，鋸末腐熟肥的原材料來源廣，配制過程簡單，符合循環經濟理念。更重要的是，連續施用鋸末腐熟肥對土壤中重金屬含量沒有顯著影響，可確保農產品的安全性。

在阿克蘇地區種植有機蘋果過程中，推廣應用鋸末腐熟肥是完全可行的。這一研究結果將為當地農業生產注入新活力，推動有機種植技術的普及和發展，助力阿克蘇地區農業實現可持續發展。

參考文獻：

［1］中國農業百科全書總編輯委員會植物病理學卷編輯委員會，中國農業百科全書編輯部.中國農業百科全書（植物病理學卷）［M］.北京：農業出版社，1996.

［2］江楊.蘋果、山楂果膠性質研究及其在發酵乳中的應用［D］.泰安：山東農業大學，2017.

［3］李鑫.不同品種蘋果多酚組分分析及其相關生物活性研究［D］.杭州：浙江大學，2015.

［4］周江濤，趙德英，陳艷輝，等.中國蘋果產區變動分析［J］.果樹學報，2021（3）：372-384.

［5］魏智博.不同生物有機肥對阿克蘇地區蘋果樹體養分、生長以及果實品質的影響［D］.阿拉爾：塔里木大學，2023.

［6］魏坤峰.鋸末改土栽培園林植物的初步研究［J］.山東林業科技，1990（3）：65-68.

［7］寧睿.鋸末對棕壤坡面有機質和氮元素含量的影響［D］.沈陽：沈陽農業大學，2017.

［8］梁淑麗，李晶晶，趙亞萍，等.腐熟鋸末技術處理［J］.現代園藝，2019（17）：67-68.

［9］劉政典，任珂，盧瑜珺，等.HPS微生物菌肥對阿克蘇冰糖心蘋果品質及產量的影響［J］.現代園藝，2022，45（09）：14-16，20.

［10］魯洪娟，馬友華，樊霆，等.有機肥中重金屬特征及其控制技術研究進展［J］.生態環境學報，2014（12）：2022-2030.

［11］XIE Z J，TU S X，SHAH F，et al.Substitution of fertilizer-N by green manure improves the sustainability of yield in double-rice cropping system in South China［J］.Field Crops Research，2016，188：142-149.

［12］賈勝男.長期施肥對土壤化學性狀的影響研究［D］.南京：南京信息工程大學，2023.

［13］張鵬，賈志寬，路文濤，等.不同有機肥施用量對寧南旱區土壤養分、酶活性及作物生產力的影響［J］.植物營養與肥料學報，2011（5）：1122-1130.

［14］郭慧婷，高靜，張強，等.有機肥對我國酸性和堿性土壤pH的影響差異及原因[J/OL].應用與環境生物學報：1-14（2024-01-16）[2024-03-12].https：//doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.06003.

［15］楊文葉，季淑楓，李丹，等.連續施用商品有機肥對耕地質量及蔬菜產量的影響［J］.農業資源與環境學報，2014（4）：319-322.

［16］鄧繼寶.連續施用畜禽糞肥對菜園土壤重金屬積累及土壤微生物群落多樣性的影響［D］.重慶：西南大學，2021.

［17］籍秀梅，孫治強.鋸末基質發酵腐熟的理化性質及對辣椒幼苗生長發育的影響［J］.河南農業大學學報，2001（1）：66-69.

［18］李吉進.畜禽糞便高溫堆肥機理與應用研究［D］.北京：中國農業大學，2004.

［19］鄧仁菊，尹旺，羅密，等.不同有機肥對甘薯產量、品質及土壤肥力的影響［J］.熱帶作物學報，2024（2）：351-361.

［20］張建軍，樊廷錄，趙剛，等.不同有機物料與部分化肥長期定位配合施用對土壤養分的調控效應［J］.中國土壤與肥料，2018（3）：85-91.

［21］董文，張青，羅濤，等.不同有機肥連續施用對土壤質量的影響［J］.中國農學通報，2020（28）：106-110.

［22］樊建瓊.農田土壤重金屬污染現狀及治理措施［J］.農業與技術，2023（24）：94-96.

［23］且天真，武迪，張德健，等.不同年限施用有機肥對土壤理化性質的影響［J］.安徽農業科學，2023（12）：135-141，170.

［24］李杰，祝凌，仝利紅，等.蔬菜溫室長期種植下土壤重金屬累積風險評價［J］.農業環境科學學報，2018（10）：2159-2165.

［25］馮偉，楊軍芳，周曉芬，等.施用雞糞菜田的土壤重金屬含量狀況研究［J］.河北農業科學，2012（1）：76-79，98.

［26］ 徐慶賢，官雪芳，林碧芬，等.不同施肥種類對土壤及臍橙中的重金屬含量的影響［J］.浙江農業學報，2011（5）：977-982.

［27］ ODLARE M，PELL M，SVENSSON K.Changes in soil chemical and microbiological properties during 4 years of application of various organic residues［J］. Waste Management，2008（7）：1246-1253.

［28］姚麗賢，李國良，黨志，等.施用雞糞和豬糞對2種土壤As、Cu和Zn有效性的影響［J］.環境科學，2008（9）：2592-2598.

［29］田晶華，郭鳳鳴，陳克龍，等.紅塔區花卉耕層土壤有機質含量與其他養分相關性研究［J］.農學學報，2023（11）：43-48.

［30］王蒙，姬強，趙世翔，等.洛川蘋果園土壤養分等級及與有機質的關系［J］.干旱地區農業研究，2013（5）：179-185.

［31］葛順峰，郝文強，姜翰，等.煙臺蘋果產區土壤有機質和pH分布特征及其與土壤養分的關系［J］.中國農學通報，2014（13）：274-278.

基金項目：新疆生產建設兵團科技攻關項目“蘋果矮化省力優質高效栽培技術集成與示范”（2016jb03-1）。

作者簡介：李欣（2000—），女，碩士生，研究方向：果樹栽培與生理。

通信作者：王新建（1963—），男，碩士，教授，研究方向：果樹栽培與生理。