橘皮浸提液對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 為明確果皮在農業生產中的利用潛力，分別測定了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氮含量，從中篩得兩指標含量均較高的果皮制成浸提液，然后采用土培試驗的方法，探索不同濃度該種果皮浸提液（0、2.5、5.0、10.0 g/L）對土壤堿解氮、速效磷、有機質及土壤微生物組成的影響。結果表明，3種果皮中，橘皮經常壓恒溫干燥后（60～70 ℃），硝態氮及可溶性糖含量都顯著增加;當浸提液濃度為10.0 g/L時，土樣有機質含量較空白增加了3.38%，較土培前增加了19.08%;同時，土壤速效磷含量是土培前的1.78倍;細菌數量也顯著增加，而真菌數量接近空白。鑒于橘皮在提高土壤肥力及土壤環境質量改善中的有益作用，認為其在農業生產中具有一定的利用價值。

關鍵詞 果皮;橘皮;堿解氮;速效磷;有機質;土壤微生物

中圖分類號 S181文獻標識碼 A

文章編號 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。有研究發現，占較大比重的果皮經適當處理后，不僅具有很高的醫用價值，而且是飼料及其他深加工產品的重要原料[1-3]。然而，日常生活中果皮通常被廢棄，不僅污染了環境，也造成了資源的大量浪費[4]。我國于2015年提出《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，據此，高效合理開發利用果皮、果渣等農副產品將成為我國農業生產中實現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。據統計，我國柑橘產量占世界的25%，年產量約1億t，橘皮渣占柑橘總重的30%～45%，主要包含果皮與橘絡，含有豐富的碳水化合物及礦物質等[5-6]。然而，如何將豐富的柑橘皮資源有效利用于農業生產，以實現其潛在的肥料化利用價值卻鮮有報道。鑒于此，該研究將柑橘皮探索性地引入土壤，以明確其對土壤肥力的影響，為豐富的柑橘皮資源在農業生產中的推廣與利用奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試土壤基本肥力狀況：有機質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 試驗設計 試驗設4個處理，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。

1.3 土壤培養 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。室溫黑暗培養2周，培養結束后收集盆缽中部1/3土樣，并采用四分法取土樣，一部分風干，一部分貯于4℃備用。

1.4 測定項目 取新鮮與烘干果皮測定其中硝態氮與可溶性糖含量[7];同時，測定土培試驗前后土樣中堿解氮、速效磷、有機質含量[8]。土壤中細菌與真菌數量采用平板稀釋法進行計數。

1.5 數據處理 試驗結果利用SPSS 19.0進行數據分析，顯著水平取0.05。

2 結果與分析

2.1 干燥處理對3種水果果皮中硝態氮含量與可溶性糖含量的影響 硝態氮是植物可吸收利用的無機氮形態之一。由圖1可知，柚皮和火龍果果皮經烘干后硝態氮含量均減少，尤以火龍果最顯著，而橘皮經干燥處理后硝態氮含量顯著增加，與新鮮橘皮相比，硝態氮含量增加了56.40%。可溶性糖作為土壤中微生物代謝的能源物質之一，3種果皮經烘干處理后，可溶性糖含量都顯著高于各自對應的鮮樣（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 橘皮浸提液對土壤基礎肥力的影響

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

2.2.2 橘皮浸提液對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季氮磷養分供應狀況的直接反映。橘皮浸提液對土壤堿解氮與速效磷含量的影響如圖4與圖5，結合圖4與土培前土壤堿解氮含量可知，土壤經橘皮處理后，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，隨著橘皮浸提液濃度的增加，土壤速效磷含量呈現下降趨勢，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 橘皮浸提液對土壤微生物數量的影響 土壤中的微生物是土壤酶的主要來源，尤其是土壤中細菌與真菌數量的比值在一定程度上是土壤生態環境質量的間接體現。隨著浸提液濃度的增加土壤中細菌數量呈現遞增趨勢（圖6），且4個處理中，J10.0處理的土壤細菌數量顯著高于其他3個處理，該處理土壤中細菌數量分別是J0、J2.5和J5.0處理的2.54、1.92和2.09 倍。土壤經橘皮浸提液處理后，以J2.5處理土樣的真菌數量最多，顯著高于其他3個處理，而其他3個處理間土壤真菌數量無顯著差異，同時，J10.0處理土壤中真菌數量與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，除堿解氮外，土壤有機質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，對土壤肥力有一定的改善作用。

土壤中有機質含量的增加與橘皮中較高的可溶性糖含量有關。據統計，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，是一種營養價值較高的水溶性多糖[2]。果皮中的這部分可溶性糖進入土壤后，不僅為土壤中的微生物代謝提供了能源物質，同時也增加了土壤的有機碳儲量。當浸提液濃度較低時（2.5與5.0 g/L），土壤有機質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，但是橘皮中的有機成分在分解時需要微生物的參與，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物，大量增殖的微生物在消耗有限的可溶性糖條件下還會動用土壤原有的碳，使土壤有機質含量降低。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碳儲量。

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

土壤中的磷除少量有機態外，大部分無機磷經化學沉淀及吸附作用后是不可利用的，其中，速效磷是當季作物可利用的磷[14]。土壤經橘皮浸提液處理后，速效磷含量較土培前均有所增加，分析認為，土壤速效磷含量的增加有兩方面原因，一方面與土壤環境的改善有關，即濕潤的土壤為微生物的正常代謝創造了適宜的環境條件，微生物活性增加，其分泌的酶也相應增加，在土壤酶的作用下部分有機磷被分解;另一方面與果皮中的有機酸有關[15-17]，有機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，這可能與土壤有機質含量的增加有關，即有機質含量的增加是以消耗土壤無機態磷為基礎的。

土壤中堿解氮主要包括硝態氮、銨態氮、少量可溶性簡單有機氮及易水解態氮。該研究中，橘皮經干燥處理后硝態氮含量顯著增加，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氮的增加量小于有機物形成過程中無機態氮的消耗量[18]。土壤經橘皮浸提液處理后，與土壤碳、氮及磷轉化相關的酶活性有待進一步探究。