果木屑腐熟物對(duì)平邑甜茶幼苗生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

牟立同,荀 咪,曹 輝,楊洪強(qiáng),王 利,范偉國(guó)*,陳金旭,馮 豐,李 萍

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,山東 泰安271018

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,山東 泰安271018

據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)蘋果種植面積已達(dá)2323.8 千hm2。每年果樹修剪產(chǎn)生大量廢棄枝條[1]，而且果園廢棄物有不斷增多的趨勢(shì)。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(huì)造成環(huán)境污染，還造成資源浪費(fèi)。果樹枝條中富含礦質(zhì)元素和各種微量元素以及有機(jī)碳[3]，經(jīng)過腐熟后可以充分釋放，能提高土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量和有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤酶活性。而利用果樹枝條進(jìn)行無害化處理，不僅可以作為有機(jī)肥使用，并且可以減少果園廢棄物污染，保護(hù)環(huán)境等。

果園有機(jī)肥來源少，施用不足，造成果園土壤質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響果園生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)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(jī)肥的重要來源之一。利用果木屑與不同廢棄物共同發(fā)酵產(chǎn)生的果木屑腐熟物，對(duì)改善土壤環(huán)境和促進(jìn)植株生長(zhǎng)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(fā)現(xiàn)[4]，土壤礦質(zhì)養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量明顯提高，改善了果實(shí)品質(zhì)。利用果園廢棄枝條與農(nóng)家肥共發(fā)酵生產(chǎn)果木屑腐熟物，既能實(shí)現(xiàn)果園枝條廢棄物的資源化循環(huán)利用，還能降低生產(chǎn)成本，在發(fā)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(jī)物制作的果木屑腐熟物對(duì)平邑甜茶幼苗生長(zhǎng)和土壤有效養(yǎng)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(jī)肥源提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015 年5 月-2016 年11 月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站和山東省高校果樹生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)以平邑甜茶（Malus hupehensis(Pamp)Rehd.var.pinyiensisJiang）幼苗為試材，當(dāng)平邑甜茶生長(zhǎng)至6 片真葉時(shí)，選取生長(zhǎng)健壯，長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗備用。試驗(yàn)用塑料花盆上口內(nèi)徑為30 cm、高35 cm。土壤取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站地表層0～30 cm，過2 mm 篩，除去雜質(zhì)備用。土壤類型為褐土，土壤質(zhì)地為壤土，總有機(jī)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(yàn)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(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of each fruit sawdust saprophytes

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)處理，分別為：對(duì)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(zhì)，施用化肥進(jìn)行養(yǎng)分平衡，消除處理間養(yǎng)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(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 平邑甜茶幼苗指標(biāo)測(cè)定 植株進(jìn)行分解，平邑甜茶幼苗株高用米尺測(cè)定從根部至頂梢的長(zhǎng)度，莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)定靠近根部以上1～2 cm 處的干莖粗度，清點(diǎn)各植株分支數(shù)量并用米尺和千分尺測(cè)定分支長(zhǎng)度和粗度。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測(cè)定[7]。根系構(gòu)型測(cè)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(tǒng)測(cè)定相關(guān)參數(shù)。

1.3.2 土壤指標(biāo)測(cè)定 樣品取回后進(jìn)行分類處理，對(duì)土壤進(jìn)行自然風(fēng)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(cè)。參考《土壤農(nóng)化分析》[8]中堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮含量、0.5 mol L-1NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)土壤有效磷含量和2 mol L-1冷硝酸浸提—火焰光度法測(cè)土壤有效鉀含量，采用電位法測(cè)定土壤懸濁液pH 值，TOC（土壤總有機(jī)碳）采用總有機(jī)碳分析儀（Elab-TOC）測(cè)定。參照關(guān)松蔭[9]方法用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)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(cè)定土壤蔗糖酶活性。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析與處理 數(shù)據(jù)處理采用Excel 2013 和SPSS 程序軟件（IBM SPSS statistics 23）進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、繪圖與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果木屑腐熟物對(duì)土壤養(yǎng)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(duì)土壤中的速效養(yǎng)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(duì)土壤養(yǎng)分含量會(huì)產(chǎn)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(duì)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(gè)單位，而TOC 含量比R 高出12.24 倍。

表2 不同果木屑腐熟物對(duì)土壤有效養(yǎng)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(duì)土壤酶活性的影響

圖1 果木屑腐熟物處理對(duì)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(duì)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(duì)土壤蔗糖酶活性的提高同樣有促進(jìn)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(duì)土壤酶活力促進(jìn)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(jī)物處理對(duì)平邑甜茶幼苗根系構(gòu)型及根系活力的影響

2.2.1 腐熟有機(jī)物處理對(duì)平邑甜茶幼苗根系構(gòu)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(gòu)型，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，RJ 促進(jìn)了平邑甜茶根系表面積、平均直徑、體積以及根系分形維數(shù)的增加，并且對(duì)平邑甜茶根系總長(zhǎng)度的生長(zhǎng)和根尖數(shù)量的增加效果明顯，說明RJ 對(duì)根系加粗生長(zhǎng)以及吸收表面積增加有明顯作用，而根系分形維數(shù)反映出根系生長(zhǎng)的復(fù)雜程度，根系分形維數(shù)越高則根系越復(fù)雜，并且根系的吸收根含量越高。RP（腐熟果木屑）促進(jìn)了平邑甜茶根系總長(zhǎng)度、平均直徑的生長(zhǎng)，表明施入RP 后能促進(jìn)平邑甜茶根系加長(zhǎng)加粗生長(zhǎng)，而根尖數(shù)量的增加說明RP 對(duì)根系的萌發(fā)側(cè)根有促進(jìn)作用。

表3 腐熟有機(jī)物處理對(duì)平邑甜茶根系構(gòu)型的影響Table 3 Treatment of decomposed organic matter on root configuration of Malus hupehensis

2.2.2 腐熟有機(jī)物處理對(duì)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(duì)根系活力的提高程度最高，RJ 次之。結(jié)合根系構(gòu)型結(jié)果分析，RP 可以增加根系根尖數(shù)，表明RP 有利于根系的生長(zhǎng)，新生根系增加能提高根系活性；而RJ 對(duì)平邑甜茶根系構(gòu)型改善的綜合效果最佳，根系分形維數(shù)相對(duì)較高，說明RJ 有利于根系中吸收根的生長(zhǎng)，從而增加根系活性，促進(jìn)根系吸收養(yǎng)分。

表4 腐熟有機(jī)物處理對(duì)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(jī)物對(duì)平邑甜茶幼苗地上部生長(zhǎng)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(jìn)平邑甜茶幼苗的株高和莖粗的生長(zhǎng)以及分枝數(shù)量、長(zhǎng)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(zhǎng)狀況基本一致，均顯著促進(jìn)平邑甜茶幼苗地上部株高、莖粗以及分枝數(shù)、分枝長(zhǎng)度和分枝粗度的生長(zhǎng)。RP 處理對(duì)平邑甜茶幼苗的株高和莖粗的生長(zhǎng)促進(jìn)效果最佳，平邑甜茶幼苗的分枝數(shù)量在RJ 與RP 處理下增加最多，RJ 處理促進(jìn)平邑甜茶分枝長(zhǎng)度和粗度的生長(zhǎng)效果最好。

表5 腐熟有機(jī)物處理對(duì)平邑甜茶地上部生長(zhǎng)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(zhì)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育和改善根系分布狀態(tài)，而不同肥料的使用其影響效果具有明顯差異。使用有機(jī)肥可以增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤對(duì)養(yǎng)分的緩沖與供應(yīng)能力[10]，改良土壤理化性質(zhì)。然而，不同原料的有機(jī)肥其施用效果不同。本研究中，施用不同果木屑腐熟物對(duì)土壤TOC 和酶活性等都有明顯提高，而土壤有機(jī)質(zhì)和土壤酶活性是表征土壤質(zhì)量的兩個(gè)主要指標(biāo)，其中土壤有機(jī)質(zhì)又是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的重要指標(biāo)[11,12]，土壤養(yǎng)分和TOC 含量與土壤酶活性間存在一定的正相關(guān)關(guān)系[13]。研究中土壤TOC 含量的增加促進(jìn)了土壤酶活性的提高，進(jìn)一步影響土壤養(yǎng)分的增加[14,15]。

根系作為植物的重要器官對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)極其敏感[16]。根系土壤環(huán)境的變化，誘導(dǎo)根系構(gòu)型發(fā)生改變，進(jìn)而影響了根系對(duì)環(huán)境中養(yǎng)分的吸收利用，促進(jìn)了平邑甜茶地上部的生長(zhǎng)。有機(jī)肥可明顯改善土壤水、肥、氣、熱等提高土條件，進(jìn)而影響果樹根系生長(zhǎng)，改善根系形態(tài)指標(biāo)[17]，促進(jìn)植株地上部的生長(zhǎng)發(fā)育。研究結(jié)果顯示，果木屑腐熟物不僅改變了土壤理化性質(zhì)，還改善了平邑甜茶根系構(gòu)型，促進(jìn)平邑甜茶地上部新梢的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

果木屑腐熟物能增加土壤養(yǎng)分含量及酶活性，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，改善根系構(gòu)型，提高根系活力，促進(jìn)平邑甜茶幼苗生長(zhǎng)，增加新稍分枝數(shù)量。RJ 和RP 明顯提高了土壤酶活性，改善了根系構(gòu)型，促進(jìn)平邑甜茶根系生長(zhǎng)，提高根系活力，促進(jìn)平邑甜茶幼苗生長(zhǎng)。