橘皮浸提液对土壤肥力与土壤微生物组成的影响

孟宏祥 刘晓 解新宇

摘要 为明确果皮在农业生产中的利用潜力，分别测定了3种果皮（橘皮、火龙果皮与柚子皮）鲜样与干燥样品中可溶性糖与硝态氮含量，从中筛得两指标含量均较高的果皮制成浸提液，然后采用土培试验的方法，探索不同浓度该种果皮浸提液（0、2.5、5.0、10.0 g/L）对土壤碱解氮、速效磷、有机质及土壤微生物组成的影响。结果表明，3种果皮中，橘皮经常压恒温干燥后（60～70 ℃），硝态氮及可溶性糖含量都显著增加;当浸提液浓度为10.0 g/L时，土样有机质含量较空白增加了3.38%，较土培前增加了19.08%;同时，土壤速效磷含量是土培前的1.78倍;细菌数量也显著增加，而真菌数量接近空白。鉴于橘皮在提高土壤肥力及土壤环境质量改善中的有益作用，认为其在农业生产中具有一定的利用价值。

关键词 果皮;橘皮;碱解氮;速效磷;有机质;土壤微生物

中图分类号 S181文献标识码 A

文章编号 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

水果浑身是宝。有研究发现，占较大比重的果皮经适当处理后，不仅具有很高的医用价值，而且是饲料及其他深加工产品的重要原料[1-3]。然而，日常生活中果皮通常被废弃，不仅污染了环境，也造成了资源的大量浪费[4]。我国于2015年提出《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，据此，高效合理开发利用果皮、果渣等农副产品将成为我国农业生产中实现减肥增效的主要措施。橘皮、火龙果果皮与柚子皮均是常见的果皮资源，其中，研究较多的是橘皮。据统计，我国柑橘产量占世界的25%，年产量约1亿t，橘皮渣占柑橘总重的30%～45%，主要包含果皮与橘络，含有丰富的碳水化合物及矿物质等[5-6]。然而，如何将丰富的柑橘皮资源有效利用于农业生产，以实现其潜在的肥料化利用價值却鲜有报道。鉴于此，该研究将柑橘皮探索性地引入土壤，以明确其对土壤肥力的影响，为丰富的柑橘皮资源在农业生产中的推广与利用奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试土壤基本肥力状况：有机质28.62 g/kg、碱解氮180.79 mg/kg、速效磷26.32 mg/kg。

果皮：橘皮、火龙果皮，柚子皮。新鲜样品：购自大型水果超市，将各种水果的果皮与果肉分离，并将果皮切块备用;干样：采用四分法从新鲜样品中随机取样，并将其常压60 ℃烘至恒重。烘干橘皮浸提液制备：沸水浴浸提2次，每次30 min。

1.2 试验设计 试验设4个处理，烘干橘皮浸提液浓度分别为：0 g/L（J0）、2.5 g/L（J2.5）、5.0 g/L（J5.0）、10.0 g/L（J10.0），每处理4盆，3次重复。

1.3 土壤培养 过2 mm筛的土样75 g装入盆钵（上口径：6 cm，下口径：4.5 cm，高：5.5 cm），然后从盆底分别加入各浓度浸提液，保持土面湿润。室温黑暗培养2周，培养结束后收集盆钵中部1/3土样，并采用四分法取土样，一部分风干，一部分贮于4℃备用。

1.4 测定项目 取新鲜与烘干果皮测定其中硝态氮与可溶性糖含量[7];同时，测定土培试验前后土样中碱解氮、速效磷、有机质含量[8]。土壤中细菌与真菌数量采用平板稀释法进行计数。

1.5 数据处理 试验结果利用SPSS 19.0进行数据分析，显著水平取0.05。

2 结果与分析

2.1 干燥处理对3种水果果皮中硝态氮含量与可溶性糖含量的影响 硝态氮是植物可吸收利用的无机氮形态之一。由图1可知，柚皮和火龙果果皮经烘干后硝态氮含量均减少，尤以火龙果最显著，而橘皮经干燥处理后硝态氮含量显著增加，与新鲜橘皮相比，硝态氮含量增加了56.40%。可溶性糖作为土壤中微生物代谢的能源物质之一，3种果皮经烘干处理后，可溶性糖含量都显著高于各自对应的鲜样（图2），柚皮、火龙果皮和橘皮中可溶性糖含量较烘干前分别增加了47.39%、46.98%和96.50%，三者中以橘皮增加量最大。

2.2 橘皮浸提液对土壤基础肥力的影响

2.2.1 橘皮浸提液对土壤有机质含量的影响。土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标之一。图3表明，橘皮处理后土样有机质含量均有所增加，且以J10.0处理土壤有机质含量增加最多。4个浓度处理中，J2.5与J5.0处理间无显著差异，且这两个处理的土壤有机质含量均显著低于J10.0处理。J0与J10.0处理间差异虽未达到显著水平，但J10.0处理的土壤有机质含量较J0处理增加了3.38%，同时，该处理的土壤有机质含量较土培前增加了19.08%。

2.2.2 橘皮浸提液对土壤碱解氮与速效磷含量的影响。土壤碱解氮与速效磷是土壤当季氮磷养分供应状况的直接反映。橘皮浸提液对土壤碱解氮与速效磷含量的影响如图4与图5，结合图4与土培前土壤碱解氮含量可知，土壤经橘皮处理后，碱解氮含量下降，且随着橘皮浸提液浓度的增加，土壤碱解氮含量随之降低，其中，J10.0处理的土壤碱解氮含量比J0处理与土培前分别减少了9.65%与27.32%，且4个浓度处理间土壤碱解氮含量差异不显著。与碱解氮不同，橘皮处理土壤后，速效磷含量有不同程度增加，其中，J0与J10.0处理的土壤速效磷含量分别是土培前的2.44倍与1.78倍;同时，随着橘皮浸提液浓度的增加，土壤速效磷含量呈现下降趋势，其中，J5.0、J10.0两处理的土壤速效磷含量显著低于J0处理，两处理的土壤速效磷含量较J0分别减少了24.59%、26.86%。

2.3 橘皮浸提液对土壤微生物数量的影响 土壤中的微生物是土壤酶的主要来源，尤其是土壤中细菌与真菌数量的比值在一定程度上是土壤生态环境质量的间接体现。随着浸提液浓度的增加土壤中细菌数量呈现递增趋势（图6），且4个处理中，J10.0处理的土壤细菌数量显著高于其他3个处理，该处理土壤中细菌数量分别是J0、J2.5和J5.0处理的2.54、1.92和2.09 倍。土壤经橘皮浸提液处理后，以J2.5处理土样的真菌数量最多，显著高于其他3个处理，而其他3个处理间土壤真菌数量无显著差异，同时，J10.0处理土壤中真菌数量与J0处理相近（图7）。

3 讨论

该研究表明，橘皮浸提液浓度为10 g/L时，除碱解氮外，土壤有机质与速效磷含量均有所增加，说明利用干燥的橘皮制备浸提液浇灌于土壤后，对土壤肥力有一定的改善作用。

土壤中有机质含量的增加与橘皮中较高的可溶性糖含量有关。据统计，柑橘类果皮中含有20%～30%的果胶，其中，白皮层中富含的果胶是一种广泛存在于植物中的多糖类高分子化合物，是一种营养价值较高的水溶性多糖[2]。果皮中的这部分可溶性糖进入土壤后，不仅为土壤中的微生物代谢提供了能源物质，同时也增加了土壤的有机碳储量。当浸提液浓度较低时（2.5与5.0 g/L），土壤有机质含量低于不加橘皮的空白处理，究其原因，可能是低浓度的浸提液虽然能为土壤增加少量可溶性糖，但是橘皮中的有机成分在分解时需要微生物的参与，所加入浸提液中的可溶性糖主要用于土壤微生物分解有机物，大量增殖的微生物在消耗有限的可溶性糖条件下还会动用土壤原有的碳，使土壤有机质含量降低。其后，随着浸提液浓度的增高，加入的可溶性糖除供给微生物利用外多余的部分则增加有机碳储量。

土壤微生物是土壤酶的主要来源，其在土壤氮、磷等养分转化过程中具有极其重要的作用[9]。与此同时，土壤微生物数量还是土壤环境质量的度量者，土壤中细菌与真菌比值较高者表示土壤环境为健康状态[10-12]。该研究中，当浸提液浓度为10 g/L时，细菌数量显著增加，而真菌数量接近空白，较少的真菌数量可能与橘皮的抑菌作用有关[13]。

土壤中的磷除少量有机态外，大部分无机磷经化学沉淀及吸附作用后是不可利用的，其中，速效磷是当季作物可利用的磷[14]。土壤经橘皮浸提液处理后，速效磷含量较土培前均有所增加，分析認为，土壤速效磷含量的增加有两方面原因，一方面与土壤环境的改善有关，即湿润的土壤为微生物的正常代谢创造了适宜的环境条件，微生物活性增加，其分泌的酶也相应增加，在土壤酶的作用下部分有机磷被分解;另一方面与果皮中的有机酸有关[15-17]，有机酸通过酸化及螯合等作用活化土壤中的磷。但是，随着橘皮浸提液浓度的增加，土壤速效磷含量逐渐降低，这可能与土壤有机质含量的增加有关，即有机质含量的增加是以消耗土壤无机态磷为基础的。

土壤中碱解氮主要包括硝态氮、铵态氮、少量可溶性简单有机氮及易水解态氮。该研究中，橘皮经干燥处理后硝态氮含量显著增加，但土壤浇灌干橘皮浸提液后，碱解氮含量较土培前大幅下降，且随着浸提液浓度增加而逐渐降低，这可能是土壤中硝态氮的增加量小于有机物形成过程中无机态氮的消耗量[18]。土壤经橘皮浸提液处理后，与土壤碳、氮及磷转化相关的酶活性有待进一步探究。