果木屑腐熟物对平邑甜茶幼苗生长和土壤养分及酶活性的影响

牟立同,荀 咪,曹 辉,杨洪强,王 利,范伟国*,陈金旭,冯 丰,李 萍

1.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东 泰安271018

2.山东农业大学林学院,山东 泰安271018

据中国农业统计资料显示，我国苹果种植面积已达2323.8 千hm2。每年果树修剪产生大量废弃枝条[1]，而且果园废弃物有不断增多的趋势。目前，这些果园废弃物主要的处理方式是路边堆放或就地焚烧[2]，不仅会造成环境污染，还造成资源浪费。果树枝条中富含矿质元素和各种微量元素以及有机碳[3]，经过腐熟后可以充分释放，能提高土壤矿质营养含量和有机质含量，提高土壤酶活性。而利用果树枝条进行无害化处理，不仅可以作为有机肥使用，并且可以减少果园废弃物污染，保护环境等。

果园有机肥来源少，施用不足，造成果园土壤质量下降，严重影响果园生产可持续发展，其它废弃物如食用菌棒、牛粪、鸡粪等腐熟利用是果园有机肥的重要来源之一。利用果木屑与不同废弃物共同发酵产生的果木屑腐熟物，对改善土壤环境和促进植株生长都有显著效果。利用橄榄枝与羊粪和马粪共堆肥施入土壤发现[4]，土壤矿质养分和有机质含量明显提高，改善了果实品质。利用果园废弃枝条与农家肥共发酵生产果木屑腐熟物，既能实现果园枝条废弃物的资源化循环利用，还能降低生产成本，在发酵过程中，还能杀死存在于废弃物中的有害生物，抑制果园疾病的传播[5,6]。

本研究以平邑甜茶幼苗为试材，探究果树枝碎屑与菌渣及禽畜粪等有机物制作的果木屑腐熟物对平邑甜茶幼苗生长和土壤有效养分及酶活性的影响，以期为果树枝条等果园废弃物的合理利用以及拓展果园有机肥源提供新思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015 年5 月-2016 年11 月在山东农业大学园艺实验站和山东省高校果树生物学重点实验室进行。试验以平邑甜茶（Malus hupehensis(Pamp)Rehd.var.pinyiensisJiang）幼苗为试材，当平邑甜茶生长至6 片真叶时，选取生长健壮，长势一致的幼苗备用。试验用塑料花盆上口内径为30 cm、高35 cm。土壤取自山东农业大学园艺实验站地表层0～30 cm，过2 mm 筛，除去杂质备用。土壤类型为褐土，土壤质地为壤土，总有机碳12.88 g·kg-1，全氮1.32 g·kg-1，全磷8.82 g·kg-1，全钾6.42 g·kg-1，碱解氮89.52 mg·kg-1，有效磷13.58 mg·kg-1，有效钾214.82 mg·kg-1，pH 值7.11。

试验所用果木屑腐熟物均为自制腐熟物，将果木屑或果木屑分别与牛粪、鸡粪、菌渣以2:3（V:V）的比例混匀后，堆垛腐熟备用，成品果木屑腐熟物基本性状见表1。

表1 各果木屑腐熟物基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of each fruit sawdust saprophytes

1.2 试验设计

试验设置5 个处理，分别为：对照（R）：壤土施化肥，不施果木屑腐熟物；RN：壤土加牛粪果木屑腐熟物，配施化肥；RG：壤土加菌渣果木屑腐熟物，配施化肥；RJ：壤土加鸡粪果木屑腐熟物，配施化肥；RP：壤土加腐熟果木屑，配施化肥。盆土为壤土与自制果木屑腐熟物体积比为2:1（V:V）均匀混合，每盆土重12.5 kg，参照壤土及各果木屑腐熟物理化性质，施用化肥进行养分平衡，消除处理间养分差异。随后，定植平邑甜茶幼苗，每盆3 株，各处理其它日常管理基本一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 平邑甜茶幼苗指标测定 植株进行分解，平邑甜茶幼苗株高用米尺测定从根部至顶梢的长度，茎粗用游标卡尺测定靠近根部以上1～2 cm 处的干茎粗度，清点各植株分支数量并用米尺和千分尺测定分支长度和粗度。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定[7]。根系构型测定，将根系用清水洗干净后，先用Scan Maker i800 plus 扫描仪获取根系扫描图像，用万深LA-S 系列植物图像分析仪系统测定相关参数。

1.3.2 土壤指标测定 样品取回后进行分类处理，对土壤进行自然风干研磨过18 目筛后，用洁净自封袋密封，阴凉干燥处保存待测。参考《土壤农化分析》[8]中碱解扩散法测定土壤碱解氮含量、0.5 mol L-1NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测土壤有效磷含量和2 mol L-1冷硝酸浸提—火焰光度法测土壤有效钾含量，采用电位法测定土壤悬浊液pH 值，TOC（土壤总有机碳）采用总有机碳分析仪（Elab-TOC）测定。参照关松荫[9]方法用苯酚-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性，土壤中性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法，3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性。

1.3.3 数据分析与处理 数据处理采用Excel 2013 和SPSS 程序软件（IBM SPSS statistics 23）进行数据计算、绘图与统计分析。

2 结果与分析

2.1 果木屑腐熟物对土壤养分、TOC 及pH 的影响

由表2 分析，就总体效果来说不同果木屑腐熟物对土壤中的速效养分、TOC 含量以及pH 值均有明显提升。施用不同果木屑腐熟物对土壤养分含量会产生不同影响，RJ 显著提高了土壤中碱解氮和有效钾含量，与R 处理相比分别提高1.31 和1.92 倍；RN 对土壤中有效磷含量的提升最为显著，比R 高3.56 倍。RJ 还明显提高了土壤pH 值及TOC 含量，PH 值比R（不施入果木屑腐熟物）提高了0.99 个单位，而TOC 含量比R 高出12.24 倍。

表2 不同果木屑腐熟物对土壤有效养分及TOC 和pH 的影响Table 2 Effect of different fruit sawdust on soil available nutrients,TOC and pH

2.2 果木屑腐熟物处理对土壤酶活性的影响

图1 果木屑腐熟物处理对土壤酶活性的影响Fig.1 Effect of fruit sawdust saprophytes on soil enzyme activity

图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间有所差异。图1A 分析显示，不同果木屑腐熟物均可提高土壤脲酶活性，其中RJ 对脲酶活性提高最显著，与R 相比，RJ 的脲酶活性提高了33.13%。图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%。由图1C 分析可以看出，果木屑腐熟物对土壤蔗糖酶活性的提高同样有促进作用，RJ＞RP＞RG＞RN＞R，较R 分别提高93.07%、88.20%、56.64%、32.01%。通过三种土壤酶活性的比较，RJ 对土壤酶活力促进作用最明显，可以显著提高土壤中各种酶活性。

2.2 腐熟有机物处理对平邑甜茶幼苗根系构型及根系活力的影响

2.2.1 腐熟有机物处理对平邑甜茶幼苗根系构型的影响 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构型，促进根系生长。经分析发现，RJ 促进了平邑甜茶根系表面积、平均直径、体积以及根系分形维数的增加，并且对平邑甜茶根系总长度的生长和根尖数量的增加效果明显，说明RJ 对根系加粗生长以及吸收表面积增加有明显作用，而根系分形维数反映出根系生长的复杂程度，根系分形维数越高则根系越复杂，并且根系的吸收根含量越高。RP（腐熟果木屑）促进了平邑甜茶根系总长度、平均直径的生长，表明施入RP 后能促进平邑甜茶根系加长加粗生长，而根尖数量的增加说明RP 对根系的萌发侧根有促进作用。

表3 腐熟有机物处理对平邑甜茶根系构型的影响Table 3 Treatment of decomposed organic matter on root configuration of Malus hupehensis

2.2.2 腐熟有机物处理对平邑甜茶幼苗根系活力的影响 表4 可以看出，不同果木屑腐熟物均明显提高平邑甜茶的根系活力，其中RP 对根系活力的提高程度最高，RJ 次之。结合根系构型结果分析，RP 可以增加根系根尖数，表明RP 有利于根系的生长，新生根系增加能提高根系活性；而RJ 对平邑甜茶根系构型改善的综合效果最佳，根系分形维数相对较高，说明RJ 有利于根系中吸收根的生长，从而增加根系活性，促进根系吸收养分。

表4 腐熟有机物处理对平邑甜茶根系活力的影响Table 4 Effect of organic fertilizer treatment on root activity of Malus hupehensis

2.3 腐熟有机物对平邑甜茶幼苗地上部生长的影响

由表5 分析可以看出，施用果木屑腐熟物可明显促进平邑甜茶幼苗的株高和茎粗的生长以及分枝数量、长度和粗度的增加，不同果木屑腐熟物的影响有所差异。其中RJ、RN 和RP 处理的平邑甜茶幼苗生长状况基本一致，均显著促进平邑甜茶幼苗地上部株高、茎粗以及分枝数、分枝长度和分枝粗度的生长。RP 处理对平邑甜茶幼苗的株高和茎粗的生长促进效果最佳，平邑甜茶幼苗的分枝数量在RJ 与RP 处理下增加最多，RJ 处理促进平邑甜茶分枝长度和粗度的生长效果最好。

表5 腐熟有机物处理对平邑甜茶地上部生长的影响Table 5 Effect of organic fertilizer treatment on shoot growth of Malus hupehensis

3 讨论

施肥可改变土壤的理化性质，促进植物生长发育和改善根系分布状态，而不同肥料的使用其影响效果具有明显差异。使用有机肥可以增加土壤中有机质含量，提高土壤对养分的缓冲与供应能力[10]，改良土壤理化性质。然而，不同原料的有机肥其施用效果不同。本研究中，施用不同果木屑腐熟物对土壤TOC 和酶活性等都有明显提高，而土壤有机质和土壤酶活性是表征土壤质量的两个主要指标，其中土壤有机质又是评价土壤质量动态变化的重要指标[11,12]，土壤养分和TOC 含量与土壤酶活性间存在一定的正相关关系[13]。研究中土壤TOC 含量的增加促进了土壤酶活性的提高，进一步影响土壤养分的增加[14,15]。

根系作为植物的重要器官对环境变化的反应极其敏感[16]。根系土壤环境的变化，诱导根系构型发生改变，进而影响了根系对环境中养分的吸收利用，促进了平邑甜茶地上部的生长。有机肥可明显改善土壤水、肥、气、热等提高土条件，进而影响果树根系生长，改善根系形态指标[17]，促进植株地上部的生长发育。研究结果显示，果木屑腐熟物不仅改变了土壤理化性质，还改善了平邑甜茶根系构型，促进平邑甜茶地上部新梢的生长。

4 结论

果木屑腐熟物能增加土壤养分含量及酶活性，促进根系生长，改善根系构型，提高根系活力，促进平邑甜茶幼苗生长，增加新稍分枝数量。RJ 和RP 明显提高了土壤酶活性，改善了根系构型，促进平邑甜茶根系生长，提高根系活力，促进平邑甜茶幼苗生长。