枝条（秸秆）生物有机肥的施用效果分析

宣世荣 李嘉航 李中贺

（1.陕西厚地生物科技有限公司 陕西 岐山 722404；2.四川农业大学农学院 四川 成都 611130；3.河北省农业风险防控联合会 河北 石家庄 050051）

我国是农业大国， 每年产生大量的作物秸秆和果树枝条，但体积大、经济效益低、运输成本高、处理难度大[1]。 并且近30 年，我国大量施用化肥，造成一系列土壤问题。 《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》指出，我国需得加强秸秆等农业废弃物资源化利用， 实现农业可持续发展。 因此，如何高效清洁地利用这些资源的问题引起了广泛的关注。

根据农业农村部统计，我国近10 年来秸秆资源总产量稳定在8 亿t/年， 可收集资源量占总产量的84%左右。 但实际利用率不高， 且化肥和农药等的滥用已经造成土壤生态系统紊乱、 肥力下降、 土壤板结等问题， 加剧了资源消耗和环境污染， 还降低了农产品的国际竞争力， 如何利用大量农作物秸秆和果树枝条改善土壤结构已成为研究趋势[2-3]。 秸秆直接还田，则影响后茬作物的耕种质量，加重了农田病虫害，危害土壤生态环境[4]；而秸秆焚烧则会造成空气污染、还存在严重的安全隐患，同样危害土壤生态环境。

果树枝条富含有机碳，是优质的有机质材料，还有生物体所需的矿质元素[6]，其养分移走的量与果实相当，如果得不到合理利用，不仅污染环境，还会造成大量的资源浪费[7]。 因此，本文作者认为枝条堆肥制是实现枝条无害化、矿质化、腐殖质化，将枝条肥料化的有效途径。

目前，利用“厚地模式”技术，通过粉碎过后的枝条、秸秆在高效微生物菌剂作用下，经过高温发酵，将秸秆、枝条、畜禽粪便堆制成有机肥。 科学利用农业废弃物，既可以防止其污染环境，加快资源的循环利用，减少资源浪费；还可以改良土壤，提高农作物的产量和品质，促进作物生长。

1 材料与方法

1.1 堆制材料

原料以粉碎果树枝条为主，其他农作物秸秆为辅，其中枝条粉碎长度＜3 cm、宽度1 cm、厚度≤0.5 cm，秸秆粉碎成长度≤1 cm。 配料为尿素、红糖、枝条专用有机腐熟剂。

1.2 堆制方法

收集并粉碎枝条、秸秆，按照表1 配比配料，堆积长度大于3 m、宽大于2 m、高度1.5 m 左右的垛。温度达到55℃后过10 d 翻堆1 次，重复3～4 次，保持持续发酵。 待有机物料呈现灰褐色或暗褐色，用手抓握质量较轻、质感疏松，无异味为堆肥腐熟完成[8]。

表1 物料配比

1.3 样品采集

1.3.1 枝条（秸秆）生物有机肥质量检测 堆肥发酵结束后采集6 个样本，测定酸碱度、有机质的质量分数、氮的质量分数（N%）等6 项指标，并检测有机肥中有效活菌总数（枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、真菌）。主要养分指标见表2。各项指标均远远高于国家标准。

表2 枝条（秸秆）生物有机肥的主要养分含量

1.3.2 土壤改良效果 本试验依据施用枝条（秸秆）生物有机肥的年限，共选择4 个试验点，试验果园地势平坦、树势一致，猕猴桃品种为徐香，树龄8～15 年，株行距为3 m×1.5 m， 每个试验点选择3 个小区，每个小区面积为15 m×15 m。 每个小区内， 分别按对角线取样法 （避开施肥点） 选取3 个取样点， 利用100 cm3环刀和土钻分别采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 土层样品， 将相同土层3 个点的土样混合为1 个样品，进行土壤相关性质的测定。1.3.3 田间施用效果 （以猕猴桃为例） 于2021 年4 月13 日、4 月27 日、7 月6 日在上述猕猴桃园内采集新梢中部成熟叶片，每株树按东、南、西、北4 个方位取12 片叶，测定叶面积、百叶重、叶片厚度。

试验设土地清耕（CK）、枝蔓还田（S1）和林下生草（S2）3 个处理。土地清耕：清除果园内所有杂草，果树修剪后将剪下枝条全部清除；枝蔓还田：清除果园内所有杂草， 果树修剪后将剪下枝条全部粉碎发酵还田；林下生草：清除果园内所有杂草并在林下种植三叶草，果树修剪后将剪下枝条全部清除。 猕猴桃盛果期分别在3 个处理的果园内选取大小为15 m×20 m 的样地。 每个处理选择3 株长势中等的健康树作为重复。 每株树选择结果枝中上部有代表性的3 片叶进行气体交换参数测定， 随后在所选的9 片叶中随机选取3 片进行光响应曲线测定。

在最佳采收期每个处理随机采摘树冠东西南北4 个方向的猕猴桃果实共12 个，测定果实品质。

1.4 分析方法

土壤容重、含水量采用环刀法测定；土壤化学性质采用常规分析方法测定；土壤pH 采用酸度计法测定（水土比为5∶1）；有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定；在小区内利用取样方法调查土壤蚯蚓密度。

叶面积采用YMJ-C 型叶面积仪进行测定；叶片厚度利用厚度仪进行测定。

气体交换参数的测定采用Li-6400 便携式光合测定系统，记录净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、大气CO2浓度（Ca）和蒸腾速率（Tr）等参数，并计算气孔限制值（Ls）。 光响应曲线测定与气体交换参数测定同步进行， 采用修正直角双曲线模型对光响应曲线进行拟合。

果实在室温下自然软化后， 采用2,6-二氯靛酚法测定果实的维生素C 质量分数， 用手持折光仪测定果实的可溶性固形物质量分数， 采用蒽酮比色法测定果实可溶性糖质量分数， 采用NaOH 滴定法测定果实可滴定酸质量分数，计算糖酸比和固酸比。

2 结果与分析

2.1 试验点土壤物理性质变化

调查连续施用枝条（秸秆）生物有机肥1 年、3 年、5 年的猕猴桃园不同土层的土壤含水量和土壤容重结果（表3）表明，施用枝条（秸秆）生物有机肥能够增加土壤含水量，提高土壤的保水性能，且施用时间越长效果越好；同时还可以减小土壤容重、降低土壤密度、增加土壤团粒结构，从而提高土壤的通透性，且施用时间越长效果越好。

表3 猕猴桃园土壤的物理性质

2.2 试验点土壤pH 变化

调查连续施用枝条（秸秆）生物有机肥1 年、3 年、5 年的猕猴桃园土壤pH、 有机质含量、 速效养分含量。 由图1 可知，未施有机肥的猕猴桃园酸化严重，随着施用年限的增加pH 逐渐升高，缓解了土壤的酸化， 但施用3 年、5 年的猕猴桃园超出了猕猴桃生长的最佳pH （6.5）， 在生产管理中要注意对果园土壤pH 进行调控。

图1 施用枝条（秸秆）生物有机肥不同年限的土壤pH

2.3 试验点土壤养分含量变化

有机质含量调查结果见图2。 连续施用枝条（秸秆）生物有机肥能够提高土壤有机质含量，解决目前果园存在的有机质匮乏问题。 此外，施用枝条（秸秆）生物有机肥提高了土壤有机碳含量， 增加了土壤中的碳储量；与未施用有机肥相比，施有机肥的猕猴桃园土壤有机质含量提升显著，施用1 年、3 年、5 年的猕猴桃园分别比未施用的有机肥提升了46.4%、66.42%、70.76%，随着施用年限的增加提升效果显著增加。

图2 施用枝条（秸秆）生物有机肥不同年限的土壤有机质、有机碳含量

速效养分含量调查结果见图3。 3 个有机肥处理组较未施用有机肥对照土壤碱解N、速效P、速效K含量均有所提高， 连续施用有机肥能够提高土壤速效养分含量，促进养分的利用，提高土壤肥力。

图3 施用枝条（秸秆）生物有机肥不同年限的土壤速效养分含量

2.4 试验点土壤蚯蚓数量变化

调查连续施用枝条（秸秆）生物有机肥1 年、3 年、5 年的猕猴桃园土壤蚯蚓数量（表4）可知， 施用枝条（秸秆）生物有机肥不同年限处理与未施用有机肥对照相比， 土壤蚯蚓密度和蚯蚓粪便数量均明显增加，连续施用枝条（秸秆）生物有机肥可提高土壤蚯蚓数量。

表4 施用枝条（秸秆）生物有机肥不同年限蚯蚓数量及蚯蚓粪便数量

2.5 试验点果树（猕猴桃）生长指标变化

由表5、表6、表7 可知，与未施有机肥的猕猴桃园相比，3 个时间点施用有机肥的猕猴桃园叶片面积、百叶重均明显增加，且未施有机肥的对照在4 月生长较快，施用有机肥的处理在4-7 月生长较快；施用有机肥的叶片厚度明显高于未施用有机肥的。 由此可见，施用有机肥显著提高了猕猴桃叶片的面积、质量和厚度。

表5 枝条（秸秆）生物有机肥对猕猴桃叶面积的影响

表6 枝条（秸秆）生物有机肥对猕猴桃叶质量的影响

表7 枝条（秸秆）生物有机肥对猕猴桃叶厚度的影响

2.6 试验点果树（猕猴桃）叶片生理指标变化

施用枝条（秸秆）生物有机肥的果树叶片生理指标变化见图4。 从整体来看，S1 和S2 的日平均Pn、Gs、Ci 和Tr 均高于CK，且Ls 均小于CK，可见枝蔓还田处理和林下生草处理对水分运输和调节的能力较高，且在不同程度上缓解了植物的气孔限制，提高了植物对空气中CO2的利用效率， 进而增强了植物的光合作用。

图4 不同土地耕作方式下猕猴桃气体交换参数的动态变化

利用修正直角双曲线模型对3 种不同土地作业方式下猕猴桃的光响应曲线进行拟合， 拟合结果见图5。 表明S1 和S2 均优于CK，S1 和S2 均表现为Pmax 和Im 高于CK，Ic 低于CK。 由此可见，果园进行枝蔓还田处理后， 栽植的果树对光的生态适应能力得到明显提高。

图5 不同土地耕作方式下猕猴桃光响应曲线

2.7 试验点果树（猕猴桃）果实品质变化

本研究从果实外观和果实营养物质2 个方面来评价果实品质。 由表8 可知，不同土地耕作方式下猕猴桃的平均单果质量无显著差异，但S1 的标准差最小，说明枝蔓还田处理下单果质量更均匀。 3 种土地耕作方式下猕猴桃的果形指数CK 与S1 间无显著差异，但显著高于S2。可见枝蔓还田处理使猕猴桃果实外观性状整齐一致，改善了果实的外观。

表8 不同土地耕作方式下猕猴桃果实外观性状

由图6 可知，3 种土地耕作方式下猕猴桃果实的维生素C 质量分数和可溶性糖质量分数均存在显著差异，且顺序为S1＞S2＞CK，其中S1 和S2 维生素C质量分数分别较CK 高22.76%和12.77%。S2 的可滴定酸质量分数显著低于CK 和S1；CK 的可溶性固形物质量分数显著低于S1 和S2，S1 和S2 之间无显著差异； 糖酸比和固酸比均表现为S2 显著高于CK 和S1， 说明S2 处理下果实口味更甜，CK 和S1 之间的糖酸比无显著差异， 但固酸比表现为S1 显著高于CK。可见果园进行枝蔓还田改善了猕猴桃品质，提高了果实中维生素C、 可溶性糖和可滴定酸的质量分数，同时增大了糖酸比和固酸比，使果实风味更加浓郁、口感更好。

图6 不同土地耕作方式下猕猴桃果实营养物质含量

3 讨论与结论

（1）枝条（秸秆）生物有机肥制作工艺安全性高、堆肥时间短、堆肥升温快，能彻底灭杀有害病菌、虫卵、草籽，实现无害化处理，打破了冬季不能堆肥的传统观念，能快速、高效、清洁地利用农业废弃物，使之成为有效活菌含量高、主要养分含量高、产品质量佳的有机肥。

（2）施用枝条（秸秆）生物有机肥能增加土壤含水量，提高土壤保水性能；降低土壤容重，改善土壤结构，增加土壤团粒结构，从而提高土壤通透性；缓解土壤酸化；提高土壤有机质、有机碳的含量，解决目前果园土壤存在的有机质匮乏问题；增加土壤内蚯蚓数量。

（3）施用枝条（秸秆）生物有机肥的果园园貌总体较好。 树冠大，促进了叶片生长，增加了叶片厚度、质量和面积；增强了果树对环境的适应能力，提高了叶片光合作用能力，增加了果树的产量，改善了果实的品质，使果农获得更高的收益。