连续施用锯末腐熟肥对阿克苏苹果园土壤肥力及重金属的影响

摘 要：为实现对有机果蔬栽培的推广和农业有机废弃物的重复利用，扩大新型有机肥的应用，笔者通过分析连续4 a施用锯末腐熟肥对土壤中的全氮、有效磷、速效钾及多种重金属元素产生的影响和12项指标的相关性，发现连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤中有机质和有效磷的含量会显著增加，土壤中的全氮含量会缓慢增加，而对土壤中重金属含量没有显著影响。试验结果表明，土壤pH值与全氮含量呈极显著的负相关，与有机质含量呈显著负相关，与总砷含量呈显著正相关；总汞含量与总铬含量呈显著正相关。连续施用锯末腐熟肥不仅能有效缓解阿克苏地区苹果园土壤“氮高磷少钾富裕”的问题，还能缓解当地有机种植碱化严重的现象，为该地区实现苹果优质生产提供施肥新选项。

关键词：锯末腐熟肥；阿克苏冰糖心苹果；土壤化学性质；重金属

中图分类号 S661.1 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）5-71-6

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.015

0 引言

苹果（Malus pumila Mill.）为蔷薇科苹果属落叶乔木植物。苹果果实富含矿物质和维生素，是人们经常食用的水果之一［1-3］。新疆维吾尔自治区阿克苏地区属典型的温带大陆性气候区，光照时间长，昼夜温差大，适于苹果糖分积累。阿克苏地区种植的冰糖心苹果被誉为“果中之王”，深受国内外消费者的喜爱［4］。

锯末腐熟肥是将锯末与充分发酵的农家肥按一定比例进行混合，经堆积腐熟发酵而成的一种有机肥料［5］。锯末的主要成分是碳水化合物和含氮化合物，且碳含量在50%以上，氮含量极低，即碳氮比能达到（500～600）∶1［6］。锯末腐烂后会变成腐殖质，对栽培有很大益处［7］。锯末腐熟的速度较快，能使修枝产生的废弃枝得到有效利用，在一定程度上能降低种植户的生产成本［8］。

长期以来，阿克苏地区的苹果园面临着土壤养分分布不均衡、土壤盐碱化严重的问题，导致土壤改良和作物栽培的难度进一步加大［9］。锯末腐熟肥作为一种有机肥料，富含有机质和微生物，能有效改善土壤结构，提高土壤肥力，对促进作物生长和提高农产品品质具有十分重要的意义。笔者通过分析连续4 a施用锯末腐熟肥对阿克苏地区土壤化学性质及土壤N、P、K含量的影响，研究锯末腐熟肥如何对土壤中N、P、K含量产生影响，并据此来调整施肥策略，使土壤中的养分分布更均衡，从而更适合农作物生长。同时，分析锯末腐熟肥对土壤中重金属元素含量的影响，确保施肥过程不会引入新的污染源，保证农产品的安全性。通过上述试验研究，为阿克苏地区有机种植技术的应用与推广提供科学依据和技术支持，以期推动当地农业生产实现可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概述

阿克苏地区红旗坡农场（东经80.282°、北纬41.351°）位于塔里木盆地西北部，属典型的暖温带大陆性气候区。该地年平均太阳总辐射量为135 kcal/m2，年日照时数为 2 855～2967 h，无霜期为205～219 d，年平均气温为10 ℃。

1.2 试验材料

供试苹果品种为长富2号（15 a树龄），株行距为4 m×5 m，小冠疏层形种植。供试肥料为锯末腐熟肥，制作过程如下：将充分暴晒发酵后的畜禽粪与粉碎后的废枝按2∶1的质量比混匀，并加入3% 左右的发酵菌剂，好氧堆肥发酵，进行二次发酵。该肥料的含水率为 50%～60%，有机质含量为450 g/kg。

1.3 试验设计

共设5个试验小区，每小区面积为667 m2，各小区随机排列，每个小区的施肥量均为2 000 kg。小区南北向用田埂隔开，并设有保护林带，田间管理方式参照当地管理方式。试验期为4 a，每年均按相同方法和用量来施肥，并用小型旋耕机将锯末腐熟肥与耕层土壤（0～40 cm）充分混匀后施入。收获后不再种植其他作物，且不采用林下种植方式。以2019年施用锯末腐熟肥的相关数据为对照。

1.4 样品采集

连续4 a在采收果实后（11月25日）用“S”形采样法来获取土样，每个小区取5个样点，每个样点取0～40 cm混合土样，并将各小区采集到的5份土样混合为1份土壤样品，共计20份样品。土样在经自然风干、研磨后过100目筛，并装入密封袋中保存，且采集后直接测出所需数据。

1.5 测定方法

用酸度计来测定土壤pH值，用容量法来测定土壤全氮含量和阳离子交换量，用分光光度计法来测定有效磷含量，用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法来测定有机质含量，用电感耦合等离子体原子发射光谱法来测定速效钾含量，用原子吸收光谱法来测定土壤中的总镉、总铅、总铬、总铜含量（先用硝酸来消解土壤样品，再将重金属元素转化为可溶态，并用相应的仪器分析法来测定），用原子荧光光谱法来测定土壤中的总汞、总砷含量。

1.6 数据分析

用WPS Office 2023对所有数据、图表进行处理，并用DPS数据处理系统LSD法来进行统计及差异显著性分析。其中，Plt;0.05时差异显著，Plt;0.01时差异极显著。

2 结果与分析

2.1 锯末腐熟肥连续施用对土壤化学性质的影响

连续施用锯末腐熟肥对土壤有机质含量的影响如图1所示。由图1可知，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤有机质含量总体呈上升趋势。连续施用2 a锯末腐熟肥后的土壤有机质含量减少1.79 %；施用1 a和连续施用2 a锯末腐熟肥后的土壤有机质含量基本没有差异，都在5.9 g/kg左右。连续施用3 a锯末腐熟肥后，土壤有机质含量有所增加，但没有显著差异。连续施用4 a锯末腐熟肥后，土壤有机质含量比前3年的含量增加显著，较施用1 a锯末腐熟肥后的有机质含量增加了104.36 %，较连续施用3 a锯末腐熟肥后的有机质含量增加了42.97 %。

连续施用锯末腐熟肥对土壤pH值的影响如图2所示。由图2可知，连续施用锯末腐熟肥后，土壤pH值呈下降趋势，但连续4 a施用锯末腐熟肥对土壤pH值没有显著影响，土壤均呈弱碱性。施用1 a锯末腐熟肥的土壤pH值和连续施用2 a锯末腐熟肥的土壤pH值都在7.8左右，但在连续施用锯末腐熟肥的第3年和第4年，土壤pH值均较上年减少0.1。

连续施用锯末腐熟肥对土壤阳离子交换量（cation exchange capacity，CEC）的影响如图3所示。由图3可知，在连续施用锯末腐熟肥后，土壤阳离子交换量呈先增加后减少再增加的趋势，连续施用锯末腐熟肥的第3年和第4年，土壤阳离子交换量均在4 cmol（+）/kg左右。

连续施用锯末腐熟肥对土壤全氮含量的影响如图4所示。由图4可知，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤全氮含量并未出现显著差异。尽管土壤全氮含量呈增长趋势，但增长量却可以忽略不计。

连续施用锯末腐熟肥后的土壤有效磷含量如图5所示。由图5可知，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤有效磷含量一直在增加。与只施用了1 a锯末腐熟肥相比，连续施用2 a锯末腐熟肥后，土壤有效磷含量显著增加，较前一年增加148.76%。连续施用锯末腐熟肥的第3年和第4年，土壤有效磷含量较第2年的增长虽不显著，但却在缓慢增长，分别较第2年增加了10%和22.83%，且第4年较第3年增长了11.67%。由此可推测出，施用锯末腐熟肥可使土壤中有效磷含量以每年10%的比例在增加。

连续施用锯末腐熟肥后的土壤速效钾含量如图6所示。由图6可知，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤中的速效钾含量没有显著差异（均在105 mg/kg左右），这说明施用锯末腐熟肥对土壤中的速效钾含量基本没有影响。

2.2 锯末腐熟肥连续施用对土壤中重金属含量的影响

连续施用锯末腐熟肥对土壤中重金属含量的影响见表1。由表1可知，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤中的总镉、总铅含量均呈先增加再降低再增加的趋势，且不同年份土壤中的总镉、总铅含量没有显著变化；土壤中的总汞、总铬含量均呈先降低再增加再降低的趋势，且不同年份土壤中的总汞、总铬含量没有显著变化；土壤中的总砷含量一直下降，但不同年份土壤中的总砷含量变化不显著，只减少了0.1 mg/kg；土壤中的总铜含量呈先增加后降低的趋势，且不同年份的土壤中总铜含量无显著差异。由此可知，连续施用锯末腐熟肥对土壤中重金属含量的影响不显著。

2.3 锯末腐熟肥连续施用对土壤中重金属含量和土壤化学性质的相关性

连续施用锯末腐熟肥后，土壤中重金属含量和化学性质的相关性分析见表2。由表2可知，土壤中的总镉、总铅、总铜、阳离子交换量、有效磷及速效钾与其他指标有一定相关性，但均未达到显著水平，表明这些指标相对较为独立，受其他指标的影响较小。其中，土壤pH值与全氮含量呈极显著负相关，与有机质呈显著负相关，与总砷呈显著正相关；总汞含量与总铬含量呈显著正相关；总砷与全氮含量呈显著负相关。由此可知，土壤pH值对土壤影响很大，不仅能影响土壤中总砷含量，还能影响土壤有机质和全氮含量。

3 讨论

3.1 连续施用锯末腐熟肥对土壤肥力的影响

有机肥富含多种矿物质营养元素及活性物质，能有效提高土壤中有机质和基础养分的含量，改善土壤结构，增强土壤保肥、供应养分的能力［10-12］。畜禽粪便作为有机肥的重要来源之一，对提高土壤有机质含量、农产品品质具有显著作用［13］。郭慧婷等［14］研究发现，在碱性土壤中（pH值gt;7），粪肥对土壤pH值的降幅比生物有机肥高约3.60倍。有机肥中所含的腐殖酸、富里酸等会与土壤中的碱性物质发生反应，能起到一定的酸化作用［15］。邓继宝［16］研究发现，施用腐熟的鸡粪能有效降低菜园土壤pH值。而笔者研究发现，连续施用锯末腐熟肥对土壤pH值没有显著影响，但在连续施用的第3年和第4年，土壤pH值持续降低。阿克苏地区土壤盐碱化严重，施用锯末腐熟肥能缓解土壤盐碱化问题。这是因为锯末呈酸性［17］，能有效中和土壤碱性。

氮是苹果生长所必需的营养元素之一，但过量氮素会导致苹果树生长过旺，影响苹果产量和品质。研究发现，连续4 a施用锯末腐熟肥后，土壤中全氮量只是在缓慢增加。这可能与锯末腐熟肥的发酵方法有关，研究发现，在鸡粪堆肥发酵过程中，氮素会损失严重［18］。这种发酵方式不仅能确保农家肥充分发酵，还能在发酵过程中逐步释放氮元素，能有效减少施肥时氮元素的添加量，避免土壤中氮元素的进一步积累，提高果实的产量和品质。邓仁菊等［19］研究发现，施用有机肥能显著增加土壤中有效磷的含量。张建军等［20］研究发现，长期施用有机肥能使土壤中的速效磷富集在0～20 cm土层，且锯末腐熟后含有较高的磷元素［21］，这与该研究的研究结果相似。

3.2 连续施用锯末腐熟肥对土壤中重金属含量的影响

重金属污染具有不易察觉、长期累积和难以逆转的特性，会对生态系统造成严重威胁［22］。目前，市场上广泛使用的畜禽粪肥往往未经充分腐熟和消毒处理，连续施用畜禽粪肥可能会导致土壤中重金属的累积［23］。这些重金属通过食物链进入人体后，将严重危害人体健康。因此，必须要严格控制畜禽粪肥的施用，以确保其安全性和环保性。李杰等［24］在15 a长期有机种植试验中发现，土壤中重金属 Cd 的积累速度最快，若仍只施用大量干鸡粪，5 a后土壤中Cd的生态危害将达到轻微生态水平。在畜禽生长发育和繁殖过程中，饲料中会加入Cu、Cd、Cr、Pb等重金属元素，但畜禽对饲料中重金属元素的吸收率极低，绝大部分重金属元素会随畜禽粪便排出体外［25］。畜禽对无机Cd的吸收率仅为 1%～3%［26］，且只有极少部分的Cu会在畜禽体内被消化和吸收，大部分会被排出体外，从而造成畜禽粪便中重金属含量比饲料要高出数倍［27］。在水稻田和赤红壤中施入含Cu、As的鸡粪和猪粪，土壤中有效态Cu、As的含量会在一定程度上增加［28］。该研究所使用的锯末腐熟肥是将锯末掺入畜禽农家肥中，所以也含有未被吸收的重金属元素，这与连续4 a施用锯末腐熟肥时重金属含量都有一定增加的结果一致。虽然连续施加锯末腐熟肥会使土壤中重金属（Cu、As、Pb、Cr、Hg）含量有所增加，但并未出现超标的现象，也未对土壤安全产生影响。

3.3 连续施用锯末腐熟肥对土壤化学性质的影响

分析连续施用锯末腐熟肥对土壤重金属含量和土壤化学性质的影响后发现，pH值与全氮含量呈极显著负相关，与有机质含量呈显著负相关，与总砷呈显著正相关。田晶华等［29］研究发现，土壤中有机质含量与pH值、全氮、有效磷、有效锌、缓效钾、交换性镁、有效铁、交换性钙均呈正相关，且均达显著水平以上。王蒙等［30］在对洛川苹果园土壤养分等级与有机质关系进行研究时发现，有机质与全氮、碱解氮、有效磷均呈极显著正相关。葛顺峰等［31］在对烟台苹果产区土壤研究时发现，土壤pH值与有效锌、有效锰呈极显著负相关，与有机质、全氮、有效铁呈显著或极显著正相关。由于锯末腐熟肥在发酵过程中会释放氮元素，所以肥料中的氮元素较少，土壤中氮元素增加量较少，导致土壤pH值与全氮含量呈极显著负相关。同时，由于其他研究中的土壤呈酸性，而该研究中的土壤呈弱碱性，所以研究结果相反。但可以看出，土壤pH值是影响土壤养分的主要因素，其与许多指标都存在相关性，可通过调节土壤pH值来调节土壤化学性质。

4 结束语

综上所述，锯末腐熟肥具有广阔的应用前景，不仅能满足农作物对氮、磷、钾的需求，还能缓解土壤盐碱化问题。研究采用减氮发酵方式和混入锯末腐熟的处理方法，成功解决了阿克苏地区苹果园土壤中氮元素含量偏高、磷元素相对匮乏、钾元素相对富裕的问题，能有效提高土壤中磷元素和有机质含量。施用锯末腐熟肥还能调节土壤碳氮比，使苹果园土壤碳氮比（C/N值）处于适宜苹果优质优产的范围，不仅能提高苹果的产量和品质，还有助于土壤的可持续利用和生态环境的改善。此外，锯末腐熟肥的原材料来源广，配制过程简单，符合循环经济理念。更重要的是，连续施用锯末腐熟肥对土壤中重金属含量没有显著影响，可确保农产品的安全性。

在阿克苏地区种植有机苹果过程中，推广应用锯末腐熟肥是完全可行的。这一研究结果将为当地农业生产注入新活力，推动有机种植技术的普及和发展，助力阿克苏地区农业实现可持续发展。

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基金项目：新疆生产建设兵团科技攻关项目“苹果矮化省力优质高效栽培技术集成与示范”（2016jb03-1）。

作者简介：李欣（2000—），女，硕士生，研究方向：果树栽培与生理。

通信作者：王新建（1963—），男，硕士，教授，研究方向：果树栽培与生理。