李百云，許澤華，郭鑫年，周 濤

（寧夏農(nóng)林科學(xué)院a.園藝研究所；b.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002）

奶牛養(yǎng)殖業(yè)是中國(guó)畜牧業(yè)的重要組成部分。寧夏是國(guó)內(nèi)牛奶主產(chǎn)區(qū)之一，其奶業(yè)發(fā)展可追溯到20世紀(jì)80 年代，寧夏將奶業(yè)作為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)打造，持續(xù)推進(jìn)布局區(qū)域化、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)營(yíng)規(guī)?；l(fā)展產(chǎn)業(yè)化，奶業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。2020 年底，寧夏全區(qū)奶牛存欄量將達(dá)到67.3 萬(wàn)頭，奶業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將達(dá)到610 億元。奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；剩ù鏅?00 頭以上）超過(guò)50%，由此帶來(lái)的污染物集中排放對(duì)奶牛場(chǎng)糞便管理和利用提出了巨大的挑戰(zhàn)。糞便排放量占畜禽糞便總量的44%［1，2］，已成為制約奶牛產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素。

奶牛糞資源化是解決其環(huán)境污染、提升其循環(huán)利用價(jià)值的重要途徑［3］。奶牛糞富含有機(jī)質(zhì)、氮（N）、磷（P）、鉀（K）等大量營(yíng)養(yǎng)元素以及豐富的微量元素和木質(zhì)素［4-6］。對(duì)其資源化利用方式主要有，①采用好氧堆肥制作有機(jī)肥；②采用厭氧消化生產(chǎn)沼氣；③作為牛床墊料再利用。吳忠園區(qū)奶牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，牛糞量激增，本研究把牛糞異位發(fā)酵后還蘋果園，一方面可以提高果園土壤肥力和果實(shí)品質(zhì)，另一方面可以消納牛糞、降低環(huán)境污染。研究不同奶牛糞施用量對(duì)蘋果生長(zhǎng)和果園土壤的影響，為果園生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)，促進(jìn)吳忠農(nóng)業(yè)園區(qū)種養(yǎng)一體化健康發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 研究地點(diǎn)和材料

試驗(yàn)田為灰鈣土類中壤土，蘋果株行距3 m×2 m，每公頃栽樹1 665 株。樹齡為12 年，樹形為主干圓柱形，采用滴管灌溉。試驗(yàn)選用好氧發(fā)酵的奶牛糞，符合NY525—2012《有機(jī)肥料》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其基本理化性質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量為47.8%，全氮含量為8.3 g/kg，全磷含量為5.1 g/kg，全鉀含量為20.8 g/kg，pH 為7.0，全鹽含量為16.7 g/kg。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4 個(gè)處理，每個(gè)處理3 行，每行6 株，對(duì)照組（CK）不施有機(jī)肥，果園采用滴灌模式以水溶性肥料隨水施入。試驗(yàn)組分別施入牛糞有機(jī)肥，T1 為低量（45 t/hm2），T2為中量（90 t/hm2），T3 為高量（135 t/hm2），田間管理水平一致（表1）。

表1 施肥方案

1.2 儀器設(shè)備與試劑

ME204 分析天平；PD-151 數(shù)顯游標(biāo)卡尺（量程0～150 mm，精度0.01 mm，寶工實(shí)業(yè)股份有限公司）；手持糖量計(jì)（常州銳品精密儀器有限公司）；UV2600 紫外分光光度計(jì)（上海天美科學(xué)儀器有限公司）；所用試劑均為分析純。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定 牛糞有機(jī)肥及土壤中全氮以凱氏定氮法、全磷以NaOH 熔融鉬銻抗比色法、鉀以NaOH 熔融火焰光度法、堿解氮以堿解擴(kuò)散法、速效磷以O(shè)lsen 法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 樹體及果實(shí)指標(biāo)測(cè)定 樹體指標(biāo)，樹高，冠幅，主干粗度，當(dāng)年新枝數(shù)量及長(zhǎng)度，葉片葉綠素含量和光合作用指標(biāo)，單株坐果數(shù)指標(biāo)。在8 月上旬利用TPS-2 光合儀于09：00-11：30 測(cè)定蘋果樹體中部當(dāng)年生新稍中部葉片的光合特性。

1.3.3 果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量測(cè)定 果實(shí)糖酸等品質(zhì)，果實(shí)成熟后在樣本樹樹冠外圍1.3～1.5 m 高度隨機(jī)采果50 個(gè)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定單果重、縱橫徑、著色指數(shù)、光潔度指數(shù)、果肉硬度、可溶性固形物含量等品質(zhì)指標(biāo)。單果重用1/100 電子天平稱量，果實(shí)縱、橫徑用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量，果實(shí)去皮硬度用GY-1 型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)量，可溶性固形物含量用數(shù)顯糖量計(jì)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)IBM SPSS Statistics 23 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)果園土壤的影響

果園不同土層深度養(yǎng)分含量見(jiàn)表2，由表2 可知，土壤20～40 cm 養(yǎng)分含量最低，除有機(jī)質(zhì)和全氮表層略高外，全磷、全鉀、速效氮、速效鉀和速效磷均在土壤60～80 cm 處最高，主要是因?yàn)楣麍@采用水肥一體化的滴管措施，蘋果根系比較淺，吸收營(yíng)養(yǎng)的毛細(xì)根集中在20～40 cm，因此這一部位營(yíng)養(yǎng)含量最低。土壤全鹽量在0.76～1.32 g/kg，呈現(xiàn)由表層向下逐漸增加趨勢(shì)。蘋果園土壤除磷以外，其他養(yǎng)分均缺乏，有機(jī)質(zhì)含量較低，果園表層土壤有機(jī)質(zhì)僅為7.04 g/kg（低于正常標(biāo)準(zhǔn)10 g/kg）。0～80 cm 土層深度的土壤pH 在8.04～8.14，土壤偏堿性，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蘋果，應(yīng)增加有機(jī)質(zhì)，降低土壤堿度。吳忠園區(qū)土壤普遍貧瘠、偏堿性，同時(shí)存在大量奶牛糞無(wú)處消納。

表2 果園不同土層深度養(yǎng)分含量

2.2 不同牛糞施用量對(duì)蘋果樹新梢長(zhǎng)、新梢粗及葉綠素含量的影響

不同牛糞施用量對(duì)蘋果樹新梢長(zhǎng)、新梢粗及葉綠素含量的影響見(jiàn)表3。由表3 可知，與CK 相比，3個(gè)處理蘋果樹葉片的葉綠素含量和枝條新稍長(zhǎng)度均顯著增加，枝條新稍粗度無(wú)明顯差異。土壤增施牛糞后，增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤通透性，速效養(yǎng)分含量降低，增施牛糞能增加新稍長(zhǎng)和葉綠素含量，但隨著牛糞量增加效果逐漸降低。

表3 不同牛糞施用量對(duì)蘋果樹新梢長(zhǎng)、新梢粗及葉綠素含量的影響

2.3 不同牛糞施用量對(duì)蘋果光合特性的影響

不同牛糞施用量對(duì)蘋果葉片光合特性的影響見(jiàn)表4。由表4 可知，與CK 相比，3 個(gè)處理均能增加蘋果樹葉片的胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率，分別增加14.6%～18.3%，15.7%～27.7%，4.7%～6.8%，5.8%～15.1%，T2 處理凈光合速率最高，T1 處理的胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率最高，這表明土壤施用牛糞能增加光合效率，隨著牛糞施用量增加，蘋果葉片各項(xiàng)光合指標(biāo)增加逐漸減少。

表4 不同牛糞施用量對(duì)蘋果葉片光合特性的影響

2.4 不同牛糞施用量對(duì)蘋果品質(zhì)的影響

不同牛糞施用量對(duì)蘋果品質(zhì)影響見(jiàn)表5，由表5可知，與CK 相比，3 個(gè)處理蘋果果實(shí)可溶性固形物增加1.4%～10.0%，單果重增加25.0%～42.8%，果實(shí)硬度降低0.03%～13.1%，可滴定酸含量降低0～11.3%。這表明土壤施用牛糞對(duì)蘋果果型指數(shù)影響不明顯，但能明顯增加果重、降低果實(shí)硬度和酸含量。在3 個(gè)處理中，T2 處理的綜合指標(biāo)較好。

表5 不同牛糞施用牛糞量對(duì)蘋果品質(zhì)影響

2.5 主成分分析

為明確最佳奶牛糞肥施用量，對(duì)所有測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表6，由表6 可知，第一個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)76.3%，前2 個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)94.8 %；這表明綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，T1 處理的施肥最好，T2 處理次之。

表6 不同牛糞處理的綜合評(píng)價(jià)

2.6 環(huán)境承載分析

蘋果的養(yǎng)分需求利用情況見(jiàn)表7，蘋果目標(biāo)產(chǎn)量為2 500 kg，氮肥當(dāng)季利用率25%，100 kg 蘋果需要氮素0.3 kg，施肥供給養(yǎng)分為100%，糞肥占施肥比例50%，1 000 kg 奶牛糞含全氮8.3 kg，每公頃果園容納22.5 t牛奶糞；如果按照糞肥比例占施肥100%，每公頃果園容納45 t奶牛糞。

表7 養(yǎng)分供應(yīng)和利用情況

3 小結(jié)與討論

從20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始，由于生物有機(jī)肥對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境、作物產(chǎn)量及品質(zhì)的積極影響而被重視并得到快速發(fā)展［8］。董龍等［9］研究發(fā)現(xiàn)，增加土壤中甘蔗尾梢堆肥、玉米秸稈堆肥、紫云英秸稈堆肥、發(fā)酵雞糞有機(jī)肥處理的菠蘿生長(zhǎng)、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)較對(duì)照均有提高。張朝坤等［10］研究表明，在施用化肥的基礎(chǔ)上，株施7.5 kg 有機(jī)肥可增加單果質(zhì)量，增大縱徑、橫徑和果形指數(shù)，改善果實(shí)外觀性狀，提高產(chǎn)量，同時(shí)提高果實(shí)可溶性固形物、維生素C、可溶性糖和還原糖的含量，降低可滴定酸含量，改善果實(shí)風(fēng)味，提高果實(shí)品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。薛曉敏等［11］研究發(fā)現(xiàn)，葡萄子肥和海藻肥處理均能增加紅富士樹體樹高、干徑、東西冠徑以及外圍新梢，且枝類結(jié)構(gòu)更為合理，不同生物有機(jī)肥處理后改變了土壤細(xì)菌和真菌的群落多樣性及結(jié)構(gòu)，土壤細(xì)菌多樣性增加，真菌多樣性降低，改善了土壤微生物環(huán)境。本研究表明，果園土壤增施牛糞能明顯增加蘋果樹葉片的葉綠素含量和枝條新稍長(zhǎng)度，增加蘋果樹葉片的胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率。土壤施用牛糞明顯增加糖含量和單果重，降低酸含量，提高了糖酸比，明顯降低果實(shí)硬度，提高了果實(shí)品質(zhì)，與前人的研究結(jié)果一致。一方面是因?yàn)槟膛＜S發(fā)酵后含有的養(yǎng)分較全面，能夠補(bǔ)充蘋果整個(gè)生育期對(duì)養(yǎng)分的需求。同時(shí)奶牛糞中大量的有機(jī)質(zhì)可以改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤保水保肥性能，為果樹提供較好的根系環(huán)境，促進(jìn)其生長(zhǎng)。另一方面可能是奶牛糞可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤有效磷含量，促進(jìn)作物對(duì)磷素的吸收。而且奶牛糞發(fā)酵腐熟后有大量微生物，可以調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)。

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便具有有機(jī)肥利用的資源價(jià)值和污染源污染環(huán)境的雙重特性。黃紅衛(wèi)等［12］調(diào)查了寧夏奶牛、肉牛、生豬、蛋雞、肉雞5 種畜禽42 個(gè)樣品中常規(guī)養(yǎng)分含量，常量、微量元素含量，重金屬和稀有元素含量，抗生素殘留量等均符合肥料要求，且有害物低于全國(guó)水平。李娟等［13］研究發(fā)現(xiàn)，深松耕作方式施有機(jī)肥可以增加玉米的穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、子粒產(chǎn)量。弓萌萌等［14］研究表明，富士蘋果單產(chǎn)58 200 kg/hm2，有機(jī)肥施用量為株施用75 kg，經(jīng)濟(jì)效益最高。本研究表明，土壤環(huán)境承載計(jì)算，蘋果目標(biāo)產(chǎn)量2.5 t 園施用牛糞用量在22.5 t/hm2。生產(chǎn)中應(yīng)用有機(jī)肥不同，一是生產(chǎn)土壤環(huán)境不同，另一方面在果園生產(chǎn)中有機(jī)肥投入量大于環(huán)境承載量，蘋果園生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中2 年施一次的習(xí)慣，故每次施用量較大。