雞糞有機肥對蟠桃品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)的影響

杜永所,石海鵬,劉愛巧,王旭明,樊世杰*

(1.北京沃德辰龍生物科技股份有限公司, 北京 101206;2.北京市家禽創(chuàng)新團隊, 北京 100097;3.北京沃德博創(chuàng)信息科技有限公司, 北京 101206;4.北京市農(nóng)林科學院生物技術研究所, 北京 100097)

我國是蛋雞養(yǎng)殖大國,存欄規(guī)模常年維持在10億～13億只,每天產(chǎn)生雞糞等廢棄物達8萬～10萬t。雞糞在種植領域是一種優(yōu)質(zhì)肥料,含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,頓耀元等[1]研究認為雞糞肥料能顯著增加早熟2號杏和脆蜜桃的單果重量,并有效提升可溶性固形物、總糖含量,降低酸度,改善水果著色和風味[1]。但隨著養(yǎng)殖集約化程度的提升,區(qū)域性的雞糞資源過于集中,造成環(huán)保壓力劇增,多地出臺政策要求糞污先在養(yǎng)殖場內(nèi)處理才能外運使用。常見的處理方式主要是好氧發(fā)酵,包括條垛發(fā)酵、槽式發(fā)酵、罐式發(fā)酵等,其中,罐式發(fā)酵因占地面積小、處理速度快(處理周期一般為7～10 d)、專業(yè)化程度高、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢[2],在行業(yè)內(nèi)的應用逐漸增多。

由于雞糞有機肥具有高成本、低利潤的特點,在推廣使用時應與當?shù)剞r(nóng)業(yè)種植資源相結合,就地在養(yǎng)殖場周邊區(qū)域快速消納,避免跨區(qū)域運輸帶來的風險,并進一步提升雞糞加工處理比例。北京市平谷區(qū)定位為生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范區(qū)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部與北京市共同打造的“農(nóng)業(yè)中關村”,區(qū)內(nèi)擁有1.47萬hm2桃園,種植白桃、蟠桃、油桃、黃桃四大系列300多個品種,每年對有機肥需求量超過40萬t。同時,平谷區(qū)內(nèi)商品蛋雞存欄426萬只,蛋種雞存欄120萬套,年產(chǎn)雞糞27.3萬t。因此,平谷區(qū)擁有大桃種植和蛋(種)雞養(yǎng)殖兩大產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢。筆者以密閉罐式發(fā)酵生產(chǎn)的雞糞有機肥施用于有機桃園,并與未發(fā)酵的鮮雞糞和羊糞有機肥進行對比,分析不同肥料對土壤理化性質(zhì)和桃品質(zhì)的影響,為打通蛋雞養(yǎng)殖與大桃種植的產(chǎn)業(yè)鏈接、構建具有區(qū)域特色的種養(yǎng)結合“平谷方案”提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料雞糞有機肥和鮮雞糞均由北京市平谷區(qū)峪口禽業(yè)種雞場提供,雞糞有機肥生產(chǎn)設備為河南省鶴壁市東海生物科技有限公司生產(chǎn)的GYF118型罐式有機物好氧發(fā)酵機;羊糞有機肥由北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)美施美有機肥公司提供;供試桃樹品種為瑞蟠20號,由北京市農(nóng)林科學院林業(yè)果樹研究所培育,樹齡10年;試驗地點位于北京市平谷區(qū)興隆莊村有機桃園。

試驗肥料經(jīng)北京市農(nóng)林科學院生物技術研究所進行10余項抗生素殘留檢測,均未發(fā)現(xiàn)四環(huán)素、環(huán)丙沙星等抗生素殘留,試驗肥料主要營養(yǎng)含量見表1。

表1 試驗用肥營養(yǎng)含量

Table 1 Nutrient content of experimental fertilizers單位:g/kg

試驗肥料Experimental fertilizer有機質(zhì)Organic matter總氮Total nit-rogen磷P鉀K雞糞有機肥Chicken manureorganic fertilizer56822.836.340.0鮮雞糞Fresh chicken manure26216.515.88.6羊糞有機肥Sheep manure organic fertilizer47919.35.014.8

1.2 試驗方法試驗在同一地塊進行,選品種、樹齡、樹冠大小一致的蟠桃樹9棵,隨機分為3個處理組,每個處理組3個重復,即每重復1棵桃樹。各處理組施用不同底肥,以施加相同總量有機質(zhì)為基準計算各組底肥施用量,施肥情況見表2。

表2 各處理組的肥料施用量Table 2 Fertilizer application amount for each treatment group 單位:kg/棵

根據(jù)肥料類型采取不同的施肥方式,雞糞有機肥和羊糞有機肥采取溝埋式,即以樹干為圓心呈放射狀向四周挖掘6條長1 m、深20 cm的土溝,平均施撒有機肥后土壤回填;鮮雞糞采取混合式,即以樹干為圓心在半徑1 m的土地上均勻鋪撒鮮雞糞,使用旋耕機將雞糞與地表約10 cm土壤混合均勻。鋪埋底肥后的第2天澆水,使肥料營養(yǎng)充分進入土壤。

各處理組除底肥類型和施用方式不同外,日常管理中的剪枝、疏果、套袋、追肥等各項管理措施都完全相同。

1.3 樣品采集與指標檢測方法

1.3.1蟠桃及土壤樣本采集。試驗期間取1次桃果樣本和2次土壤樣本。

桃果樣本在桃果成熟后摘取,隨機從3個處理組3個重復的桃樹摘取桃果樣本各3個,取自高度、朝向相同的樹冠,果實大小、色澤基本一致,檢測每個樣本重量和外觀規(guī)格指標,每個重復隨機選1個樣本評定口感、風味指標,另外2個樣本檢測營養(yǎng)指標,樣本重約300 g。

土壤樣本取樣時間分別為施底肥7 d后和桃果樣本摘取當天,3個處理組3個重復各取樣1份。取樣時,以取樣桃樹樹干為中心,在距離樹干20 cm的4個對稱位置取土樣,取樣深度10 cm,每棵樹周圍4個位點土樣混合為1份土壤樣本,樣本重約500 g。

1.3.2重量和外觀指標。桃果樣本去葉、去柄后,使用電子秤逐一稱量重量,記錄重量指標;使用游標卡尺逐一測量桃果樣本的最大橫徑、縱徑,記錄外觀指標。

1.3.3營養(yǎng)指標。檢測桃果樣本可溶性固形物、果膠、維生素C等營養(yǎng)成分,鈣、鉀、鐵等微量元素,以及果肉中各類糖、酸含量等。

維生素C檢測采用高效液相色譜法,檢測標準為GB 5009.86—2016;果膠檢測采用分光光度法,檢測標準為NY/T 2016—2011;可溶性固形物采用折射儀法,檢測標準為NY/T 2637—2014。

鉀、鐵、鈉等微量元素檢測采用光譜法,檢測標準為GB 5009.91—2017;鈣檢測采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,檢測標準為GB 5009.92—2016;銅檢測采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,檢測標準為GB 5009.13—2017;鋅檢測采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,檢測標準為GB 5009.14—2017;鎂檢測采用光譜法,檢測標準為GB 5009.241—2017;錳檢測采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,檢測標準為GB 5009.242—2017。

蔗糖、葡萄糖、果糖采用光譜法,檢測標準為GB 5009.8—2016;蘋果酸、檸檬酸、酒石酸采用光譜法,檢測標準為GB 5009.157—2016。

1.3.4氣味、口感評價指標。選3個處理組的蟠桃樣本切薄片,分別放置在不同容器中,找10名與試驗無關人員品嘗盲評,通過嗅覺、味覺評價桃果的氣味、口感,并量化打分。氣味指標主要評價蟠桃果肉的氣味濃度,標準為氣味濃香為10分,氣味清香為8分,氣味清淡為6分,氣味不明顯為4分及以下;口感指標主要評價蟠桃果肉的口感味道,標準為口味香甜為10分,甜味明顯為8分,甜酸均衡為6分,酸味較重為4分及以下。

1.3.5土壤營養(yǎng)指標。主要檢測有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等營養(yǎng)成分。

有機質(zhì)檢測方法為重鉻酸鉀滴定法,檢測標準為NY/T 1121.6—2006;全氮檢測方法為凱式定氮法,檢測標準為LY/T 1228—2015 3.1;全磷、全鉀采用酸溶法,檢測標準分別為LY/T 1232—2015 3.2、LY/T 1234—2015 3.2。

1.3.6土壤重金屬。主要檢測項目為鎘、砷、汞、鉛、鉻、銅等元素含量。

鎘檢測方法為原子吸收分光光度法,檢測標準為GB/T 17141—1997;砷、汞檢測方法為原子熒光法,檢測標準為GB/T 22105.1—2008;鉛、鉻、銅檢測方法為原子吸收分光光度法,檢測標準為HJ 491—2019。

1.4 數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2020記錄和整理,采用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析,使用多重比較法進行顯著性差異比較,結果以平均數(shù)±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 施用不同底肥的桃果重量及大小各處理組蟠桃重量及大小檢測結果見表3。由表3可知,雞糞有機肥組蟠桃的平均果重和桃果橫徑、縱徑均大于鮮雞糞組和羊糞有機肥組,但差異不顯著(P>0.05)。

2.2 施用不同底肥的桃果營養(yǎng)成分各處理組蟠桃營養(yǎng)含量檢測結果見表4。由表4可知,各處理組蟠桃中果膠、可溶性固形物含量存在極顯著差異,雞糞有機肥組的果膠、可溶性固形物含量極顯著高于鮮雞糞組(P<0.01),兩項指標較鮮雞糞組分別提高95.2%、15.3%,但與羊糞有機肥組差異不顯著(P>0.05);各處理組蟠桃中維生素C含量差異不顯著(P>0.05),但雞糞有機肥組的維生素C含量較鮮雞糞組、羊糞有機肥組分別高9.8%、6.3%。

表3 施用不同底肥的蟠桃重量及大小Table 3 Weight and size of flat peaches with different base fertilizers

2.3 施用不同底肥的桃果微量元素含量各處理組蟠桃微量元素含量檢測結果見表5。由表5可知,雞糞有機肥組蟠桃中鈣、鈉、鎂含量極顯著高于鮮雞糞組和羊糞有機肥組(P<0.01),鉀、銅、錳含量極顯著高于羊糞有機肥組(P<0.01),但與鮮雞糞組差異不顯著(P>0.05);各處理組蟠桃中鐵元素含量差異不顯著(P>0.05)。

表4 施用不同底肥的蟠桃營養(yǎng)含量Table 4 Nutrient content of flat peach with different base fertilizers

表5 施用不同底肥的蟠桃微量元素含量Table 5 Trace element content of flat peach with different base fertilizers

2.4 施用不同底肥的桃果糖、酸含量各處理組蟠桃主要糖、酸含量檢測結果見表6。由表6可知,糖類指標中,雞糞有機肥組蟠桃中葡萄糖、果糖含量極顯著高于鮮雞糞組和羊糞有機肥組(P<0.01),蔗糖含量極顯著低于其他組(P<0.01);酸類指標中,雞糞有機肥組蟠桃中酒石酸含量與羊糞有機肥組差異不顯著(P>0.05),顯著高于鮮雞糞組(P<0.05),檸檬酸、蘋果酸含量極顯著低于鮮雞糞組和羊糞有機肥組(P<0.01)。

表6 施用不同底肥的蟠桃主要糖酸含量Table 6 Main sugar and acid content of flat peach with different base fertilizers

2.5 施用不同底肥的桃果氣味、口感評價各處理組蟠桃氣味、口感盲測評價結果見表7。由表7可知,各處理組蟠桃的氣味存在極顯著差異,雞糞有機肥組蟠桃的氣味評價效果最好,氣味評價得分極顯著高于鮮雞糞組(P<0.01),但與羊糞有機肥組差異不顯著(P>0.05);各處理組的口感評價得分無顯著差異(P>0.05),但雞糞有機肥組的評價得分相對較高。

2.6 施用不同底肥的土壤營養(yǎng)含量各處理組土壤營養(yǎng)指標含量檢測結果見表8。由表8可知,各處理組施肥7 d的土壤樣本中有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等各項營養(yǎng)指標均差異不顯著(P>0.05);桃果成熟后的土壤樣本中,羊糞有機肥組土壤的有機質(zhì)含量最高,雞糞有機肥組中有機質(zhì)含量極顯著低于羊糞有機肥組(P<0.01),與鮮雞糞組差異不顯著(P>0.05),各處理組氮、磷、鉀含量均無顯著差異(P>0.05)。

2.7 施用不同底肥的土壤重金屬含量各處理組土壤重金屬含量檢測結果見表9。由表9可知,各處理組施肥7 d和桃果成熟的2次重金屬檢測結果均低于標準限值,且施肥7 d的重金屬含量差異不顯著(P>0.05);桃果成熟后,雞糞有機肥組的砷含量顯著高于鮮雞糞組(P<0.05),與羊糞有機肥組差異不顯著(P>0.05),其余幾種重金屬含量均與鮮雞糞組、羊糞有機肥組差異不顯著(P>0.05)。

表7 施用不同底肥的蟠桃氣味、口感評價Table 7 Evaluation results of the odor and taste of flat peach with different base fertilizers

表9 施用不同底肥的土壤重金屬含量檢測結果Table 9 Soil heavy metal content of different base fertilizers

3 討論

3.1 施用有機肥對蟠桃營養(yǎng)品質(zhì)的影響可溶性固形物、果膠和維生素C是衡量水果營養(yǎng)價值的重要檢測項目,可溶性固形物是指液體中所有溶解于水的化合物的總稱,包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等,果膠是一種多糖聚合物,具有降低膽固醇和改善血糖等多種功效,維生素C可增強機體抵抗力、促進膠原蛋白合成,這些物質(zhì)越多,對身體越有益。

該試驗結果表明,包括雞糞有機肥、羊糞有機肥在內(nèi)的有機肥料,都有提高蟠桃營養(yǎng)價值的作用,施用雞糞有機肥的蟠桃中果膠、可溶性固形物和維生素C含量較施用鮮雞糞分別提高95.2%、15.3%、9.8%,施用羊糞有機肥后,各項營養(yǎng)分別提高107.7%、19.9%、3.6%,與王孝娣等[3]認為有機肥可促進桃生長發(fā)育、改善果實品質(zhì)的研究結果相同,汪國英等[4]發(fā)現(xiàn)施用雞糞有機肥能促進桃樹生長、花芽分化,且改善果實品質(zhì),提高產(chǎn)量,均證明有機肥的施用效果。有機肥的施用效果在其他果蔬品種同樣得到證實,劉慧超等[5]在不同肥料對番茄產(chǎn)量影響研究中證實了配施有機肥可改善番茄品質(zhì),可溶性固形物含量提高2.08%～6.50%,維生素C含量提高4.1%～11.3%,李鵑鴿[6]在晉虞蜜桃的試驗中發(fā)現(xiàn)海藻有機肥與中微肥搭配使用提升桃果維生素C含量26.5%,錢燕婷等[7]研究發(fā)現(xiàn)使用雞糞有機肥可以提高香青菜維生素C含量,各項試驗結果均表明雞糞有機肥對多種果蔬有提升營養(yǎng)品質(zhì)的作用。

3.2 施用有機肥對蟠桃口感品質(zhì)的影響雞糞有機肥組蟠桃在盲評試驗中的氣味、口感評價得分均最高,其中氣味評分顯著高于鮮雞糞組,而口感評分雖然與其他組相比無顯著差異,但其評分結果最高,表明受試者對該桃果的認可。鮮雞糞組蟠桃的氣味、口感評價得分均最低,張靜等[8]在不同氮濃度對煙苗生理生化指標的研究中發(fā)現(xiàn),氮含量過高會導致木質(zhì)素和多酚類物質(zhì)增多,纖維素增多、結晶度提高,果實口感變差,該試驗以有機質(zhì)施用總量相同確定了各種肥料的施用量,因此鮮雞糞的施用量最多,分別是雞糞有機肥的2.2倍、羊糞有機肥的1.8倍,造成氮施加量分別是這2個組的1.6、1.5倍,使土壤中氮元素含量相對更高,影響鮮雞糞組蟠桃的風味、口感。

3.3 施用有機肥對蟠桃果重的影響雖然雞糞有機肥組蟠桃的平均桃果重量和規(guī)格大小更有優(yōu)勢,但兩項指標未表現(xiàn)出顯著差異,這與徐艷如[9]的研究結果相同,認為有機肥對大桃樹根系增生的促進作用弱于小桃樹,雖然改善桃果品質(zhì),但產(chǎn)量提升效果有限,該試驗的桃樹樹齡已達10年,因而有機肥的增產(chǎn)作用有限。雞糞有機肥對蔬菜增重效果顯著,晏琛等[10]在空心菜種植試驗中發(fā)現(xiàn)雞糞有機肥可顯著提高空心菜的株高和菜重,平均菜重可提高42.2%;尤彩霞等[11]發(fā)現(xiàn)以雞糞有機肥作底肥可明顯提升黃瓜產(chǎn)量。雞糞有機肥在該試驗中對蟠桃的增重效果不顯著,原因是桃果生長周期長,影響果重增長的原因更多,但試驗結果表明有機肥有提升果重的趨勢,有利于增加蟠桃產(chǎn)量。

3.4 有機肥對土壤營養(yǎng)和施用方法的影響罐式發(fā)酵生產(chǎn)的雞糞有機肥含更多有機質(zhì),高于45%的有機肥行業(yè)標準,研究表明,有機肥可以增加土壤的持水能力、孔隙度、滲透能力和滲透系數(shù),且減小土壤密度和防止土壤表面板結[12];并含有豐富的營養(yǎng)元素,該試驗雞糞有機肥中氮含量2.28%、磷含量3.63%、鉀含量4.0%,可滿足果樹營養(yǎng)需要。陳波[13]研究發(fā)現(xiàn),施用有機肥可有效改善櫻桃樹根際土壤生態(tài)環(huán)境,促進櫻桃生長和養(yǎng)分的吸收。此外,長期使用雞糞有機肥可改善土壤的團粒結構,改良土壤理化性質(zhì),為農(nóng)作物提供充足營養(yǎng),提高作物品質(zhì)[14]。對比施肥7 d與桃果成熟時土壤的有機質(zhì)和營養(yǎng)含量,雞糞有機肥組的有機質(zhì)和氮、磷等營養(yǎng)成分消耗量更大,表明更多營養(yǎng)被果樹吸收。2次土壤樣本檢測結果表明,雞糞有機肥組與羊糞有機肥組的砷、鎘、銅、鉛、汞、鎘等金屬元素含量極低,大幅低于土壤環(huán)境限定標準,不會引起重金屬殘留和富集,使用安全性較高,可用于果蔬種植。

底肥施用時,為避免出現(xiàn)“燒根”情況,鮮雞糞的施用采取地面撒施、與淺表土層翻刨混合的方式,此方式有利于桃樹0～10 cm表層土壤根系的發(fā)生和生長,而雞糞有機肥和羊糞有機肥采用溝埋法施肥,更有利于深層根系的發(fā)生和生長[15],促進桃樹對土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、利用,更適用于底肥的施用。

4 結論

該試驗表明,雞糞有機肥含有豐富的有機質(zhì),且氮、磷、鉀三大營養(yǎng)元素含量充足,作桃樹底肥施用后可補充土壤營養(yǎng),滿足桃樹生長所需;雞糞有機肥極顯著提高蟠桃中果膠、可溶性固形物和葡萄糖、果糖等營養(yǎng)物質(zhì)的含量,提升蟠桃氣味及口感,具有提升桃果重量的趨勢。雞糞有機肥用于桃樹底肥的效果良好,既能滿足桃園使用,又能消納蛋雞養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞污廢棄物,為平谷區(qū)特色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供一套因地制宜的發(fā)展模式。