刘正民，郭素娟，秦天天，孙小兵

（北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083）

板栗1 a实生苗对农林废弃物堆肥的生长响应

刘正民，郭素娟，秦天天，孙小兵

（北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083）

以1a板栗实生苗为研究对象，利用5种自制的农林废弃物堆肥作为基肥，采用完全随机区组试验设计，通过测定苗木生长指标，研究了1 a板栗实生苗对农林废弃物堆肥的生长响应。结果表明：对1 a板栗实生苗生长作用效果最优的是堆肥D4，显著高于其它堆肥和对照CK的作用效果。施用堆肥D4的苗木其苗高、地径及生物量均达到最大，茎根比最小，分别为57.9 cm、1.017 cm、93.37 g，0.94。与对照CK相比，苗高、地径和生物量分别提高15.0 cm、0.185 mm、65.23 g。堆肥既能充分利用生产上的剩余废弃物，又能促进苗木生长，建议板栗育苗时施用堆肥D4，其配方为玉米秸秆∶羊粪∶栗木屑∶菌渣（体积比2∶4∶2∶2）。

板栗；堆肥；茎根比；生物量

板栗Castanea mollissimaBl.是我国重要的木本粮食树种之一[1-2]。种植板栗是我国山区人民脱贫致富的重要途径。但是由于我国的板栗园主要分布在干早少雨、缺少水源、土壤贫瘠的山区，再加上传统的粗放性管理，所以品质差，产量低，使板栗应有的生产潜力没有充分发挥出来。如何提高板栗的产量和品质，多年来一直是许多研究者探讨的重要课题。合理施肥是解决上述问题的重要手段，国内已有很多学者对板栗施肥开展了大量研究工作[3-8]。目前，板栗施肥的研究多采用单一化学肥料组合施肥和各种复合肥施肥[9]，研究单一化学肥料组合施肥主要倾向于研究氮磷钾配比，市面上已经存在多种适用于板栗的复合肥，种类多样，复合肥产品泛滥。堆肥含有丰富的营养物质，更有利于板栗生长，可以充分利用废弃物，减少环境污染，但是板栗施肥很少涉及堆肥的使用[10-11]。因此，堆肥肥效的研究可以有效地减少农林废弃物污染，实现板栗的无公害施肥对提高板栗单产和品质具有重要意义。该试验以河北省迁西县当地农林废弃物为原材料，通过探究板栗1 a实生苗对堆肥的生长响应，筛选出最佳的堆肥配方，为该地区板栗施肥和剩余物利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

该试验于2013年在河北省唐山市迁西县东寨村进行。试验地年平均气温10.9℃，最冷月平均气温-6.5℃，最热月平均气温25.4℃。年平均降水量744.7 mm，其中5～10月降雨量657.6 mm，占全年降水量的88%。年平均相对湿度59%，年平均无霜期176 d，全年日照2581.5h。

试验地成土母质为片麻岩，土壤质地为砂土，土壤类型为褐土，速效氮含量为79.3 mg/kg、速效磷含量为23.7 mg/kg、速效钾含量为135.2 mg/kg。土壤肥力属于中等水平[12]。

1.2 材料与试验方法

试验所用种子由迁西县板栗产业研究发展中心提供。2013年3月底首先将板栗种子播种于温室的容器中。5月初，选取长势一致、无病虫害的板栗容器苗移植到大田。移植的同时分别以基肥的形式等量施用5种堆肥。

堆肥原材料及配比详见表1。在施肥前分别对5种堆肥都进行了pH值、C/N、T值和种子发芽指数（GI）的测定，通过评价上述指标进行了堆肥腐熟度检测[13-19]，均已腐熟。

表1 堆肥原材料及配比（体积比）Table 1 Different ratio of raw materials (Volume ratio)

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组试验设计。试验共有6各处理，每个处理3个重复。每个重复30株1 a板栗实生苗，以不施肥CK为对照。具体详见表2。

表2 各个施肥处理对应肥料种类Table 2 The fertilization of different deals

1.4 测定指标与方法

堆肥腐熟度是衡量堆肥产品质量的重要指标之一[20]，多年来国内外学者通过广泛的研究，提出了不同的评价指标和评价方法，通常用物理、化学和生物学参数指示堆肥的腐熟程度[21-24]。

（1）堆肥腐熟度物理评价方法

物理方法评价堆肥腐熟程度的指标是pH值。

（2）堆肥腐熟度物化学评价方法

化学评价堆肥腐熟程度的指标是T值。

T值（T值=初始碳氮比/终点碳氮比）：判断堆体的腐熟度，当T＜0.6时可认为堆体已完全腐熟[25-26]。

（3）堆肥腐熟度物生物学评价方法

生物学评价堆肥腐熟程度的指标是种子发芽能力、种子发芽指数。

测量其植物毒性最简便的方法就是测量种子发芽能力（植物毒性），种子发芽指数GI[27]=（浸提液种子发芽率*发芽长度）/（空白液种子发芽率*发芽长度）来评价腐熟度。通常认为，当GI达到80%～85%时，堆肥可认为腐熟[28]。

（4）苗木生长指标测定

苗木移栽后，从 6月30日测定苗高和地径原始数据。之后，每月15日和30日调查一次苗高和地径，并计算高径比。10月15日进行板栗苗木取样，取样后冲洗干净，分根茎叶带回实验室测定生物量，并计算茎根比[29]。

1.5 数据统计分析

应用 Excel 2003、SPSS 18.0 对数据进行统计分析和绘图。

2 试验结果与分析

2.1 不同原料堆肥腐熟度评价

从表3可以看出，堆肥的初始C/N都在23.0～27.4之间，这是通过添加尿素的方式对堆肥的初始C/N进行调节，将初始C/N控制在堆肥腐熟的最适范围内，最终得到的堆肥产品的C/N都在10.9～15.1之间，在堆肥过程中，C/N总体上是呈下降趋势的，这是因为堆肥中的N素在堆肥过程中不断减少，在堆肥过程中，N素的损失是不可避免的，主要是通过NH4＋-N以NH3的形式挥发掉，为了提高肥效和减少环境污染，应该尽量减少NH3的挥发。有研究表明[30]，NH3的挥发与水溶性NH4＋-N的浓度和pH值有密切关系，因此我们可以通过提高堆体水分含量和降低堆体的pH值来减少NH3的挥发；堆体内部的初始N素在微生物在进行矿化过程中，主要被转化为可溶性NH4

＋-N和NO3--N，因此，通过N素形态的转化，也可以减少N素的损失[11]。

表3 堆肥腐熟度评价指标Table 3 The evaluation index of maturity of composting

T值=（终点C/N）/（初始C/N），它也是判断堆体腐熟度的的一个重要指标，一般认为当T＜0.6时可认为堆体已完全腐熟。由表3可以看出，处理D1、D2、D3、D4和D5的T值都小于0.6，均已腐熟。

不同堆肥处理初始pH值都在8.4～8.8之间，均呈弱碱性，而结束时的pH值都比初始pH值小，但是依然呈弱碱性，这与为调节初始C /N 添加少量尿素有关。这是因为微生物生命活动中产生有机酸，随着温度的升高而挥发，而微生物分解蛋白质类有机物产生了氨气，pH值上升，之后随着氨气的挥发pH值有所下降，在堆肥结束时pH值最终稳定在8.0～8.6 之间。

种子发芽指数（GI）的结果为处理D4＞ D3＞ D5＞ D2＞ D1＞ 80%,所以处理 D1、D2、D3、D4和D5的种子发芽指数都处于80%～90%之间，符合堆肥腐熟条件，所以处理D1、D2、D3、D4和D5都已腐熟。其中D4的腐熟效果最好。

2.2 不同肥料对1 a板栗实生苗高生长和径生长的影响

图1、图2、图3和图4分别为板栗苗木苗高和地径的动态生长曲线、苗高和地径的增量图。

通过图1和图3可以发现，各处理板栗苗高和地径的生长动态趋于一致。经过缓苗期后，从6月30日开始到9月30日板栗苗木生长较快，处于速生期；9月30日以后，板栗苗木基本停止生长，这是由于气温下降，苗木停止生长。

图1 不同施肥处理苗高的变化Fig.1 Changes of seedling height in different fertilization

图2 不同施肥种类对板栗苗高增长量的影响Fig.2 Changes of seedling height growth in differentfertilization

图3 不同施肥处理地径的变化Fig.3 Changes of seedling diameter in different fertilization

图4 不同施肥种类对板栗苗高增长量的影响Fig.4 Changes of seedling diameter growth in different fertilization

通过方差分析和LSD多重比较可以看出，不同施肥处理对板栗苗高生长有着极为显著的影响。在板栗苗木刚移植入大田时各个处理的板栗苗高没有显著差异，在经过3个多月的生长后，5个施肥处理的板栗苗高都和CK的板栗苗高有着极为显著地差异，施肥板栗的苗高都明显高于不施肥的板栗（见表4）。

表4 不同施肥的1a板栗实生苗形态指标差异分析†Table 4 Variance analysis of morphology indices of 1 a Castanea mollissima seedling in different fertilization

通过分析图1、图2、图3和图4可从苗高的生长情况来看，随着时间的推移，不同施肥条件下苗高的差异有增大的趋势，其中处理D4的最终板栗苗高明显高于其他处理，其次是处理D3和处理D5，处理D3和处理D5的板栗苗高的差异不显著。从图2可以看出，各处理板栗苗高的生长从6月30日到9月15日，板栗苗高的生长都有着显著地差异，这一阶段板栗的苗高处于高速生长阶段。在板栗移苗后，生长速度最快，苗高增幅最大的是7月15日到7月30日和7月30日到8月15日这两个时间段，其增幅分别集中在2.3～7.1 cm和1.8～7.4 cm，显著高于其他时间段，在这两个时间段中，增幅最大的是处理D4，增幅分别为7.1 cm和7.4 cm，增幅最小的是处理CK，分别为2.3 cm和1.8 cm。

从地径的生长情况来看，随着时间的推移，不同施肥条件下地径的差异有增大的趋势，其中处理D4的最终板栗地径显著高于其他处理，其次是处理D3和处理D5，处理D3和处理D5的板栗地径的差异不显著。从图4可以看出，各处理板栗地径的生长在6月30日到7月15日这一时间段内的增量没有显著差异，从7月15日到9月15日，板栗地径的生长都有着显著地差异，这一阶段板栗的地径处于高速生长阶段。在板栗移苗后，生长速度最快，地径增幅最大的是7月15日到7月30日和7月30日到8月15日这两个时间段，其增幅分别集中在1.63～2.09 mm和1.38～2.05 mm，显著高于其他时间段，在这两个时间段中，增幅最大的是处理D4，增幅分别为2.09 mm和2.05 mm，增幅最小的是处理CK，分别为1.63 mm和1.38 mm。

从各月数据分析可以看出，板栗的苗高生长要比地径生长更早的进入高速生长期，各处理之间的差异也更早的展现出来。

图5 不同施肥1a板栗高径比的变化Fig. 5 Changes of Ratio of height to diameter ratio in different fertilization

通过图5可以看出，不同施肥处理的高径比随时间变化呈现一定规律性，主要分为五个变化阶段，第一阶段是从6月30日到8月15日，这个阶段不同施肥处理的高径比随着时间的变化急剧下降，说明当1 a板栗实生苗的高生长达到一定高度后，苗高生长减缓，地径会快速生长，所以板栗高径比急剧下降；第二阶段是从8月15日到8月30日，这个阶段板栗的高径比有所增加，但是增幅并不大；第三阶段是从8月30日到9月15日，这个阶段板栗高径比又降低，但是降低的幅度并不大；第四个阶段是从9月15日到9月30日，这个阶段板栗高径比又有所增加，但是增幅较小；第五个阶段是从9月30日往后，这个阶段板栗的高径比趋于平稳，这时，板栗的生长季结束，板栗的苗高和地径都停止生长。这与板栗苗木的生长规律是一致的，在生长前期主要是苗高的生长，生长后期苗高和地径都急剧生长，这就导致了高径比的变化规律。

板栗苗木的高径比是逐渐减小的，这符合苗木生长的规律，也为优质壮苗的培育提供了依据。结合表3和图5可以看出，处理D4、处理D3和处理D5的高径比都显著高于其他处理，其中处理D4又显著高于处理D3和处理D5，而处理D3和处理D5的差异不显著。

通过对1 a板栗苗高、地径和高径比的分析可以看出，处理D4的板栗生长状况最好，其苗高、地径和高径比都显著高于其他处理，其次是处理D3和处理D5，而处理D3和处理D5的差异不显著。

2.3 不同肥料对1 a板栗实生苗生物量的影响

施肥对1 a板栗生苗木的生物量有着很大的影响，不同的施肥种类最终导致了各处理生物量的不同。

对不同处理的1 a板栗实生苗的生物量进行方差分析，分析结果表明：施用不同肥料的1 a板栗实生苗的单株干重、地上部分干重、地下部分干重、单株鲜重、地上部分鲜重、地下部分鲜重和茎根比的差异都极为显著，不同肥料对1 a板栗实生苗的生物量都有着极为显著的影响。通过LSD多重比较得到表5。

表5 不同肥料对1a板栗实生苗生物量的影响(g/株)†Table 5 The effeet of biomass in different fertilization (g/plant)

从表5中可以看出，施用不同肥料的1 a板栗实生苗的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重和单株干重都与不施肥的1 a板栗实生苗有显著地差异，都明显高于不施肥的处理（CK）。处理D4的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重和单株干重都显著高于处理D3，处理D3都显著高于处理D5，这三个处理都显著高于其他处理。就茎根比来说，处理D3、处理D4、处理D5、处理CK的差异不显著，但是这4个处理显著低于处理D1和处理D2，处理D3、处理D4、处理D5、处理CK的茎根比较小，在1左右。

由表5和图6可知，地上鲜重分布在19.01～60.57 g之间，最大值与最小值之间的差值为41.56 g；地下鲜重分布在18.19～62.31 g之间，最大值与最小值之间的差值为44.12 g；地上干重分布在14.21～45.31 g之间，最大值与最小值之间的差值为31.10 g；地下干重分布在13.92～48.06 g之间，最大值与最小值之间的差值为34.14 g；单株鲜重分布在37.19～122.88 g之间，最大值与最小值之间的差值为85.69 g；单株干重分布在28.14～93.37 g之间，最大值与最小值之间的差值为65.23 g。处理D4的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重和单株干重都显著大于其他处理，分别为60.57 g、62.31 g、45.31 g、48.06 g、122.88 g和93.37g，而CK都显著小于其他处理，分别为19.01 g、18.19 g、14.21 g、13.92 g、37.19 g和 28.14 g。

从表5中可以看出，处理D4的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重和单株干重都显著高于处理D3，处理D3又显著高于处理D5，这3个处理显著高于其他处理。

茎根比分布在0.94～1.30之间，其中处理D3、处理D4、处理D5都小于1，即地下部分大于地上部分，其他处理均大于1。处理D1和处理D2的茎根比最大，均为1.30，最小的是D4，为0.94，最大值与最小值之间的差值为0.36。

1 a板栗实生苗的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重、单株干重和生物量越大，1 a板栗实生苗生长的就越好，所以从1 a板栗实生苗的地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、单株鲜重和单株干重来看，最好的是处理D4，其次是处理D3和处理D5。处理D3、处理D4、处理D5的茎根比差异不显著，但是这3个处理显著低于其他处理，这3个处理的茎根比较小，在1左右。

3 讨论与结论

本研究通过采用pH值、T值（（终点C/N）/（初始C/N））和种子发芽指数（GI）这些方法进行了堆肥腐熟度评价，D1、D2、D3、D4和D5的T值、pH值和种子发芽指数（GI）都符合堆肥腐熟条件，5个堆肥处理都已腐熟。其中处理D1和D2的T值都是0.59，极为接近0.6，比其他三个处理的T值大。处理D1、D2和D5的种子发芽指数比其他两个处理要低得多，这三个处理中，栗蓬和板栗落叶所占堆肥的比例较高，栗蓬含有大量的黄酮类物质，黄酮类物质具有显著地抑菌作用，它抑制了发酵菌群的增殖，大大降低了堆肥的腐熟速度和腐熟程度，而板栗落叶表面有一层蜡质，这层蜡质减缓了板栗落叶的腐熟速度和腐熟效果[31]。此外栗蓬和板栗落叶中的纤维素含量较高，在堆肥腐熟过程中，纤维素的腐熟较为缓慢[32-33]。

苗高、地径、根长、侧根数、生物量是评价苗木生长状况的基本而直观的指标[19]。其中，苗高是最直观、最容易测定的，就单株苗木而言，苗高反应叶量多少，体现光合能力和蒸腾面积的大小，能很好的反应苗木的生长量；在所有的形态指标中，地径是反映苗木质量最好的指标之一，地径和苗木根系大小、抗逆性关系紧密，与根体积、苗木鲜重、苗木干重有相关关系。生物量反映了苗木个体的大小，其中的干重是反映物质积累的重要指标；高径比反映了苗木高度和粗度的平衡关系，将苗高和地径有机的结合起来，可以很好的反映苗木抗性，一般高径比越大，苗木越细越高，抗性越弱，相反，苗木高径比越小，苗木越矮粗，抗性越强；茎根比反映苗木根茎两部分的平衡状况，即苗木水分和营养物质收支平衡问题，理论上说，茎根比小，根系发达，苗木地上部分蒸腾量小，地下部分吸收量大，有利于苗木的水分平衡[34-36]。

杨娜于2008年秋选用栗蓬、板栗落叶、玉米秸秆和牛粪进行了堆肥，并将堆肥施用到栗树，堆肥效果显著[11]。通过与本试验结果相比，试验结果一致，栗树的废弃物堆肥可行，但要注意堆肥原材料的比例。

通过肥效研究得出最佳的堆肥配方为玉米秸秆∶羊粪∶木屑∶菌渣=2∶4∶2∶2，其次是玉米秸秆∶羊粪∶木屑=3∶4∶3和板栗落叶∶玉米秸秆∶羊粪∶菌渣=2∶2∶4∶2，从试验结果可以看出，堆肥中不含板栗落叶和栗蓬的处理的肥效最好，说明栗蓬和板栗落叶不适合直接进行堆肥，即使直接使用其堆肥，其所占比例不宜过多，不要超过20%。此外在堆肥时加入适宜的菌渣可以提高堆肥的肥效。施肥板栗的生长状况显著优于不施肥的板栗。

本试验只是对堆肥做了初步的研究，在此基础上可以进一步研究栗蓬、板栗落叶和菌渣在堆肥中的应用，也可以进一步研究菌渣在堆肥中适宜的比例。建议在使用栗蓬和板栗落叶堆肥时可对栗蓬和板栗落叶进行适当的前期处理。此外，对一年生板栗苗木施用基肥时有机肥较好。在堆肥时，栗蓬和板栗落叶所占比例越高，堆肥腐熟的时间越长，腐熟效果越差。通过试验结果分析可得，在堆肥过程中，应适当减少栗蓬和板栗落叶所占比例，这样可以加速堆肥腐熟速度，可以有效的缩短腐熟时间，而栗蓬和板栗落叶在使用前要进行前期处理，加入适量生石灰，以处理其中的蜡质，在堆肥过程中多加一些腐熟菌群，以加快腐熟速度。

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Growth response of 1a Castanea mollissima seedlings to compost of forestry and agricultural residues

LIU Zheng-min, GUO Su-juan, QIN Tian-tian, SUN Xiao-bing
(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

Taking 1aCastanea mollissimaseedling as experimental materials，five kinds of composts were used as basal using randomized block experiment design. the effects of composts for 1aCastanea mollissimaseedling were systematically analyzed by measuring the seedling growth indicators. The results showed that the seedling growth indicators were significantly influenced by different fertilization. The fourth compost is best for 1aCastanea mollissimaseedling in the three kinds of compound fertilizer and five kinds of composts. Seedling height, seedling diameter, biomass of 1aCastanea mollissimaseedling were 57.9 cm, 1.017 cm,93.37 g which were highest and height to diameter ratio of 1aCastanea mollissimaseedling was 0.94 which was least, when the fourth compost was used.The fourth compost was better than any other. Compared with CK which did not apply fertilizer, Seedling height,seedling diameter, biomass of 1aCastanea mollissimaseedling Increased 15.0 cm、0.185 mm、65.23 g and height to diameter ratio decreased 0.08, when the fourth compost was used. So the compost could make full use of the remaining waste and promote growth ofCastanea mollissimaseedling. So D4was selected when fertilizer was used.Its formula is corn stalks： sheep manure： wood chips：mushroom dregs (2：4：2：2).

Castanea mollissimaBl.; compost; shoot to root ratio; biomass

S727.3；S664.2

A

1673-923X(2015)10-0062-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.10.011

2014-02-10

国家林业公益性行业科研专项重大项目“板栗产业链环境友好丰产关键技术研究与示范”（201204401）；“十二五”科技支撑专题“北方板栗高效生产关键技术研究与示范”（2013BAD14B0402）

刘正民，硕士研究生

郭素娟，博士，教授，博导； E-mail： gwangzs@263.net

刘正民，郭素娟，秦天天，等. 板栗1a实生苗对农林废弃物堆肥的生长响应[J].中南林业科技大学学报，2015, 35(10)：62-68.

[本文编校：吴 彬]