蚯蚓粪有机肥等养分替代复合肥在“泰山板栗”上的应用效果研究

Study on Application Effects of Vermicompost Organic Fertilizer Under Equal Nutrient Condition Substitution of Compund Fertilizers on "Taishan Chestnut"

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.01.004

黄剑 Jian HUANG

山东省泰安市农技推广中心山东泰安 271000 Shandong Tai′an Agro-tech Extension and Service Center, Tai′an, Shandong 271000, China

摘要：

为探究施用不同发酵粪肥等养分替代复合肥对泰山板栗炭疽病的抑制效果及果实品质和产量的影响，开展了连续2年的田间小区试验。试验共设复合肥料+过磷酸钙(CK)、蚯蚓粪有机肥+过磷酸钙(C1)、牛粪有机肥+过磷酸钙(C2)、鸡粪有机肥+过磷酸钙(C3)等4个处理，测定了不同处理的板栗炭疽病抑制效果与根系生长情况、板栗果实产量和栗仁品质指标。结果表明：C1处理不仅可以显著提升板栗产量与栗仁品质，还对板栗炭疽病具有明显的抑制作用，与CK处理相比，板栗炭疽病发病率降低4.3%，染病叶片数减少20.19%，根系微生物数量增加68%，单果质量最高可提高9.41%，果实产量最高提高14.19%，栗仁干物质、可溶性固形物、淀粉、可溶性糖、维生素C含量分别提高3.58%、6.06%、7.72%、4.74%、5.17%。施用发酵蚯蚓粪有机肥等养分替代复合肥可以有效抑制板栗炭疽病的发病情况，提高果实产量和栗仁品质。

关键词：

蚯蚓粪有机肥; 化肥替代; 炭疽病; 泰山板栗; 应用效果;

Abstract：

To investigate the effects of substituting compound fertilizers with different fermented manure fertilizers under equal nutrient condition on anthracnose inhibition, fruit quality, and yield of Taishan Chestnut trees, a two-year continuous field plot experiment is conducted. Four treatments are established: compound fertilizer + calcium superphosphate (CK), vermicompost organic fertilizer + calcium superphosphate (C1), cow manure organic fertilizer + calcium superphosphate (C2), and chicken manure organic fertilizer + calcium superphosphate (C3). Anthracnose suppression effect, root growth, chestnut yield, and chestnut kernel quality indicators are measured. The results show that the C1 treatment not only significantly improved chestnut yield and chestnut kernel quality but also exhibited notable inhibition of anthracnose. Compared with CK, the incidence of anthracnose decreased by 4.3%, the number of infected leaves reduced by 20.19%, root microbial quantity increased by 68%, single-fruit weight improved up to 9.41%, and fruit yield increased up to 14.19%. Additionally, the dry matter, soluble solids, starch, soluble sugar, and vitamin C content in kernels increased by 3.58%, 6.06%, 7.72%, 4.74%, and 5.17%, respectively. Substituting compound fertilizer with fermented vermicompost organic fertilizer under equal nutrient condition effectively suppressed anthracnose incidence, enhanced fruit yield, and improved chestnut kernel quality.

Keyword：

vermicompost organic fertilizer; fertilizer substitution; anthracnose; Taishan chestnut; application effect;

0 前言

板栗是我国重要的林果作物，具有较高的营养价值与经济价值^[1]。板栗原产于我国，又名栗子、风栗，被誉为本土粮食，是我国大力发展的木本粮食树种^[2]。板栗在我国具有悠久的种植历史，其种植范围广，在海拔100~3 000 m均有分布，跨纬度22°。“泰山板栗”是山东省的传统特产，也是全国知名的农产品地理标志，以其果实均匀、肉质细腻而享誉全国。泰安市地处齐鲁丘陵地带，四季分明，水源丰富，土壤有机质富集，适合板栗生长。然而，长期单一施用化肥的种植模式易出现土壤营养失衡、退化板结、病害加重等问题^[3]。炭疽病是板栗的主要病害，病菌可侵害板栗的叶、枝干、果实等部位(见图 1~图 3)。尤其是果实被侵染后，会导致栗蓬早脱，后期储藏过程中会加重栗仁腐烂，这不仅影响板栗的产量，还会降低其品质，进而给当地的板栗产业带来较大的经济损失。因此，科学合理的施肥策略不仅是夯实板栗产业根基的固本之法，更是推动其稳健前行、实现可持续发展的关键所在。

图 1

板栗炭疽病侵害叶片症状

图 2

板栗炭疽病侵害枝干症状

图 3

板栗炭疽病侵害果实症状

发酵腐熟完全的有机肥可有效地为板栗提供生长所需的氮、磷、钾等营养元素，改善土壤结构，活化土壤^[4]，从而提高果实的产量及质量。因此，选择适用于“泰山板栗”生产的有机肥对产业的健康发展具有重要的意义。牛粪和鸡粪是有机肥腐熟的良好原料，除此之外，蚯蚓粪作为新型的有机肥之一, 可以改善土壤环境、提升果实品质、保证作物的正常生长^[5-6]。蚯蚓以其他动物的粪便为食料，过腹排出的蚯蚓粪腐熟度高，富含蛋白酶、几丁质酶、纤维素酶等多种活性酶，以及氨基酸、多糖等多种生物活性物质。蚯蚓粪中的有益微生物还能产生拮抗性强、抗菌谱广的抗生素，可抑制致病菌的生长，提高土壤中微生物的数量及能够反映土壤养分供给情况和土壤肥力水平的活性酶的含量^[7-8]，从而达到增肥、保水和增加养分的目的^[9]。此外，蚯蚓粪具有高通气性、高孔隙性和高保水性等特点^[10-11]，可以重构土壤微生物结构，施用蚯蚓粪后可以有效降低土壤容重^[12]；同时，其所含有的氮、磷、钾、铁、镁、锌等营养元素^[13-14]有利于提高果实中淀粉合成酶的活性^[15]及淀粉和可溶性糖的含量^[16]，从而促进光合产物的形成及其向地下部分的转运^[15]。总之，蚯蚓粪作为育苗基质、有机肥和土壤改良剂等在农业生产中被广泛应用^[17], 是一种理想的有机肥。

目前关于腐熟类有机肥在板栗生产中的研究较少，本文利用蚯蚓粪、牛粪、鸡粪经过发酵处理制备有机肥，检测其养分含量，并将其作为基肥部分替代化肥应用于板栗种植。在种植周期内，密切跟踪并记录板栗炭疽病的发病率、染病叶片数、根系微生物量及果实产量、品质等相关指标，系统分析各处理对板栗的影响，旨在为“泰山板栗”的科学施肥提供理论支撑，助力提升种植水平与产业效益。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山东省泰安市泰山区泰前街道上峪村板栗种植区(35°14′ N，117°10′ E)，面积50亩(1亩=667 m²)。该地区位于泰山丘陵地带，成土母质为片麻岩风化母质，土壤质地为砂壤，土壤类型为淋溶褐土；属温带季风气候，四季分明，降水集中，阳光充足。供试土壤理化性状见表 1。

表 1

供试土壤理化性状

土层深度(h)/cm	pH	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(腐殖质)/(g·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	土壤密度/(g·cm^-3)	总孔隙度/%
0＜h≤20	6.84	11.76	6.58	116.53	43.11	121.50	1.38	46.82
20＜h≤40	6.78	9.56	6.68	121.54	46.75	118.34	1.37	50.47

1.2 供试品种与肥料

1.2.1 供试品种

供试品种为树龄10 a的泰山早熟板栗“泰林2号”，2012年通过山东省林木品种审定委员会审定并定名，编号为鲁SSV-CM-018-2012。

1.2.2 供试肥料

将新鲜蚯蚓粪、牛粪、鸡粪分别起堆，并加入适量的碎秸秆、豆粕，用塑料薄膜覆盖发酵。在发酵过程中，每2~3 d适量翻堆1次，直至翻堆后温度不再上升。整个堆肥发酵过程持续约20 d，即得到3种不同的发酵粪肥。采用干净的取样器从选定的多个取样点深入肥堆内部取出适量样品，然后检测各养分含量，结果为：蚯蚓粪有机肥，w(N+P₂O₅+K₂O)≥4.2%；牛粪有机肥，w(N+P₂O₅+K₂O)≥2.5%；鸡粪有机肥，w(N+P₂O₅+K₂O)≥8.0%。复合肥料[w(N)≥10%，w(P₂O₅)≥15%，w(K₂O)≥15%]、过磷酸钙[w(CaO)≥15%，w(P₂O₅)≥12%]，山东农大肥业科技股份有限公司。

1.3 试验方法

试验共设计4个处理，其中：对照(CK)处理，常规施肥，基施复合肥料1.5 kg/棵+过磷酸钙1 kg/棵；C1处理，基施蚯蚓粪有机肥14.3 kg/棵+过磷酸钙1 kg/棵；C2处理，基施牛粪有机肥24 kg/棵+过磷酸钙1 kg/棵；C3处理，基施鸡粪有机肥7.5 kg/棵+过磷酸钙1 kg/棵。每个处理重复3次，每个重复选取长势相似的6棵板栗树，共计选用72棵板栗树。每个重复的小区面积为67 m²，行距4 m，株距3 m，亩种植板栗树60棵，采用随机区组排列。4个处理的肥料在上一年板栗收获后，采用放射状施肥法基施，即挖深40 cm、宽30 cm的3条沟，将土壤与供施肥料充分混合后，埋土并浇水。为避免其他因素的干扰，确保试验的准确性，研究区的板栗树只做基肥处理，不做追肥处理，连续处理2年。

于2023年8月26日和2024年8月30日果实成熟期时，在每棵板栗树自上、中、下等3个方位各取10粒板栗果实，每棵树实取果实30粒，再从中选取10粒成熟度一致、大小均匀、无机械或病虫害损伤的果实进行统计分析，所有指标均取3次测定结果的平均值(其中果实品质只进行2024年的数据统计)。

1.4 检测指标及方法

1.4.1 板栗炭疽病的抑制程度分析

在连续2年果实成熟期，于每个处理区内随机选取5棵板栗树，调查各处理组内的发病果实数，计算炭疽病发病率，并统计染病叶片数及根系微生物量。根系微生物量采用稀释涂布平板法进行分离计数，发病率(%)=发病果实数/调查果实总数×100%。

1.4.2 板栗果实产量与品质的测定与分析

果实品质指标包括单果质量、干物质含量、可溶性固形物含量、淀粉含量、可溶性糖含量、维生素C含量。用电子天平称量单果质量；采用国家标准《粮食、油料检验水分测定法》(GB 5497—1985)中105 ℃恒重法测定栗仁的含水量，然后计算出其干物质含量；栗仁的可溶性固形物含量采用折光率仪(日本爱拓ATAGO-RX-S000cx型)测定，淀粉含量采用酸解法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法^[18]测定，维生素C含量采用2, 6-二氯酚靛酚法^[19]测定。

1.5 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2019软件统计，采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析和LSD组间多重比较分析，相关图形绘制采用Origin 2022软件。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对板栗炭疽病的抑制效果及根系生长的影响

连续施肥2年后，2024年4月底对板栗炭疽病进行了调查，见表 2。

表 2

不同施肥处理的板栗炭疽病抑制效果和对根系生长的促进作用

处理	发病率/%	染病叶片数降幅/%	根系微生物量增幅/%
CK	21.3 aA
C1	17.0 bB	20.19	68
C2	20.7 aA	2.82	23
C3	19.9 aA	6.57	38
注：1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)，不同大写字母表示处理间差异极显著(P＜0.01)，下同

由表 2可知：C1、C2、C3处理的炭疽病发病率分别较CK处理的下降4.3%、0.6%、1.4%，C1处理的炭疽病发病率极显著低于其他处理的，CK、C2、C3处理的炭疽病发病率无显著性差异；与CK处理相比，C1、C2、C3处理的染病叶片数分别减少20.19%、2.82%、6.57%；与CK处理相比，基施发酵粪肥的C1、C2、C3处理的根系微生物量分别是CK处理的1.68、1.23、1.38倍。C1处理对板栗炭疽病具有更加良好的抑制作用，并能大幅提高根系微生物量。

2.2 不同施肥处理对栗仁品质的影响

连续施肥2年后，不同施肥处理的栗仁品质指标见图 4。

图 4

不同施肥处理的栗仁品质指标

由图 4可看出：C1处理的栗仁可溶性固形物、淀粉、可溶性糖、维生素C质量分数分别为17.49%、466.56 mg/g、96.81 mg/g、387.77 μg/g；与CK、C2、C3处理相比，C1处理的各品质指标分别提高了6.06%、7.72%、4.74%、5.17%，1.80%、1.91%、2.56%、3.26%，3.19%、4.02%、3.08%、4.48%。

由此可知，施用发酵粪肥后，“泰山板栗”的果实品质显著提高，尤其是C1处理的效果最明显，且与CK、C2、C3处理在各项统计指标上差异极其显著；C2、C3处理的可溶性糖含量无显著性差异，但可溶性固形物含量存在显著性差异。综合评价，C1处理在提升“泰山板栗”栗仁品质方面优于CK、C2、C3处理。

2.3 不同施肥处理对板栗果实产量及栗仁干物质含量的影响

经2年施肥后，不同施肥处理的板栗果实产量及栗仁干物质含量见表 3。

表 3

不同施肥处理的板栗果实产量及栗仁干物质含量

处理	单果质量/g		产量/(kg·亩^-1)		w(干物质)/%
处理	第一年	第二年	第一年	第二年	第一年	第二年
CK	11.45 cB	11.37 cB	226.52 cC	228.23 dD	50.55 bA	50.56 bB
C1	12.29 aA	12.44 aA	257.76 aA	260.62 aA	52.36 aA	52.30 aA
C2	11.78 bAB	12.06 bA	243.19 bB	251.63 bB	52.17 aA	52.21 aA
C3	11.83 bAB	11.99 bA	242.63 bB	242.94 cC	50.27 bA	50.77 bAB

由表 3可看出，与CK处理相比，C1、C2、C3处理均能提高单果质量、产量和干物质含量，其中以C1处理的效果最为明显。与CK处理相比，C1处理的单果质量、产量和干物质含量最高可分别显著提高9.41%、14.19%和3.58%，说明施用蚯蚓粪有机肥等养分替代复合肥可以有效提高板栗的产量、单果质量及栗仁干物质含量，这与C1处理对“泰山板栗”果实品质的提升规律一致。另外，根据2年数据统计分析，C1、C2处理在提升干物质含量方面无显著性差异，说明等养分施用蚯蚓粪有机肥处理与施用牛粪有机肥处理在提升板栗干物质含量方面无明显差异。在单果质量方面，C2、C3处理的2年数据均无显著性差异。

3 讨论与结论

3.1 蚯蚓粪有机肥等养分替代复合肥对“泰山板栗”炭疽病的抑制效果

试验发现，蚯蚓粪有机肥等养分替代复合肥可显著降低板栗炭疽病的发病率(发病率降低4.3%，染病叶片数降幅20.19%，根系微生物量增幅68%)，说明基施蚯蚓粪有机肥对板栗炭疽病的抑制有着正向作用。分析其原因如下：

(1) 蚯蚓粪有机肥中含有大量的有益微生物，这些微生物在土壤中生长繁殖并产生多糖。多糖与板栗自身根部分泌的有机胶体等物质结合并生成一种膜，可以有效抵抗病原菌的入侵。

(2) 有益微生物的繁殖可以与病原真菌争夺碳、氮等营养资源，同样可起到抑制病原微生物的作用。

(3) 蚯蚓粪有机肥中的有机质可以改良土壤结构，连续施用蚯蚓粪有机肥能降低土壤容重，提高土壤孔隙度，为板栗的生长创造良好的生存环境，有利于根部的呼吸与生长。强壮的根部使得板栗具有更强的免疫力和抵抗力，可以有效抵抗炭疽病原菌的入侵。Zhao等^[20]的研究显示，相较鸡粪有机肥，蚯蚓粪有机肥能更有效地抑制长期连作番茄土壤的枯萎病，本试验与前人的研究结果一致。

3.2 蚯蚓粪有机肥等养分替代化肥改善“泰山板栗”果实的效果

蚯蚓粪富含的植物生长调节物质和有益微生物可有效改善作物的农艺性状^[21]。已有研究表明，蚯蚓粪中含有的几丁质酶与纤维素酶能加速田间碳源物质的分解，并将多糖降解为低相对分子质量的单糖与寡聚糖，从而被作物吸收，提高养分利用率。刘鸣达等^[22]的研究显示，与单施化肥相比，蚯蚓粪肥与化肥配施可明显提高油麦菜的产量与品质。董卫华等^[23]的研究显示，与牛粪菌菇渣肥相比，施用蚯蚓粪肥能够增强大棚番茄的抗病性并提高产量。冯腾腾等^[24]的研究显示，与单施鸡粪与化肥相比，将鸡粪、减量化肥与蚯蚓粪肥混合施用可显著提高黄瓜的产量和品质。试验表明，蚯蚓粪有机肥处理可明显提高“泰山板栗”栗仁的品质和果实产量，与CK处理相比，栗仁的可溶性固形物、淀粉、可溶性糖、维生素C含量分别提高6.06%、7.72%、4.74%、5.17%，单果质量、干物质含量和产量最高可分别提高9.41%、3.58%、14.19%。推测原因可能为：

(1) 板栗种植以沙壤土和粗骨土等便于排涝的土壤为主，该土壤类型保水保肥能力较差，容易造成养分流失。用蚯蚓粪有机肥部分替代化肥，可为土壤提供大量的有机质，从而起到保水保肥的作用，为板栗生长提供良好的土壤环境。

(2) 与传统牛粪肥、鸡粪肥相比，蚯蚓粪肥属于过腹腐熟的肥料，其含有的淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶和几丁质酶等酶类能分解土壤中的各种有机物，并释放易于被作物吸收的养分。蚯蚓粪肥还可显著提高土壤中蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶的活性，加速营养元素在土壤中的循环和利用，提高肥料利用率，并增强土壤供肥能力。因此，基施蚯蚓粪有机肥处理的板栗产量与栗仁品质高于牛粪有机肥、鸡粪有机肥处理的。同时，由于牛粪有机肥养分含量较低，等养分替代复合肥后，基施量显著大于鸡粪有机肥处理的，故牛粪有机肥处理提供的有机质更多，保水保肥能力较鸡粪有机肥处理的强，基施牛粪有机肥处理的板栗产量与栗仁品质均略高于基施鸡粪有机肥处理的。

4 结语

目前，已有研究报道了利用化学方法及微生物方法防治板栗炭疽病，但通过有机肥部分替代化肥，从源头抑制板栗炭疽病发病的研究鲜见。本文设计的田间试验，探究了不同发酵粪肥等养分部分替代化肥环境下对板栗炭疽病的实际抑制效果及对板栗果实内外在品质的影响。申飞等^[25]强调，单施蚯蚓粪有机肥对抑制食细菌线虫的效果显著，未来将对该效果做进一步验证。综上，蚯蚓粪有机肥等部分替代化肥在“泰山板栗”生产上的运用具有巨大的潜力，可有效抑制板栗炭疽病发生，提高板栗的品质与产量。

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