花椒油渣与猪粪制备的有机肥料对大豆产量及品质的影响

Effects of Organic Fertilizer Prepared from <i>Zanthoxylum bungeanum</i> Maxim. Oil Residue and Pig Manure on Soybean Yield and Quality

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.06.005

李晓松 Xiaosong LI , 张莉 Li ZHANG , 黄世炎 Shiyan HUANG , 刘军化 Junhua LIU , 何明龙 Minglong HE , 黄成志 Chengzhi HUANG , 陈明元 Mingyuan CHEN

1 重庆三峡农业科学院重庆 404150 Chongqing Three Gorges Academy of Agricultural Science, Chongqing 404150, China 2 重庆三峡学院重庆 404100 Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404100, China

Author notes:

Correspondence to: 陈明元(1979—)，男，硕士，副研究员，高级肥料配方师、标准化工程师，主要从事土壤与肥料、作物耕作栽培技术及新型肥料、微生物肥料的开发与应用研究；553616979@qq.com

摘要：

为探究猪粪和花椒油渣为原料生产的有机肥的肥效，以2个品种的大豆为试验对象，开展了田间小区试验。试验设置不施肥(T1)、施用猪粪花椒油渣有机肥(T2)、施用商品有机肥(T3)等3个处理，考察了不同处理对大豆生长、产量及品质的影响。结果表明：T2处理的两种大豆产量较T1处理的分别增产11.87%和10.47%，较T3处理的分别增产7.41%和5.04%；T2处理的两种大豆脂肪和蛋白质含量较T1处理的分别提高6.73%和5.75%、5.41%和1.39%，较T3处理的分别提高4.24%和1.57%、4.18%和0.66%。以猪粪和花椒油渣为原料生产的有机肥，兼具资源循环与生态效益，可实现大豆的高产优质栽培及农业废弃物的资源化利用。

关键词：

有机肥料; 花椒油渣; 猪粪; 大豆; 产量; 品质; 资源化利用;

Abstract：

To investigate the fertilizer efficiency of organic fertilizer produced from pig manure and Zanthoxylum bungeanum Maxim. oil residue, a field plot experiment is conducted using two soybean varieties. Three treatments are established: no fertilization (T1), application of pig manure and Zanthoxylum bungeanum Maxim. oil residue organic fertilizer (T2), and application of commercial organic fertilizer (T3). The effects of different treatments on soybean growth, yield, and quality are examined. The results show that comparing with T1, the T2 treatment increases the yield of the two soybean varieties by 11.87% and 10.47%, respectively, and increases yield by 7.41% and 5.04% compared with T3. Comparing with T1, the T2 treatment increases the fat and protein content of the two soybean varieties by 6.73% and 5.75%, and 5.41% and 1.39%, respectively. Comparing with T3, the increases are 4.24% and 4.18% for fat, and 1.57% and 0.66% for protein, respectively. The organic fertilizer produced from pig manure and Zanthoxylum bungeanum Maxim. oil residue combines resource recycling and ecological benefits, enabling high-yield, high-quality soybean cultivation and the resource utilization of agricultural waste.

Keyword：

organic fertilizer; Zanthoxylum bungeanum Maxim.oil residue; pig manure; soybean; yield; quality; resource utilization;

化肥的施用对我国粮食的增产有显著贡献，但长期过量施用化肥带来的负面影响日益突出^[1-2]。随着生猪集约化养殖规模的不断扩大，大量新鲜养殖废弃物的任意排放，引发了严重的环境污染问题^[3]，猪粪的资源化利用显得尤为迫切。猪粪是生态安全的有机肥料资源^[4]，在自然环境中经过堆置和发酵处理后的猪粪堆肥富含多种速效养分以及各种酶类^[5]。将畜禽粪便等农业废弃物转化为肥料，并作为有机养分应用于农田，能够显著减少养分的流失，是实现废弃物资源化利用的主要方式^[6]。孙铭鸿等^[7]指出，猪粪有机肥料在长期供应养分方面具有显著优势，能够有效减少土壤养分流失，并提升肥料利用率。

花椒栽培历史悠久^[8]，资源丰富，是我国传统的香料植物之一^[9]。近年来，随着花椒产业的迅猛发展，大量的花椒废弃物随之产生，但花椒废弃物的资源化利用率尚处于较低水平。花椒油渣作为花椒油脂提取过程中的主要副产品^[10]，其利用率长期较低，甚至常被直接废弃，造成了资源的浪费^[11]。将花椒油渣作为生产有机肥料的原料，不仅能够实现资源的循环利用，还有助于减少因花椒油渣不当处置所引发的面源性污染。目前，对于花椒废弃物资源化利用的研究主要集中在提取酚类物质制备食品抗氧化剂或提取碱类物质制备杀虫剂等方面^[12]，而有关花椒油渣作为制肥原料的研究较少^[13]。本研究将规模化养殖场产生的猪粪与花椒油厂产生的花椒油渣进行有机结合，委托企业制备出有机肥料；然后通过田间小区试验，对比分析该有机肥料对大豆农艺性状、产量及品质的影响。本研究旨在拓展花椒油渣资源化利用的新途径，以期为农业可持续发展及农业废弃物的资源化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料：发酵菌剂，主要成分为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌菌群，有效活菌数≥2.0亿/g，湖北启明生物工程有限公司；花椒油渣，重庆市树上鲜食品(集团)有限公司；猪粪，市购；商品有机肥，市购；猪粪花椒油渣有机肥，自制。

自制猪粪花椒油渣有机肥的堆肥发酵在重庆农神生物工程有限公司进行，猪粪与花椒油渣混合发酵质量比为4 ∶1。供试肥料养分含量见表 1。

表 1

供试肥料养分含量

项目	猪粪花椒油渣有机肥	商品有机肥
w(有机质)/%	42.86	34.65
w(全氮)/%	2.64	2.20
w(全磷)/%	3.26	3.80
w(全钾)/%	2.08	1.85
w(总养分)/%	7.98	7.85
pH	7.31	6.44

试验于2024年5月在重庆市万州区甘宁镇重庆三峡农业科学院甘宁试验基地开展，地理位置为30°39′51″ N，108°14′01″ E。试验地地势平坦，土壤类型为紫色壤土，肥力中等。土壤pH为7.50，w(有机质)为14.4 mg/kg，w(碱解氮)为57.4 mg/kg，w(有效磷)为26.1 mg/kg，w(速效钾)为55.0 mg/kg。供试大豆品种为“兴豆106”和“郓豆1号”，由重庆三峡农业科学院提供。

1.2 试验设计

田间小区试验采用随机区组排列，共设置3个处理，每个处理设置3次重复，具体处理见表 2，其中1亩=667 m²。小区面积为6.4 m²(行长为3.2 m，设置4行区，行距为0.4 m，株距为0.2 m)，每行种植15窝，每窝种植2苗，四周设1行保护行。播种日期为2024年5月28日，收获日期为2024年9月6日。

表 2

试验设计

处理	施肥种类	施肥量/(kg·亩^-1)
T1	不施肥	0
T2	猪粪花椒油渣有机肥	138.90
T3	商品有机肥	138.90

1.3 指标及测定方法

在大豆收获期，每个处理随机选取8株植株，分别测定形态指标、产量构成因素、品质指标。

形态指标：分枝数、主茎节数，直接计数；株高，用卷尺测量从地表至植株顶端的高度；底荚高度，用卷尺测量从地表至最低结荚部位的高度。

产量构成因素：单株有效荚数，计数正常结荚的荚果数；空荚数，计数未结实的荚果数；单株粒数，计数单株全部结实籽粒数；百粒质量，随机选取100粒籽粒，用电子天平称量，重复3次测量后取平均值；单株总质量，用电子天平称量单株全部干物质质量；亩产量，按小区总产量折算。

品质指标：脂肪含量，采用索氏提取法测定；蛋白质含量，采用凯氏定氮法测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(ANOVA)，利用LSD法检验处理间差异显著性(P＜0.05)，数据以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大豆苗期和收获期株高的影响

不同处理的大豆苗期和收获期株高见表 3，表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

表 3

不同处理的大豆苗期和收获期株高

品种	处理	株高/cm
品种	处理	苗期	收获期
兴豆106	T1	16.07±2.90 ab	80.81±3.05 b
	T2	17.10±0.96 a	82.00±3.26 ab
	T3	12.87±0.16 b	88.09±3.31 a
郓豆1号	T1	22.13±1.56 b	85.46±1.25 b
	T2	24.20±0.35 a	95.21±3.13 a
	T3	21.73±0.31 b	91.50±0.45 a

由表 3可看出：在苗期，兴豆106和郓豆1号不同处理的株高由高到低均为T2＞T1＞T3；兴豆106 T2处理的株高与T3处理的差异显著，郓豆1号T2处理的株高与T1、T3处理的差异显著。在收获期，兴豆106不同处理的株高由高到低为T3＞T2＞T1，T3处理的株高较T1处理的显著提高9.01%；郓豆1号不同处理的株高由高到低为T2＞T3＞T1，T2处理的株高较T1处理的显著提高11.41%，较T3处理的提高4.05%。

2.2 不同处理对大豆植株生长性状、产量及品质的影响

2.2.1 植株生长性状

不同处理的大豆植株生长性状见表 4。

表 4

不同处理的大豆植株生长性状

品种	处理	分枝数/个	主茎节数/个	底荚高度/cm	单株粒数/粒	单株总质量/g
兴豆106	T1	3.88±0.25 a	11.21±0.29 a	10.90±0.46 a	60.67±0.40 a	13.33±0.53 b
	T2	4.00±0.21 a	11.25±0.21 a	10.96±0.62 a	63.29±3.57 a	14.72±0.73 a
	T3	3.96±0.37 a	11.42±0.14 a	11.21±0.26 a	61.13±0.13 a	13.89±0.48 ab
郓豆1号	T1	4.29±0.32 a	12.17±0.26 a	9.39±0.38 a	73.46±0.31 b	16.36±0.26 c
	T2	4.21±0.14 a	12.29±0.32 a	9.33±0.10 a	76.63 ±1.15 a	18.07±0.27 a
	T3	4.21±0.26 a	12.54±0.32 a	9.63±0.07 a	74.92±1.00 ab	17.21±0.25 b

由表 4可看出：兴豆106的分枝数、主茎节数、底荚高度及单株粒数在不同处理间无显著性差异，T2处理的单株粒数较T1、T3处理的分别提升4.32%、3.53%；T2处理的单株总质量高于T1、T3处理的，分别提升10.43%、5.98%，且与T1处理的差异显著。

郓豆1号的分枝数、主茎节数及底荚高度在不同处理间无显著性差异；T2处理的单株粒数高于T1、T3处理的，分别提升4.32%、2.28%，且与T1处理的差异显著；T2处理的单株总质量较T1、T3处理的分别显著提升10.45%、5.00%。

2.2.2 产量构成

不同处理的大豆产量及其构成因子见表 5。

表 5

不同处理的大豆产量及其构成因子

品种	处理	结荚数/个	空荚数/个	单株有效荚数/个	百粒质量/g	产量/(kg·亩^-1)	较T1处理增产率/%
兴豆106	T1	46.46±2.92 a	4.59±0.74 a	41.88±2.32 b	21.99±0.88 a	166.70±6.62 b
	T2	49.83±1.05 a	3.71±0.44 a	46.13±0.66 a	23.56±0.56 a	186.49±12.79 a	11.87
	T3	48.46±1.55 a	4.50±1.11 a	43.54±1.16 ab	22.71±0.83 a	173.63±6.02 ab	4.16
郓豆1号	T1	53.04±0.51 a	3.92±2.16 a	49.13±2.55 a	22.27±0.34 b	204.50±3.19 c
	T2	56.50±2.63 a	3.00±0.33 a	53.67±2.53 a	23.59±0.66 a	225.91±3.34 a	10.47
	T3	54.42±1.76 a	2.79±1.37 a	51.63±2.38 a	22.98±0.63 ab	215.08±3.12 b	5.17

由表 5可看出：对于兴豆106，在结荚效率方面，T2处理的单株有效荚数高于T3处理的，显著高于T1处理的，较T3、T1处理的分别提升5.95%和10.15%；在空荚数方面，T2处理的最低，较T1、T3处理的分别减少19.17%、17.56%；在百粒质量方面，T2处理的高于T1、T3处理的，分别提升7.14%、3.74%；在产量方面，T2处理的产量最高，较T3、T1处理的分别提升7.41%、11.87%，且与T1的处理差异显著。

对于郓豆1号，在结荚效率方面，T2处理的单株有效荚数高于T1、T3处理的，分别提升9.24%、3.95%；在空荚数方面，T2处理较T1处理减少23.47%；在百粒质量方面，T2处理的高于T3处理的，显著高于T1处理的，较T3、T1处理分别提升2.65%、5.93%；在产量方面，T2处理的产量最高，较T1、T3处理的分别显著提升10.47%、5.04%。

2.2.3 籽粒品质

不同处理的大豆品质指标见表 6。

表 6

不同处理的大豆品质指标

品种	处理	w(脂肪)/%	w(蛋白质)/%
兴豆106	T1	22.13±0.33 b	41.54±0.86 b
	T2	23.62±0.50 a	43.93±0.81 a
	T3	22.66±0.18 b	43.25±0.59 a
郓豆1号	T1	20.32±0.22 b	46.67±0.13 b
	T2	21.42±0.17 a	47.32±0.32 a
	T3	20.56±0.08 b	47.01±0.14 ab

由表 6可看出：对于兴豆106，T2处理的脂肪含量显著高于T1、T3处理的；T2处理的蛋白质含量高于T3处理的, 显著高于T1处理的；与T1、T3处理相比，T2处理的脂肪和蛋白质含量分别提升6.73%和5.75%、4.24%和1.57%。

对于郓豆1号，T2处理的脂肪含量较T1、T3处理的显著提升5.41%、4.18%；T2处理的蛋白质含量高于T3处理的，显著高于T1处理的，分别提升0.66%、1.39%。

3 讨论

已有研究表明，配施有机肥能更有效地促进大豆产量的提升和品质的改善^[14]。在结荚性状方面，赵晓宇等^[15]的研究发现，施用有机肥能提高大豆单株有效荚数并减少空荚率。本研究结果显示，猪粪花椒油渣有机肥处理的单株有效荚数最多，空荚数减少，结荚效率提升，这与上述研究结论基本一致。在品质方面，谢志煌等^[16]的研究表明，施用有机肥能够增加大豆籽粒蛋白质和脂肪含量，改善营养品质。刘瑞锋^[17]通过试验发现，畜禽粪便堆肥对大豆籽粒脂肪积累具有显著的促进作用。本研究中，猪粪花椒油渣有机肥处理提高了兴豆106及郓豆1号的蛋白质和脂肪含量，与前人的研究结论基本一致。产量是综合反映大豆生长与结实情况的指标。孙凯^[18]的研究表明，有机肥与化肥配施能够有效提高大豆产量。郭立月等^[19]的研究表明，施用禽畜粪便有机肥能够显著增加大豆生物量和最终产量。本试验结果显示，猪粪花椒油渣有机肥处理的产量最高，与已有的研究结论一致。

4 结语

本研究通过田间小区试验，系统评估了猪粪花椒油渣有机肥对大豆产量及品质的影响。田间小区试验结果表明：猪粪花椒油渣有机肥处理的兴豆106产量较不施肥处理的增产11.87%，较商品有机肥处理的增产7.41%；蛋白质质量分数达43.93%，较不施肥处理的提升5.75%，较商品有机肥处理的提升1.57%；脂肪质量分数为23.62%，较不施肥处理的提升6.73%，较商品有机肥处理的提升4.24%。猪粪花椒油渣有机肥处理的郓豆1号产量较不施肥处理的增产10.47%，较商品有机肥处理的增产5.04%；蛋白质质量分数达47.32%，较不施肥处理的提升1.39%，较商品有机肥处理的提升0.66%；脂肪质量分数为21.42%，较不施肥处理的提升5.41%，较商品有机肥处理的提升4.18%。结果表明，猪粪花椒油渣有机肥在肥效方面表现出明显优势，对大豆产量与品质均有较好的提升效果。

本研究探讨了猪粪与花椒油渣制备的有机肥在大豆生产中的应用，在花椒油渣长期低利用率带来的资源浪费和环境污染问题背景下，为农业废弃物的资源化利用提供了新思路，不仅实现了废弃物的高效循环利用，还通过降低肥料成本，促进了农业经济的可持续性。

然而，猪粪花椒油渣有机肥的应用仍需深化，主要体现在三个方面：①猪粪的腐熟工艺需进一步优化，应深入探索添加酸化剂或联合堆肥菌剂等预处理技术^[20]，优化猪粪与花椒油渣的配比，生产出更完善的肥料产品；②施用有机肥可以稳定和提高土壤有机质含量^[21]，猪粪花椒油渣有机肥需在干旱、盐碱或酸性土壤等不同生态区进行长期定位试验，确定其环境适应性以及在不同土壤中应用的肥效^[22]；③花椒油渣中的活性成分(如花椒素、柠檬烯等)具有天然抑菌特性^[23]及显著的杀虫特性^[24]，可通过抑制土壤病原菌或激活作物免疫系统间接提升抗病能力，但仍需通过田间试验进一步验证其在作物生长中的抗菌效果及杀虫效力。尽管田间小区试验已验证猪粪花椒油渣有机肥的效果，但其推广应用仍需面对技术优化、环境适应性及产业化等挑战。未来的研究可聚焦评估花椒油渣的土壤改良效果、优化花椒油渣与猪粪的配比。猪粪与花椒油渣的协同利用模式兼具经济与生态效益，有望为可持续农业发展提供新的解决方案。

ckwx 参考文献

杨忠妍. 化肥施用过量对农作物的危害[J]. 现代农业科技, 2020(21): 203-204.

南京市统计局, 国家统计局南京调查队. 南京统计年鉴(2016)[M]. 北京: 中国统计出版社, 2016.

孟琳, 王强, 黄启为, 等. 猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量和氮效率的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2008, 24(1): 68-71.

郭校伟, 潘军晓, 张济世, 等. 好氧发酵猪粪部分替代化肥提高夏玉米氮素利用率和土壤肥力[J]. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(6): 1025-1034.

尹晓明, 王荣江, 徐潇潇, 等. 猪粪堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(2): 254-263.

朱建春, 张增强, 樊志民, 等. 中国畜禽粪便的能源潜力与氮磷耕地负荷及总量控制[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(3): 435-445.

孙铭鸿, 蒋炳伸, 沈健林, 等. 猪粪化肥配施对稻田土壤氮素含量及氮肥利用效率的影响[J]. 农业现代化研究, 2021, 42(1): 175-183.

曾京京. 我国花椒的栽培起源和地理分布[J]. 中国农史, 2000(4): 68-75.

于胜男. 花椒的研究概述[J]. 中国调味品, 2012, 37(12): 10-12.

黄鹏, 黄东杰. 花椒籽的研究及开发利用现状[J]. 现代农业科技, 2018(23): 231-232.

孟资宽, 任元元, 邹育, 等. 花椒副产物的研究现状及展望[J]. 食品与发酵科技, 2021, 57(3): 140-144.

PHUYAL N, JHA P K, RATURI P P, et al. Total phenolic, flavonoid contents, and antioxidant activities of fruit, seed, and bark extracts of Zanthoxylum armatum DC[J]. The Scientific World Journal, 2020, 2020(1): 8780704.

李龙涛, 李万明, 孙继民, 等. 城乡有机废弃物资源化利用现状及展望[J]. 农业资源与环境学报, 2019, 36(3): 264-271.

王小林, 张盼盼, 纪晓玲, 等. 黄土塬区施肥策略对大豆生物量分配及转化积累的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(33): 23-29.

赵晓宇, 陈广平, 苏二虎, 等. 增施有机肥和微生物菌肥对大豆农艺性状及产量的影响[J]. 北方农业学报, 2024, 52(2): 37-45.

谢志煌, 李彦生, 金剑, 等. 增施牛粪有机肥对黑土农田大豆营养品质的影响[J]. 土壤与作物, 2018, 7(4): 412-418.

刘瑞锋. 循环农业田间应用畜禽粪便堆肥效果分析[J]. 农家参谋, 2018(3): 29.

孙凯. 有机肥和化肥配施对大豆产量的影响[J]. 种子科技, 2025, 43(2): 19-21.

郭立月, 刘雪梅, 战丽杰等. 不同方式处理牛粪对大豆生长和品质的影响[J]. 生态学报, 2012, 32(18): 5738-5746.

周江明, 王利通, 徐庆华, 等. 适宜猪粪与菌渣配比提高堆肥效率[J]. 农业工程学报, 2015, 31(7): 201-207.

周伯瑜, 杨子江. 论有机肥料在农业生态系统中的地位和作用[J]. 生态学杂志, 1992(3): 55-57.

罗佳, 盛建东, 王永旭, 等. 不同有机肥对盐渍化耕地土壤盐分、养分及棉花产量的影响[J]. 水土保持研究, 2016, 23(3): 48-53.

娄京荣. 花椒化学成分及药理活性研究[D]. 济南: 济南大学, 2019.

SINGH G, SINGH R, VERMA P K, et al. Anthelmintic efficacy of aqueous extract of Zanthoxylum armatum DC. seeds against Haemonchus contortus of small ruminants[J]. Journal of Parasitic Diseases, 2016, 40: 528-532. doi:10.1007/s12639-014-0540-5