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枳壳（Aurantii fructus）为芸香科柑橘属植物酸橙（Citrus aurantium L.）及其栽培变种的干燥未成熟果实[1]，始记载于《雷公炮炙论》，是常用的大宗药材，味苦、辛、酸，具有宽中理气，行滞消胀之功效，主治胸协气滞、胀满疼痛、食积不化等病症[2]。枳壳主要栽培于江西、四川和湖南[3]，分别称为江枳壳、川枳壳和湘枳壳[4]。三省枳壳年产量占全国的 70% 以上，以湘枳壳产量最大，占全国产量的 40% 以上[5]。湖南沅江市是全国著名的枳壳药材生产基地，枳壳为湖南道地药材，是四磨汤口服液的主要原料之一。药渣为枳壳、槟榔、乌药和木香等混合水提取后的有机废弃物，其肥料化利用是实现药渣无害化、减量化和资源化处理的主要手段[6]。因此，将药渣废弃物肥料化利用后，再用于中药材栽培，可以促进药渣的循环利用，对中药企业创收和环境保护意义重大[7]。
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枳壳主要含有黄酮类、挥发油类、香豆素类和少量生物碱等活性成分[8]，其中黄酮类化合物芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷等成分具有抗氧化、抗炎、抗癌抑菌等多种功效[9-10]。随着人们对枳壳药用价值认知的不断深入，枳壳的市场需求量急剧增加，栽培面积逐年扩大，种植户为追求高产过量单施化肥，导致土壤肥力下降、板结严重、局部出现酸化等现象，氮、磷流失导致所在地区面源污染加剧以及枳壳产量和品质的下降。目前，枳壳的研究主要集中在其有效成分的提取、成分功能、药理作用等方面[11]，有关施肥及养分管理对土壤生物特性和枳壳产量及品质影响缺乏研究，从而限制了枳壳产量、品质提升和产业发展。已有大量研究表明有机无机配施显著提高药用植物的产量和品质[12-13]，同时还可以缓解连作障碍[14-15]，提高土壤微生物数量，改善土壤质量[16-17]。因此，在枳壳栽培过程中开展药渣有机与无机肥配施，对提高土壤肥力、促进枳壳高产稳产和提升枳壳品质具有重要意义。
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本研究通过探索药渣有机无机肥配施对土壤理化性质、酸橙树的生长、枳壳产量和质量的影响，以期使用有机肥替代部分化肥，减少化肥施用，从而减轻氮、磷流失对环境造成的不利影响，维持土壤可持续生产能力，为合理的枳壳优化施肥模式提供技术参考。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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药渣有机肥是由枳壳、槟榔、乌药和木香等混合水提取四磨汤后的药渣废弃物，混合芦苇渣和酱油渣经过高温好氧堆肥后，再添加适量中微量元素制成，其 pH 值为 8.23，有机质≥ 45%，总养分为 3.82%，其中 N 9.45 g/kg、P2O5 22.35 g/kg、K2O 6.42 g/kg。
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试验于 2017 年 10 月～2018 年 7 月在沅江市湖南益森沅江枳壳中药研究所进行，试验选择的酸橙树于 2017 年开始挂果，树平均茎粗 9.73 cm、平均树幅 153 cm。试验前 0～20 cm 耕层土壤理化性质为：pH 值 6.23，有机质 17.46 g/kg，全氮 0.78 g/kg，全磷 0.65 g/kg，全钾 14.71 g/kg，碱解氮 52.64 mg/kg，有效磷 26.33 mg/kg，速效钾 65.84 mg/kg。
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1.2 试验设计
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试验设 4 个处理，3 次重复。CK，100% 化肥 （习惯施肥），总养分（N、P2O5 和 K2O 之和，下同）612 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 为 1∶1∶1；F1，施用 3000 kg/hm2 的药渣有机肥代替部分化肥，总养分 612 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 为 1∶1∶1；F2，施用 3000 kg/hm2 的药渣有机肥代替部分化肥，总养分 510 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 为 1∶0.5∶1；F3，施用 3000 kg/hm2 的药渣有机肥代替部分化肥，总养分 475.2 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 为 1∶0.5∶0.8。底肥采用穴施，在酸橙树冠滴水位挖取长、宽、深度分别为 50、30、20 cm 的槽穴，将底肥混合均匀撒施在槽穴底部，然后覆盖土壤，追肥均采用树冠下撒施。每个小区设 10 株酸橙树，大小基本一致，种植密度为 600 株 /hm2，行株距为 5 m×4 m。小区随机排列，常规管理。枳壳于 2018 年 7 月 17 日采收。具体施肥方法见表1。
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注：1）每 1000 kg 药渣有机肥配有 5 kg 硫酸锌、5 kg 硼砂、20 kg 硫酸镁、0.5 kg 硫酸铁、0.2 kg 硫酸铜、0.1 kg 硫酸钼；2）复合肥为硫酸钾型，养分比例为 17-17-17，尿素 N 46.4%，过磷酸钙 P2O5 12%，硫酸钾 K2O 51%。
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1.3 取样与测定方法
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在收获期（2018 年 7 月 17 日），每小区随机选取 5 株酸橙树进行枳壳采收测产，用皮尺测定酸橙树的茎周和树幅，随机选取 11 个枳壳用游标卡尺测定果实直径，随机选取 19 片春梢新叶，用叶绿素仪（日本柯尼卡美能达 SPAD-502Plus）测定 SPAD 值。选取底肥施肥区域范围内，长、宽、深分别为 20、10、20 cm 的区域采集全部土壤，仔细挑选蚯蚓并记录数量。随机选取 5 个位点在树冠内侧水平距离底肥施肥区域最边缘 2 cm、深 5～20 cm 处的土壤，分成 2 份，1 份经稀释涂布平板法测定土壤的细菌（营养琼脂培养基）、真菌（孟加拉红培养基）和放线菌（高氏一号培养基）数量[18]； 1 份经自然烘干测定土壤的理化性质[19]，土壤 pH值按照土水比 1∶5，利用 PHS-3C 型 pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司）测定，有机质采用硫酸-重铬酸钾氧化法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，有效磷采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定。
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1.4 数据处理
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采用 WPS 2020 进行试验数据整理和作图，利用 SPSS 18.0 进行统计分析，采用最小显著差异法 （LSD）进行多重比较。
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2 结果与分析
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2.1 有机无机肥配施对酸橙树生长和产量的影响
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由表2 可知，酸橙树茎粗、树幅和 SPAD 值以 F1 处理为最大，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F1、F2、F3 处理的茎粗和 SPAD 值都显著高于 CK 处理，不同处理的树幅之间相差不显著。果实直径以 F3 处理最大，其次是 F2 处理，最小的是 CK 处理，F3 处理的果实直径显著高于其他处理。枳壳产量以 F2 处理最高，其次是 F3 处理，最低是 CK 处理，F2 与 F3 处理的枳壳产量相差不显著，但是都显著高于 CK 处理，其中 F2 处理的产量较 CK 处理提高了 17.49%，F3 处理的产量较 CK 处理提高了 12.53%。试验结果表明，相比全施化肥，药渣有机无机肥配施更有利于促进酸橙的生长和产量提高。
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注：每组试验数据为重复 3 次的平均数；不同字母表示处理间差异达 5% 显著水平。下同。
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2.2 有机无机肥配施对土壤理化性质的影响
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由表3 可以看出，土壤的 pH 值以 F1 处理最高，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理。土壤的有机质含量以 F3 处理最高，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F1、F2、F3 处理的有机质相差不显著，但是都显著高于 CK 处理。F1、F2、F3、CK 处理的土壤全氮、全磷和全钾相差不显著。土壤中的碱解氮含量以 F2 处理最高，其次是 F3 处理，最小的是 CK 处理，其中 F2 与 F3 处理的碱解氮相差不显著，但是都显著高于 CK 处理。土壤中的有效磷含量以 F2 处理最高，其次是 F3 处理，最小是 CK 处理，其中 F2 与 F3 处理的有效磷含量相差不显著，但都显著高于 F1 和 CK 处理。土壤中的速效钾含量以 F1 处理最高，其次是 F3 处理，最小是 CK 处理，其中 F1、F2、F3 处理的有效磷含量相差不显著，但是都显著高于 CK 处理。试验结果说明，相比全施化肥，药渣有机无机配施提高了土壤的 pH 值，增加了土壤有机质，提高了土壤有效养分。
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2.3 不同处理对枳壳土壤微生物和蚯蚓数量的影响
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由图1 结果可看出，土壤细菌数以 F3 处理最多，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F2 与 F3 处理的细菌数相差不显著，但是都显著高于 F1 和 CK 处理。土壤真菌数以 F1 处理最多，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理。土壤放线菌数以 F3 处理最多，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F1、F2、F3 处理的放线菌数相差不显著，但都显著高于 CK 处理。土壤蚯蚓数以 F3 处理最多，为 63.33 条 /m2，其次是 F2 处理，为 46.67 条 /m2，最小是 CK 处理，为 10 条 /m2，其中 F3 处理的蚯蚓数显著高于 F1、F2 和 CK 处理，相比 CK 处理，F3 处理的土壤蚯蚓数增加了 5.33 倍，F2 处理的土壤蚯蚓数量增加了 3.67 倍。试验结果表明，相比全施化肥，药渣有机无机配施可以增加土壤细菌、真菌、放线菌和蚯蚓的数量。
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2.4 不同处理对枳壳有效成分的影响
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由表4 可知，枳壳的柚皮苷和新橙皮苷含量都以 F1 处理最高，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F1 处理的柚皮苷和新橙皮苷含量都显著高于其他处理。芸香柚皮素含量以 F1 处理最高，其次是 F3 处理，最小是 CK 处理，其中 F1 与 F3 处理的芸香柚皮素含量相差不显著，但都显著高于 F2 和 CK 处理。桔皮素含量以 CK 处理最高，其次是 F2 处理，最小是 F1 处理，其中 CK 与 F2 处理的桔皮素含量相差不显著，但 CK 处理显著高于 F1 和 F3 处理。川陈皮素含量以 F2 处理最大，其次是 CK 处理，最小是 F1 处理，其中 CK 与 F2 处理的川陈皮素含量相差不显著，但都显著高于 F1 和 F3 处理。圣草次苷含量以 F2 处理最高，其次是 F3 处理，最小是 CK 处理，其中 F2 处理的圣草次苷含量显著高于其他处理。柚皮素含量以 F1、 F2 和 F3 处理最高，最小是 CK 处理，其中 F1、F2 和 F3 处理的柚皮素含量显著高于 CK 处理。枳壳的有效成分总量以 F1 处理最大，其次是 F2 处理，最小是 CK 处理，其中 F1 处理的有效成分总量显著高于其他处理，相比 CK 处理，F1、F2、F3 处理的枳壳有效成分总含量分别显著提高 65.51%、 39.64%、22.60%。试验结果说明，相比全施化肥，药渣有机无机配施有利于增加枳壳的有效成分总含量。
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图1 不同处理对酸橙树对土壤微生物和蚯蚓的影响
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2.5 土壤理化性质与枳壳产质量的相关性分析
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由表5 可知，土壤有机质与细菌、真菌、放线菌和蚯蚓数呈极显著正相关（P <0.01），与碱解氮、有效磷、有效钾含量呈显著正相关（P <0.05）。有机质、碱解氮和有效磷都与细菌、真菌和放线菌数呈极显著正相关（P <0.01）。速效钾与真菌、放线菌数呈极显著正相关（P <0.01），与有机质、细菌和蚯蚓数呈显著正相关（P <0.05）。细菌数与有机质、碱解氮、有效磷呈极显著正相关（P <0.01），与速效钾呈显著正相关（P <0.05）。真菌和放线菌数都与有机质、碱解氮、有效磷和速效钾呈极显著正相关（P <0.01）。蚯蚓数与有机质、碱解氮、有效磷、细菌、放线菌数呈极显著正相关（P <0.01），与速效钾呈显著正相关（P <0.05）。枳壳产量与碱解氮、有效磷、细菌、放线菌和蚯蚓数呈极显著正相关（P <0.01），与有机质、速效钾和真菌数呈显著正相关（P <0.05）。试验结果说明，药渣有机无机肥配施可增加土壤有机质含量，有利于提高土壤微生物和蚯蚓数，促进土壤物质循环，活化土壤有效养分，从而增加酸橙树的枳壳产量。
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注：* 表示相关性显著，** 表示相关性极显著，总含量为枳壳总有效成分含量。
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3 讨论
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有机无机肥合理配施，可取有机肥之长补无机肥之短[18]，有机肥料中除含有氮、磷、钾三要素外，还含有钙、镁、硫、锌等中微量元素，相对单施化肥而言养分更全面，配施有机肥能改善因单施化肥而导致的养分失调、肥效前后不平衡等问题[20-21]。另外，长期施用有机肥可以提高土壤有机质含量，并且有效缓解土壤酸化[22]。本研究中，有机无机配施相比单施化肥显著提高了土壤的 pH 值。大量的研究表明，长期实行有机无机肥配施有利于土壤有机碳的积累，改善土壤结构，增加土壤的孔隙度和保水保肥能力，增强土壤酶活性，缓解土壤酸化，降低氮素损失，提高土壤肥力和肥料利用率，实现土壤培肥，促进作物增产[23-24]，这与本研究的结果一致。
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有机无机肥配施能够供应土壤微生物生长所需的能量和养分，为微生物活动提供有利条件，从而影响微生物群落结构多样性和功能[25]。另外，pH 值又是影响土壤微生物种群数量的重要因素[26]，有机肥的施入提高了酸性土壤的 pH 值，为微生物生长提供了有利的生存环境，而微生物的活动又可以促进土壤有机质的矿化分解和土壤中碳、氮、磷、硫等元素的循环与转化[27]。土壤中的养分元素大部分是以不溶解态形式存在[28]，不能被作物直接吸收利用，而微生物代谢产物中含有大量的有机酸类物质，这些物质可以加速微量元素的溶解，增加作物对微量元素的吸收，从而促进作物增产[29]。蚯蚓被称为“土壤生态系统工程师”，蚯蚓的生存需要大量的有机质和良好的通气环境，有机肥的施入可以有效改善土壤物理环境，增加土壤疏松程度，提高土壤通透性。本研究中，有机无机肥配施较单施化肥显著增加了土壤中的蚯蚓数量。在 F1 和 F2 处理中施用过多的化学肥料对蚯蚓产生刺激，从而减少了蚯蚓数量。此外，土壤真菌的大量繁殖也为蚯蚓提供了食物，而蚯蚓活动又能够促进土壤有机质的矿化和腐殖质的形成[30]，进一步改善土壤通透性，增加土壤有效养分含量，为土壤微生物和作物生长创造良好环境。同时，蚯蚓活动分泌各种活性酶，增强土壤酶活，改良土壤质量[31-32]。因此，有机无机配施有利于增加土壤的微生物和蚯蚓数，改良土壤结构，促进物质循环利用，提高枳壳产量和质量。
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枳壳的有效成分是其药理的基础，也是其作为药用植物的价值所在，研究表明中药材的有效药用成分与土壤中的微量元素密切相关[33]，而土壤微生物和蚯蚓活动可以加速土壤微量元素的溶解[34-35]，从而促进作物的吸收，提高枳壳的有效成分。有机肥配施提高了土壤 pH 值，缓解了土壤酸化，显著提高了土壤微生物数量和蚯蚓数量，蚯蚓和微生物活动又加速了土壤微量元素的溶解，促进了有机肥配施枳壳柚皮苷、新橙皮苷、芸香柚皮素等 7 种有效成分的积累，对于提升枳壳品质有重要意义。此外，氮、磷、钾大量元素对作物的有效成分产生影响，适当的高钾肥施用有利于作物有效成分含量的积累[36]，氮、磷、钾合理配施会增加次生代谢产物的积累[37]，导致 F1 处理的总有效成分最高。本研究中，相比其他处理，F3 处理减少 50% 化学磷肥和 20% 化学钾肥的用量，其细菌、放线菌和蚯蚓数量最多。有机无机配施能提高土壤有效养分，增加土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量，从而促进枳壳生长和药用成分积累。因蚯蚓较多采食真菌，导致土壤真菌数量少于其他有机肥配施处理。但是由于本身减施部分磷、钾肥，导致土壤中可吸收的磷、钾养分相对较少，其产量也低于 F2（仅减施化学磷肥的 50% 用量）处理。过度施用化肥会引起氮、磷流失，导致受纳水体的富营养化，造成农业面源污染问题。因此，综合考虑养分投入、枳壳产质量和预防农业面源污染，推荐种植户使用 F2（即施用 3000 kg/hm2 的有机肥代替部分化肥，总养分 510 kg/hm2，N∶P2O5 ∶K2O 为 1∶0.5∶1） 处理的施肥方案，在枳壳生产中可以获得较好的经济和生态效益。
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4 结论
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药渣有机肥替代部分化肥并减施 50% 磷肥 （F2，N∶P2O5 ∶K2O=1∶0.5∶1）的枳壳产量最高，为 935.2 kg/hm2，相比全施化肥（CK，N∶P2O5∶K2O=1 ∶1∶1），产量提高了 17.5%，枳壳有效成分总含量提高了 39.6%，还能较好地改良土壤结构，提高土壤微生物和蚯蚓数量，活化土壤有效养分，促进酸橙树的生长和增产提质。
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摘要
为促进中药渣循环利用，提升枳壳产量与品质，减少化肥施用，研究中药渣有机肥配施化肥对枳壳产量、土壤理化性质和药理有效成分含量的影响。结果表明，相比全施化肥，中药渣有机肥替代部分化肥增加了土壤有机质含量和 pH 值，缓解了土壤酸化，改良了土壤结构，提高了土壤微生物和蚯蚓数量，活化了土壤有效养分，有助于枳壳柚皮苷、新橙皮苷、芸香柚皮素、柚皮素等 7 种有效成分和总含量的积累，促进了酸橙树的生长和枳壳增产提质。中药渣有机肥替代部分化肥并适当减施 50% 磷肥（F2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1）的枳壳产量最高，为 935.2 kg/hm2 ，相比全施化肥（CK，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1），产量提高 17.5%，枳壳有效成分总含量提高 39.6%。因此，在酸橙栽培过程中，推荐种植户采用有机肥替代部分化肥作基肥施用，促进土壤养分循环利用，节约养分投入量，实现枳壳的增产提质。
Abstract
In order to promote the recycling of Chinese medicinal residue，improve the yield and quality of Aurantii fructus and reduce the application of chemical fertilizer，the effects of Chinese medicinal residue organic fertilizer combined with chemical fertilizer on Aurantii fructus yield，soil physicochemical properties and pharmacological active components content were studied．Results showed that compared with the chemical fertilizer，the Chinese medicinal residue organic fertilizer instead of part of the fertilizer could effectively increase soil organic matter content and pH，alleviate soil acidification， improve soil structure，increase the soil microbial number and earthworms，activate soil available nutrients，it was advantageous to the seven kinds of effective components such as aurantii naringin，neohesperidin，rutaceae naringenin， naringenin and their accumulation，and it promoted the growth of lime trees and Aurantii fructus yield and quality．The yield of Aurantii fructus（93512 kg/hm2 ）was the highest when the organic fertilizer of traditional Chinese medicinal residues replaced some part of chemical fertilizers and appropriately reduced 50% phosphate fertilizer（F2，N∶P2O5 ∶K2O=1∶0.5∶1）； Compared with that of CK（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1），the yield increased by 17.5%，and the total effective components content of Aurantii fructus increased by 39.6%．Therefore，in the process of lime cultivation，it is recommended that farmers apply organic fertilizer instead of part of chemical fertilizer as the base fertilizer，which can increase the number of soil microorganisms and earthworms，promote the recycling and utilization of soil nutrients，and save the nutrient input，so as to achieve fruit yield and quality improvement.