摘要
研究园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草生长及土壤理化性状的影响，为实现园林废弃物的资源化利用和‘帛玉’萱草的高效种植提供技术指导。通过不同堆肥施用量（CK：0% 施肥量，对照；T1：10% 施肥量；T2：20% 施肥量；T3：30% 施肥量；T4：40% 施肥量）对‘帛玉’萱草的生长（根长、叶宽、叶长、株高等）、生理指标［叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶 （CAT）等］及土壤酶活性（脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶）的不同效应，探究促进‘帛玉’萱草生长的园林废弃物堆肥施用量，并评估不同比例园林废弃物堆肥的优劣。结果表明：（1）T3 处理，除冠幅、花茎外，叶长、叶宽、株高、花朵数、根长、根活力、根重显著高于其他处理，地上、地下所有研究性状相关性分析表明，‘帛玉’萱草地上部器官与地下根长的生长发育协同效应明显。T3 处理的‘帛玉’萱草株高、叶长、花冠分别较 CK 提高了 21.93%、13.95%、10.04%，而根长、根活力和根重较 CK 分别提高了 73.5%、272% 和 42.73%。（2）T3 处理的抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、可溶性糖、叶绿素含量、可溶性蛋白均显著高于其余处理，T3 处理的 SOD、POD、CAT、可溶性糖、叶绿素含量及可溶性蛋白分别较 CK 提高 287.27%、57.14%、310.28%、57.31%、 152.46% 和 43.53%。（3）T3 处理优化了土壤酶组成，较 CK 显著提高了种植萱草土壤中的脲酶（16.04%）、蔗糖酶（211.73%）和蛋白酶（240.51%）活性，但显著降低了磷酸酶活性（53.59%）。综上所述，T3 处理，即在土壤中添加 30% 园林废弃物堆肥是‘帛玉’萱草种植过程中的最佳堆肥施用量，能有效促进‘帛玉’萱草地上与地下部的协调生长，从而使各项生理生化指标达到最优状态，可在萱草及类似的观赏花卉栽培中广泛应用。
Abstract
Studying the effects of different application amounts of compost from garden waste on the growth and soil physicochemical properties of Hemerocallis fulva ‘Boyu’can provide technical guidance for the resource utilization of garden waste and efficient cultivation of H. fulva‘Boyu’. By studying the effects of different treatment amounts（CK，T1，T2，T3， T4）of garden waste compost on the growth（root length，leaf width，leaf length，plant height），physiological indicators （chlorophyll，soluble sugar，soluble protein，POD，SOD，CAT，etc.），and soil enzyme activity（urease，sucrase， protease，phosphatase）of H. fulva‘Boyu’，this study aimed to explore the application amount of garden waste compost that promoted the growth of H. fulva‘Boyu’，and evaluated the advantages and disadvantages of different proportions of garden waste compost. The results showed that：（1）Under T3 treatment，except for crown width and flower stalks，the leaf length， leaf width，plant height，flower number，root length，root vitality，and root weight were significantly higher than those in other treatments. Correlation analysis of aboveground and underground characters indicated a strong synergistic effect between aboveground organs and root growth. Compared with CK，T3 treatment increased plant height，leaf length，and flower diameter by 21.93%，13.95% and 10.04%，respectively，while root length，root vitality，and root weight increased by 73.5%，272% and 42.73%，respectively.（2）The activity of antioxidant enzymes（SOD，POD，CAT），soluble sugar， chlorophyll content，and soluble protein under T3 treatment were significantly higher than those in other treatments.Compared with CK，SOD，POD，CAT，soluble sugar，chlorophyll content，and soluble protein under T3 treatment increased by 287.27%，57.14%，310.28%，57.31%，152.46% and 43.53%，respectively.（3）T3 treatment optimized soil enzyme composition，significantly increased urease（16.04%），sucrase（211.73%），and protease（240.51%）activities in the soil compared with those in CK，while significantly reduced phosphatase activity by 53.59%. In summary，T3 treatment， which was added 30% garden waste compost to the soil，was the optimal amount of compost application rate for cultivating H. fulva‘Boyu’. It can effectively promote the coordinated growth of aboveground and underground plant parts，optimize various physiological and biochemical indicators，and it can be widely promoted in the cultivation of H. fulva and similar ornamental flowers in the future.
Keywords
园林废弃物也称为园林垃圾，是指由自然凋落或人为修剪而形成的有机物质，如树枝、树叶等。柳树作为园林种植中常见的树种，在日常生长过程中，因自然掉落以及修剪枝条等操作产生了大量的园林废弃物。在社会经济持续发展的同时，人民的生活质量也在逐步提升，由此带来的景观垃圾也越来越多[1]。园林废弃物已经成为我国城市第二大固体废弃物，常采用焚烧等方式进行处理，严重污染环境，且占用土地，如何适当处理并应用已成为现阶段园林垃圾研究的重点与难点[2]。研究表明，园林废弃物的主要成分为木质素、纤维素和氮、磷、钾等植物生长的重要元素[3]，将园林废弃物转化为堆肥，并高效使用可提高土壤有机质含量[4]； 甘肃省大部分地区畜牧养殖业基础较大，牲畜粪便严重污染当地的生态环境和水资源。研究表明，将园林废弃物和牲畜粪便一起腐熟可显著降低废弃物和粪便中难分解的物质，不仅堆肥腐熟的效果好，而且可降低有害物质的含量，保护生态环境[5]。因此，采用堆肥腐熟的办法，在“无害化、减量化、资源化”为原则的前提下，采用生物堆肥处理园林废弃物，将废弃物与牲畜粪便堆肥腐熟应用于园林绿化是一种行之有效的技术途径[6-7]。
多年生宿根草本植物萱草（Hemerocallis fulva）属于阿福花科（Asphodelaceae Juss.）萱草属（Hemerocallis），具有较高观赏价值[8-9]，在我国已有 3000 多年的栽培历史，在古代有忘忧草、解思草、疗愁草等名称，在国内城区种植面积较大。如能将园林废弃物与牲畜粪便混合进行堆肥处理后给萱草提供营养，促进其正常生长，不仅能增强花的美观度，延长其花期，而且也可大幅度节省成本，变废为宝，净化环境。故选用‘帛玉’萱草为研究对象，采用适量的园林废弃物与牲畜粪便堆肥，筛选有效的施用量意义重大[10]。另外，当前国内柳树产生的废弃物居多，正确处理应用非常有必要。
鉴于此，本研究以‘帛玉’萱草为研究对象，选择柳树废弃物堆肥的不同施加量，研究其对‘帛玉’萱草生长状况及其土壤特性的影响，筛选最适于‘帛玉’萱草生长的园林废弃物堆肥施加比例，为园林废弃物在萱草种植中的应用提供科学依据，以推动园林废弃物的循环利用，减少资源浪费和环境污染，降低种植成本，为‘帛玉’萱草的生态种植提供新思路和新方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
堆肥用的柳树枝条及落叶废料来源于甘肃省农业科学院榆中高寒农业试验站，于 2023 年 7 月开始收集，储藏于甘肃省农业科学院林果花卉所智能温室内。废弃物用枝条粉碎机粉碎至 10～25 mm 备用，堆肥用的羊粪购自甘肃省农业科学院榆中高寒农业试验站，‘帛玉’萱草购自北京三湾萱草公司。园林废弃物堆肥基本理化性质如表1所示。
表1园林废弃物堆肥基本理化性质
1.2 试验处理
将粉碎后的柳树废弃物与羊粪按 3∶1 质量比混合堆肥。调节碳氮比为 30%，以磷酸二氢钾调节堆体的初始 pH 值为 6[11]。堆肥试验于 2023 年 9 月 26 日至 2024 年 1 月 5 日在甘肃省农业科学院林果花卉研究所高效节能日光温室中进行。堆体为 4 m×2 m×1.2 m。堆体内温度设置为 50℃。开始时水分含量调节到 60%，堆肥期间定期补水，湿度保持在 50% 左右。
田间试验于 2024 年 3 月在甘肃农业大学林学院校园人工塑料遮雨棚内进行，将腐熟好的柳树废弃物堆肥按照不同用量施入土壤，共设 5 个处理，每个处理组设置 6 个重复（表2）。
表2试验处理土壤肥料组成
试验所用土壤由田园土、珍珠岩按体积比 3∶1 混合均匀而成。‘帛玉’萱草于 2024 年 3 月 25 日栽植于甘肃农业大学林学院校园科研人工塑料遮雨棚内，四周通风且光照良好。每盆填装营养土约 2.5 kg，于盛花期在植株根系周围收集土壤，用于土壤指标测定。
1.3 样品采集及性状测定
1.3.1 土壤特性
土壤电导率和有效磷的测定均采用鲍士旦[12] 的方法测定。土壤全氮（TN）含量使用 Vario Macro Cube CN 分析仪（Elementar Analysensysteme GmbH， 63505 Langenselbold 德国）测定。在‘帛玉’萱草的败花期（2024 年 8 月 6 日）采集种植土壤测定理化性质，每个处理从花盆植株根际 0～15 cm 深度采集土壤 100 g。土壤容重、pH 值和有机质含量的测定按照土壤检测标准[12]进行；土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶采用关松荫[13]的方法利用紫外分光光度计测定。
1.3.2 植株性状
于‘帛玉’萱草盛花期（2024 年 7 月 14—25 日）采集叶片。每个处理于花柱左右两侧靠近花柱处取 3～4 片叶子进行生理指标的测量，包括过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素等。利用紫外分光光度计测定 SOD、CAT、POD 和叶绿素含量[14]及可溶性糖、可溶性蛋白含量[15]。于败花期（2024 年 8 月 6 日）从植株根部采样，测量根长及根部生物量。株高、根长用刻度尺（精度 0.01 cm）测量。叶片宽度、叶片长度、花径、冠幅用游标卡尺（精度 0.01 cm）测量。根系生物量用电子天平（精度 0.001 g）称量。
1.4 性状综合评价隶属函数法
隶属函数法是基于模糊数学原理的综合评估方法，该方法通过隶属函数将各项指标映射到闭区间 [0，1]内，得到单因素隶属度，然后通过加权算术平均计算综合隶属度，得出综合评估的指标值。指标值越接近 0 表示越差，越接近 1 表示越好。
1.4.1 隶属函数值计算
(1)
若测定指标与施肥量呈负相关，则：
(2)
式中，X（u）为隶属函数值；Xi 为第 i 个综合指标； Xmax 为第 i 个综合指标的最大值；Xmin 为第 i 个综合指标的最小值。
1.4.2 指标权重计算
(3)
式中，Wi 表示第 i 个综合指标在所有综合指标中所占的权重；Gi 为第 i 个综合指标的指标贡献率；Pi 为变异系数。
1.4.3 施肥量综合评价
(4)
式中，D 为不同施肥量对‘帛玉’萱草生长以及土壤酶活性影响能力综合评价值。
1.5 数据处理
采用 Excel 2016 和 SPSS 20.0 进行数据处理和统计分析，采用 Duncan’s 差异显著性检验（P<0.05）， Pearson 法进行相关性分析；使用 Origin 2022 进行绘图。
2 结果与分析
2.1 园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草生长的影响
2.1.1 园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草地上部生长的影响
于‘帛玉’萱草盛花期，对其株高、花朵数、花径、叶长、叶宽和冠幅进行调查测量 （表3），不同性状不同处理不完全相同。与 CK 相比，T1～T3 处理均不同程度促进了‘帛玉’萱草地上部分的生长发育，其中，T3 处理表现最优，除冠幅和花径外，叶长、叶宽、株高和花朵数均显著高于其余处理（P<0.05），T4 处理除花朵数和花径与 CK 相当或显著高于 CK 外，其余各性状均低于 T1～T3 处理。说明 T1～T4 处理对‘帛玉’萱草地上部分的构建效应不相同，T3 处理效应最优， T4 处理最差。
表3园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草地上部器官的影响
注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.1.2 园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草地下部生长的影响
于‘帛玉’萱草败花期，对其根长、根活力和根重进行了测量（表4），不同处理对各性状的影响存在一定差异。与 CK 相比，T1～T3 处理均不同程度促进了‘帛玉’萱草根系的生长发育，其中，T3 处理表现最为突出，根长、根活力和根重均显著高于其余处理（P<0.05）。T4 处理的根活力显著优于 CK 和 T2 处理，与 T1 处理相当，但根长优于 CK，与 T1、T2 处理相当；T4 处理根重较低，与 T2 处理相当，显著低于 CK、T1 和 T3 处理。总体而言，T1～T4 处理对‘帛玉’萱草根系生长的促进效应存在差异，T3 处理的促进作用最为显著，而 T2、T4 处理的效果较差。
表4园林废弃物堆肥不同施加量对 ‘帛玉’萱草根系生长的影响
2.1.3 ‘帛玉’萱草生长器官指标相关性分析
表5显示，地上部性状（ 叶长、叶宽、株高、冠幅、花朵数和花径）与地下部性状（根长和根重）之间存在一定的正相关性（相关系数 0.70～1.0），地上部器官除花径与叶宽和花朵数间相关性不显著外，其余器官间均达到极显著或显著相关；根重与叶宽及根长与叶长、株高、冠幅间均呈显著正相关，除根长与花径呈极显著正相关外，根部 3 个性状与地上部其余器官相关性不显著。表明萱草地上部器官与地下根长的生长发育协同效应明显。另外，也说明叶长、叶宽、株高、冠幅、花径和根长可作为萱草生长状况评价的重要指标。
表5‘帛玉’萱草地上、地下部生长指标相关性分析
注：* 表示显著（P ≤ 0.05）；** 表示极显著（P ≤ 0.01）。
2.2 园林废弃物堆肥不同施加量对‘帛玉’萱草叶片生理指标的影响
不同堆肥施加量对萱草生理指标的分析见图1。T3 处理的‘ 帛玉 ’ 萱草 SOD 含量显著高于 CK、T1、T2 和 T4 处理，其中 T3 处理较 CK 提高 287.27%；T2 和 T4 处理的‘ 帛玉 ’ 萱草 SOD 含量与 CK 差异也达显著水平，分别较 CK 增加 112.74% 和 105.01%。
POD 是植物主要的抗氧化酶，通过清除过氧化氢和活性氧，参与细胞壁合成、调控生长发育及促进二次代谢产物合成等多种功能，帮助植物增强抗逆性，应对干旱、高温等环境胁迫，并提高抗病虫害的能力[16-17]。T3 处理的 POD 值显著高于 CK、T2 和 T4 处理，与 T1 处理相当，其中，T3 处理较 CK 提高了 57.14%；T2 处理高于 CK，提升了 22%，T4 处理与 CK 差异不显著。CAT 也是植物体内重要的抗氧化酶，能够有效分解细胞中累积的过氧化氢，保护细胞免受氧化损害，从而增强植物抵御干旱、高温等环境胁迫的能力[18]。由图1可知， T1～T4 处理的 CAT 均显著高于 CK，其中 T3 处理高于所有处理，T3 处理较 CK 提高了 310.28%；T1、 T2 和 T4 处理较 CK 分别提高了 60.75%、47.16% 和 83.44%。
图1不同堆肥施加量对‘帛玉’萱草植株酶活性的影响
注：柱上不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。
不同堆肥施加量较萱草植株的可溶性糖、叶绿素、可溶性蛋白的影响程度见图2。T3 和 T4 处理的可溶性糖含量显著高于 CK。其中 T3 处理最高，较 CK 提高 57.31%，T4 处理较 CK 提高了 33.95%； T1 和 T2 处理与 CK 差异不显著。叶绿素是植物体内进行光合作用的核心色素，是维持植物生长发育的关键物质[19]。叶绿素含量 T1～T4 处理均高于 CK，T3 处理较其他处理达显著水平，T4 处理较 CK 达显著水平，其中 T3 处理较 CK 提升了 152.46%。T1、T2 和 T3 处理的可溶性蛋白含量显著高于 CK，其中 T3 处理提升最大，较 CK 提高 43.53%；T4 处理与 CK 差异不显著。
2.3 园林废弃物堆肥不同施加量对土壤酶的影响
不同堆肥施加量对土壤酶的测定数据分析见图3。土壤中的脲酶通过催化脲分解为氨，进一步转化为植物可吸收的铵离子，为萱草提供氮源，从而促进植株的生长。脲酶的活性直接影响土壤中的氮素供应，进而影响植株的生长发育。由图3可知，T3 处理的脲酶含量显著高于 CK、T1、T2 和 T4 处理，T3 处理较 CK 提高 16.04%；T1、T2 和 T4 处理与 CK 差异均不显著。
图2不同堆肥施加量对‘帛玉’萱草植株可溶性糖、叶绿素、可溶性蛋白的影响
蔗糖酶是一种水解酶，参与糖类物质的分解过程，在土壤中起重要作用。蔗糖酶活性高表明土壤有机质丰富、微生物活性强，有助于有机物矿化分解，释放碳、氮、磷等植物营养元素[20]。这不仅增加土壤养分、改善肥力，还能调节土壤 pH 值和优化其结构，最终提高土壤生产力，为萱草提供良好的生长环境。由图3可知，T2 和 T3 处理均显著高于 CK，其中 T3 处理蔗糖酶含量最高，较 CK 提升了 211.73%。T1 和 T4 处理皆与 CK 差异不显著。蛋白酶可以催化蛋白质的水解和氨化，增加土壤中可利用的氮素形态[21]。由图3可知，T1～T4 处理均显著高于 CK，其中 T3 处理提升最大，较 CK 提升了 240.51%。土壤中的磷酸酶通过催化有机磷化合物的水解，释放出可被植物吸收的无机磷，促进土壤中磷的可利用性。它在磷循环中起着关键作用，帮助萱草获取必需的磷元素，支持其生长和发育，同时与土壤微生物的活动密切相关。从图3可知，T1～T4 处理的磷酸酶活性显著低于 CK，其中 T3 处理降低最大，较 CK 降低了 53.59%。
2.4 不同处理‘帛玉’萱草的隶属函数综合评价
采用隶属函数法对不同施肥量‘帛玉’萱草植株和土壤酶活性进行综合评价，依据 1.4.1 公式（1）（2）、1.4.2 公式（3） 以及 1.4.3 公式（4） 计算不同处理下 4 个主成分的综合指标隶属函数值（U）、指标权重（W）和综合评价值（D）。由表6可知，不同堆肥施加量对‘帛玉’萱草植株和土壤酶活性的影响按D值由大到小依次为 T3>T2>T1>T4>CK。随着园林废弃物施肥量的增加，植株的生长状态也随之提升，但当施肥量提高到 T4 处理用量时综合评价值降低，符合当施肥量超过植株承受能力时会出现逆增长现象的规律[22]。说明采用隶属函数法综合评价与以上各性状的评价结果一致，即 T3 处理对萱草植株的生长效果提升最突出。
图3不同堆肥施加量对土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶的影响
表6不同处理‘帛玉’萱草的隶属函数综合评价
3 讨论
3.1 不同施肥水平对土壤及‘帛玉’萱草生长的影响
植株形态指标能反映植株长势强弱，可判断不同栽培基质对植物生长影响的差异，从而判断该栽培基质的优劣[23-25]。适量的肥料能促进‘帛玉’ 萱草地上部分与地下部分的共同生长，使二者达到良好的循环，逐渐使‘帛玉’萱草的各个指标均达到优秀[26-27]。适量的肥料可以促进植物生长和改善生理指标，但是肥料过量或不足均会影响植物的生长和产量。本研究表明，在废弃物和羊粪堆肥施入量为 30% 条件下，‘帛玉’萱草的株高、冠幅、叶长、叶宽、根长、根系活力均优于其他处理。由相关性分析可知，萱草地上部器官与地下根长的生长发育协同效应明显，相关性分析为揭示植物生长发育过程中各性状之间的内在联系提供了重要依据，有助于深入理解植株生长的整体调控机制及潜在应用价值，该结果与前人研究相似[28]，说明适量施肥可以增产，过多或过少都会影响植物正常生长。30% 的堆肥施入量是堆肥添加量的最大临界值，40% 施入量会造成烧苗现象[29]。因此，施肥量为 30% 时可以使‘帛玉’萱草地上、地下组织形成良性循环，促进其正常生长，获得综合评价指数最高的‘帛玉’萱草植株。
3.2 不同施肥水平对‘帛玉’萱草叶片生理指标的影响
叶片的生理指标可以全面反映植物的生理和生长状况[30]。叶绿素含量、光合色素含量等指标直接关系到植物的光合能力，体现了植物的初级生产力[31]。可溶性糖、可溶性蛋白含量则反映了植物的碳水化合物和蛋白质代谢过程，是植物生长发育的重要能量和营养来源。超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等抗氧化酶的活性则显示了植物应对逆境胁迫的抗逆能力[32]。本研究结果表明，与 CK 相比，其他处理均有效提高了萱草叶片的 SOD、POD、CAT 活性，叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白也得到了显著提升。这与前人研究结果相符[33-36]。因此，监测植物叶片的生理指标为全面了解植物的生理生态特征提供了科学依据，对提高作物产量和质量具有重要的应用价值。
3.3 不同施肥水平对‘帛玉’萱草种植土壤酶活性的影响
土壤酶作为一种生物催化剂，能促进土壤中有机物质的分解矿化，直接或间接参与土壤养分循环[37]，其活性高低是衡量土壤健康状况及评价施肥效果的重要生理指标[38]。本研究结果表明，与 CK 相比，其他处理均能有效提高土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性及降低酸性磷酸酶活性，说明园林废弃物堆肥能显著改善盆栽土壤理化性质，增加土壤有机质含量，促进土壤微生物活动和繁殖，进而提高土壤理化性质，这与前人研究结果相同[39-41]。相对化肥，有机肥施入能为土壤提供更多的缓释性养分，且有助于减少土壤中氮、磷、钾等养分的流失[42]。‘帛玉’萱草开花数量与脲酶活性（R2 =0.82*）、蔗糖酶活性（R2 =0.82*）呈显著正相关关系。由于土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性增强促进土壤中氮转化，有利于‘帛玉’萱草根系对土壤养分的吸收，‘帛玉’萱草地上部养分累积量增加，进而提高其产量[43]。说明土壤酶活性是影响‘帛玉’萱草地上部养分累积的重要因素，通过改变施肥量继而改变土壤酶活性，酶促反应底物浓度增加提高了土壤酶活性[44]，促进了‘帛玉’萱草对土壤中养分尤其是氮素的吸收转化，进而提高了‘帛玉’萱草的开花数量。
4 结论
5 种不同园林废弃物堆肥施加量对‘帛玉’ 萱草生长的促进效应由大到小依次为添加 30%、 20%、10%、40%、0%，利用园林废弃物堆肥种植‘帛玉’萱草具有一定的可行性，如能在日常园林栽培中广泛应用，可降低我国园林废弃物焚烧的数量，同时降低焚烧后对环境造成的污染。可实现园林废弃物的资源化利用，同时减少我国园林废弃物焚烧的数量，降低焚烧后对环境造成的污染。综合研究结果，土壤中添加 30% 园林废弃物堆肥（T3 处理）可为‘帛玉’萱草提供适宜的栽培环境和充足的养分来源，促进其地上、地下生物量及土壤中微生物含量和酶活性的积累，该条件下‘帛玉’萱草的栽培效应最佳，建议在‘帛玉’萱草及类似的观赏花卉栽培中广泛应用。