施磷量對柴達(dá)木枸杞產(chǎn)量與品質(zhì)及土壤酶活性的影響

盧九斤，劉鑫慧，楊林意，許米聰，王永亮，盛海彥

(1.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院， 西寧 810016；2.青海諾木洪農(nóng)場，青海都蘭 816100)

枸杞(LyciumbarbarumL.)為茄科枸杞屬落葉灌木，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明枸杞有增強免疫力、降低血脂等多方面功效[1-2]。柴達(dá)木地區(qū)由于其得天獨厚的自然條件，近15a枸杞產(chǎn)業(yè)在該地區(qū)發(fā)展迅速，已達(dá)4×104hm2。磷肥對枸杞的生長發(fā)育有重要的意義[3]。土壤有效磷是當(dāng)季作物利用的主要養(yǎng)分，但施入土壤中的磷肥極易轉(zhuǎn)化為難溶性磷酸鹽，故當(dāng)季磷肥的利用率僅10%～25%[4]。當(dāng)?shù)罔坭椒N植戶為追求更高的經(jīng)濟效益，大量施入磷酸二銨和尿素，致使土壤中氮磷累積[5]，形成高投入高產(chǎn)出的現(xiàn)狀。長期過量施磷使得枸杞園土壤磷素富集，進(jìn)而造成土壤及水體污染[6-7]。對于土壤有效磷含量高于30mg/kg的高肥力農(nóng)田，只需追施少量磷肥，就可充分利用土壤有效磷，提高肥料利用率[8]。因此，柴達(dá)木地區(qū)高磷量枸杞田具有較大的減磷潛力。

研究表明，施用枸杞專用肥可提高枸杞總糖、多糖及氨基酸含量[9]，且適宜的施磷量對枸杞橫縱徑的生長均有促進(jìn)作用，有利于提高枸杞百粒質(zhì)量，并影響枸杞果實黃酮及甜菜堿的含量[10]。潘芳慧等[11]研究表明，4種土壤酶活性與施磷量有高度相關(guān)性(P<0.05)，且相關(guān)性表現(xiàn)為脲 酶>過氧化氫酶>蔗糖酶>磷酸酶。已有研究表明，土壤酶活性與土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷等土壤理化性質(zhì)呈顯著或極顯著正相關(guān)，增施磷肥可增加土壤脲酶及磷酸酶活性，且磷酸酶活性主要受土壤全磷和有機質(zhì)的影響[12-13]。

目前不同施磷量對作物產(chǎn)量與品質(zhì)及土壤酶活性的影響在煙草[14]、小麥[15]等植物上已有廣泛研究，但鮮見對枸杞的相關(guān)報道。因此，本試驗通過施用不同量的磷肥，分析減施磷肥對枸杞產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤酶活性的影響，以期明確柴達(dá)木地區(qū)枸杞園的減磷潛力，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶合理施肥、節(jié)本增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于 2019年4 — 9月在青海諾木洪農(nóng)場(96°20′E ，36°25 N′) 進(jìn)行。該地區(qū)屬高原大陸性氣候，海拔2 760 m，蒸發(fā)量約3 000 mm。土壤類型為灰棕漠土，0～20 cm土層土壤理化性質(zhì)：有機質(zhì)14.58 g/kg，全氮1.20 g/kg，全磷2.17 g/kg，全鉀23.74 g/kg，堿解氮45.65 mg/kg，速效磷36.69 mg/kg，速效鉀153.17 mg/kg，pH 8.21。0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm 各土層土壤體積質(zhì)量分別為1.48、1.44、 1.52、1.43、1.42 g/cm3。

1.2 試驗材料

供試枸杞為樹齡8 a的‘寧杞 7 號’；氮肥為尿素[含w(N)=46%，云天化集團生產(chǎn)]，磷肥為重過磷酸鈣[含w(P2O5)=46%，云天化集團生產(chǎn)]，商品有機肥(有機質(zhì)≥45%,N+P2O5+ K2O≥5%) 由青海恩澤農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)計

枸杞種植的株行距為2 m×1.5 m，每處理小區(qū)面積70 m2。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)6個處理，每處理3次重復(fù)。各處理均施用商品有機肥1 667 kg/hm2及尿素870 kg/hm2，試驗設(shè)施用不同量的磷肥(P2O5)具體為0 kg/hm2、133 kg/hm2、267 kg/hm2、400 kg/hm2、534 kg/hm2和農(nóng)民習(xí)慣施肥用量667 kg/hm2， 分別用P0、 P133、P267、P400、P534和P667表示。重過磷酸鈣及有機肥作基肥，于2019-05-20在每株枸杞樹的樹冠下距離樹干30 cm的東西方向各挖深度約20 cm、長、寬均為25 cm的施肥坑一次施入；尿素分基肥與追肥(基肥與追肥，比例為1∶1)，分別于2019-05-20及2019-06-30施用。

1.4 測定項目及方法

2019年7月30日、8月20日及9月14日在各試驗小區(qū)分別采摘枸杞樹的全部果實，鮮果烘干后測定品質(zhì)，以枸杞干果質(zhì)量計產(chǎn)。枸杞多糖及總糖含量測定采用 GB/T18672-2014 方法；蛋白質(zhì)含量測定采用 GB 5009.5-2016 方法。枸杞果實磷素含量測定采用GB/T18633-2002。

2019-09-15枸杞收獲后在各處理小區(qū)選取3株枸杞樹，在其樹冠下距離樹干30 cm未施肥處隨機選取兩點，用土鉆(內(nèi)含環(huán)刀)采集0～100 cm土壤樣品(每20 cm為一層)，分層混合并剔除石礫和植物殘根，風(fēng)干后過1 mm篩子用于土壤酶活性的測定。土壤過氧化氫酶(Cat)活性采用高錳酸鉀滴定法[16]測定，蔗糖酶(Inv)活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法[16]測定，脲酶(Ure)活性采用苯酚鈉比色法[16]測定，磷酸酶(Pho)活性采用苯磷酸二鈉法[16]測定。土壤速效磷含量的測定采用GB7852-87方法。土壤體積質(zhì)量測定采用環(huán)刀法。

枸杞果實磷素累積量=枸杞干果含磷量×枸杞干果質(zhì)量

土壤速效磷累積量=土層厚度×土壤體積質(zhì)量×土壤速效磷含量×100%

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 8.0 及SPSS 21.0用于圖表制作和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。用單因素方差分析和多重比較(Duncan’s 法)進(jìn)行差異顯著性分析，采用Pearson 相關(guān)性分析明確枸杞指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施磷量對枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

隨著施磷量的增加，各處理枸杞的產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(表1)。P534處理的產(chǎn)量最高，為8 320 kg/hm2，與P667處理無顯著差異，但較P0處理產(chǎn)量增加了34.69%。P0、P133、P367和P400處理的產(chǎn)量與P534處理差異達(dá)到顯著(P<0.05)，降低19.81%～25.78%。P133、P267、P400、P534和P667處理與P0處理總糖含量均有顯著差異，P534處理總糖含量最高，為62.0 g/hg，較P0處理增加42.86%，但與P667處理無顯著差異。不同施磷量處理的枸杞蛋白質(zhì)含量均無顯著差異。不同處理枸杞果實磷素累積量的均值為123.5 kg/hm2，其中P534處理的果實磷素累積量最高，為143.6 kg/hm2，且與其他處理差異顯著(P<0.05)。P534處理果實磷素累積量較P667及P0處理分別提高4.36%及32.11%。

表1 不同施磷量枸杞品質(zhì)及產(chǎn)量Table 1 Wolfberry yield and quality under different phosphorus applications

2.2 不同施磷量對土壤速效磷含量的影響

不同處理土壤速效磷含量隨土壤深度的增加呈遞減趨勢(圖1)。土壤速效磷含量在0～40 cm土層較高，其中不同處理0～20 及20～40 cm土層的速效磷平均含量分別占0～100 cm土層的41.39%～54.19%和28.44%～38.11%。P534處理0～100 cm土壤速效磷平均含量為28.9 mg/kg，較P667處理提高5.63%，且0～40 cm土層的速效磷平均含量較P667處理增加14.26%。P0處理較其他處理在 0～40 cm土層速效磷含量變幅最小，其0～40 cm土層的速效磷平均含量較其他處理降低21.63%～50.84%。

圖1 不同施磷處理不同土層土壤速效磷含量Fig.1 Soil available phosphorus contents in different soil depths under different phosphorus applications

2.3 施磷量與土壤速效磷累積量的關(guān)系

隨施磷量的增加，土壤速效磷累積量呈先升后降的趨勢(圖2)。P400處理的土壤速效磷累積量最高，為550.60 kg/hm2，較P667及P534處理分別增加36.83%和20.14%。由施磷量與土壤速效磷累積量的回歸分析結(jié)果可知，當(dāng)施磷量為352 kg/hm2時土壤速效磷累積量最高，為557 kg/hm2，較P667處理增加154.62 kg/hm2。

圖2 施磷量與土壤速效磷累積量的關(guān)系Fig.2 Relationship between amount of phosphorus application and accumulation of available phosphorus in the soil

2.4 不同施磷處理對土壤酶活性的影響

0～20 cm與20～40 cm土層的過氧化氫酶活性隨施磷量的增加呈先上升后下降的趨勢(圖3-A)。P267處理0～20 cm土層的過氧化氫酶活性最高，1.61 mL/(g·min)，最低為P667處理，且二者與其他處理均有顯著差異(P<0.05)(圖3-B)。P534處理0～20 cm過氧化氫酶活性較P667處理增加17.08%。P534處理0～20 cm的脲酶活性最高，為0.18 mg/(g·d)，較P667處理提高63.64%，與其他處理均有顯著差異(P<0.05)。不同施磷處理中， 0～20 cm及20～40 cm土壤磷酸酶活性最高的均為P534處理，較P667處理分別增加 8.09%和 11.67%。其中P534處理0～20 cm 土壤磷酸酶活性與其余處理均有顯著差異，提高 8.11～16.38%(圖3-C)。P534處理0～40 cm土層的蔗糖酶活性最高，P667處理最低。P534處理在0～20 cm及20～40 cm土層蔗糖酶活性均最高，較P667處理分別增加58.67%和107.53%(圖3-D)。

2.5 土壤酶活性和枸杞品質(zhì)及產(chǎn)量的相關(guān)性

由表2可知，枸杞產(chǎn)量與蛋白質(zhì)及總糖含量正相關(guān)，與0～20 cm土壤脲酶活性及磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與枸杞果實磷素累積量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。枸杞總糖含量與土壤速效磷累積量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。枸杞果實磷素累積量與總糖含量及0～20 cm土層脲酶活性正相關(guān)，與0～20 cm土層磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。土壤速效磷累積量與0～40 cm土層的過氧化氫酶呈極顯著正相關(guān) (P<0.01)，與0～20 cm土層的蔗糖酶活性呈正相關(guān)。

同一類型柱上不同字母表示不同施磷處理同一土層土壤酶活性差異顯著(P<0.05)

表2 土壤酶活性和枸杞品質(zhì)及產(chǎn)量的相關(guān)性Table 2 Correlation between soil enzyme activities and wolfberry quality and yield

3 討 論

3.1 減施磷肥對枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

磷在作物生長過程中對提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有十分重要的意義[17]。本試驗結(jié)果表明，隨著施磷量的增加，枸杞產(chǎn)量先增加后降低?？赡艿脑蚴橇姿厝狈τ绊懠?xì)胞分裂使其生長緩慢，而磷過多時會阻礙硅的吸收減少鋅的有效性，均會引起產(chǎn)量降低[18]。同時試驗結(jié)果顯示，減少20%施磷量枸杞的產(chǎn)量與農(nóng)民習(xí)慣施磷量處理無顯著差異，這與趙偉等[19]的研究結(jié)果類似。本試驗基礎(chǔ)土壤的速效磷含量為36.69 mg/kg，根據(jù)李月梅等[20]對柴達(dá)木枸杞種植園的土壤養(yǎng)分狀況評價結(jié)果可知，該試驗地土壤速效磷含量屬高水平，表明由于長期投入過量磷肥，使得土壤磷素累積，適當(dāng)減少磷肥用量未影響枸杞產(chǎn)量，柴達(dá)木地區(qū)枸杞栽培減施磷肥潛力較大。試驗結(jié)果表明枸杞總糖含量隨施磷量的增加而增加，與湯宏等[21]研究結(jié)果一致。但施磷量對枸杞蛋白質(zhì)含量無顯著影響，可能是由于近幾年連續(xù)施肥，土壤累積的磷素可保證當(dāng)季枸杞果實蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)一步表明柴達(dá)木枸杞栽培園土壤為高磷土壤。相關(guān)分析表明枸杞蛋白質(zhì)與總糖含量呈極顯著正相關(guān)，說明磷肥施用對蛋白質(zhì)及總糖含量的提高均有促進(jìn)作用。

3.2 減施磷肥對磷素分配的影響

土壤速效磷含量是判斷土壤供磷能力的重要指標(biāo)[3]。0～100 cm土層土壤速效磷含量的結(jié)果表明，過量的磷肥在土壤中富集且主要集中于 0～40 cm土層，可能與本試驗的施肥深度為20 cm，且枸杞根系活動范圍主要集中于0～60 cm有關(guān)[22]。即使試驗期進(jìn)行5次灌溉，但施入的磷素向60 cm以下土層遷移量小，深層土壤磷素淋溶不明顯[23]。試驗結(jié)果顯示P667處理土壤速效磷積累量最低，這與過量的磷素易在弱堿性土壤中被固定有關(guān)[24]。本研究表明過量的磷肥會降低磷素在枸杞果實中的積累，適宜的磷肥用量有利于增加干果磷素的積累[25-26]。可能的原因有：一是過量的磷肥增強了植物的呼吸作用，消耗了果實中的養(yǎng)分；二是過量的磷肥易被土壤固定，未被植物吸收利用[27]，具體原因有待后續(xù)試驗研究。相關(guān)分析結(jié)果表明，枸杞果實磷素累積量與土壤速效磷累積量呈負(fù)相關(guān)，且與0～20 cm 土壤磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與樊衛(wèi)國等[28]的研究結(jié)果一致。這可能是由于土壤磷酸酶活性較高促進(jìn)有機磷轉(zhuǎn)化為枸杞根系可吸收利用的無機磷，增強植株吸收磷素，進(jìn)而降低土壤速效磷累積總量，最終表現(xiàn)為枸杞果實磷素累積量的提高[29]。

3.3 減施磷肥對土壤酶活性的影響

土壤酶活性能直接或間接反映土壤生物活性和土壤生化反應(yīng)強度[4]。本試驗結(jié)果表明除脲酶外，0～20 cm土層的磷酸酶、過氧化氫酶及蔗糖酶活性均高于20～40 cm土層。可能與施肥深度為20 cm且基施為有機肥有關(guān)。前人研究結(jié)果表明有機肥的施用為土壤生物活動提供了所需養(yǎng)分，可提高土壤表層酶的活性[30]。且枸杞栽培土為堿性灰棕漠土，蒸發(fā)導(dǎo)致表層土壤鹽分較高，但在施肥后共進(jìn)行5次灌溉，鹽分下移使得表層土壤利于微生物生存，土壤酶活性也較高[31]。

磷酸酶是促進(jìn)有機磷分解成植物能吸收的無機磷狀態(tài)的酶類。P667處理0～20 cm土層磷酸酶活性較P534處理降低6.31%。原因可能是過量的無機磷抑制了磷酸酶活性[32]。這表明，施用適量磷肥對酶活性的提高較有利，而磷肥用量較低或者過量不一定能取得較為理想的激活效果。磷肥增施有助于20～40 cm土層過氧化氫酶活性及0～20 cm土層蔗糖酶活性的提高。P667處理的過氧化氫酶及蔗糖酶活性均低于P534處理，過高施磷量對過氧化氫酶及蔗糖酶活性可能有抑制作用[33]。過氧化氫酶活性受土壤質(zhì)地、施肥方式和施肥用量等多方面因素的影響[34]，具體原因有待后續(xù)試驗研究。

4 結(jié) 論

與農(nóng)民習(xí)慣施磷量(667 kg/hm2)相比，P534處理(減少20%的磷肥用量) 能提高0～40 cm土壤過氧化氫酶和磷酸酶的活性及土壤速效磷含量，同時利于枸杞產(chǎn)量、總糖及果實磷素累積量的形成。綜合評價，在柴達(dá)木地區(qū)高磷量枸杞園以534 kg P2O5/hm2為適宜施磷量。