寧杞7號周年干物質(zhì)與氮磷鉀累積動態(tài)特征

孫 嬌，任福聰，陳 剛，郭鑫年，梁錦秀，周 濤

(1寧夏農(nóng)林科學院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002；2寧夏中寧縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務中心，寧夏 中寧 755100)

枸杞(LyciumbarbarumL.)為多年生落葉灌木，其果實具有補腎養(yǎng)肝、潤肺明目等功效，被廣泛應用到醫(yī)療保健中[1]。另外，由于枸杞具有較強的適應能力和土壤改良作用，在我國寧夏、新疆、甘肅和青海等省份廣泛栽培，已成為當?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的主要產(chǎn)業(yè)[2]。廣大農(nóng)戶為了追求經(jīng)濟產(chǎn)出，在枸杞種植過程中過量施肥、肥料配比不合理等現(xiàn)象十分普遍[3-4]。寧夏枸杞主栽區(qū)氮、磷、鉀平均投入量分別為N 1 080 kg/hm2、P2O51 230 kg/hm2、K2O 405 kg/hm2[5]，N和P2O5的最高施用量分別達到1 950和2 160 kg/hm2[6]。肥料的不合理施用，使土壤氮、磷、鉀累積過量而造成環(huán)境污染，并且使土壤pH、全鹽含量較高而導致土壤板結(jié)、枸杞產(chǎn)量與品質(zhì)下降等[7]。因此，通過合理施肥來提高枸杞果實產(chǎn)量、改善果實品質(zhì)顯得尤為重要。

計算精確的施肥量和把控準確的施肥時間，需要以枸杞干物質(zhì)累積特征和氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收動態(tài)為理論基礎[8]。枸杞生物量的累積在一個物候期內(nèi)呈動態(tài)變化且較難預測。另外，受儲藏營養(yǎng)的影響，很難確定樹體當年養(yǎng)分累積量。已有研究表明，枸杞全生育期干物質(zhì)累積呈“S”型曲線變化，在盛果期至秋果期干物質(zhì)累積達到最高峰[9]，枸杞果實的養(yǎng)分累積也在盛果期和秋果期達到峰值[10]。枸杞不同器官對營養(yǎng)元素的吸收和分配不同，以根系和主干累積量最高、果實累積量最低[11]，枸杞植株氮素養(yǎng)分主要分布在樹體多年生部位[12]。但綜觀現(xiàn)有研究，目前關(guān)于枸杞營養(yǎng)元素吸收累積動態(tài)特征的研究還較少，還無法對枸杞的合理、精確施肥提供指導。為此，本試驗以5年生寧杞7號的整個樹體為試材，采用樹體定期解體分析的方法，對寧杞7號進行生物量及氮磷鉀養(yǎng)分周年累積動態(tài)研究，以期為寧杞7號合理施肥措施的確定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

綜合考慮枸杞園地理位置及枸杞長勢、樹型、林齡等因素，在0.30 hm2寧杞7號枸杞園選擇株型、大小等基本一致的5年生枸杞為研究對象。枸杞園種植密度3 390株/hm2，日常管理采用農(nóng)戶常規(guī)模式，即全物候期施用純N 900 kg/hm2、P2O5950 kg/hm2、K2O 750 kg/hm2，有機肥為羊糞(其中含有機質(zhì)314 g/kg、N 6.60 g/kg、P 4.70 g/kg、K 2.30 g/kg)，施用量15 t/hm2。其中，有機肥于4月中旬枸杞萌芽期一次性施入，氮磷鉀肥分別于枸杞萌芽期(4月中旬)、花果期(5月)、盛果期(7月)、夏眠期(8月)分4次施入。

樣品采集分別在枸杞春梢期(4月)、花果期(5月)、盛果期(7月)、夏眠期(8月)、秋果期(9月)、休眠期(11月)進行，在各物候期選擇3株株高、冠幅、地徑相近的苗木，采集地上部主干、枝條(分別按新生枝、1年生枝采集)、葉片、果實和地下部根系樣品，分別測定各器官生物量(鮮質(zhì)量、干質(zhì)量)。在采集植株樣的同時，在距每株枸杞主干半徑50 cm范圍內(nèi)按東西南北4個方向分0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層取樣后分層混合，剔除動植物殘體和小石塊，置于陰涼通風處風干。

1.2 測定指標及其測定方法

植物與土壤樣品委托寧夏農(nóng)林科學院檢測中心進行相關(guān)指標的測定與分析。植株全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)分別采用凱氏定氮法、H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法、H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測定[13]，土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀分別采用重鉻酸鉀容量法、凱氏定氮法、擴散吸收法、雙酸浸提-鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提-火焰光度法測定[14]。不同物候期枸杞園土壤理化性狀見表1。

表1 不同物候期枸杞園土壤的理化性狀Table 1 Soil physicochemical properties of L. barbarum during growing periods

1.3 數(shù)據(jù)處理

氮(磷鉀)累積量=干物質(zhì)生物量×養(yǎng)分含量。

氮(磷鉀)新增累積量=[落葉前氮(磷鉀)量-萌芽前樹體氮(磷鉀)量]+果實氮(磷鉀)量+落葉帶走的氮(磷鉀)量[15]。

氮(磷鉀)年輸出量=果實氮(磷鉀)量+落葉帶走的氮(磷鉀)量+修剪枝條的氮(磷鉀)量。

利用Excel 2003和SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差數(shù)法(LSD)進行差異顯著性檢驗。圖表采用Origin 9.0和Excel 2003進行制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同物候期枸杞干物質(zhì)的累積動態(tài)

由表2可見，枸杞整株干物質(zhì)累積量隨物候期呈“M”型變化趨勢，累積的高峰期在盛果期和秋果期，分別較前一時期增加41.17%和16.32%。全物候期內(nèi)枸杞不同器官干物質(zhì)累積量從高到低依次表現(xiàn)為：果實>主干>葉片>根系>新生枝>1年生枝，果實的干物質(zhì)累積量為971.17 g/株。根系、1年生枝、新生枝和果實的干物質(zhì)快速累積期在盛果期，分別較前一時期增加14.59%，133.79%，227.56%和356.75%。葉片和主干干物質(zhì)的快速累積期在花果期，分別較前一時期增加164.25%和21.14%。

表2 不同物候期枸杞不同器官干物質(zhì)累積量的動態(tài)變化Table 2 Dynamic changes of dry matter accumulation in different organs of L. barbarum g/株

2.2 不同物候期枸杞各器官營養(yǎng)元素的分布

由表3可見，全物候期內(nèi)枸杞各器官全氮含量以葉片最高，達29.71 g/kg；其次是果實，為27.98 g/kg；根系全氮含量顯著高于主干、新生枝、1年生枝，為23.20 g/kg；除盛果期外，其余時期新生枝全氮含量均顯著高于1年生枝和主干。隨著物候期的推進，枸杞葉片、果實全氮含量呈明顯降低趨勢，其中葉片全氮含量由春稍期的39.53 g/kg降低至秋果期的22.71 g/kg，果實全氮含量由花果期的35.00 g/kg降低至秋果期的23.24 g/kg。而根系、主干、新生枝、1年生枝的全氮含量受施肥影響較大，除了在春稍期枸杞新生枝全氮含量較高外，在花果期、夏眠期、休眠期各器官全氮含量顯著高于春稍期、盛果期、秋果期。枸杞不同器官全磷含量在全物候期內(nèi)從高到低依次表現(xiàn)為：葉片=根系=果實>新生枝>主干>1年生枝。隨著物候期的推進，枸杞主干和1年生枝全磷含量呈持續(xù)降低的趨勢。與花果期相比，盛果期后枸杞根系、1年生枝、新生枝、葉片、果實的全磷含量顯著降低。全物候期內(nèi)枸杞全鉀在果實、葉片、新生枝中含量較高，分別達到18.96，12.59和11.56 g/kg；在根系、主干、1年生枝中含量較低，分別為5.21，4.57和4.49 g/kg。

表3 不同物候期枸杞不同器官營養(yǎng)元素含量的動態(tài)變化Table 3 Dynamic changes of main nutrient elements in different organs of single L. barbarum g/kg

2.3 不同物候期枸杞各器官營養(yǎng)元素的累積分配特征

不同物候期枸杞各器官營養(yǎng)元素的累積特征如表4所示。表4顯示，全物候期內(nèi)枸杞全氮累積量以果實最高，達到25.89 g/株；其次是葉片，為20.89 g/株；再次是根系，全氮累積量為12.74 g/株。1年生枝全氮累積量最低，僅為2.42 g/株，顯著低于其他所有器官。枸杞全氮在不同物候期累積量從高到低依次表現(xiàn)為：盛果期>花果期>夏眠期、休眠期、秋果期>春梢期。與春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期枸杞全氮累積量分別增加了101.23%，134.42%，61.04%，56.42%和57.71%。隨著物候期的推進，枸杞新生枝、1年生枝的全氮累積量總體上表現(xiàn)出持續(xù)增加趨勢。葉片全氮累積量的峰值在花果期，果實全氮累積量的峰值在盛果期。全物候期內(nèi)枸杞不同器官全磷累積量從高到低依次表現(xiàn)為：果實>葉片>主干>根系>新生枝>1年生枝。隨著物候期的推進，新生枝、1年生枝全磷累積量總體上呈增加趨勢，而主干、葉片的全磷累積量總體呈持續(xù)降低的趨勢。果實全磷累積量峰值在盛果期。與春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期整株枸杞全磷累積量分別增加了64.68%，62.55%，8.72%，-12.55%和-13.83%。全物候期內(nèi)枸杞全鉀累積量以果實、葉片、主干中較高，分別為15.94，6.76和3.85 g/株；在新生枝、根系、1年生枝中全鉀累積量分別為3.16，1.93和0.98 g/株。與春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期枸杞全鉀累積量分別增加了102.92%，135.66%，55.08%，73.22%和48.86%。

表4 不同物候期枸杞不同器官營養(yǎng)元素累積量的動態(tài)變化Table 4 Dynamic changes of main nutrient elements accumulation in different organs of single L. barbarum g/株

2.4 枸杞植株營養(yǎng)元素全年累積輸出特征

由表5可以看出，5年生枸杞氮、磷、鉀全年累積輸出量分別為72.80，11.87和32.62 g/株。其中，新增的氮、磷、鉀累積量分別為58.41，7.98和27.19 g/株。枸杞作為茄科落葉灌木，新增的氮、磷、鉀多累積在果實、葉片、新生枝中，根系、主干、1年生枝中累積較少。果實和葉片是營養(yǎng)元素輸出的主要途徑，枸杞年氮、磷、鉀輸出量中，分別有48.28，6.17，23.47 g/株的N、P、K基本是由落葉和果實采摘而輸出，另外修剪枝條也會導致部分營養(yǎng)元素的輸出。

表5 枸杞不同器官營養(yǎng)元素全年累積輸出量的動態(tài)變化Table 5 Annual output of main nutrient elements in different organs of single L.barbarum g/株

3 討論與結(jié)論

枸杞為無限花絮植物，需經(jīng)歷花芽分化、枝葉生長、開花結(jié)果、根系生長等重要物候期，各物候期干物質(zhì)累積量變化較大[16]。本研究表明，在枸杞周年物候期中，枸杞干物質(zhì)累積的高峰期在盛果期和秋果期，分別較前一時期增加41.17%和16.32%，這與前人研究結(jié)果一致[17]。從盛果期至秋果期，枸杞干物質(zhì)累積達到最高峰，之后呈下降趨勢，枸杞周年干物質(zhì)累積量可達2 396 kg/hm2[9]。前人研究認為，枸杞全生育期干物質(zhì)累積呈“S”型曲線變化[9]，而在本研究中，寧杞7號枸杞的干物質(zhì)累積量隨物候期變化呈“M”型變化趨勢。這主要是由于在8月中旬至9月上旬寧夏枸杞會短暫停止結(jié)果，另外由于盛果期枸杞果實的茂盛生長導致葉片大量脫落，最終造成此階段枸杞干物質(zhì)積累量降低。楊文君[18]研究表明，枸杞葉片累積量從現(xiàn)蕾至盛果期達到高峰，峰值可達995 kg/hm2，這與本研究結(jié)果一致。

氮、磷、鉀是植物生長必需的三大營養(yǎng)元素，枸杞不同器官對營養(yǎng)元素的吸收和分配不同。本研究中，寧杞7號枸杞葉片、果實中的氮、磷、鉀含量較高，說明氮、磷、鉀對枸杞的經(jīng)濟產(chǎn)量有重要影響[11]。氮、磷、鉀可以顯著提高枸杞果實的產(chǎn)量和品質(zhì)[19]。本研究表明，寧杞7號葉片、果實氮含量隨物候期增加呈持續(xù)降低趨勢。也有研究發(fā)現(xiàn)，2年生枸杞葉片氮含量在全物候期呈“M”型變化趨勢[20]；葉片全磷含量整個物候期變化較小，基本趨于平緩[21]。這可能與土壤質(zhì)量、樹齡等因素有關(guān)。單株經(jīng)濟產(chǎn)量為971.17 g的5年生寧杞7號枸杞植株的氮、磷、鉀累積量分別為72.80，11.87和32.62 g/株，推算100 kg經(jīng)濟產(chǎn)量的氮、磷、鉀累積量分別為7.50，1.22和3.36 kg，低于青海種植的4年生寧杞5號的氮、磷、鉀累積量(氮11.2 kg，磷2.2 kg，鉀6.7 kg)[9]，但高于3年生寧杞7號的氮、磷、鉀累積量(氮5.3 kg，磷1.2 kg，鉀1.9 kg)[22]，說明枸杞的產(chǎn)量、樹齡、產(chǎn)地環(huán)境及施肥方式等與枸杞養(yǎng)分累積量顯著相關(guān)[8]。隨著樹齡的增加，樹體養(yǎng)分累積動態(tài)和分配比例差異不大，但養(yǎng)分累積量會有明顯差異[10]。從花果期至盛果期，枸杞植株對養(yǎng)分的需求量最大[23]。枸杞氮、磷、鉀的累積高峰期在花果期和盛果期，新生枝條和葉片是養(yǎng)分累積的優(yōu)先部位[24]。枸杞年新增氮、磷、鉀累積量分別為58.41，7.98和27.19 g/株。枸杞作為茄科落葉灌木，新增的氮、磷、鉀多累積在果實、葉片、新生枝中，根系、主干、1年生枝中累積較少[10]。新生枝條和葉片是養(yǎng)分優(yōu)先分配部位，養(yǎng)分累積量表現(xiàn)為氮>鉀>磷[9]。

枸杞理論施肥量是指目標產(chǎn)量所需養(yǎng)分量與土壤養(yǎng)分供給量之差再除以肥料利用率所得數(shù)值。土壤天然養(yǎng)分供給量一般為N占吸收量的1/3，P、K各為1/2[25]。前人研究結(jié)果表明，枸杞植株對N、P2O5和K2O的利用率分別為42.61%，23.10%和32.53%[26]。當枸杞產(chǎn)量在中等水平即3 000～6 000 kg/hm2時，枸杞N、P2O5和K2O周年施肥量為407～935，147～553，165～538 kg/hm2，施用比例為m(N)∶m(P)∶m(K)=1.00∶0.23∶0.48。但枸杞品種、產(chǎn)量水平、土壤條件不同，推薦的肥料施用量也不同。枸杞年新增和輸出養(yǎng)分量較大，尤其是在干物質(zhì)和養(yǎng)分的累積高峰期，即花果期、盛果期和秋果期。據(jù)此建議，枸杞周年施肥分春稍期(基肥)、花果期、盛果期和秋果期4次施用。結(jié)合枸杞周年養(yǎng)分累積動態(tài)，推斷在枸杞春稍期、花果期、盛果期、秋果期N的施用質(zhì)量比為1.00∶2.01∶2.34∶1.58，P2O5的施用質(zhì)量比為1.00∶1.65∶1.38∶0.00，K2O的施用質(zhì)量比為1.00∶2.03∶2.36∶1.73。