施磷量对柴达木枸杞产量与品质及土壤酶活性的影响

卢九斤，刘鑫慧，杨林意，许米聪，王永亮，盛海彦

(1.青海大学 农牧学院， 西宁 810016；2.青海诺木洪农场，青海都兰 816100)

枸杞(LyciumbarbarumL.)为茄科枸杞属落叶灌木，现代医学证明枸杞有增强免疫力、降低血脂等多方面功效[1-2]。柴达木地区由于其得天独厚的自然条件，近15a枸杞产业在该地区发展迅速，已达4×104hm2。磷肥对枸杞的生长发育有重要的意义[3]。土壤有效磷是当季作物利用的主要养分，但施入土壤中的磷肥极易转化为难溶性磷酸盐，故当季磷肥的利用率仅10%～25%[4]。当地枸杞种植户为追求更高的经济效益，大量施入磷酸二铵和尿素，致使土壤中氮磷累积[5]，形成高投入高产出的现状。长期过量施磷使得枸杞园土壤磷素富集，进而造成土壤及水体污染[6-7]。对于土壤有效磷含量高于30mg/kg的高肥力农田，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，柴达木地区高磷量枸杞田具有较大的减磷潜力。

研究表明，施用枸杞专用肥可提高枸杞总糖、多糖及氨基酸含量[9]，且适宜的施磷量对枸杞横纵径的生长均有促进作用，有利于提高枸杞百粒质量，并影响枸杞果实黄酮及甜菜碱的含量[10]。潘芳慧等[11]研究表明，4种土壤酶活性与施磷量有高度相关性(P<0.05)，且相关性表现为脲 酶>过氧化氢酶>蔗糖酶>磷酸酶。已有研究表明，土壤酶活性与土壤有机质、速效氮、速效磷等土壤理化性质呈显著或极显著正相关，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机质的影响[12-13]。

目前不同施磷量对作物产量与品质及土壤酶活性的影响在烟草[14]、小麦[15]等植物上已有广泛研究，但鲜见对枸杞的相关报道。因此，本试验通过施用不同量的磷肥，分析减施磷肥对枸杞产量、品质及土壤酶活性的影响，以期明确柴达木地区枸杞园的减磷潜力，为当地农户合理施肥、节本增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于 2019年4 — 9月在青海诺木洪农场(96°20′E ，36°25 N′) 进行。该地区属高原大陆性气候，海拔2 760 m，蒸发量约3 000 mm。土壤类型为灰棕漠土，0～20 cm土层土壤理化性质：有机质14.58 g/kg，全氮1.20 g/kg，全磷2.17 g/kg，全钾23.74 g/kg，碱解氮45.65 mg/kg，速效磷36.69 mg/kg，速效钾153.17 mg/kg，pH 8.21。0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm 各土层土壤体积质量分别为1.48、1.44、 1.52、1.43、1.42 g/cm3。

1.2 试验材料

供试枸杞为树龄8 a的‘宁杞 7 号’；氮肥为尿素[含w(N)=46%，云天化集团生产]，磷肥为重过磷酸钙[含w(P2O5)=46%，云天化集团生产]，商品有机肥(有机质≥45%,N+P2O5+ K2O≥5%) 由青海恩泽农业技术有限公司生产。

1.3 试验设计

枸杞种植的株行距为2 m×1.5 m，每处理小区面积70 m2。试验采用随机区组设计，共设6个处理，每处理3次重复。各处理均施用商品有机肥1 667 kg/hm2及尿素870 kg/hm2，试验设施用不同量的磷肥(P2O5)具体为0 kg/hm2、133 kg/hm2、267 kg/hm2、400 kg/hm2、534 kg/hm2和农民习惯施肥用量667 kg/hm2， 分别用P0、 P133、P267、P400、P534和P667表示。重过磷酸钙及有机肥作基肥，于2019-05-20在每株枸杞树的树冠下距离树干30 cm的东西方向各挖深度约20 cm、长、宽均为25 cm的施肥坑一次施入；尿素分基肥与追肥(基肥与追肥，比例为1∶1)，分别于2019-05-20及2019-06-30施用。

1.4 测定项目及方法

2019年7月30日、8月20日及9月14日在各试验小区分别采摘枸杞树的全部果实，鲜果烘干后测定品质，以枸杞干果质量计产。枸杞多糖及总糖含量测定采用 GB/T18672-2014 方法；蛋白质含量测定采用 GB 5009.5-2016 方法。枸杞果实磷素含量测定采用GB/T18633-2002。

2019-09-15枸杞收获后在各处理小区选取3株枸杞树，在其树冠下距离树干30 cm未施肥处随机选取两点，用土钻(内含环刀)采集0～100 cm土壤样品(每20 cm为一层)，分层混合并剔除石砾和植物残根，风干后过1 mm筛子用于土壤酶活性的测定。土壤过氧化氢酶(Cat)活性采用高锰酸钾滴定法[16]测定，蔗糖酶(Inv)活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法[16]测定，脲酶(Ure)活性采用苯酚钠比色法[16]测定，磷酸酶(Pho)活性采用苯磷酸二钠法[16]测定。土壤速效磷含量的测定采用GB7852-87方法。土壤体积质量测定采用环刀法。

枸杞果实磷素累积量=枸杞干果含磷量×枸杞干果质量

土壤速效磷累积量=土层厚度×土壤体积质量×土壤速效磷含量×100%

1.5 数据分析

采用Origin 8.0 及SPSS 21.0用于图表制作和数据统计分析。用单因素方差分析和多重比较(Duncan’s 法)进行差异显著性分析，采用Pearson 相关性分析明确枸杞指标的相关关系。

2 结果与分析

2.1 不同施磷量对枸杞产量及品质的影响

随着施磷量的增加，各处理枸杞的产量表现为先增加后降低的趋势(表1)。P534处理的产量最高，为8 320 kg/hm2，与P667处理无显著差异，但较P0处理产量增加了34.69%。P0、P133、P367和P400处理的产量与P534处理差异达到显著(P<0.05)，降低19.81%～25.78%。P133、P267、P400、P534和P667处理与P0处理总糖含量均有显著差异，P534处理总糖含量最高，为62.0 g/hg，较P0处理增加42.86%，但与P667处理无显著差异。不同施磷量处理的枸杞蛋白质含量均无显著差异。不同处理枸杞果实磷素累积量的均值为123.5 kg/hm2，其中P534处理的果实磷素累积量最高，为143.6 kg/hm2，且与其他处理差异显著(P<0.05)。P534处理果实磷素累积量较P667及P0处理分别提高4.36%及32.11%。

表1 不同施磷量枸杞品质及产量Table 1 Wolfberry yield and quality under different phosphorus applications

2.2 不同施磷量对土壤速效磷含量的影响

不同处理土壤速效磷含量随土壤深度的增加呈递减趋势(图1)。土壤速效磷含量在0～40 cm土层较高，其中不同处理0～20 及20～40 cm土层的速效磷平均含量分别占0～100 cm土层的41.39%～54.19%和28.44%～38.11%。P534处理0～100 cm土壤速效磷平均含量为28.9 mg/kg，较P667处理提高5.63%，且0～40 cm土层的速效磷平均含量较P667处理增加14.26%。P0处理较其他处理在 0～40 cm土层速效磷含量变幅最小，其0～40 cm土层的速效磷平均含量较其他处理降低21.63%～50.84%。

图1 不同施磷处理不同土层土壤速效磷含量Fig.1 Soil available phosphorus contents in different soil depths under different phosphorus applications

2.3 施磷量与土壤速效磷累积量的关系

随施磷量的增加，土壤速效磷累积量呈先升后降的趋势(图2)。P400处理的土壤速效磷累积量最高，为550.60 kg/hm2，较P667及P534处理分别增加36.83%和20.14%。由施磷量与土壤速效磷累积量的回归分析结果可知，当施磷量为352 kg/hm2时土壤速效磷累积量最高，为557 kg/hm2，较P667处理增加154.62 kg/hm2。

图2 施磷量与土壤速效磷累积量的关系Fig.2 Relationship between amount of phosphorus application and accumulation of available phosphorus in the soil

2.4 不同施磷处理对土壤酶活性的影响

0～20 cm与20～40 cm土层的过氧化氢酶活性随施磷量的增加呈先上升后下降的趋势(图3-A)。P267处理0～20 cm土层的过氧化氢酶活性最高，1.61 mL/(g·min)，最低为P667处理，且二者与其他处理均有显著差异(P<0.05)(图3-B)。P534处理0～20 cm过氧化氢酶活性较P667处理增加17.08%。P534处理0～20 cm的脲酶活性最高，为0.18 mg/(g·d)，较P667处理提高63.64%，与其他处理均有显著差异(P<0.05)。不同施磷处理中， 0～20 cm及20～40 cm土壤磷酸酶活性最高的均为P534处理，较P667处理分别增加 8.09%和 11.67%。其中P534处理0～20 cm 土壤磷酸酶活性与其余处理均有显著差异，提高 8.11～16.38%(图3-C)。P534处理0～40 cm土层的蔗糖酶活性最高，P667处理最低。P534处理在0～20 cm及20～40 cm土层蔗糖酶活性均最高，较P667处理分别增加58.67%和107.53%(图3-D)。

2.5 土壤酶活性和枸杞品质及产量的相关性

由表2可知，枸杞产量与蛋白质及总糖含量正相关，与0～20 cm土壤脲酶活性及磷酸酶活性呈显著正相关(P<0.05)，与枸杞果实磷素累积量呈极显著正相关(P<0.01)。枸杞总糖含量与土壤速效磷累积量呈显著正相关(P<0.05)。枸杞果实磷素累积量与总糖含量及0～20 cm土层脲酶活性正相关，与0～20 cm土层磷酸酶活性呈显著正相关(P<0.05)。土壤速效磷累积量与0～40 cm土层的过氧化氢酶呈极显著正相关 (P<0.01)，与0～20 cm土层的蔗糖酶活性呈正相关。

同一类型柱上不同字母表示不同施磷处理同一土层土壤酶活性差异显著(P<0.05)

表2 土壤酶活性和枸杞品质及产量的相关性Table 2 Correlation between soil enzyme activities and wolfberry quality and yield

3 讨 论

3.1 减施磷肥对枸杞产量及品质的影响

磷在作物生长过程中对提高作物的产量和品质有十分重要的意义[17]。本试验结果表明，随着施磷量的增加，枸杞产量先增加后降低。可能的原因是磷素缺乏影响细胞分裂使其生长缓慢，而磷过多时会阻碍硅的吸收减少锌的有效性，均会引起产量降低[18]。同时试验结果显示，减少20%施磷量枸杞的产量与农民习惯施磷量处理无显著差异，这与赵伟等[19]的研究结果类似。本试验基础土壤的速效磷含量为36.69 mg/kg，根据李月梅等[20]对柴达木枸杞种植园的土壤养分状况评价结果可知，该试验地土壤速效磷含量属高水平，表明由于长期投入过量磷肥，使得土壤磷素累积，适当减少磷肥用量未影响枸杞产量，柴达木地区枸杞栽培减施磷肥潜力较大。试验结果表明枸杞总糖含量随施磷量的增加而增加，与汤宏等[21]研究结果一致。但施磷量对枸杞蛋白质含量无显著影响，可能是由于近几年连续施肥，土壤累积的磷素可保证当季枸杞果实蛋白质的合成，进一步表明柴达木枸杞栽培园土壤为高磷土壤。相关分析表明枸杞蛋白质与总糖含量呈极显著正相关，说明磷肥施用对蛋白质及总糖含量的提高均有促进作用。

3.2 减施磷肥对磷素分配的影响

土壤速效磷含量是判断土壤供磷能力的重要指标[3]。0～100 cm土层土壤速效磷含量的结果表明，过量的磷肥在土壤中富集且主要集中于 0～40 cm土层，可能与本试验的施肥深度为20 cm，且枸杞根系活动范围主要集中于0～60 cm有关[22]。即使试验期进行5次灌溉，但施入的磷素向60 cm以下土层迁移量小，深层土壤磷素淋溶不明显[23]。试验结果显示P667处理土壤速效磷积累量最低，这与过量的磷素易在弱碱性土壤中被固定有关[24]。本研究表明过量的磷肥会降低磷素在枸杞果实中的积累，适宜的磷肥用量有利于增加干果磷素的积累[25-26]。可能的原因有：一是过量的磷肥增强了植物的呼吸作用，消耗了果实中的养分；二是过量的磷肥易被土壤固定，未被植物吸收利用[27]，具体原因有待后续试验研究。相关分析结果表明，枸杞果实磷素累积量与土壤速效磷累积量呈负相关，且与0～20 cm 土壤磷酸酶活性呈显著正相关(P<0.05)，与樊卫国等[28]的研究结果一致。这可能是由于土壤磷酸酶活性较高促进有机磷转化为枸杞根系可吸收利用的无机磷，增强植株吸收磷素，进而降低土壤速效磷累积总量，最终表现为枸杞果实磷素累积量的提高[29]。

3.3 减施磷肥对土壤酶活性的影响

土壤酶活性能直接或间接反映土壤生物活性和土壤生化反应强度[4]。本试验结果表明除脲酶外，0～20 cm土层的磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶活性均高于20～40 cm土层。可能与施肥深度为20 cm且基施为有机肥有关。前人研究结果表明有机肥的施用为土壤生物活动提供了所需养分，可提高土壤表层酶的活性[30]。且枸杞栽培土为碱性灰棕漠土，蒸发导致表层土壤盐分较高，但在施肥后共进行5次灌溉，盐分下移使得表层土壤利于微生物生存，土壤酶活性也较高[31]。

磷酸酶是促进有机磷分解成植物能吸收的无机磷状态的酶类。P667处理0～20 cm土层磷酸酶活性较P534处理降低6.31%。原因可能是过量的无机磷抑制了磷酸酶活性[32]。这表明，施用适量磷肥对酶活性的提高较有利，而磷肥用量较低或者过量不一定能取得较为理想的激活效果。磷肥增施有助于20～40 cm土层过氧化氢酶活性及0～20 cm土层蔗糖酶活性的提高。P667处理的过氧化氢酶及蔗糖酶活性均低于P534处理，过高施磷量对过氧化氢酶及蔗糖酶活性可能有抑制作用[33]。过氧化氢酶活性受土壤质地、施肥方式和施肥用量等多方面因素的影响[34]，具体原因有待后续试验研究。

4 结 论

与农民习惯施磷量(667 kg/hm2)相比，P534处理(减少20%的磷肥用量) 能提高0～40 cm土壤过氧化氢酶和磷酸酶的活性及土壤速效磷含量，同时利于枸杞产量、总糖及果实磷素累积量的形成。综合评价，在柴达木地区高磷量枸杞园以534 kg P2O5/hm2为适宜施磷量。