宁杞7号周年干物质与氮磷钾累积动态特征

孙 娇，任福聪，陈 刚，郭鑫年，梁锦秀，周 涛

(1宁夏农林科学院 农业资源与环境研究所，宁夏 银川 750002；2宁夏中宁县农业技术推广服务中心，宁夏 中宁 755100)

枸杞(LyciumbarbarumL.)为多年生落叶灌木，其果实具有补肾养肝、润肺明目等功效，被广泛应用到医疗保健中[1]。另外，由于枸杞具有较强的适应能力和土壤改良作用，在我国宁夏、新疆、甘肃和青海等省份广泛栽培，已成为当地农民脱贫致富的主要产业[2]。广大农户为了追求经济产出，在枸杞种植过程中过量施肥、肥料配比不合理等现象十分普遍[3-4]。宁夏枸杞主栽区氮、磷、钾平均投入量分别为N 1 080 kg/hm2、P2O51 230 kg/hm2、K2O 405 kg/hm2[5]，N和P2O5的最高施用量分别达到1 950和2 160 kg/hm2[6]。肥料的不合理施用，使土壤氮、磷、钾累积过量而造成环境污染，并且使土壤pH、全盐含量较高而导致土壤板结、枸杞产量与品质下降等[7]。因此，通过合理施肥来提高枸杞果实产量、改善果实品质显得尤为重要。

计算精确的施肥量和把控准确的施肥时间，需要以枸杞干物质累积特征和氮、磷、钾养分吸收动态为理论基础[8]。枸杞生物量的累积在一个物候期内呈动态变化且较难预测。另外，受储藏营养的影响，很难确定树体当年养分累积量。已有研究表明，枸杞全生育期干物质累积呈“S”型曲线变化，在盛果期至秋果期干物质累积达到最高峰[9]，枸杞果实的养分累积也在盛果期和秋果期达到峰值[10]。枸杞不同器官对营养元素的吸收和分配不同，以根系和主干累积量最高、果实累积量最低[11]，枸杞植株氮素养分主要分布在树体多年生部位[12]。但综观现有研究，目前关于枸杞营养元素吸收累积动态特征的研究还较少，还无法对枸杞的合理、精确施肥提供指导。为此，本试验以5年生宁杞7号的整个树体为试材，采用树体定期解体分析的方法，对宁杞7号进行生物量及氮磷钾养分周年累积动态研究，以期为宁杞7号合理施肥措施的确定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

综合考虑枸杞园地理位置及枸杞长势、树型、林龄等因素，在0.30 hm2宁杞7号枸杞园选择株型、大小等基本一致的5年生枸杞为研究对象。枸杞园种植密度3 390株/hm2，日常管理采用农户常规模式，即全物候期施用纯N 900 kg/hm2、P2O5950 kg/hm2、K2O 750 kg/hm2，有机肥为羊粪(其中含有机质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，有机肥于4月中旬枸杞萌芽期一次性施入，氮磷钾肥分别于枸杞萌芽期(4月中旬)、花果期(5月)、盛果期(7月)、夏眠期(8月)分4次施入。

样品采集分别在枸杞春梢期(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)进行，在各物候期选择3株株高、冠幅、地径相近的苗木，采集地上部主干、枝条(分别按新生枝、1年生枝采集)、叶片、果实和地下部根系样品，分别测定各器官生物量(鲜质量、干质量)。在采集植株样的同时，在距每株枸杞主干半径50 cm范围内按东西南北4个方向分0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层取样后分层混合，剔除动植物残体和小石块，置于阴凉通风处风干。

1.2 测定指标及其测定方法

植物与土壤样品委托宁夏农林科学院检测中心进行相关指标的测定与分析。植株全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)分别采用凯氏定氮法、H2SO4-H2O2消煮-钒钼黄比色法、H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定[13]，土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾分别采用重铬酸钾容量法、凯氏定氮法、扩散吸收法、双酸浸提-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度法测定[14]。不同物候期枸杞园土壤理化性状见表1。

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

1.3 数据处理

氮(磷钾)累积量=干物质生物量×养分含量。

氮(磷钾)新增累积量=[落叶前氮(磷钾)量-萌芽前树体氮(磷钾)量]+果实氮(磷钾)量+落叶带走的氮(磷钾)量[15]。

氮(磷钾)年输出量=果实氮(磷钾)量+落叶带走的氮(磷钾)量+修剪枝条的氮(磷钾)量。

利用Excel 2003和SPSS 19.0对试验数据进行统计与分析，采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差数法(LSD)进行差异显著性检验。图表采用Origin 9.0和Excel 2003进行制作。

2 结果与分析

2.1 不同物候期枸杞干物质的累积动态

由表2可见，枸杞整株干物质累积量随物候期呈“M”型变化趋势，累积的高峰期在盛果期和秋果期，分别较前一时期增加41.17%和16.32%。全物候期内枸杞不同器官干物质累积量从高到低依次表现为：果实>主干>叶片>根系>新生枝>1年生枝，果实的干物质累积量为971.17 g/株。根系、1年生枝、新生枝和果实的干物质快速累积期在盛果期，分别较前一时期增加14.59%，133.79%，227.56%和356.75%。叶片和主干干物质的快速累积期在花果期，分别较前一时期增加164.25%和21.14%。

表2 不同物候期枸杞不同器官干物质累积量的动态变化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营养元素的分布

由表3可见，全物候期内枸杞各器官全氮含量以叶片最高，达29.71 g/kg；其次是果实，为27.98 g/kg；根系全氮含量显著高于主干、新生枝、1年生枝，为23.20 g/kg；除盛果期外，其余时期新生枝全氮含量均显著高于1年生枝和主干。随着物候期的推进，枸杞叶片、果实全氮含量呈明显降低趋势，其中叶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，果实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响较大，除了在春稍期枸杞新生枝全氮含量较高外，在花果期、夏眠期、休眠期各器官全氮含量显著高于春稍期、盛果期、秋果期。枸杞不同器官全磷含量在全物候期内从高到低依次表现为：叶片=根系=果实>新生枝>主干>1年生枝。随着物候期的推进，枸杞主干和1年生枝全磷含量呈持续降低的趋势。与花果期相比，盛果期后枸杞根系、1年生枝、新生枝、叶片、果实的全磷含量显著降低。全物候期内枸杞全钾在果实、叶片、新生枝中含量较高，分别达到18.96，12.59和11.56 g/kg；在根系、主干、1年生枝中含量较低，分别为5.21，4.57和4.49 g/kg。

表3 不同物候期枸杞不同器官营养元素含量的动态变化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营养元素的累积分配特征

不同物候期枸杞各器官营养元素的累积特征如表4所示。表4显示，全物候期内枸杞全氮累积量以果实最高，达到25.89 g/株；其次是叶片，为20.89 g/株；再次是根系，全氮累积量为12.74 g/株。1年生枝全氮累积量最低，仅为2.42 g/株，显著低于其他所有器官。枸杞全氮在不同物候期累积量从高到低依次表现为：盛果期>花果期>夏眠期、休眠期、秋果期>春梢期。与春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期枸杞全氮累积量分别增加了101.23%，134.42%，61.04%，56.42%和57.71%。随着物候期的推进，枸杞新生枝、1年生枝的全氮累积量总体上表现出持续增加趋势。叶片全氮累积量的峰值在花果期，果实全氮累积量的峰值在盛果期。全物候期内枸杞不同器官全磷累积量从高到低依次表现为：果实>叶片>主干>根系>新生枝>1年生枝。随着物候期的推进，新生枝、1年生枝全磷累积量总体上呈增加趋势，而主干、叶片的全磷累积量总体呈持续降低的趋势。果实全磷累积量峰值在盛果期。与春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期整株枸杞全磷累积量分别增加了64.68%，62.55%，8.72%，-12.55%和-13.83%。全物候期内枸杞全钾累积量以果实、叶片、主干中较高，分别为15.94，6.76和3.85 g/株；在新生枝、根系、1年生枝中全钾累积量分别为3.16，1.93和0.98 g/株。与春稍期相比，花果期、盛果期、夏眠期、秋果期、休眠期枸杞全钾累积量分别增加了102.92%，135.66%，55.08%，73.22%和48.86%。

表4 不同物候期枸杞不同器官营养元素累积量的动态变化Table 4 Dynamic changes of main nutrient elements accumulation in different organs of single L. barbarum g/株

2.4 枸杞植株营养元素全年累积输出特征

由表5可以看出，5年生枸杞氮、磷、钾全年累积输出量分别为72.80，11.87和32.62 g/株。其中，新增的氮、磷、钾累积量分别为58.41，7.98和27.19 g/株。枸杞作为茄科落叶灌木，新增的氮、磷、钾多累积在果实、叶片、新生枝中，根系、主干、1年生枝中累积较少。果实和叶片是营养元素输出的主要途径，枸杞年氮、磷、钾输出量中，分别有48.28，6.17，23.47 g/株的N、P、K基本是由落叶和果实采摘而输出，另外修剪枝条也会导致部分营养元素的输出。

表5 枸杞不同器官营养元素全年累积输出量的动态变化Table 5 Annual output of main nutrient elements in different organs of single L.barbarum g/株

3 讨论与结论

枸杞为无限花絮植物，需经历花芽分化、枝叶生长、开花结果、根系生长等重要物候期，各物候期干物质累积量变化较大[16]。本研究表明，在枸杞周年物候期中，枸杞干物质累积的高峰期在盛果期和秋果期，分别较前一时期增加41.17%和16.32%，这与前人研究结果一致[17]。从盛果期至秋果期，枸杞干物质累积达到最高峰，之后呈下降趋势，枸杞周年干物质累积量可达2 396 kg/hm2[9]。前人研究认为，枸杞全生育期干物质累积呈“S”型曲线变化[9]，而在本研究中，宁杞7号枸杞的干物质累积量随物候期变化呈“M”型变化趋势。这主要是由于在8月中旬至9月上旬宁夏枸杞会短暂停止结果，另外由于盛果期枸杞果实的茂盛生长导致叶片大量脱落，最终造成此阶段枸杞干物质积累量降低。杨文君[18]研究表明，枸杞叶片累积量从现蕾至盛果期达到高峰，峰值可达995 kg/hm2，这与本研究结果一致。

氮、磷、钾是植物生长必需的三大营养元素，枸杞不同器官对营养元素的吸收和分配不同。本研究中，宁杞7号枸杞叶片、果实中的氮、磷、钾含量较高，说明氮、磷、钾对枸杞的经济产量有重要影响[11]。氮、磷、钾可以显著提高枸杞果实的产量和品质[19]。本研究表明，宁杞7号叶片、果实氮含量随物候期增加呈持续降低趋势。也有研究发现，2年生枸杞叶片氮含量在全物候期呈“M”型变化趋势[20]；叶片全磷含量整个物候期变化较小，基本趋于平缓[21]。这可能与土壤质量、树龄等因素有关。单株经济产量为971.17 g的5年生宁杞7号枸杞植株的氮、磷、钾累积量分别为72.80，11.87和32.62 g/株，推算100 kg经济产量的氮、磷、钾累积量分别为7.50，1.22和3.36 kg，低于青海种植的4年生宁杞5号的氮、磷、钾累积量(氮11.2 kg，磷2.2 kg，钾6.7 kg)[9]，但高于3年生宁杞7号的氮、磷、钾累积量(氮5.3 kg，磷1.2 kg，钾1.9 kg)[22]，说明枸杞的产量、树龄、产地环境及施肥方式等与枸杞养分累积量显著相关[8]。随着树龄的增加，树体养分累积动态和分配比例差异不大，但养分累积量会有明显差异[10]。从花果期至盛果期，枸杞植株对养分的需求量最大[23]。枸杞氮、磷、钾的累积高峰期在花果期和盛果期，新生枝条和叶片是养分累积的优先部位[24]。枸杞年新增氮、磷、钾累积量分别为58.41，7.98和27.19 g/株。枸杞作为茄科落叶灌木，新增的氮、磷、钾多累积在果实、叶片、新生枝中，根系、主干、1年生枝中累积较少[10]。新生枝条和叶片是养分优先分配部位，养分累积量表现为氮>钾>磷[9]。

枸杞理论施肥量是指目标产量所需养分量与土壤养分供给量之差再除以肥料利用率所得数值。土壤天然养分供给量一般为N占吸收量的1/3，P、K各为1/2[25]。前人研究结果表明，枸杞植株对N、P2O5和K2O的利用率分别为42.61%，23.10%和32.53%[26]。当枸杞产量在中等水平即3 000～6 000 kg/hm2时，枸杞N、P2O5和K2O周年施肥量为407～935，147～553，165～538 kg/hm2，施用比例为m(N)∶m(P)∶m(K)=1.00∶0.23∶0.48。但枸杞品种、产量水平、土壤条件不同，推荐的肥料施用量也不同。枸杞年新增和输出养分量较大，尤其是在干物质和养分的累积高峰期，即花果期、盛果期和秋果期。据此建议，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。结合枸杞周年养分累积动态，推断在枸杞春稍期、花果期、盛果期、秋果期N的施用质量比为1.00∶2.01∶2.34∶1.58，P2O5的施用质量比为1.00∶1.65∶1.38∶0.00，K2O的施用质量比为1.00∶2.03∶2.36∶1.73。