增施硅肥對枸杞生理代謝、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 晶，李 磊，閆鵬科，紀立東，孫 權，王 銳

(1. 寧夏大學 農(nóng)學院，銀川 750021；2. 寧夏農(nóng)林科學院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002)

枸杞作為寧夏優(yōu)勢特色作物，其種植面積已超過6.67萬hm2，在當?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和產(chǎn)業(yè)富民上發(fā)揮著重要作用。在枸杞栽培過程中，長期大水大肥的粗放管理模式忽略了中微量及有益營養(yǎng)元素補充，導致土壤中大量元素營養(yǎng)過剩、中微量及有益元素不足、病蟲害多發(fā)、枸杞營養(yǎng)生長過剩等問題，以至于枸杞樹體生長不良，穩(wěn)產(chǎn)性差、果實品質(zhì)競爭力弱，嚴重制約了當?shù)罔坭疆a(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[1]。

硅以二氧化硅的形態(tài)在土壤中的儲量十分豐富，但可被植物直接吸收利用的有效硅含量極低[2]。硅作為植物生長的有益元素之一，能增強植物抗氧化系統(tǒng)的酶活性，同時抑制果實表面菌絲體、提高果實硬度、增強植物抗性等[3-4]。此外，施用硅肥有利于促進作物的光合作用和葉綠素合成、調(diào)節(jié)作物體內(nèi)通道、促進有機物積累、調(diào)節(jié)葉片氣孔開閉、抑制水分蒸騰，繼而改善作物品質(zhì)，預防裂果、縮果和畸形果[5-9]。研究表明，羅漢果樹每株施用150g硅肥能夠顯著提高羅漢果的光合能力，其干質(zhì)量和皂苷V的含量分別提高了10.6%和16.1%[10]；青蒜苗上施用硅肥能顯著增強青蒜苗的光合速率，增加植株鮮質(zhì)量、株高、假莖長和假莖粗，提高可溶性糖和維生素C(VC)含量等[11]；硅肥滴灌配合噴施方式能有效提高釀酒葡萄果實中可溶性固形物和花色苷含量[12]；硅肥基施能促進石榴葉片中葉綠素、果實中VC、可溶性固形物、總糖含量分別比對照增加13.18%、18.52%、8.87%、9.02%[13]；此外，硅肥還可以促進蘋果對微量元素的吸收，降低桃果缺素癥發(fā)生，有效地改善果實品質(zhì)[4,14]。

本研究以提高枸杞產(chǎn)量、改善枸杞品質(zhì)、增加經(jīng)濟效益為目的，明確枸杞在常規(guī)施肥的基礎上，增施硅肥用量和使用方式。探討增施硅肥對枸杞生長代謝、光合特性、產(chǎn)量、品質(zhì)以及經(jīng)濟效益的影響，以期為寧夏枸杞高效優(yōu)質(zhì)栽培的施肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗于2018年4月至10月在寧夏同心縣潤德枸杞基地(37°18′91″N，105°71′63″E)進行，該區(qū)屬于溫帶大陸性半干旱氣候，年均氣溫8.8 ℃，干旱少雨，年均降水量268 mm，年均蒸發(fā)量多在2 325 mm以上。光熱資源豐富，≥10 ℃期間累積日照時數(shù)在1 550 h左右，≥10 ℃的有效積溫為3 300 ℃，無霜期120～218 d。該地土壤類型為干旱土綱，灰鈣土類，淡灰鈣土亞類，供試土壤化學性質(zhì)如表1所示。

表1 土壤理化性狀

1.2 試驗設計

本試驗在常規(guī)滴灌施肥(0.45 t尿素、0.45 t磷酸二氫銨、1 t磷酸二氫鉀)基礎上增施硅肥，采用單因素隨機區(qū)組設計，共設4個處理，分別是葉面噴施+滴灌清水(CK)、葉面噴施硅肥+滴施清水(T1)(以下簡稱為“葉噴硅”)、葉面噴清水+滴灌增施硅肥(T2)(以下簡稱為“滴灌硅”)、葉面噴施+滴灌增施硅肥(T3)(以下簡稱為“葉噴+滴灌硅”)，以當?shù)爻Ｒ?guī)管理的3 a生‘寧杞7號’為研究對象，南北行向定植，株行距1 m×3 m，行長60 m，小區(qū)面積為180 m2，重復3次，共12個小區(qū)。硅肥來源于煙臺裕原生物有限公司，有效硅(以SiO2計)含量≥360 g·L-1。葉面噴施SiO2的質(zhì)量為5.4 kg·hm-2，總體積為15 L·hm-2，即施用噴施裕原硅肥3桶·hm-2(每桶5 L)，噴施前以1∶400倍的比例溶于水中，然后均勻噴于枸杞葉面；滴灌施肥SiO2的質(zhì)量為129.6 kg·hm-2，總質(zhì)量為360 kg·hm-2，即施用沖施裕原硅肥72桶·hm-2(每桶5 L)，隨滴灌系統(tǒng)施入。

施肥在展葉期(4月15日)、開花期(5月15日)各施肥一次，夏果期共施肥兩次，分別在幼果期(6月20日)和采果初期(6月30日)各施肥一次，全生育期統(tǒng)一滴灌，灌溉定額為2 850 m3·hm-2。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生理指標 于枸杞盛果期內(nèi)晴朗無云日9:00-11:00，在頂部、中部、底部枝條上分別隨機選擇長勢均勾、健康且受光角度一致的完全展開的1片葉，每個處理選5株進行測定，每株重復5次，連續(xù)測定3 d。分別用SPAD-502葉綠素計和NDVI-1000測定枸杞葉片SPAD和植被覆蓋指數(shù)(NDVI)值；枸杞葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、葉片氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)采用CIRAS-2(英國)光合儀測定[15]，水分利用率(WUE)采用Pn/E方式計算。

1.3.2 果實品質(zhì) 各處理隨機挑選50粒鮮果枸杞用液氮速凍后保存至-80 ℃冰箱，用于品質(zhì)測定。鮮果可溶性固形物用手持折光儀測定，可溶性糖采用蒽酮比色法測定；還原性糖用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；總酸用NaOH滴定法測定；VC采用2，4-二硝基苯肼比色法測定[16]。

1.3.3 產(chǎn)量 在不同處理區(qū)域隨機采集長勢均勻的5棵枸杞樹的果實，并計算其單株的平均質(zhì)量，其理論產(chǎn)量由每個處理小區(qū)總株數(shù)×單株質(zhì)量得到。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)，以OriginPro 8作圖，用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析，并用最小顯著差數(shù)法(LSD)進行多重比較，顯著性水平為P<0.05，n=5，表中數(shù)據(jù)為“平均值±標準誤”。

2 結果與分析

2.1 增施硅肥對枸杞生長指標的影響

由表2可得，通過對枸杞增施硅肥，其葉片縱徑、橫徑分別在滴灌、滴灌+葉噴硅處理中最顯著，葉噴硅處理次之，其中葉片縱徑在滴灌硅、葉噴+滴灌硅處理中較CK分別增加9.96%和 8.20%，同樣，葉片橫徑在滴灌硅、葉噴+滴灌硅處理中分別增加13.28%、11.17%；枸杞的百葉鮮質(zhì)量為葉噴+滴灌硅(16.17%)>滴灌硅 (6.83%)>葉噴硅(4.77%)>CK，枸杞的百葉干質(zhì)量為葉噴+滴灌硅(47.15%)>滴灌硅 (37.05%)>葉噴硅(13.24%)>CK，因此百葉鮮干比在滴灌硅、葉噴+滴灌硅處理中較CK顯著降低 22.13%、21.09%；枸杞的葉綠素含量各處理表現(xiàn)為滴灌硅(9.52%)>葉噴+滴灌硅 (8.69%)>葉噴硅(4.11%)>CK；NDVI(植被覆蓋指數(shù))的測定中，葉噴+滴灌硅(4.70%)>葉噴硅(3.53%)>滴噴硅(2.35%)>CK。

表2 不同處理枸杞葉片的主要性狀

2.2 增施硅肥對枸杞光合特性的影響

由表3可得，在施硅處理中，滴灌硅、葉噴+滴灌硅處理能明顯提高凈光合速率(Pn)，較CK處理分別提高16.92%、17.52%，同時顯著降低蒸騰速率(Tr)，相比CK處理分別顯著降低 8.03%、10.24%，葉噴硅與CK處理無顯著性差異；氣孔導度(Gs)在葉噴+滴灌硅處理中較CK顯著提高16.98%，而葉噴硅處理下的含量較CK顯著降低了18.50%，滴灌硅處理與CK處理無顯著性差異；胞間CO2濃度(Ci)在葉噴硅、滴灌硅處理中較CK分別顯著降低63.11%、 56.53%，葉噴+滴灌硅處理降低1.7%；水分有效利用率(WUE)在滴灌硅、葉噴+滴灌硅處理下較CK處理分別顯著提高11.64%、10.27%，葉噴硅較CK提高8.22%。

表3 不同處理枸杞光合特性

2.3 增施硅肥對枸杞產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響

由表4和表5可知，枸杞產(chǎn)量與增施硅肥呈正相關，產(chǎn)量為葉噴+滴灌硅(24.57%)>滴灌硅(13.00%)>葉噴硅(3.46%)>CK；總投入隨著增施硅肥而增加，相比CK處理依次分別增加 2.76%、13.02%和21.00%。各處理的經(jīng)濟效益高低順序依次為葉噴+滴灌硅>滴灌硅>葉噴 硅>CK，經(jīng)濟效益從27 832.2元·hm-2提升到 35 270.8元·hm-2，增幅為26.73%。

表4 不同處理成本投入

表5 不同處理枸杞產(chǎn)量與經(jīng)濟效益

2.4 增施硅肥對枸杞品質(zhì)的影響

由表6可知，增施硅肥對枸杞可溶性固形物、可溶性糖、還原性糖、VC均有提高的趨勢。施硅處理下的可溶性固形物含量分別為葉噴+滴灌硅(1.90%)>滴灌硅(1.03%)>葉噴硅(0.63%)>CK；枸杞可溶性糖的含量為葉噴+滴灌硅 (2.08%)>滴灌硅(1.19%)>葉噴硅(0.79%)>CK；其還原性糖含量為葉噴+滴灌硅(8.51%)>滴灌硅(1.9%)>葉噴硅(1.17%)>CK；施硅處理顯著降低了枸杞的總酸含量，具體為葉噴+滴灌硅(1.12%)<滴灌硅(0.85%)<葉噴硅 (0.67%)滴灌硅(107.16%)>葉噴硅(34.62%)>CK。

表6 不同處理枸杞產(chǎn)量與品質(zhì)

3 討 論

硅肥通過光能利用能力和水分調(diào)節(jié)能力促進作物的生長發(fā)育[17]。前人研究表明，在一定的施用量下，硅肥在青蒜[11]、蕃茄[18]、黃瓜[19-20]、韭菜葉片[21]上均能顯著提高其光合速率，以及各作物生物量均有增加。本研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥的基礎上，增施硅肥處理的枸杞植株生長量顯著增高，NDVI及SPAD均增加，鮮干比顯著降低。同時，在葉面噴施配合滴灌增施硅肥處理下光合速率(Pn)、葉片氣孔導度(Gs)、水分利用率(WUE)較對照處理分別提高17.52%、16.93%和10.72%，但蒸騰速率(Tr)顯著降低10.24%，胞間CO2濃度(Ci)在硅肥葉面噴施處理和硅肥滴灌處理下也顯著降低。這與前人研究結果一致，由于硅肥一方面可以增加葉面積和葉綠素含量從而促進光合磷酸化，同時抑制葉肉細胞光合活性的降低，另一方面可能是硅化細胞增加陽光吸收從而促進光合作用；此外，硅抑制植株體內(nèi)的蒸騰作用，這可能是因為硅不僅促進作物表皮細胞硅質(zhì)化，而且植株體內(nèi)硅膠對水分具有很強的吸附能力，從而降低水分蒸騰，提高水分利用率，進一步提高枸杞的抗旱保水能力[22]。

施用硅肥可以顯著提高作物的產(chǎn)量，同時，硅是品質(zhì)元素，對改善作物的品質(zhì)和外觀有較好的作用[23-25]。王耀晶等[25]研究表明，施硅肥可提高草莓產(chǎn)量，產(chǎn)量增幅為11.13%～33.40%，同時，提高VC、可溶性固形物、總糖含量，改善果實風味；此外，增施硅肥處理提高蘋果果實可溶性固形物和VC含量，降低可滴定酸含量[26]；在黃瓜上進行硅肥葉面噴施，其生長得到顯著的促進，單株產(chǎn)量增加，同時提高了果實果糖、葡萄糖和VC含量[27]。本研究表明，枸杞在常規(guī)施肥的基礎上增施硅肥，產(chǎn)量、可溶性固形物、可溶性糖、還原性糖、VC含量顯著提高，總酸含量顯著降低。與前人研究結果一致，一方面這可能是因為施硅能使根系發(fā)育，并通過提高光合速率，提高養(yǎng)分運輸能力，從而提高產(chǎn)量，另外硅能降低作物體內(nèi)轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶、腺苷三磷酸酶的活性，從而達到糖的累積[28]，進而提高枸杞品質(zhì)；另一方面可能是由于硅肥不僅有利于枸杞本身的生長，而且還可以調(diào)節(jié)作物在不同階段對氮、磷、鉀等其他元素的營養(yǎng)要求，從而提高枸杞的營養(yǎng)品質(zhì)[29]。

4 結 論

在寧夏中部干旱區(qū)，增施硅肥明顯促進枸杞生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)，尤其在葉面噴施硅肥配合滴灌硅肥處理下的效果最為顯著，枸杞鮮果產(chǎn)量高達4 801.60 kg·hm-2，經(jīng)濟效益達到最大，為35 270.8元·hm-2，增幅為26.73%，同時增強了枸杞葉片的光合作用，提高了NDVI指數(shù)和干物質(zhì)累積量，果實VC含量也提高了2.34倍?？梢?，增施硅肥對枸杞在提質(zhì)增效方面效果顯著，尤以葉面噴施硅肥配合滴灌硅肥的方式對枸杞的生產(chǎn)應用有較大的推廣價值。