施肥和灌溉對黑枸杞生長及產(chǎn)量的影響

張 惠,張澤寧,張林媚,張永強(qiáng)

(榆林市林業(yè)科學(xué)研究所，陜西 榆林 719000)

黑枸杞(LyciumruthenicumMurr)為茄科(Solanceae)枸杞屬落葉多枝小灌木，天然分布于青海、新疆、西藏、甘肅、寧夏、陜西北部、內(nèi)蒙古等地，在中亞、高加索和歐洲亦有分布。它耐干旱、嚴(yán)寒、鹽堿和瘠薄，是中國西北干旱地區(qū)防止土地荒漠化和緩解土壤鹽堿化以及水土保持的理想植物；其果實為黑紫色球形漿果，藥食兼用，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值(Chen et al.,2019；Liu et al.,2020)。黑枸杞對環(huán)境要求較高，人工種植難度較大，甘肅河西地區(qū)、黑河流域、青海柴達(dá)木盆地以及新疆塔里木盆地部分地區(qū)是黑枸杞的核心種植區(qū)域。適宜種植區(qū)海拔為400～3 500 m，年降水量為20～240 mm，最熱季降水量在150 mm 左右，年平均氣溫為4～13℃，溫度年較差為35～47℃，最冷季平均溫度為-12～-2℃(趙澤芳等，2017)。

肥料是植物生長發(fā)育的重要物質(zhì)保障，施肥在調(diào)控果樹生長過程和果實的產(chǎn)量與品質(zhì)方面發(fā)揮著重要的作用，是一項重要的經(jīng)濟(jì)林栽培技術(shù)措施。雖然黑枸杞耐貧瘠，但它亦屬喜肥耐肥植物(汪洋等，2016)。由于該植物栽培地域性強(qiáng)、歷史短，相關(guān)研究不充分，如何通過科學(xué)合理地施肥來提高產(chǎn)量和品質(zhì)是黑枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題之一。

榆林市與黑枸杞主產(chǎn)區(qū)氣候條件相似，筆者前期研究(張澤寧等，2018)表明，黑枸杞引種于該市表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性與抗逆性，能夠正常生長結(jié)實。為了正確引導(dǎo)廣大黑枸杞種植戶實施高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培，合理施肥，促進(jìn)榆林黑枸杞產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步健康發(fā)展，筆者研究通過田間試驗分析施肥方式和施用量以及灌溉對植株高度和基徑粗度、鮮果產(chǎn)量和出干率、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力的影響，探索適合榆林當(dāng)?shù)氐暮阼坭焦麍@施肥技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于毛烏素沙地南緣，設(shè)在榆林市林業(yè)科技創(chuàng)新示范園內(nèi)(109°42′39"E，38°12′59"N)，海拔1182 m；屬于溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年均氣溫8.1 ℃；干旱少雨，年平均降水量446.5 mm，年平均蒸發(fā)量2 388.7 mm；日照強(qiáng)烈，年均日照時數(shù)2 593.5～2 914.4 h；土壤為風(fēng)沙土。

1.2 試驗材料

2年生黑枸杞實生苗2017年4月從青海省格爾木市優(yōu)潤堂商貿(mào)有限責(zé)任公司引進(jìn)，苗高35～40 cm，地徑9～12 mm。3種復(fù)合肥均為挪威雅苒國際有限公司產(chǎn)品，養(yǎng)分組成(N∶P2O5∶K2O)高磷肥為16%∶40%∶10%，平衡肥為15%∶15%∶15%，高鉀肥為6%∶13%∶31%。

1.3 試驗方法

2017年4月以株行距1.5 m×2 m將引進(jìn)的黑枸杞實生苗定植于試驗地，當(dāng)年根據(jù)墑情漫灌灌溉5次，每次相當(dāng)于200 mm水量。每年鋤草3～4次，于春秋季各修剪一次，在春季黑枸杞萌芽前統(tǒng)一施用平衡肥375 kg/hm2。緩苗1 a后于2018年5月開始施肥試驗。采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，重復(fù)3次。每個小區(qū)20株。試驗共設(shè)8個處理(表1)，包括A組、B組和對照組共3組。A組為傳統(tǒng)施肥組，即開花前期(5月10日)和幼果期(6月5日)單一施平衡肥，共設(shè)3個水平，總施肥量分別為600、1 050、1 500 kg/hm2，分別記為A600、A1050、A1500；B組為組合施肥組，即開花前期施高磷肥—幼果期施平衡肥—果實膨大期(7月10日)施高鉀肥，亦設(shè)3個水平，總施肥量分別為180、315、450 kg/hm2，分別記為B180、B315、B450；對照組包括不灌溉不施肥對照CK和灌溉但不施肥對照CKi。灌溉方法和灌水量與緩苗期相同；開花前期和幼果期結(jié)合灌溉采用撒施法施肥，果實膨大期正值雨季，在下雨前根施，不灌水。

表1 肥料種類、施肥量和施肥時間

于5月20日、6月24日和8月2日測定每株黑枸杞株高、地徑、冠幅、新梢生長量。第一次施肥前(4月25日)和測產(chǎn)后(10月10日)采用土鉆法采集土樣，采樣前1 周內(nèi)不灌水，用于土壤化學(xué)性質(zhì)測定，其中土壤質(zhì)量含水量采用烘干法、土壤pH值采用電位法、水溶性鹽分總量采用重量法、水解性氮采用堿解擴(kuò)散硼酸吸收法、速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法、速效鉀采用火焰光度法、有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定(呂貽忠，李保國，2010)。

黑枸杞漿果漸次成熟，試驗中分別于7月15日、8月1日、8月19日和9月1日分4次采摘，每個處理固定選擇10株標(biāo)準(zhǔn)株用于測產(chǎn)，稱量鮮重后自然通風(fēng)處陰干測量干重。

出干率R(%)按公式(1)計算：

R = Wd/Wf×100

(1)

式中，Wd和Wf分別為黑枸杞的干重和鮮重(g)。

土壤貯水量E(mm)按公式(2)計算：

E = c×ρ×h×10

(2)

式中c為土壤質(zhì)量含水量(%)，ρ為土壤容重(1.3 g/cm3)，h為土層深度(cm)。

“主動性”（initiative）是個體按照自己規(guī)定或設(shè)置的目標(biāo)行動，而不依賴外力推動的行為品質(zhì)。由個人的需要、動機(jī)、理想、抱負(fù)和價值觀等推動，這一推動讓人產(chǎn)生了主動，而“主動性”是行為主動的人的特性。許多心理學(xué)家認(rèn)為，這是個體心理社會性發(fā)展的重要標(biāo)志。早在人出生之時人就開始了主動行為，“主動性”在兒童階段（3-6歲）開始形成，隨著人各種性征的不斷完善，“主動性”也逐漸穩(wěn)定和完善。從此他就理應(yīng)由自己的方式推動來探索和控制外在環(huán)境。

黑枸杞耗水量按公式(3)計算：

ET = P + I +(K-D)+Ei-Ef

(3)

式中，ET為耗水量(mm)，P為降水量(mm)，I為灌溉量(mm)，Ei為試驗前起始土壤貯水量(mm)，K為地下水補(bǔ)給量(mm)，D為深層滲漏量(mm)，Ef為試驗結(jié)束時土壤貯水量(mm)?？紤]到試驗區(qū)地下水埋藏深，距地表1 m以下的土壤水分變化很小，故不考慮地下水補(bǔ)給和深層滲漏，K-D以0 mm計。

水分利用效率按公式(4)計算：

WUE = Y/ET

(4)

式中，WUE為黑枸杞水分利用效率[(kg/hm2)/mm]，Y為黑枸杞果實產(chǎn)量(kg/hm2)，ET為耗水量(mm)。

肥料偏生產(chǎn)力PFP(kg/kg)按公式(5)計算：

PFP = Y/F

(5)

式中，Y為黑枸杞果實產(chǎn)量(kg/hm2)，F(xiàn)為肥料純養(yǎng)分(N、P2O5和K2O)的投入量(kg/hm2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥和灌溉對黑枸杞地徑和株高生長的影響

施肥和灌溉對黑枸杞地徑和株高生長的影響如圖1所示。從圖1中可以看出，各灌溉和施肥處理對黑枸杞地徑和株高生長的影響隨著時間的推移越發(fā)明顯，總體來看，施肥配合灌溉可以促進(jìn)地徑和株高的生長，B180、B450和A600三種處理促進(jìn)生長效果顯著優(yōu)于其他處理，尤以B180最為突出，即總施肥量為180 kg/hm2，其中開花前期施高磷肥、幼果期施平衡肥、果實膨大期施高鉀肥，每次60 kg/hm2，其地徑和株高分別為25.6 mm和102 cm，與灌水但不施肥(CKi)相比，地徑和株高分別提高了24.37%和22.89%。與不灌溉(CK)相比，CKi使得中后期植株更高，而二者地徑差異不顯著，說明單純灌溉可以促進(jìn)黑枸杞的高生長但對粗生長作用不明顯。

圖1 不同施肥處理對黑枸杞地徑(A)和株高(B)生長的影響

2.2 施肥和灌溉對黑枸杞產(chǎn)量、出干率和肥料偏生產(chǎn)力的影響

與兩個對照(CK和CKi)相比，不同施肥處理下黑枸杞產(chǎn)量均有提高(圖2)，其中B180處理鮮果產(chǎn)量最高，為699.0 kg/hm2，其次是A600和B450處理，鮮果產(chǎn)量分別為621.3和616.2 kg/hm2，最低為灌溉對照CKi，僅為440.4 kg/hm2。出干率也是B180處理最高而CKi最低(圖2)。CKi在鮮果產(chǎn)量和出干率兩項指標(biāo)均不僅低于所有的施肥處理，而且還低于不灌溉對照CK，說明在榆林沙區(qū)單純的灌溉并不能提高栽培黑枸杞的產(chǎn)量和干物質(zhì)的含量，而合理的施肥不僅有助于鮮果產(chǎn)量的提高，而且還能促進(jìn)鮮果內(nèi)干物質(zhì)的積累。

圖2 施肥和灌溉對黑枸杞產(chǎn)量和出干率的影響

肥料偏生產(chǎn)力可以反映土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分水平以及施用化肥的綜合效應(yīng)。不同施肥處理的肥料偏生產(chǎn)力(按果干產(chǎn)量計算)試驗結(jié)果見圖3。從圖中可以看出，傳統(tǒng)的追施單一平衡肥的A組肥料偏生產(chǎn)力低于高磷肥—平衡肥—高鉀肥配合追施的B組，且隨著追施量的增加肥料偏生產(chǎn)力降低，其中B180處理最高，為2.793 kg/kg，而A1500處理最低，僅為0.264 kg/kg。

圖3 不同施肥處理對肥料偏生產(chǎn)力的影響

2.3 施肥和灌溉對土壤水分及水分利用效率的影響

不同施肥和灌溉處理土壤水分的垂直空間分布如圖4所示。從圖4中可以看出，除不灌溉對照(CK)外，各處理土壤含水率均表現(xiàn)為隨著土壤深度的增加先增加后急劇降低，然后基本保持穩(wěn)定的總體變化趨勢。按土壤水分運(yùn)移規(guī)律可將0～100 cm土層劃分成2個層次，即活躍層(0～50 cm)和緩變層(50～100 cm)。

活躍層水分變化是降水、灌溉、土壤蒸發(fā)、下滲和作物根系吸收共同作用的結(jié)果，水分收支雙高，使得該層水分變幅較大；該層也是黑枸杞根系集中分布層，受水肥處理的影響也比較強(qiáng)(圖4)。不同施肥處理間該層土壤含水率的差異既是黑枸杞生長發(fā)育耗水的結(jié)果，反過來又影響黑枸杞的生長發(fā)育。不灌溉對照在活躍層平均土壤含水率為12.47%，低于所有其他處理，這是因為榆林地處黃土高原，地下水埋藏較深，蒸發(fā)量遠(yuǎn)高于降水量，地下水和降水對活躍層水分的補(bǔ)充效應(yīng)較弱。A600、A1500、B180處理活躍層平均土壤含水率分別為15.61%、16.05%、16.17%，高于其它處理，說明這些施肥處理的黑枸杞對水分消耗相較低。在所有施肥處理中，A1050活躍層平均土壤含水率最低，為13.93%，其原因可能有兩個方面：一是該處理下黑枸杞耗水少；二是水分下滲較多(圖4)。

圖4 不同施肥處理0～100 cm土層土壤水分含量變化

緩變層是土壤淺層與深層水分交換的過渡層，土壤濕度較小(圖4)，該層黑枸杞根系的分布逐漸減少，根系吸水能力減弱，層內(nèi)土壤含水率垂直變幅較小，各處理間的變化也較小。緩變層土壤含水率很低(< 3.3%)，接近土壤萎蔫系數(shù)(汪正華，1982)，出現(xiàn)土壤干化現(xiàn)象，地下水補(bǔ)給作用微弱，灌溉引起的深層滲漏亦可忽略。不灌溉對照在該層的土壤含水率最低，說明灌溉對該層土壤具有一定的水分補(bǔ)充作用。

不同施肥處理黑枸杞耗水量與水分利用效率如圖5。各處理間耗水量和水分利用效率均存在顯著差異。對于耗水量，不灌溉對照(CK)顯著低于所有其他處理，而水分利用效率則剛好相反，CK顯著高于所有其他處理。這可能是由于水分供給少，土壤含水量低(圖4)，下滲和蒸發(fā)流失減少，蒸騰也會受到一定的抑制，從而導(dǎo)致耗水量下降。灌溉不施肥對照(CKi)水分利用效率最低。黑枸杞核心種植區(qū)年降水量為20～240 mm(趙澤芳等，2017)，榆林年平均降水量446.5 mm，僅實驗當(dāng)年生育期降雨量就達(dá)到了387.4 mm，試驗開始前和果實收獲后活躍層土壤含水率均在10%以上(圖4)，相當(dāng)于田間持水量的50%以上(汪正華，1982)，對于耐干旱植物黑枸杞來說這種狀況并不會嚴(yán)重影響其對土壤水分的利用，因此CK相對于CKi有更高的水分利用效率；又因該植物耐貧瘠，在不施肥的情況下也有一定的果實產(chǎn)量，從而相對于各施肥處理也有較高的水分利用效率。除CK和CKi外，在各施肥處理中，B180耗水量最低而水分利用效率最高，分別為1 370 mm和0.1970(kg/hm2)/mm。

圖5 不同施肥處理黑枸杞耗水量與水分利用效率

2.4 施肥和灌溉對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

對比試驗前和收獲后土壤化學(xué)性質(zhì)的變化有助于了解作物對肥料的供需平衡。從試驗前的基礎(chǔ)肥力數(shù)據(jù)可以看出(圖6)，試驗地氮磷鉀含量在0～20 cm土層屬中等或高的肥力水平而在20～60 cm土層屬于中等或低的肥力水平(耿生蓮，2009)。由圖6可知，兩個不施肥對照CK和CKi在試驗期0～60 mm土層水解性氮、有效磷和速效鉀含量都下降，尤其是水解性氮降幅最為明顯，說明土壤N、P、K元素被消耗，土壤進(jìn)一步貧瘠化，也說明通過施肥加以補(bǔ)充的必要性。與兩個對照相比，所有施肥處理都一定程度上抑制了這種貧瘠化，具有保持或培肥地力的作用。

CKi在試驗期下層土壤(40～60 cm)堿解性氮含量增加，這是風(fēng)沙土保水保肥能力弱，灌溉將上層氮素向下淋溶的結(jié)果。與試驗前相比，果實采收后各施肥處理水解性氮含量(圖6)在表層土壤(0～20 cm)中下降而在20～60 cm土層中增加，總體上在0～60 cm土層中略有積累。這種積累有隨施肥量增加而增大的趨勢，A組處理(A600、A1050、A1500)較B組處理(B180、A315、A450)施肥量大，采收后積累也多。果實采收后各施肥處理有效磷含量在0～20 cm土層中變化不大或有所降低，而在20～60 cm土層中增加，在整個0～60 cm土層中的含量與施肥量關(guān)系不甚明顯。B180和B315處理土壤速效鉀在0～60 cm土層積累明顯，而其他施肥處理試驗前后總量變化不大。土壤的有機(jī)質(zhì)含量各處理總體上都有所下降，尤其是B組處理，在該組中隨著施用量的增加降幅變大。單純灌溉(CKi)使得表層0～20 cm土壤pH下降。包括兩個對照在內(nèi)，所有處理40～60 cm土壤pH升高，A組處理較B組處理更為明顯。黑枸杞在土壤 pH為7.8～9.2的土壤中均能正常生長(韓麗娟等，2014)，各處理土壤pH均在該適生范圍內(nèi)。所有處理0～20 cm土層水溶性鹽含量均大幅下降，導(dǎo)致整個0～60 cm土層水溶性鹽含量降低。這可能與黑枸杞屬于鹽生植物有關(guān)，它吸收土壤鹽分的能力較強(qiáng)，且一定的鹽分(如Na+)還有助于增強(qiáng)植株滲透調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)生長發(fā)育(姜霞等，2012)。

圖6 不同施肥處理下土壤化學(xué)性質(zhì)

3 結(jié)論與討論

不施肥單純灌溉可以促進(jìn)植株高生長但對地徑粗生長、鮮果產(chǎn)量和出干率無顯著影響，甚至使其略有降低。然而，高昊和陳年來(2018)在甘肅省民勤試驗表明，灌溉不僅有利于黑枸杞植株高度和莖基粗度生長，而且可以增加開花數(shù)量、胚珠數(shù)，進(jìn)而增加果實產(chǎn)量。兩項研究結(jié)果不一致的原因可能是民勤較榆林氣候更為干旱，年降水量110 mm，蒸發(fā)量 2 644 mm(高昊和陳年來，2018)，而榆林年平均降水量446.5 mm，年平均蒸發(fā)量2 388.7 mm。黑枸杞為耐旱不耐水濕植物，研究試驗地不僅年降水量較高，而且總灌溉量達(dá)到1 000 mm，遠(yuǎn)高于前者的30～120 mm(高昊和陳年來，2018)，可能導(dǎo)致水分供給超過三基點中的最適點，從而灌溉促進(jìn)營養(yǎng)和生殖的作用不明顯，甚至起到了反作用。

土壤肥力是構(gòu)成土壤生產(chǎn)力的主要因素，而施肥是改善土壤肥力的重要途徑和促進(jìn)植物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量的重要栽培措施。適當(dāng)施氮可以提高黑枸杞葉片葉綠素含量、凈光合速率、最大凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用率、表觀量子效率、對弱光的利用能力和果實百粒質(zhì)量與單株產(chǎn)量，并且能降低葉片胞間CO2濃度，并可提高果實品質(zhì)，增加總多糖、總黃酮、花色苷、原花青素等營養(yǎng)或藥效成分的含量(馬興東等，2020a；b)。

施肥方式影響肥效的發(fā)揮。單一追施平衡肥的傳統(tǒng)施肥方式(A組)雖然操作簡單，但其肥料偏生產(chǎn)力低于不同類型肥料根據(jù)生長階段配合施用的組合施肥方式(B組)。前者僅在開花前期和幼果期施肥，為保證黑枸杞后期營養(yǎng)生長和果實發(fā)育對養(yǎng)分需求，不至于造成脫肥，就要加大施用量，如此又會因不能被及時充分吸收而造成肥料利用率降低。而后者除了這兩個時期外在果實膨大期還追施了高鉀肥，從施肥時間上協(xié)調(diào)作物對的營養(yǎng)需要，從而提高養(yǎng)分利用效率。

氮磷鉀之間協(xié)同配合方能更好地發(fā)揮各自的作用。在格爾木，黑枸杞苗木生長適宜的施肥量為尿素0.214～0.278 kg/株、過磷酸鈣0.12 kg/株(耿生蓮，2009)。綜合考慮，在榆林適宜的施肥方式和施用量為組合施肥B180，即總施肥量為180 kg/hm2，其中開花前期施高磷肥(N∶P2O5∶K2O =16%∶40%∶10%)、幼果期施平衡肥(N∶P2O5∶K2O =15%∶15%∶15%)、果實膨大期施高鉀肥(N∶P2O5∶K2O = 6%∶13%∶31%)，每次60 kg/hm2。與灌水但不施肥對照(CKi)相比，該處理地徑和株高分別提高了24.37%和22.89%，鮮果產(chǎn)量和出干率分別提高了51.92%和15.47%，水分利用效率提高了75.89%；同時還具有一定的培肥或保持地力作用，水堿性氮、土壤速效鉀和土壤有效磷在表層0～20 cm分別提高了121%、44.62%和45.16%。