呂亮雨,樊光輝,2,付 全,蘇彩風,李發(fā)毅

(1.青海大學農(nóng)牧學院/青海大學農(nóng)林科學院,西寧 810016;2.青海高原林木遺傳育種實驗室,西寧 810016)

0 引 言

【研究意義】寧夏枸杞(LyciumbarbarumL.)為落葉灌木,在我國主要分布于西北、華北等地區(qū)[1]。其果實屬“藥食同源植物”[2-4]。種植有機枸杞需肥量大且需肥料質(zhì)量高,通常以農(nóng)業(yè)廢棄物有機肥為主[5-7]。該有機肥既可增加土壤有機質(zhì)含量,還可抑制病蟲害的發(fā)生[8-10]。但是農(nóng)業(yè)廢棄物有機肥料存在生效慢以及流失等問題。使用生物有機肥,可以提高農(nóng)業(yè)廢棄物有機肥分解速率和肥料利用率,進而提升土壤肥力、提高有機枸杞生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)[11]?！厩叭搜芯窟M展】張彥紅等[12]將生物有機肥與化肥混施,結(jié)果表明,生物有機肥能夠明顯提高枸杞產(chǎn)量和品質(zhì); 黃麗華等[13]將哈茨木霉菌與芽孢桿菌應用于紫花苜蓿種植中,發(fā)現(xiàn)施用兩種微生物菌劑均可促進植株生長并改善土壤性狀; 趙棟等[14]通過試驗研究發(fā)現(xiàn),有機肥配施生物有機肥會對枸杞生長發(fā)育和抗病害能力的產(chǎn)生影響,結(jié)果顯示,使用生物有機肥后,枸杞葉片葉綠素含量、樹高和冠幅都遠遠高于不施肥處理,且有效降低了枸杞發(fā)病率;包慧芳等[15]研究表明,在寧杞7號上施入生物有機肥,能顯著改善土壤性狀,其中在全氮、全磷、全鉀等方面有顯著效果?！颈狙芯壳腥朦c】木霉菌、芽孢桿菌廣泛存在于各種自然條件下的土壤中,可提高有機肥料的分解速度,可加速植物根系對養(yǎng)分的吸收,加速植物生長,提高果實產(chǎn)量[16],是與有機肥混施的優(yōu)良菌種。對比施用普通有機肥,混施生物有機肥的生產(chǎn)成本較高[17],為提高施肥效益,需要選出一個最佳生物有機肥種類和最適生物有機肥濃度?！緮M解決的關(guān)鍵問題】試驗配施3種不同種類的生物有機肥,每種生物有機肥設(shè)置3種不同濃度,進行田間試驗,分析不同的混合施肥方式對枸杞生長以及土壤理化性質(zhì)的影響,制定合理的施肥措施,為枸杞園土壤肥力提高提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試品種

試驗于2021年6～11月在青海省海西蒙古族藏族自治州諾木洪農(nóng)場進行。試驗區(qū)地處柴達木盆地東南部(E 96°～97°,N 36°～37°),海拔高度約為2 800 m。屬于高原大陸性氣候,空氣干燥,光照時間長,晝夜溫差大。年平均溫度4.4℃,年平均降雨量約40 mm,年平均蒸發(fā)量2 800 mm[18]。

供試土壤為旱田內(nèi)陸鹽堿土,土壤電導率EC(水土比1∶5)為5.13 mS/cm,pH(水土比1∶2.5)為8.47。土壤養(yǎng)分含量分別為有機質(zhì)10.69 g/kg、全氮0.62 g/kg、全磷1.92 g/kg、全鉀24.04 g/kg、堿解氮128 mg/kg、速效磷46.26 mg/kg、速效鉀350.60 mg/kg。

供試枸杞品種是寧杞 7 號,該品種具備生長迅速、抗逆性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。樹齡為5年,栽植枸杞3 300株/hm2,株高為0.8～0.9 m。

1.1.2 供試肥料

供試肥料泰旺寶粉劑由上海大井生物工程有限公司生產(chǎn),為黑色粉末,有效活菌為哈茨木霉菌和棘孢木霉菌,有效活菌數(shù)≥2×108/g,特別添加礦源黃腐酸≥5%;碧苗水劑也由上海大井生物工程有限公司生產(chǎn),為深棕色液體,含有多種高活性微生物菌,有效活菌數(shù)≥2×108/mL,特別添加有機質(zhì)≥45%,腐殖酸≥5%,氨基酸≥5%;綠能2號由青海燦銘農(nóng)牧科技有限公司生產(chǎn),為黑色粉末,主要成分為解淀粉芽孢桿菌,活菌數(shù)≥2×108/g,特別添加腐殖酸≥40% ;作為基肥施用的有機肥有機質(zhì)含量≥40%,N+P2O5+K2O≥5%。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

每種肥料結(jié)合產(chǎn)品的推薦施肥量、柴達木地區(qū)土壤的基本供肥特點和豐產(chǎn)園果農(nóng)施肥平均水平及高限水平設(shè)置3個不同的施肥梯度,并以不施肥做對照(CK),共10個處理。每個處理重復3次,共30個小區(qū),每個小區(qū)均栽植有30株枸杞樹,株距1 m,行距3 m,小區(qū)面積90 m2。于2021年7月1日在植株滴水線下方挖穴長80 cm、寬20 cm、深30 cm,將肥料施入穴中,對照組施加清水,覆土。施肥后馬上灌水,使肥料均勻分布在枸杞根部,田間管理同大田生產(chǎn)。表1

表1 不同試驗處理生物有機肥種類及用量

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 土壤指標

于2021年10月1日按照5點混合取樣法采集各個小區(qū)0～30 cm土層處土壤,混勻成1份樣品。參照《土壤農(nóng)化分析(第三版)》測定土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、電導率、pH等指標[18,19]。

1.2.2.2 枸杞生長指標

每個小區(qū)選3棵長勢一致的樹做樣樹,使用卷尺測定其樹高、冠幅。樹高每株樣樹測3次取平均值。冠幅測量相互垂直的2個方向樹冠直徑,每株樣樹測3次取平均值。自2021年7月1日開始,每隔15 d測量1次。

1.2.2.3 枸杞光合特性

每個小區(qū)選擇長勢一致的枸杞3株作為樣樹,在樣樹上部選取9個新生枝條作標準枝,在標準枝上選取健康葉片測量其光合特性。光合特性在盛果期使用 Li-COR6400便攜式光合測定儀進行測定,選擇天氣晴朗的時間測量并記錄:凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、葉片氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)[20-22]。

1.2.2.4 枸杞果實產(chǎn)量和品質(zhì)

青海柴達木枸杞每年成熟3次,分別于8月5日、8月30日、10月5日,采摘每株樣樹第1茬、第2茬及第3茬果實,于塑料大棚中晾干至恒重后稱其干質(zhì)量,計算單株平均產(chǎn)量,根據(jù)單株產(chǎn)量計算得出單產(chǎn)。采用四分法選取每個處理的干果作為樣品,測定其內(nèi)含物。枸杞多糖根據(jù)GB/T 18672-2014中的測定方法進行測定;總黃酮和蛋白質(zhì)按照《保健食品功效成分及衛(wèi)生指標檢驗規(guī)范》中的測定方法進行測定;多酚通過分光光度法(UV)測定其含量;甜菜堿通過離子色譜法測量其含量;總抗壞血酸參照《GB12392-90-蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定方法》進行測定;類胡蘿卜素可參照GB 5009.83-2016中的測定方法測定其含量;總糖含量根據(jù)GB/T 18672-2002中寧杞7號總糖含量的測定方法測定其含量[23,24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果以所測數(shù)據(jù)的平均值±SD表示。數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Office Excel 2010 軟件,同時采用SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析各處理間的顯著性差異(P<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物有機肥對土壤養(yǎng)分含量、電導率、pH的影響

研究表明,施用生物有機肥后土壤各養(yǎng)分含量較CK均顯著提高,土壤pH和電導率明顯降低。各個施肥處理土壤性狀改良情況各不相同,復合型生物有機肥對土壤的改良效果明顯超過其他兩種生物有機肥。MMJ2處理土壤的全鉀含量最高,達到29.36 g/kg,比CK增加了25.4%,顯著高于其他8個處理和CK。FHX3處理土壤的速效磷含量最高,為84.47 mg/kg,和CK相比增量達到30.8%,差異顯著。FHX2處理土壤的全氮、全磷、堿解氮、速效鉀、有機質(zhì)含量均最高,分別達到0.92 g/kg、2.44 g/kg、192.67 mg/kg、586.00 mg/kg、18.10 g/kg,比CK分別增加了53.3%、33.3%、43.8%、43.9%和55.0%,差異顯著。土壤養(yǎng)分含量隨生物有機肥使用量的增加呈先升后降的變化趨勢,而土壤電導率與pH值的變化趨勢則相反。各處理土壤電導率為3.01～4.35 mS/cm,電導率從高到低依次為CK、MMJ3、FZS2、FHX3、FZS3、MMJ1、FZS1、FHX1、MMJ2、FHX2,各處理相比,FHX2能夠更好地降低土壤電導率,較CK降低了44.5%,差異顯著;各處理土壤pH值為8.03～8.68,pH值從高到低依次為CK、MMJ1、FHX1、FZS1、MMJ2、MMJ3、FHX3、FZS2、FZS3、FHX2,各處理相比,FHX2能夠更好地降低土壤pH值,較CK降低0.65,各處理均與CK均差異顯著。施用生物有機肥可以降低土壤電導率和pH值并提高土壤養(yǎng)分含量,改善土壤理化性狀,效果以FHX2最好。表2

2.2 生物有機肥對枸杞生長量的影響

研究表明,各施肥處理樹高、冠幅均較CK均顯著提高,復合型生物有機肥促生效果較其他2種生物有機肥更好。

10月15日各施肥處理的枸杞樹高分別高出CK 1.7%～15.4%,以FZS2、FHX2和 FZS3處理變化最為明顯,其中FZS2處理枸杞樹高變化最大,樹高為109.71 cm。各施肥處理枸杞冠幅均較CK明顯增加,10月15日FHX3處理枸杞冠幅最大,達到85.73 cm,FHX2處理次之,為83.72 cm,各施肥處理和CK相比增量達到4.0%～14.7%。圖1

圖1 不同生物有機肥下枸杞樹高、冠幅變化

2.3 生物有機肥對枸杞光合作用的影響

研究表明,生物有機肥的施入有利于枸杞葉片光合作用的進行,復合型生物有機肥的促進效果最好。施入生物有機肥后,各處理枸杞葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度均較不施肥處理顯著提高,施入復合型生物有機肥后枸杞葉片光合作用最好,腐殖酸生物有機肥次之。其中Pn、Tr、Gs和Ci均在FHX2時最大,為11.58 μmol/(m2· s)、4.16 mmol/(m2· s)、171.51 mmol/(m2· s)、298.26 μmol/mol,和CK相比分別提高了90.1%、32.9%、66.5%和40.2%,差異顯著?；焓┥镉袡C肥后光合作用較CK明顯提高且差異顯著,FHX2提升最多。表3

表3 不同生物有機肥下枸杞光合作用變化

2.4 生物有機肥對枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.4.1 生物有機肥對枸杞產(chǎn)量的影響

研究表明,施用生物有機肥后,除MMJ1、FZS1處理外,其他各處理枸杞總產(chǎn)量均顯著高于CK。各施肥處理枸杞總產(chǎn)量為35.30～44.81 kg/667m2,其中FHX2處理總產(chǎn)量最高,達到44.81 kg/667m2,與CK相比增產(chǎn)31.4%,差異顯著。施用生物有機肥對第1茬果實產(chǎn)量促進效果較第2茬、第3茬更明顯,FHX3處理一茬果實產(chǎn)量最高,較CK增產(chǎn)72.2%,FHX2處理次之,較CK增產(chǎn)58.5%。圖2

圖2 不同生物有機肥下枸杞果實產(chǎn)量變化

2.4.2 生物有機肥對枸杞果實品質(zhì)的影響

研究表明,施用生物有機肥可顯著提高果實中的枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸、多酚、總糖和蛋白質(zhì)含量。各施肥處理枸杞多糖含量為3.39%～6.40%,FHX2處理含量最高,與CK相比增量達到71.6%,差異顯著。黃酮含量FHX2最高,達到0.18%,其次為FHX3,與CK相比增量分別達到了80.0%、60.0%,較CK均存在顯著差異,FHX2、FHX3之間差異不明顯。各施肥處理類胡蘿卜素含量為79.44～114.68 mg/100g,各施肥處理均與CK差異顯著,類胡蘿卜素含量依次為FZS2、FHX3、FZS1、FHX2、MMJ2、FHX1、FZS3、MMJ3、MMJ1、CK,FZS2處理類胡蘿卜素含量最高,相比CK提高48.9%。各施肥處理甜菜堿含量為0.60%～0.79%,甜菜堿含量依次為FZS2>FHX2>MMJ2>FHX3>FZS3>MMJ3>FHX1>FZS1>MMJ1>CK,FZS2處理甜菜堿含量最多,為0.79%,與CK差異顯著。施用生物有機肥也有利于枸杞果實中抗壞血酸含量的增加,FHX2處理的抗壞血酸含量最高,為25.30 mg/100g,和CK相比增量達到了25.2%,差異顯著。多酚含量各處理和CK相比增量達到了0.0%～13.4%,FZS2處理的多酚含量達到最大值,為0.93%,和CK差異顯著?？偺呛繛?4.90～62.00 g/100g,FHX2處理含量最高,與CK相比增量達到11.7%,差異顯著。蛋白質(zhì)含量FZS2最高,達到9.73 g/100g,其次為FZS1,與CK相比增量分別達到了14.1%、13.2%,較CK均存在顯著差異,FZS1、FZS2之間差異不明顯。施用生物有機肥后,果實品質(zhì)顯著升高。FHX2處理效果最好,該處理下枸杞果實的枸杞多糖、黃酮、抗壞血酸、多酚和總糖含量均最高,甜菜堿和多酚含量僅次于FZS2,并顯著高于CK。表4

3 討 論

3.1 生物有機肥對枸杞根系間電導率、pH和土壤養(yǎng)分含量的調(diào)控效應

生物肥機肥的施用能夠降低土壤電導率,提高土壤養(yǎng)分含量,增大孔隙度,改善土壤的理化性能[25-27]。施用生物有機肥可以增加土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的含量[28-30]。張迎春等[31]研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機肥可以改善土壤理化性質(zhì),提高土壤有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量。在偏堿性土壤上施用生物有機肥后,可降低土壤pH值;在鹽漬化土壤中施用生物有機肥后,可降低土壤電導率[32-34]。研究結(jié)果表明,施用不同的生物有機肥后各處理土壤養(yǎng)分含量顯著提高,土壤電導率和pH明顯減低,復合型生物有機肥對土壤的改良效果顯著高于其他兩種生物有機肥,與前人研究結(jié)果一致。但不同處理對土壤性狀的影響程度不同,MMJ3、FHX3、FZS3處理不僅較MMJ2、FHX2、FZS2處理降低了土壤養(yǎng)分含量,而且對土壤電導率和pH值產(chǎn)生了逆反作用,生物有機肥施入量過高會對枸杞根際土壤的理化性質(zhì)起到了絕對的抑制作用,生物有機肥施入量過低又對土壤性質(zhì)影響較弱,而適宜的生物有機肥施入量能夠有效改良土壤理化性質(zhì),進而促進根系發(fā)達,對枸杞生長產(chǎn)生推動作用。試驗結(jié)果顯示,FHX2處理對土壤性狀的改良效果最好。

3.2 生物有機肥對枸杞生長量和光合作用的調(diào)控效應

研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機肥后可明顯改善枸杞生長發(fā)育,枸杞的株高、冠幅都會出現(xiàn)不同程度的增長,與何嘉等[8]研究結(jié)果一致,復合型生物有機肥和腐殖酸生物有機肥處理對枸杞生長發(fā)育的促進效果最佳。彭輝輝等[35]探究了生物有機肥混施會提高葉片的SPAD值并使植物葉片光合速率提高,有機物的積累量增大,試驗與其研究結(jié)果一致。研究指出,生物有機肥的施用增強了枸杞的光合作用,其蒸騰速率、胞間CO2濃度、凈光合速率、氣孔導度與CK相比顯著提高。在有機枸杞種植園,施用生物有機肥可以明顯提高枸杞葉片光合特性,試驗中MMJ2、FHX2處理效果最好。

3.3 生物有機肥對枸杞產(chǎn)量和果實品質(zhì)的調(diào)控效應

施用生物有機肥還對提升枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì)具有顯著效果[36]。段文學等[37]研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機肥后植株產(chǎn)量得到顯著提高,與試驗施用不同用量的生物有機肥均可顯著提高產(chǎn)量的結(jié)果一致。包慧芳等[15]研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機肥后枸杞果實中總糖、多糖和可溶性固形物含量明顯提高。李小剛等[38]研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機肥能夠明顯提高枸杞中類胡蘿卜素、黃酮、甜菜堿含量。試驗與上述研究結(jié)果相一致,施用不同用量的生物有機肥均可提高枸杞果實的枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸和多酚含量,施用復合型生物有機肥的效果最佳,復合型生物有機肥的施入提高了植物營養(yǎng)元素的供應水平,改善了枸杞的品質(zhì),其中FHX2處理效果最好。

青海柴達木的枸杞種植園施用復合型生物有機肥對土壤性狀、枸杞光合作用、產(chǎn)量品質(zhì)的促進效果最佳。但在施用復合型生物有機肥時,要控制其施入量,如果施入量過低,生物有機肥中微生物數(shù)量過低,則不能更好地促進枸杞的生長發(fā)育及土壤品質(zhì)的提高。在適宜的生物有機肥施入量范圍內(nèi),枸杞的生長隨著施入生物有機肥量的增加而增加。在使用生物有機肥時,需要綜合考慮栽培地的氣候和土壤等因素,選擇合適的生物有機肥種類及施入量,確保枸杞高產(chǎn)的同時節(jié)約肥料成本。

4 結(jié) 論

施用微生物菌劑能夠有效增加枸杞園土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量,調(diào)節(jié)土壤電導率和pH值,培肥土壤。施用微生物菌劑還可促進枸杞植株的生長發(fā)育,其樹高、冠幅均較CK顯著增加,其中以FHX2處理效果最好,分別較CK提高14.4%和12.0%,差異顯著。同時施用微生物菌劑還有助于提高枸杞光合能力進而增加產(chǎn)量,各施肥處理產(chǎn)量較對照顯著增加了3.5%～31.4%。施用微生物菌劑還能夠改善果實品質(zhì),有效提升枸杞果實枸杞多糖、黃酮、類胡蘿卜素、甜菜堿、抗壞血酸、多酚總糖和蛋白質(zhì)含量,效果已FHX2處理最佳。施用復合型生物肥44.55 L/hm2效果最好,該施肥處理提高土壤肥力和促進枸杞生長發(fā)育的效果最佳。