不同施肥处理对枸杞7号叶片营养元素含量及抗性的影响

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  摘要:以“3414”肥料试验方案,采用三因素四水平二次回归通用旋转组合设计,通过不同N、P、K配比施肥,研究其对枸杞7号叶片中N、P、K含量及耐受性的影响。结果表明,不同施肥配比对枸杞7号春梢生长量影响显著,可根据春梢停止时春梢长度进行建模;不同施肥配比处理对枸杞叶片中细胞酶活性影响显著,SOD活性以H5处理最大(358.2 U/g),H6处理最小(151.2 U/g),POD活性以H8处理最大[2 256.7 μmol/(min·g)],H3处理最小[373.3 μmol/(min·g)],CAT活性以H12处理最大[106.9 μmol/(min·g)],H5处理最小[33.1 μmol/(min·g)];不同施肥配比對枸杞叶片中N、P、K含量影响显著,随着枸杞生长发育,全N含量总体呈先升后降,春梢期、盛花期为需氮关键期,分别以H16、H12处理的施氮量最为合理,全P含量总体趋势为先下降后上升,在春梢期、盛果期对P的需求均高,故在高效栽培中在这2个时期需要注意P的供应量,分别以H11、H15处理的磷供应量最为合适,全K含量总体为先下降后升高,在盛花期时最低,初果期、盛果期时又逐渐增高。说明枸杞在坐果期需要大量吸收和积累钾素,初果期H7处理最优,盛果期H4处理最优;通过三元二次回归通用旋转组合分析枸杞7号产量并得出模型。
  关键词:枸杞7号;配比施肥;氮磷钾含量;抗性
  中图分类号: S567.1 90.6文献标志码: A文章编号:1002-1302(2017)07-0125-05
  枸杞系茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium L.)落叶灌木,是《中国药典》明确的正品药用栽培种。枸杞具有抗旱、耐盐碱、耐瘠薄的特点[1]。宁夏中宁县是宁夏枸杞的重要发源地和产区,该县光热资源及枸杞种质资源丰富。但由于近年来枸杞栽培面积不断扩大以及不合理耕灌,大量土壤次生盐碱化程度加重。前人研究表明,枸杞生长发育过程中吸收的氮素约有20%来自于肥料,80%来自于土壤。2年生枸杞品种宁杞1号植株,在年生长周期内日吸氮量从新梢速生期到果实采收期(5月上旬至8月中下旬)一直表现为持续增加,且5月上旬、6月下旬植株吸收的肥料中氮素含量占总氮量的比例较高,说明这2个时期是植株吸收氮素的高峰期,也是追施氮肥关键时期。研究表明,枸杞植株中磷素的3.47%~1336%来自于肥料,87.64%~97.53%来自于根际土壤。宁夏地区总体上土壤Ca、Mg含量较高,由于Ca、K之间存在拮抗作用,会抑制枸杞对K的吸收,故宁夏地区生产的枸杞独具特色[2-8]。枸杞品种随着经济和地区气候条件的变化不断更新,现有枸杞栽培技术在枸杞品种更新过程中已不再科学合理。因此,对枸杞新品种的生长发育及需肥规律的研究已迫在眉睫[9-10]。本研究以枸杞品种7号为研究对象,通过不同氮、磷、钾配比施肥,研究枸杞叶片在不同时期的氮、磷、钾含量动态变化,以及个别时期细胞保护酶活性的变化,以期为该枸杞品种栽培管理提供参考。
  1材料与方法
  1.1材料
  1.1.1供试品种供试枸杞为2年生7号品种。枸杞苗木由宁夏农林科学院枸杞工程技术研究所提供。苗粗0.5 cm,苗高60~70 cm,侧根4~5条。2013年4月定植,株行距 1.5 m×3.0 m。栽后50 cm处定干,立70 cm长竹竿支撑。
  1.1.2研究区域概况研究区域位于中宁县,海拔高度 1 100~2 955 m,年平均气温9.5 ℃,年均降水量202.1 mm,6—8月降水量占全年降水量的61%;年蒸发量1 947.1 mm,为年平均降水量的9.6倍,属于典型的中温带大陆性干旱气候。土壤为灌淤土、淡灰钙土,沙质壤土,土质均匀,土壤肥沃,富含矿物质和微量元素。
  1.1.3供试肥料供试化肥分别为尿素(N含量≥46%)、过磷酸钙(P2O5含量≥16%)、矿物质硫酸钾(K2O含量≥20%)。供试有机肥为充分腐熟羊粪,N、P2O5、K2O含量分别为0.65%、0.47%、0.21%。
  1.1.4灌溉水利用渠道引用黄河水灌溉,水质矿化度 <1 g/L。
  1.2试验设计与方法
  1.2.1试验设计以“3414”肥料试验方案,采用三因素四水平二次回归通用旋转组合设计,以枸杞鲜果产量为目标函数,施氮、磷、钾量为因变量,构建数学模型。
  按“斤果斤肥”为基准进行施肥,预计单株产干果500 g需要肥料总量为500 g,总纯氮、磷、钾质量200 g,设施N量83.3 g/株,施P2O5量66.7 g/株,施K2O量50.0 g/株。所用化肥种类及养分含量:氮肥为尿素,含46% N;磷肥为磷酸一铵,含12% N、61% P2O5;钾肥为硫酸钾,含K2O 52%。氮肥基肥60%,追肥20%,追肥20%;磷肥基肥40%,追肥30%,追肥30%;钾肥基肥40%,追肥30%,追肥30%。
  施肥方案见表1、表2、表3。
  1.2.2物候期观测观测植株的物候期、树高、地颈、冠幅、萌芽率、发枝力、新梢生长量、落花落果率、鲜果千粒质量、产量等指标。2015年3—6月连续观测枸杞的生育期,包括萌芽期、春梢生长期、开花初期、头茬果成熟期、夏果成熟期、落叶期。鉴别标准:50%的植株达到某一生育阶段为到达某生育期,10%到达为初期,80%到达为盛期[5]。
  1.2.3植株生长测定于2015年3月下旬选各处理观测样株及观测枝。每处理选择树势相近的样株15棵,并在树冠中部按东、南、西、北、中5个方位各选留1个多年生观测枝,用红漆标记。观测植株在整个生长期内不进行任何修剪。
  枝梢生长量测定:4月20日至7月上旬每隔3 d,7月中旬至落叶前每隔10 d,用钢卷尺测量枝上春梢生长量。
  1.2.4生理观测在春梢期、初花期、盛花期、初果期、盛果期,分别采样检测叶片中N、P、K、可溶性糖含量以及超氧化试验时间为2015年3—10月。数据采用SPSS 17.0软件分析。   2结果与分析
  2.1不同施肥量对枸杞春梢生长量的影响
  由图1可得,不同施肥配比下枸杞7号春梢生长量差异明显,6月20日春梢长度最大的为H12处理(58.8 cm),最小的为H3处理(40.0 cm);相对5月12日,春梢增加量最大的为H12处理(56.6 cm),最小的为H3处理(39.2 cm)。
  2.2不同施肥量下枸杞春梢生长量的回归模型
  根据回归最优设计的建模方法,采用三元二次回归通用旋转组合进行分析,得出下列结果:
  式中:Y为7号春梢生长量;X1为施氮量;X2为施磷量;X3为施钾量。
  模型中一次项系数作用大小排序为X2>X3>X1。排序结果表明,各肥料对枸杞7号春梢生长量的作用以磷肥最大,钾肥次之,氮肥最小。说明在本研究土壤及生态条件下,枸杞7号的高产栽培技术中,前期营养生长需要重视磷肥、钾肥的供应。
  2.3不同施肥量对枸杞初花期叶片中细胞保护酶活性的影响
  在初花期对各处理的枸杞叶片进行采样,测量叶片SOD、POD、CAT活性。如图2所示,在相同栽培条件及管理水平下,不同施肥配比导致各处理植株叶片中SOD、POD、CAT活性含量存在显著差异。SOD活性以H5处理最大(358.2 U/g),H6处理最小(151.2 U/g);POD活性以H8处理最大[2 256.7 μmol/(min·g)],H3处理最小[373.3 μmol/(min·g)];CAT活性以H12处理最大[106.9 μmol/(min·g)],H5处理最小[33.1 μmol/(min·g)]。由此可知,随着施N、P、K量的变化,枸杞叶片中保护酶活性也受到相应影响。
  2.4不同施肥量对枸杞叶片中可溶性糖含量的影响
  当植株受到逆境胁迫时,可溶性糖含量会发生变化,一定程度上可溶性糖含量可代表植株的抗逆性。由图3可以看出,各时期不同施肥配比處理对枸杞7号叶片中的可溶性糖含量影响较大,除个别处理外,总体趋势为随着生育进程先下降后升高,在盛花期达到最大值后下降;盛花期各处理植株叶片中的可溶性糖含量差异明显,H8处理最高,为1.11%,H13处理最低,为0.41%。
  2.5不同施肥量对不同时期枸杞叶片全氮含量的影响
  由表4可以看出,不同物候期各处理叶片全氮含量存在显著差异,整体上随着生育进程先下降后升高,春梢生长期叶片全氮含量以H16处理最高(9.91 g/kg),H12处理最低(6.67 g/kg);初花期叶片全氮含量以H5处理最高(4.07 g/kg),H9处理最低(2.99 g/kg);盛花期叶片全氮含量以H12处理最高(5.29 g/kg),H4处理最低(3.16 g/kg);初果期叶片全氮含量以H8处理最高(4.15 g/kg),H15处理最低(2.65 g/kg);盛果期叶片全氮含量以H4处理最高(3.93 g/kg),H12处理最低(1.92 g/kg)。综上所述,枸杞7号春梢生长期为需氮关键期,H16处理的N供应最为合理。
  2.6不同施肥量对不同时期枸杞叶片全磷含量的影响
  由表5可知,不同物候期各处理叶片全磷含量间存在显著差异,总体上随着生育进程先下降后上升。春梢生长期叶片全磷含量以H11处理最高(10.11 g/kg),H3处理最低(3.28 g/kg);初花期叶片全磷含量以H7处理最高(3.55 g/kg),H16处理最低(1.59 g/kg);盛花期叶片全磷含量以H13处理最高(4.09 g/kg),H2处理最低(2.32 g/kg);初果期叶片全磷含量以H10处理最高(4.72 g/kg),H16处理最低(3.03 g/kg);盛果期叶片全磷含量以H15处理最高(5.87 g/kg),H1处理最低(3.78 g/kg)。综上所述,枸杞7号在春梢生长期、盛果期对P的需求均高,故在高效栽培中在这2个时期需要注意P的供应量。
  2.7不同施肥量对不同时期枸杞叶片全钾含量的影响
  由图4可知,在生长早期,枸杞7号叶片钾含量最高,随着植株生长发育,总体为先下降后升高,在盛花期时最低,初果期、盛果期时又逐渐增高。说明枸杞在坐果期需要大量吸收和积累钾素,初果期H7处理叶片中钾含量最高(12.11 g/kg),盛果期H4处理最高(13.04 g/kg),说明只有在果实成熟期动态调整钾供应,才能使枸杞7号产量达到最优。
  2.8不同施肥量下枸杞产量的回归模型
  根据回归最优设计的建模方法,采用三元二次回归通用旋转组合进行分析,对试验信息进行统计分析,得枸杞7号产量与各肥料因子间的数学模型:
  式中:Y为枸杞7号产量;X1为施氮量;X2为施磷量;X3为施钾量。
  模型中一次项系数作用大小排序为X1>X2>X3。排序结果表明,各肥料对枸杞7号产量的作用以氮肥最大,磷肥次之,钾肥最小。说明在本研究土壤及生态条件下,枸杞7号的高产栽培技术中,前期营养生长氮肥、磷肥的供应决定了其产量大小。
  3结论与讨论
  不同施肥配比下,7号枸杞春梢生长量差异明显,6月20日春梢长度最大的为H12处理(58.8 cm),最小的为H3处理(40.0 cm);相对5月10日,春梢增加量最大的为H12处理(56.6 cm),最小的为H3处理(39.2 cm)。建立模型如下:
  3.1不同施肥配比对枸杞耐受性的影响
  在相同栽培条件及管理水平下,不同施肥配比处理对枸杞叶片中细胞酶活性影响显著,SOD活性以H5处理最大(358.2 U/g),H6处理最小(151.2 U/g);POD活性以H8处理最大[2 256.7 μmol/(min·g)],H3处理最小[373.3 μmol/(min·g)];CAT活性以H12处理最大[106.9 μmol/(min·g)],H5处理最小[33.1 μmol/(min·g)]。不同施肥配比对各时期枸杞7号叶片可溶性糖含量影响较大,除个别处理外,总体趋势为随着生育进程先下降后升高,在盛花期达到最大值后下降;盛花期各处理植株叶片中的可溶性糖含量差异显著,H8处理最高,为 1.11%,H13处理最低,为0.41%。   3.2不同施肥配比对枸杞叶片中N、P、K的影响
  随着生育进程推进,枸杞7号叶片中全氮含量总体先下降后升高,故枸杞7号春梢生长期为需氮关键期,在春梢生长期H16处理最高(9.91 g/kg),H12处理最低(6.67 g/kg),这与前人研究结果[10-12]相似。5月中下旬开花初期和7月中旬夏果盛期是枸杞年生育期内叶片和枝梢氮素含量的低谷期,预示这2个时期是枸杞植株养分消耗最大和最需肥的关键时期,结论不一致。随着生育进程推进,不同施肥配比下各物候期7號叶片中全磷含量总体先下降后上升,枸杞7号在春梢期、盛果期对P的需求均高,与前人研究枸杞叶片P素、N素含量变化趋势[10-12],即整体表现为下降、初花期后升高。不同施肥配比下,枸杞7号叶片中全K含量在各个物候期的含量随着植株生长发育总体呈先下降后升高,在盛花期时最低,初果期、盛果期时又逐渐增高。说明枸杞在坐果期需要大量吸收和积累钾素,初果期H7处理叶片中钾素含量最高(12.11 g/kg),盛果期H4处理最高(13.04 g/kg)。
  通过三元二次回归通用旋转组合分析枸杞7号产量,得出下列模型:
  通过式中一次项系数,可以得出N、P对7号产量影响较大。但一些学者研究发现,枸杞果实产量是枝数、枝长、冠幅等诸多农艺性状共同作用的结果,各农艺性状之间又相互作用,其对产量的贡献作用大小不一。本研究只是从施肥措施方面探讨,如何综合提高7号枸杞果实产量,还需进一步研究。
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