朱 鈺,芮長(zhǎng)春,王 銳,紀(jì)立東,白 巖,孫 權(quán)
(1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,銀川 750021;2.靈武市大泉林場(chǎng),銀川 751400 ; 3. 寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,銀川 750002)
靈武長(zhǎng)棗,寧夏靈武市特有品種,栽培歷史悠久,品種優(yōu)良,鮮食果味鮮美,質(zhì)地酥脆,汁液多,果肉白綠色,可食率高。商品性狀優(yōu)良,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,其中維生素C含量高達(dá)6.42 mg[1],K元素高達(dá)9.90 mg/g[2]。2006年被批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品[3,4]。靈武長(zhǎng)棗是當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)特色資源,靈武市把長(zhǎng)棗產(chǎn)業(yè)確定為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入的支柱產(chǎn)業(yè),優(yōu)勢(shì)特色農(nóng)業(yè)[5]。
水肥一體化技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,建設(shè)“資源節(jié)約型,環(huán)境友好型”農(nóng)業(yè)的“一號(hào)技術(shù)”,推廣應(yīng)用潛力巨大、前景十分廣闊[6],目前水肥一體化在生產(chǎn)應(yīng)用中存在著一些問題:技術(shù)培訓(xùn)不足,專業(yè)人才缺乏,后期管理工作不足;研究不足,缺乏合理的效果評(píng)價(jià)[7]。
探究水肥一體化技術(shù)在果樹生產(chǎn)中的應(yīng)用,是提高產(chǎn)量、提升果實(shí)品質(zhì),達(dá)到節(jié)水節(jié)肥,提高果農(nóng)增產(chǎn)增收的主要途徑。浦浚等對(duì)水肥一體化對(duì)山地紅棗樹生長(zhǎng)及棗果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究表明,氮、磷、鉀固體施肥及水肥一體化對(duì)棗樹生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用,單施氮肥顯著提高葉片葉綠素指數(shù),氮磷鉀固體施肥及水肥一體化顯著提高紅棗糖酸比、增大果實(shí)體積[8];柴仲平等對(duì)不同氮磷鉀配比滴灌對(duì)灰棗產(chǎn)量與品質(zhì)的影響研究表明,在1 hm2滴灌水量5 250 m3條件下,棗 園目標(biāo)產(chǎn)量的氮、磷、鉀施肥量分別為414.9、280.2、33.6 kg時(shí),最佳施肥配比為1∶1.48∶12.34[9];劉潔等研究表明:不同滴灌施 肥處理對(duì)靈武長(zhǎng)棗果實(shí)可溶性糖、有機(jī)酸、VC等的含量有顯著影響;在灌水量1 110 m3/hm2、施肥量480 kg/hm2處理下,果實(shí)的可溶性固形物含量最高;灌水量1 380 m3/hm2、施肥量360 kg/hm2處理果實(shí)的含糖量、維生素C含量最高,糖酸比最低;這兩個(gè)處理組合下的靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)較好[1]。
水肥一體化技術(shù)在靈武長(zhǎng)棗生產(chǎn)中鮮有應(yīng)用和報(bào)道,大部分農(nóng)民在靈武長(zhǎng)棗生產(chǎn)過程中嚴(yán)重缺乏水肥協(xié)同種植管理方面的科學(xué)知識(shí)和技能,造成水肥資源大量浪費(fèi),甚至對(duì)環(huán)境造成危害[10]。本試驗(yàn)在滴灌條件下研究靈武長(zhǎng)棗滴灌肥合理施用量,以期較好的協(xié)調(diào)水肥供需關(guān)系,利用有限的資源獲得較大的生產(chǎn)效益。
試驗(yàn)地點(diǎn)位于靈武市大泉林場(chǎng)良繁場(chǎng)千畝設(shè)施園藝基地,試驗(yàn)地海拔1 250 m,屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候,春遲秋早,四季分明、日照充足、熱量豐富、蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣候干燥、晴天多、雨雪少,全年日照時(shí)數(shù)3 080 h,平均無霜期157 d,植物生長(zhǎng)期持續(xù)170 d,年平均≥10 ℃,年平均氣溫9 ℃,年均降水量220 mm。 土壤為人為土土綱,灌淤土土類,土壤理化性質(zhì)如表1所示。
表1 試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)Tab.1 Soil physiochemical property of the experimental field
各處理均施用有機(jī)肥15 000 kg/hm2做基肥。常規(guī)施肥追肥總量為900 kg/hm2,追肥3次,分別為4月8日、5月8日、6月3日,施肥方式為條施。各處理組在長(zhǎng)棗生育期內(nèi)追施不同量的滴灌肥,其中施用滴灌肥分為Ⅰ型(N∶P∶K=1∶0.26∶0.33),Ⅱ型(N∶P∶K=1∶1.27∶1.02),Ⅲ型(N∶P∶K=1∶1∶3.5),各處理施肥總量分別為T1:405 kg/hm2,T2:540 kg/hm2,T3:675 kg/hm2,T4:810 kg/hm2;整個(gè)生育期追肥9次,分別為萌芽期(4月1日)、開花期(4月15日)、坐果期(4-5月,安排4月25日追肥)、果實(shí)膨大期(5月15日和6月5日)、果實(shí)著色期(6月15日、6月30日、7月15日、7月25日),設(shè)計(jì)灌水量統(tǒng)一為灌溉至田間持水量的75%[16-18],灌水1 500 m3/hm2試驗(yàn)設(shè)2次重復(fù)。
(1)土壤理化性質(zhì)。于2014年3月下旬采集土樣,測(cè)定pH(酸度計(jì)法)、全鹽(電導(dǎo)率法)、全氮(半微量凱式法)、有機(jī)質(zhì)(重鉻酸鉀-硫酸氧化法)、堿解氮(堿解擴(kuò)散法)、全磷(HClO4-H2SO4消化法)、速效磷(0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻鈧比色法)、速效鉀(NH4AOc浸提-火焰光度計(jì)法)[19]。
(2)新梢長(zhǎng)。每處理選擇生長(zhǎng)相近的5棵樹,每棵樹選定10條新梢,于果實(shí)著色期6月下旬開始,分別測(cè)定其長(zhǎng)度,直至果實(shí)膨大期新梢不再增長(zhǎng),每周測(cè)定1次,共測(cè)定4次。
(3)棗吊數(shù)。每處理選擇大小相似,生長(zhǎng)狀況相近的5棵樹,于果實(shí)成熟期前7月下旬測(cè)定每棵樹棗吊總數(shù),求其平均值。
(4)產(chǎn)量與品質(zhì)。8月上旬果實(shí)成熟期,每處理隨機(jī)5棵樹,測(cè)定單株產(chǎn)量,折算每個(gè)處理小區(qū)總產(chǎn)量,每處理分別測(cè)定其百粒鮮果重,計(jì)算單果重。測(cè)定硬度(GY-1指針式水果硬度計(jì))、有機(jī)酸含量(酸堿中和法)、維生素C含量(2,6-二氯靛酚滴定法)、可溶性固形物含量(TD-45手持?jǐn)?shù)顯糖度計(jì))[20]。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)均使用Excel 2003與DPS7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析,多重比較采用LSD法。
由表2可知,除T1外,各處理新梢長(zhǎng)均顯著高于對(duì)照組,呈現(xiàn)隨施肥量增加呈先逐漸增加而后減少的趨勢(shì),在T3處理下達(dá)到最大,為38.56 cm;與其他各處理間差異達(dá)到顯著水平(p<0.05);T4處理下時(shí)35.50 cm;對(duì)照組新梢生長(zhǎng)量最小,僅為33.01 cm;說明滴灌肥施用量對(duì)靈武長(zhǎng)棗新梢生長(zhǎng)量有一定的影響。此外,滴灌肥對(duì)靈武長(zhǎng)棗棗吊數(shù)有一定影響,T3處理下達(dá)到最大,達(dá)到192;其次為T2處理,為180;其中在T1處理下棗吊數(shù)僅為167,低于對(duì)照組172。其中T3處理達(dá)到顯著差異水平,其余各組間有差異但差異不顯著;在滴灌肥施用量低水平時(shí),增加施肥量有利用棗吊數(shù)的增加,從而提升產(chǎn)量;但當(dāng)施肥量較大時(shí),增加滴灌肥的施用會(huì)造棗吊數(shù)減少,不利用棗樹的增產(chǎn)增收。
表2 滴灌肥不同施用量對(duì)長(zhǎng)棗生長(zhǎng)的影響Tab.2 Effect of different fertilizer drip irrigation fertilizer on the growth of long date
T1處理下產(chǎn)量最低,僅為14 985 kg/hm2,適量增加施肥量能顯著提高長(zhǎng)棗產(chǎn)量,T3處理下,產(chǎn)量最大達(dá)到19 575 kg/hm2;隨后施肥量增加施肥量反而會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)棗產(chǎn)量降低;在低供肥水平下,增施滴灌肥有利于棗樹營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,提高坐果率,提升產(chǎn)量;在高供肥水平下增施滴灌肥會(huì)造成肥料利用率下降,同時(shí)過量的養(yǎng)分會(huì)對(duì)根系造成離子脅迫,影響根系生長(zhǎng),不利于根系對(duì)養(yǎng)分水分的吸收,導(dǎo)致棗樹產(chǎn)量降低。
縱徑隨施肥量增加呈先增加后減小的趨勢(shì),其中在T1處理最低,僅有41.81 mm,在T3處理下最大,為44.61 mm,方差分析顯示各處理間差異達(dá)到顯著水平,說明施肥量對(duì)長(zhǎng)棗縱徑具有顯著影響;橫徑隨施肥量增加而逐漸增加,T1處理下橫徑最小,為25.42 mm,T4處理下達(dá)到30.34 mm;除T1處理外各處理間存在差異但差異不顯著,說明施肥量對(duì)橫徑在施肥量低水平下有顯著影響,在高施肥水平下有影響但不顯著。
由表3可知,隨滴灌肥施用量增加,長(zhǎng)棗硬度大致呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì),其中T1處理下最高,為16.68 N/cm2。在T3處理下最低,為14.28 N/cm2。各處理間存在差異,部分處理間差異不顯著,說明滴灌肥不同施用量對(duì)長(zhǎng)棗硬度影響不顯著。
表3 不同滴灌肥施用量對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響Tab.3 Effects of Different Fertilizer drip irrigation on fruit quality
維生素C含量在T3處理下最高,為0.889 2 mg/g;比對(duì)照組提高約20.95%,其次為T4處理下為0.814 6 mg/g,其余兩處理下長(zhǎng)棗中維生素C含量均小于對(duì)照組0.735 2 mg/g;試驗(yàn)各處理組間差異顯著;說明滴灌肥施用量對(duì)靈武長(zhǎng)棗維生素C含量有較顯著影響。
總酸含量隨施肥量增加逐漸增加,分別在T1和T4處理下出現(xiàn)最小和最大,分別為0.335和0.82:且各處理間差異水平顯著;分析結(jié)果表明滴灌肥施用量對(duì)靈武長(zhǎng)棗總酸含量影響極顯著,施肥量增加有利于長(zhǎng)棗中酸性物質(zhì)的積累。
滴灌肥不同施用量對(duì)靈武長(zhǎng)棗可溶性固形物含量影響較顯著,試驗(yàn)各處理間差異顯著??扇苄怨绦挝锖吭赥3處理下達(dá)到23.23%;比對(duì)照組提高6.22%;在T1處理下最小為20.87%,低于對(duì)照組21.87%,在滴灌肥供肥水平低時(shí),適量增施滴灌肥有利于長(zhǎng)棗中可溶性固形物的積累,顯著提高靈武長(zhǎng)棗中可溶性固形物的含量;當(dāng)?shù)喂喾适┯昧窟^多時(shí)長(zhǎng)棗中可溶性固形物含量隨施肥量增加呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)。
由表4可知,滴灌肥施用量405 kg/hm2處理下產(chǎn)量最低,僅為14 985 kg/hm2,適量增加施肥量能顯著提高長(zhǎng)棗產(chǎn)量,施肥量675 kg/hm2處理下,產(chǎn)量最大達(dá)到19 575 kg/hm2,顯著高于常規(guī)施肥;進(jìn)一步增加施肥量反而會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)棗產(chǎn)量降低;施肥量對(duì)產(chǎn)量的影響達(dá)到顯著水平(見圖1)。
表4 經(jīng)濟(jì)效益分析Tab.4 Economic benefit analysis
注:長(zhǎng)棗價(jià)格70元/kg;尿素價(jià)格1.55元/kg;硫酸鉀價(jià)格為3.44元/kg;磷酸一銨為2.15元/kg。
圖1 不同滴灌肥施用量對(duì)靈武長(zhǎng)棗產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of different fertilizer drip irrigation fertilizer on the yield of long date
通過對(duì)滴灌肥施用量與長(zhǎng)棗產(chǎn)量的模擬,二者的關(guān)系可由滴灌肥肥肥效方程表達(dá),即:
Y=-4 647.5+67.526Xd-0.048 6X2dR2=0.881 2
(1)
通過求導(dǎo),得出靈武長(zhǎng)棗最高產(chǎn)量滴灌肥施用量為694.71 kg/hm2,最大經(jīng)濟(jì)效益滴灌肥施用量為695.13 kg/hm2。
肥料作為對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育最為重要的影響因素之一,根據(jù)不同地區(qū)土壤肥力不同以及作物需肥規(guī)律的不同,肥料用量及施用方式都不盡相同;當(dāng)前農(nóng)業(yè)中推廣使用較為廣泛的在滴灌肥的施用,與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施肥以及灌溉方式相比較,具有節(jié)水、節(jié)肥、提高肥料利用率等優(yōu)勢(shì),并能在作物整個(gè)生育期內(nèi)保證各養(yǎng)分元素的供應(yīng),從而保證作物不會(huì)因缺素而導(dǎo)致品質(zhì)降低以及減產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。
新梢生長(zhǎng)量是苗木生長(zhǎng)能力的表現(xiàn),生長(zhǎng)量的大小體現(xiàn)了苗木各部分協(xié)調(diào)情況和總體水平。馮治磊等對(duì)不同施肥水平對(duì)紅棗生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響研究表明,在低水平施肥范圍內(nèi),隨施肥量增加,新梢平均增長(zhǎng)量也隨著增加,但當(dāng)施肥量過多高時(shí),施肥的增加反而會(huì)降低新梢生長(zhǎng)量[21];本試驗(yàn)與其研究結(jié)果一致,說明當(dāng)施肥量過高時(shí),根系土壤中養(yǎng)分離子濃度過高,對(duì)根系造成鹽分脅迫,影響根系生長(zhǎng),以及對(duì)養(yǎng)分離子和水分的吸收,從而對(duì)新梢生長(zhǎng)造成抑制作用。
棗吊為脫落性結(jié)果枝,由棗股上的副芽形成,集制造有機(jī)物兼生長(zhǎng)、結(jié)果于一身,是棗樹非常重要的營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官[22],棗吊數(shù)的多少一定程度上反映出棗樹所需養(yǎng)分元素是否供應(yīng)充足,在T3處理下棗吊數(shù)高達(dá)192,而在T1處理下僅有167,棗吊數(shù)隨施肥量增加呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì);通過多重比較分析可知處理間差異顯著,說明滴灌肥施用量的多少對(duì)棗吊數(shù)具有重要影響。
提升棗樹產(chǎn)量是進(jìn)行探究的最主要目的之一,產(chǎn)量的多少是經(jīng)濟(jì)效益的直觀表現(xiàn)。馮治磊等研究表明,在總施肥量較低的水平內(nèi),隨著施肥量的增加灰棗產(chǎn)量隨之增加,增產(chǎn)效果顯著,在總施肥量較大的范圍內(nèi),隨施肥量增加略有下降[23],本試驗(yàn)與這一研究結(jié)果一致,造成這一現(xiàn)象可能是由于在過量施肥情況下易造成樹體養(yǎng)分失衡,而且過多的養(yǎng)分離子對(duì)根系造成離子脅迫,影響根系對(duì)水分及養(yǎng)分的吸收,同時(shí)養(yǎng)分間存在拮抗作用,也不利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收,進(jìn)而影響產(chǎn)量。
果實(shí)橫徑、縱徑是果樹產(chǎn)量與果實(shí)單粒重的重要影響因素之一。劉國(guó)宏等對(duì)不同施肥水平對(duì)成齡紅棗生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響研究表明,不同施肥水平間紅棗橫、縱徑差異不顯著,果實(shí)橫徑隨施肥量增大呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),果實(shí)縱徑隨施肥量增大呈增大的趨勢(shì)[24],本試驗(yàn)研究結(jié)果也表現(xiàn)出這一變化規(guī)律;可能是高施肥水平下,過量的養(yǎng)分離子在果實(shí)膨脹期對(duì)果實(shí)的正常生長(zhǎng)有一定的抑制作用。
果皮硬度反映了果皮對(duì)壓力的最大抵抗能力,對(duì)果實(shí)在貯藏與運(yùn)輸過程中保持良好品質(zhì)的重要保證,吳春森等對(duì)有機(jī)與無機(jī)肥料對(duì)山地梨棗品質(zhì)的影響研究表明,施用N肥能提高果皮硬度;而施用P、K則會(huì)造成梨棗果皮硬度降低[25],在本試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)棗果皮硬度隨施肥量增加而降低,可能是由于所用滴灌肥中P、K所占比例過高,導(dǎo)致果皮硬度降低。
有機(jī)酸是決定水果味感的主要成分,對(duì)果實(shí)的風(fēng)味影響很大,研究表明,在滴灌條件下配施氮肥磷肥以及單施鉀肥都能降低棗果酸度,但氮磷鉀配施會(huì)顯著增加棗果酸度[26],本試驗(yàn)在滴灌條件下氮磷鉀配施,導(dǎo)致棗果酸度顯著提高。
本試驗(yàn)在T3處理施肥水平下,靈武長(zhǎng)棗維生素C、可溶性固形物含量最高,在施肥水平低的情況下,隨施肥量增加可溶性固形物逐漸增加,劉潔等在研究不同滴灌水肥處理對(duì)靈武長(zhǎng)棗品質(zhì)影響中表明[3],在灌水量1 110 m3/hm2、施肥量480 kg/hm2處理下果實(shí)可溶性固形物含量最高,在灌水量1 380 m3/hm2、施肥量360 kg/hm2處理下維生素C含量最高這一研究結(jié)果有所差異,主要原因在于灌水量的差異、試驗(yàn)區(qū)土壤理化性質(zhì)不同,并且供試棗樹樹齡不同;同時(shí)在低施肥水平下有機(jī)酸含量隨施肥量增加而增加,造成這一現(xiàn)象的原因可能是滴灌肥中含有氮肥 ,氮肥施用時(shí)期與水果品質(zhì)密切相關(guān),花后和生理落果后施用氮肥能顯著提高品質(zhì),其他時(shí)期施用氮肥可能會(huì)降低水果品質(zhì),尤其是采摘前施氮肥,會(huì)嚴(yán)重影響水果品質(zhì)[27]。
在滴灌肥施用量為675 kg/hm2處理下,靈武長(zhǎng)棗生長(zhǎng)狀況良好,產(chǎn)量最高,品質(zhì)較好。
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