李永梅， 陳學東， 李 鋒， 張學儉

(寧夏農林科學院農業(yè)經濟與信息技術研究所，寧夏銀川 750002)

枸杞(LyciumbarbarumL.)是我國重要的“藥食同源”特色植物資源，全國有13個省(市、區(qū))在種植，其中寧夏是我國枸杞的原產地和主產區(qū)，已有2 000多年栽培歷史，經過漫長的生產實踐和科研工作，寧夏枸杞栽培技術比較規(guī)范，生育特征及需水需肥規(guī)律基本明確，目前枸杞產業(yè)已作為寧夏特色優(yōu)勢農業(yè)發(fā)展的朝陽產業(yè)，被列入自治區(qū)“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃中現代農業(yè)領域的優(yōu)先發(fā)展主題。然而，寧夏枸杞生產中同樣存在濫用化肥、水源短缺等問題，不合理施肥不僅起不到增產作用，反而會降低水肥利用率，甚至破壞土壤結構，污染農田環(huán)境，嚴重制約枸杞產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展[1]。如何實現枸杞水肥的精確施用及高效利用，已經成為寧夏枸杞產業(yè)急需解決的重大問題。近年來，水肥一體化技術在枸杞栽培種植中的應用不斷受到重視，2016年寧夏召開枸杞產業(yè)再造新優(yōu)勢——水肥一體化工作推進會，力推寧夏枸杞從大水漫灌走向水肥一體化的節(jié)水時代。

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的一項新型節(jié)水省肥農業(yè)技術措施。該技術可按土壤特性、作物根系特征及需水需肥規(guī)律在灌溉量、施肥量和施肥時間等方面高度精確地進行控制，實現水肥的精準施用[2-4]。相關研究表明，與傳統(tǒng)灌溉和施肥相比，采用該技術水分利用效率可提高 40%～60%，肥料利用率可提高30%～50%[5]。因此，有專家指出，水肥一體化技術是發(fā)展高產、優(yōu)質、高效、生態(tài)、安全現代農業(yè)的重大技術，更是建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”現代農業(yè)的“一號技術”[6]。國外的水肥一體化技術起步早，發(fā)展迅速，目前一些發(fā)達國家已經形成了完善的設備生產、肥料配置、推廣服務體系[6]。中國該技術起步較晚，總體與世界一些國家相比還存在很大差距。該技術在我國最初主要應用于大棚蔬菜，之后應用于大田作物及果樹作物，果樹作物灌溉施肥已在南方的荔枝、芒果、香蕉、柑橘上成功應用，果實產量提高10%；在北方，已在蘋果、梨、桃、葡萄上成功應用，果實產量提高15%以上[6]。雖然水肥一體化技術在一些果樹生產應用中發(fā)展不斷成熟，但針對枸杞水肥一體化應用的研究還很少，其應用效益還不明確。

采用水肥一體化智能控制裝備開展不同配方施肥田間試驗，通過分析不同施肥方案與傳統(tǒng)施肥方式對枸杞產量、品質、土壤養(yǎng)分及成本投入的影響，明確水肥一體化技術在枸杞種植中產生的田間量化效益，為枸杞生產中肥料選取與配比選擇及水肥的精確灌溉提供科學參考，對推動水肥一體化技術在枸杞中的應用推廣具有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)中寧縣恩和鎮(zhèn)(105°46′3″N、37°29′39″E)大地生態(tài)有限公司枸杞種植基地，該地氣候條件和地質條件優(yōu)良，熱量充足，日照時間長，晝夜溫差大，雨量適中[7]，年平均氣溫9.5 ℃，年平均日照時數2 979.9 h，年平均降水量209 mm；地貌平坦，土層厚，沙質土壤，質地均勻，富含各種礦物質和微量元素，是寧夏枸杞主產區(qū)[8]。主栽枸杞品種為寧杞7號，樹齡3年，栽培采用3 m×1 m模式。

1.2 試驗設計

根據枸杞基地試驗田土壤情況、枸杞需水需肥規(guī)律及前期水肥試驗積累經驗，設計7個不同配方施肥試驗方案。其中，CK采用傳統(tǒng)施肥方式；處理1至處理6采用水肥一體化智能控制設備進行水肥田間精確管理，處理1、處理2為氮磷鉀配方施肥，處理3至處理6為有機質+氮磷鉀配方施肥。于2016—2017連續(xù)2年開展枸杞田間試驗。每個處理重復3次，共21個小區(qū)，每小區(qū)面積為0.22 km2，含74株枸杞。

表1 試驗處理肥料施用量

水肥一體化各處理所需有機質由黃腐酸營養(yǎng)液(N+P2O5+K2O≥200 g/L，黃腐酸30 g/L)提供，氮、磷、鉀主要由尿素(含46% N，溶解度67%)、磷酸一銨(含氮12%，含P2O561%)與農業(yè)用硫酸鉀(K2O含量≥51.0%，S含量≥17.5%)提供。同時，采用寧夏農林科學院自主研發(fā)枸杞滴管專用型肥料果施寶58%(含氮28%，含P2O525%，含K2O 5%)對氮、磷、鉀進行補充。對照區(qū)有機肥為牛糞，氮、磷、鉀肥采用尿素、磷酸二銨(含氮18%，含P2O556%)及農業(yè)用硫酸鉀。傳統(tǒng)施肥方式為穴施后覆土，沿樹冠外緣挖穴，將肥料駛入穴內后用土覆蓋。為實現試驗結果在各處理間的可比性，水肥一體化各處理肥料均分4次同期施入，4次施肥各處理的有機質、氮、磷、鉀均按40%、30%、20%、10%施入。CK區(qū)按照傳統(tǒng)習慣施肥，有機肥在春季施1次，化肥同樣分4次施入且時間與水肥一體化保持一致。水肥一體化及CK各小區(qū)全年灌水量相同，為 26萬L。枸杞剪枝、病蟲害防治、清園等田間管理措施均保持一致。

1.3 樣品采集及指標測定

土壤本底樣品在試驗開展前采集，試驗結束后各小區(qū)土壤樣品在當年枸杞秋果采摘后、冬灌前進行采集。采樣方式為“S”形布點，取樣深度為20 cm，各小區(qū)分別取5點的混合成1個土樣，共21個混合土樣。將土樣在室溫下進行風干，過2 mm篩后，分別測定土壤有機質含量、堿解氮含量、速效磷含量和速效鉀含量。采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法測定土壤有機質含量，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用NH4OAC浸提-火焰光度法測定[9-10]。

在各小區(qū)中間區(qū)域相鄰2行連續(xù)選取10株枸杞植株作為田間觀測樣本，每小區(qū)共計20株。在枸杞果實成熟期，對觀測樣株單獨采摘、測定果實質量。隨機選取觀測樣株頭茬果和盛果期鮮果1 kg測定其總糖、多糖含量。

1.4 數據處理

應用Excel軟件和SPSS軟件對試驗數據進行整理分析及制圖。

2 結果與分析

2.1 水肥一體化對枸杞產量影響分析

由圖1可知，水肥一體化各處理枸杞產量處理5>處理1>處理3>處理6>處理4>處理2，處理5枸杞產量最高(2 230.28 kg/hm2)，處理2產量最低(1 706.37 kg/hm2)，各處理平均產量為1 904.93 kg/hm2，均高于CK的產量(1 591 kg/hm2)；枸杞產量增加115.37～639.28 kg/hm2，產量平均增加313.93 kg/hm2。由圖2可知，水肥一體化各處理產量增產率最低為7.25%，最高可達 40.18%，平均產量增產率為19.73%。

2.2 水肥一體化對枸杞品質影響分析

由圖3可知，頭茬果枸杞總糖含量均高于盛果期總糖含量。水肥一體化各處理頭茬果與盛果的總糖含量均高于傳統(tǒng)常規(guī)施肥CK，其中處理3、處理5頭茬果總糖含量較高，分別為180、178 mg/kg，總糖含量最少為161 mg/kg，均值為 170.5 mg/kg。頭茬果總糖含量較傳統(tǒng)常規(guī)施肥提高了1～20 mg/kg，平均提高10.5 mg/kg，總糖含量提升率為 0.63%～12.5%，平均提升率為6.56%。盛果期水肥一體化各處理總糖含量為122 mg/kg～128 mg/kg，平均為 126.5 mg/kg，盛果總糖含量較傳統(tǒng)常規(guī)施肥增加4～10 mg/kg，平均增加 8.5 mg/kg，提升率為3.39%～8.47%，平均提升率為7.2%。

圖4顯示，頭茬果多糖含量與盛果期相比，除處理4和處理6外，其他各處理表現出的規(guī)律與總糖含量相一致，即頭茬果多糖含量高于盛果期。水肥一體化頭茬果多糖含量除處理6與傳統(tǒng)常規(guī)施肥相同外，其余均高于CK。各處理多糖含量最高增加3.5 mg/kg，平均增加1.7 mg/kg，最大提升率為44.87%，平均提升率為22%。盛果期水肥一體化各處理多糖含量為8.0～10.1mg/kg，平均為9.2mg/kg，增加了1～3.1 mg/kg，平均增加2.2 mg/kg，多糖含量提升率為14.29%～44.29%，平均提升率為31.43%。

2.3 水肥一體化對枸杞土壤養(yǎng)分影響分析

將各小區(qū)0～20 cm深混合土樣測定的土壤有機質、堿解氮、速效磷及速效鉀含量整理計算并繪制成圖(圖5)。由圖5-a可知，處理1、處理2及CK土壤有機質含量低于土壤本底，其余處理的有機質含量均高于土壤本底；與傳統(tǒng)施肥相比，土壤有機質含量依次為處理6>處理5>處理3>處理4>處理1=CK>處理2，由于處理1和處理2沒有施用有機肥，它們的土壤有機質含量與CK相近，其中處理2的土壤有機質含量最低，為3.45 g/kg；有機質+氮磷鉀配方肥的各處理土壤有機質含量均高于傳統(tǒng)施肥的CK處理，其中處理3為有機質+氮磷鉀配方肥各處理中施用有機肥最少的，但其土壤有機質含量為5.09 g/kg，也高于CK的3.83 g/kg。

由圖5-b可知，各處理土壤堿解氮含量均高于土壤本底，水肥一體化各處理土壤堿解氮含量依次為處理6>處理4>處理1>處理5>處理3>處理2，均高于CK(28.56 mg/kg)。圖5-c顯示，除處理3土壤速效磷含量(23.35 mg/kg)與土壤本底(23.75 mg/kg)相近外，其余水肥一體化各處理均高于本底；水肥一體化處理中，除處理3和處理5土壤速效磷含量與CK相近，其余各處理均遠高于CK(27.20 mg/kg)。圖 5-d 顯示，各處理土壤速效鉀均高于土壤本底；處理3、處理4土壤速效鉀含量低于CK，其余水肥一體化處理土壤速效鉀含量均較CK高。

2.4 水肥一體化對枸杞投入影響分析

本次試驗中傳統(tǒng)施肥區(qū)與水肥一體化智能控制施肥各小區(qū)灌水都采用水肥一體化設備進行滴灌，且滴水時間、時長及滴水量均控制相同。為了使試驗結果具有可比性，水肥一體化施肥時間與傳統(tǒng)施肥一致，且CK穴施覆土后，對傳統(tǒng)施肥區(qū)進行滴水時，滴水量也控制到與水肥一體化施肥的需水量相一致，所以水肥一體化各處理與傳統(tǒng)施肥CK區(qū)的灌水量相同。另外，枸杞在修剪、病蟲害防治、除草等方面均采用相同管理模式。故本次試驗在枸杞生長投入方面的差異主要表現在肥料投入量、肥料費用及施肥用工。根據試驗設計將有機質、氮、磷、鉀折合成實物量(表2)。

表2 試驗各處理折合實物量

由表2可知，水肥一體化各處理投入肥料最多，為 2 691.0 kg/hm2，平均肥料投入為1 725.75 kg/hm2。傳統(tǒng)施肥方式為有機質5 kg/株，每公頃為16 650 kg；尿素、磷酸二銨及農業(yè)用硫酸鉀的混合肥按照0.6 kg/株施入，共計 1 998 kg/hm2，CK肥料投入量為18 648 kg/hm2，遠高于水肥一體化各處理的肥料投入量。按照黃腐酸營養(yǎng)液、尿素、磷酸一銨、農業(yè)用硫酸鉀及果施寶市場價1 500、1 500、7 000、4 000、11 500元/t計算，水肥一體化各處理肥料投入費用依次為9 546、6 912.6、6 219.9、5 217、6 288、8 266.2元/hm2，水肥一體化肥料投入平均費用為7 075.5元/hm2，傳統(tǒng)施肥投入肥料費用為10 500元/hm2。水肥一體化各處理可節(jié)省肥料費用最少為954元/hm2，最高節(jié)省4 280.1元/hm2，平均節(jié)省肥料費用3 454.5元/hm2。施肥用工方面，水肥一體化完成全年4次施肥需要用工7.65人/hm2，傳統(tǒng)施肥按全年4次施肥計算用工為24.75人/hm2，施肥可節(jié)省17.1人/hm2，采用水肥一體化智能設備開展枸杞施肥可顯著提高效率，大大節(jié)省勞動力。

3 討論與結論

水肥一體化技術是對傳統(tǒng)施肥技術的重要改良，是提高肥水利用效率、減少環(huán)境污染、實現農業(yè)增收、節(jié)支的關鍵技術[11]。該研究通過選取有機肥+氮磷鉀配方施肥和氮磷鉀配方施肥，采用水肥一體化智能控制裝備開展枸杞田間試驗，從枸杞產量、品質、土壤養(yǎng)分及投入成本4個方面對水肥一體化技術在枸杞種植中的應用效益進行對比分析，明確該技術在枸杞產量提高、品質提升及成本節(jié)約方面的量化信息，對推動水肥一體化技術在枸杞種植中的推廣具有重要實現意義。

本試驗水肥一體化枸杞產量提高了115.37～639.28 kg/hm2，平均提高313.93 kg/hm2，產量增產率為 7.25%～40.18%，平均增產率為19.73%。

總糖含量和多糖含量為枸杞品質主要的生化指標。頭茬果總糖含量，水肥一體化技術提高1～20 mg/kg，平均提高10.5 mg/kg，提升率0.63%～12.50%，平均提升率為6.56%；盛果期總糖含量，水肥一體化增加4～10 mg/kg，平均增加0.85 mg/kg，提升率為3.39%～8.47%，平均提升率為 7.20%。頭茬果多糖含量除處理6與傳統(tǒng)常規(guī)施肥相同外，其他各處理均有所增加，最高增加3.5 mg/kg，平均增加 1.7 mg/kg，最高提升率44.87%，平均提升率為22.00%；盛果期多糖含量，水肥一體化增加1.0～3.1 mg/kg，平均增加 2.2 mg/kg，提升率為14.29%～44.29%，平均提升率為31.43%。

土壤速效養(yǎng)分含量對施肥的響應比較敏感。本試驗水肥一體化各處理的施肥量遠低于傳統(tǒng)常規(guī)施肥，但同時又能提高產量、提升品質，0～20 cm深的土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量基本高于土壤本底和CK，初步得出水肥一體化技術在枸杞生產中同樣可以提高肥料利用率，在保持土壤養(yǎng)分及改善土壤環(huán)境方面具有一定的促進作用。在枸杞種植肥料費用及用工投入上，水肥一體化技術可節(jié)省肥料費用954.0～4 280.1元/hm2，平均節(jié)省肥料費用3 424.5元/hm2；平均節(jié)約用工17.1人/hm2。

枸杞產量與品質受外部環(huán)境影響很大，土壤環(huán)境變化是長期復雜的過程[12]。本研究是基于連續(xù)2年采集的數據展開的，在水肥一體化技術對枸杞產量、品質、土壤影響的年際變化特點、穩(wěn)定性方面的研究還須進一步深入。此外，通過完善配方施肥處理，豐富數據分析方法，補充采集枸杞百粒質量及粒度等表征枸杞品質的數據，在進一步全面深入量化分析枸杞水肥一體化智能控制裝備應用效益的基礎上，在明確枸杞最佳施肥水平組合及最優(yōu)施肥方案方面仍須深入開展研究。