施用生物有机肥对枸杞产量、品质及土壤肥力的影响

闫鹏科，常少刚，孙 权，王 锐

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

枸杞作为宁夏的优势特色产业，也是宁夏战略性主导产业之一，“十二五”末，宁夏枸杞种植面积达到5.33万hm2，占全国种植面积的45%以上，干果总产量达到8.8万t，约占全国总产量的55%，年综合产值达100亿元。预计到“十三五”末时，宁夏枸杞将稳定在6.67万hm2，产业总产值达到300亿元以上。近几年宁夏枸杞快速发展的同时也面临着许多问题，比如在枸杞生产管理过程中，农民为了获得高产和更大的经济效益过量施用化肥，少施或不施有机肥等导致的肥料利用率降低，土壤板结，农田可持续生产能力下降，枸杞产量下降，品质变劣等问题，继而影响宁夏枸杞产业的健康可持续发展。

有机肥具有培肥地力，活化且平衡土壤养分，提高氮肥利用率［1］，增加土壤有效磷含量［2-3］，改善土壤生态环境，降低土壤污染等特点［4］。施用有机肥能够改善土壤团粒结构，增强土壤的透气能力、保水能力以及蓄热能力，为土壤微生物提供适应的生存环境，增强土壤微生物活性和群落功能多样性，提高土壤酶活性［5-6］。适量的有机肥投入不但能改善土壤理化性质，提高土壤肥力［7-8］，而且对作物产量的增加，品质的提高有显著作用［9］。王晶［10］研究表明，在5年生‘宁杞1号’上施用2 t·hm-2化肥和1.67 t·hm-2生态有机肥，促进枸杞果实膨大，纵径、横径和单果重分别增加了8.19%、10.67%和15.25%，增产25.43%，同时改善果实品质。罗青等［11］研究表明，连续2年春施生态有机肥2 t·hm-2、羊粪25 t·hm-2、油渣0.42 t·hm-2和尿素 0.005 t·hm-2，在 5年生枸杞上增产2 415 kg·hm-2，多糖含量增加0.46%～0.67%，在增加产量和改善品质方面有显著作用。李惠霞等［12］研究表明，在3年生‘宁杞1号’上连续5年施入不同有机物料，能显著改善土壤物理性质，其中在土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度等方面有显著效果。高亮等［13］研究表明，在4年生‘宁杞1号’上施4.5 t·hm-2生物有机肥和1.88 t·hm-2硫酸钾复合肥，对枸杞增产有显著作用，增产1 341 kg·hm-2，千粒重增加33.2 g，同时提高枸杞优质果品率，改善植株营养状况。鲍瑞等［14］研究表明，在3年生“宁杞1号”上施用有机肥对枸杞增产和改善品质方面有显著作用。

在枸杞上开展生物有机肥施用量的研究，目的是为了提高枸杞园土壤的可持续生产能力，提高枸杞产量，增加经济效益和改善枸杞品质，明确生物有机肥的合理用量。同时探讨生物有机肥对枸杞园土壤肥力、枸杞产量、品质以及经济效益的影响，解决肥料利用率低，土壤板结，农田可持续生产能力下降等问题，以期为宁夏枸杞高效、优质栽培和合理施肥管理提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年5月～2017年11月在宁夏红寺堡区地源枸杞生产基地进行，该地区位于东经106°5′4.4″，北纬37°19′15.2″，海拔位于1 450～1 678 m间，为缓坡丘陵区。气候属典型的温带大陆性气候，常年干旱少雨，年均降水量251 mm，年均蒸发量2 387 mm，年均气温8.7℃，日温差13.7℃，全年≥10℃积温可达3 200℃以上，年日照时数2 900 h以上，无霜期154 d，年平均风速2.9～3.7 m·s-1，大风日数25 d。昼夜温差较大，光照充足，有利于枸杞养分的积累，适合枸杞生长。

1.2 试验材料

该试验选取羊粪基生物有机肥（pH值7.88，水分21.6%，有机质≥47.3%，N-P2O5-K2O=2.57-1.21-1.63，枯草芽孢杆菌1.13亿·g-1，巨大芽孢杆菌0.14亿·g-1）。供试枸杞为4年生‘宁杞7号’，枸杞南北行向定植，株行距为1.0 m×3.0 m，树势均匀，土壤为普通灰钙土，质地为壤质土，基本化学性质见表1。

表1 土壤基本化学性质

1.3 试验设计

该试验采用单因素多水平随机区组设计，共设5个处理：施生物有机肥0 t·hm-2（T1）、3 t·hm-2（T2）、6 t·hm-2（T3）、9 t·hm-2（T4）、12 t·hm-2（T5），重复3次。2016年5月和2017年5月分别在距枸杞行两侧40 cm处，开宽20 cm、深40 cm的施肥沟，与表土混匀后回填施入。所有处理灌溉、修剪整枝以及病虫害防治等栽培管理措施一致。

1.4 测定项目及方法

土壤化学性质测定：土壤pH值用（水土比5∶1）PHS-25精密酸度计测定；全盐采用电导率仪测定；有机质采用重铬酸钾-硫酸亚铁滴定法测定；碱解氮用碱解扩散法测定；有效磷用钼锑抗比色法测定；速效钾用火焰光度法测定［15］。

干果产量测定：每个小区选取5棵长势均匀的树，每茬统一采摘，将采摘的样品，用纯碱浸泡破坏蜡质层，自然晾晒3～4 d，达到市场销售要求的干度，称重，每茬称重的总和就是年产量，然后换算成该处理的公顷年产量。

浆果品质测定：测定成熟枸杞浆果的品质，选取第3茬枸杞，每个处理随机采集典型果实20粒，用游标卡尺测量纵径和横径，随机采集正常的果实500粒用电子天平测量百粒重，随机采集正常的果实300粒用手持糖量计测定可溶性固形物含量［16］，用硫酸苯酚法测定多糖含量［17］，用2，4-二硝基苯肼比色法测定Vc含量［15］。

1.5 数据分析方法

试验数据用Excel 2003软件整理，用SPSS 21软件进行方差分析、相关性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 施用生物有机肥对枸杞园土壤化学性质的影响

由表2可知，随着施肥量的增加，土壤pH值和全盐含量下降，碱解氮、有效磷、速效钾含量增加。T2～T5处理与T1处理相比，全盐含量分别降低9.80%、27.27%、47.37%和60.00%；有机质含量分别增加了136.93%、173.86%、185.89%和229.05%，碱解氮含量分别增加了80.00%、103.33%、166.67%和210.00%；有效磷含量分别增加了31.62%、76.63%、92.66%和196.09%；速效钾含量分别增加了42.77%、60.23%、88.16%和135.87%。

表2 施用生物有机肥对枸杞园土壤化学性质的影响

2.2 施用生物有机肥对枸杞产量及经济效益的影响

枸杞栽培管理过程中投入成本过高，中间环节多，且投入成本组成复杂，包括肥料成本、农药成本、水费、电费、采摘费和管理人工费等。由表3可知，所有处理除施肥量外的其他栽培管理措施一致，故农药投入、水费和电费是相同的，人工费不同的原因是增加了施肥的开支，采摘费与产量呈正比，随着施肥量的增加，产量增加，采摘费增加；总投入指的是各个中间环节投入的总和，随施肥量的增加而增加，T2～T5处理与T1处理相比，分别增加了30.83%、57.50%、74.25%和88.07%。从表4可看出，枸杞产量与施肥量呈正相关，与T1处理相比，T2～T5处理增产38.01%～86.88%，分别增产622.50、1 119.15、1 315.45和1 422.90 kg·hm-2；枸杞粒径随施肥量的增加而增加，枸杞单价与粒径呈正相关，相应的产值也表现出明显增加，T2～T5处理与T1处理相比，产值分别增加45.97%、84.52%、108.06%和115.63%。然而，经济效益从44 282.20元·hm-2增 长 至106 749.80元·hm-2， 较T1处理，T2～T5处理分别增加了59.95%、109.46%、139.27%和141.07%，产投比分别增加了11.54%、17.31%、17.79%、14.90%，其中，T4处理产投比最高，达到2.45，T1处理的产投比最低，仅为2.08。

表3 各处理下成本投入 （元·hm-2）

表4 施用生物有机肥对枸杞产量与经济效益的影响

2.3 施用生物有机肥对枸杞浆果品质的影响

由表5可知，枸杞纵径随施肥量的增加而增加，T5处理纵径最长，为20.05 mm，比T1、T2、T3和T4处理分别增长13.62%、7.43%、3.04%和1.10%。枸杞横径随施肥量的增加而增加，T5处理横径最长，为11.71 mm，比T1、T2、T3、T4处理的横径分别增长16.23%、8.97%、4.01%和1.54%。枸杞百粒重随施肥量的增加先增加后降低，T4处理的百粒重最大，为90.84 g，比T1、T2、T3和T5处理分别增重15.72%、10.27%、6.84%和3.02%。枸杞可溶性固形物含量随施肥量的增加先增加后降低，T4处理的可溶性固形物含量最高，为20.33%，比T1、T2、T3和T5处理分别增高9.39%、3.25%、3.25%和5.80%。枸杞多糖含量随施肥量的增加先增加后降低，多糖含量的变化范围为3.15%～3.75%，与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理多糖含量分别增高8.57%、11.43%、19.05%和15.24%。枸杞Vc含量随施肥量的增加而增加，Vc含量的变化范围为257.14～301.06 mg·kg-1，T5处理的Vc含量最高，为301.06 mg·kg-1，与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理Vc含量分别增高5.69%、11.38%、16.58%和17.08%。

表5 施用生物有机肥对枸杞品质的影响

2.4 枸杞产量与品质的相关性分析与主成分分析

在枸杞的产量和品质的评价过程中，通过单一指标无法综合确定施肥量，因此，采用主成分分析法进行综合分析，可以更加科学地筛选出相对较合理的施肥量。以枸杞的产量、纵径、横径、百粒重、可溶性固形物、多糖和Vc为评价指标，先进行相关性分析，找出产量与品质之间的相关关系，再进行主成分分析，得到主成分得分与综合得分［18］。从表6可以看出，产量与纵径、横径和Vc呈极显著相关，与百粒重和多糖呈显著相关，百粒重与多糖和Vc呈极显著相关，与纵径和横径呈显著相关。

由表7可以看出，T2、T3、T4和T5处理的综合得分均高于T1处理，综合得分排名依次为T4＞T5＞T3＞T2＞T1，其中 T4 处理得分最高，得分为0.882 4，得分最低的是T1处理，得分为-1.408 0，故生物有机肥施用量9 t·hm-2为最佳。

表6 产量与品质的相关性分析

表7 主成分得分与综合得分

3 讨论

3.1 施用生物有机肥对土壤肥力的影响

生物有机肥自身含有大量的有机质和作物生长所需的多种营养元素，同时含有大量有益微生物，施入土壤后能提高土壤有机质，活化土壤养分，增加土壤供肥能力，满足植物生长需要［19-20］。施用生物有机肥能够改善土壤团粒结构，为土壤微生物提供更舒适的生存环境，从而增强土壤微生物活性和群落功能多样性，提高土壤酶活性［5-6］。有研究表明，施用生物有机肥能显著提高农田土壤有机质、全氮和速效养分含量［21］。与不施肥或者施化肥相比，施用有机肥对土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮有显著提高作用［22］。施用生物有机肥能显著增加有机质、各种形态的氮含量和土壤酶活性，其中土壤氮含量与生物有机肥含量的施用量呈正相关关系［23］。本研究表明，施用生物有机肥，可显著降低土壤pH值和全盐含量，显著提高土壤有机质和速效养分。与不施肥（T1）相比，施用生物有机肥有机质增加幅度为136.93%～229.05%，碱解氮含量增加80.00%～210.00%，有效磷含量增加31.62%～196.09%，速效钾含量增加42.77%～135.87%，土壤有机质和速效养分与生物有机肥施用量呈正相关，施生物有机肥12 t·hm-2处理表现最佳。分析其原因是由于有机肥自身含有大量的有机质和多种作物生长所需营养，同时含有大量有益微生物，微生物分解释放的有机酸活化土壤，释放被土壤固定的养分。

3.2 施用生物有机肥对枸杞产量和品质的影响

氮、磷、钾均是作物生长所需的大量营养元素，其中，氮素是植物氨基酸、蛋白质、叶绿素、维生素等物质的组成成分之一；磷素是调控作物碳水化合物代谢和糖类物质合成和运输的关键；钾素是CO2同化所必需的元素，促进作物进行光合作用，同时促进光合作用产物向贮藏器官运输［24］。生物有机肥含有作物生长所需的多种营养元素，施用生物有机肥能为作物生长提供所需营养物质，替代化肥，同时可减少农药的施用量，增强作物抗逆性，促进作物增产，改善作物品质［25］。高亮等［13］研究表明，施用有机肥枸杞千粒重提高了33.2 g，增产1 341 kg·hm-2，同时，改善枸杞的内在品质，其中可溶性固形物、Vc和多糖等含量均有所提高。鲍瑞等［14］研究认为，施用有机肥能增加枸杞千粒重10%～14%，增产45%左右，改善枸杞品质，有利于糖、黄酮和类胡萝卜素的积累。本研究结果表明，施用生物有机肥能显著促进枸杞增产和改善枸杞品质，与不施肥（T1）相比，随着生物有机肥施用量的增加，各指标均出现了不同程度的增加。其中，增产38.01%～86.88%，纵径增加7.16%～15.76%，横径增加8.66%～19.37%，百粒重增加6.47%～18.65%，可溶性固形物增加了3.96%～10.37%，随着施肥量的增加先增加后降低；多糖增加8.57%～19.05%，随着施肥量的增加先增加后降低；Vc增加5.69%～17.08%，与施肥量呈正相关。这是由于生物有机肥含有枸杞生长所需的多种营养元素，各种营养元素含量直接影响着枸杞的产量和品质，适量施用，有利于品质的提高。在满足作物生长之后，多糖含量与土壤中速效磷的含量呈负相关［26-27］；Vc与土壤碱解氮含量呈正相关［27］，与速效磷和速效钾的含量呈负相关［27-28］；可溶性固形物随速效磷和速效钾含量的增加而增加［28］。有关生物有机肥对枸杞其他品质的影响，有待进一步深入研究。

4 结论

施用生物有机肥对改善土壤的理化性质，增加枸杞产量和促进果实膨大有显著作用，随生物有机肥施用量的增加，土壤pH值和全盐含量降低，有机质和速效养分显著提高，产量增加，果实膨大，当施肥量达到12 t·hm-2时表现最佳。从经济效益来看，施肥12 t·hm-2经济效益最大，但产投比较低；施肥9 t·hm-2经济效益较12 t·hm-2低796.40元，但产投比最大，高达2.45。综合产量和品质分析，合理的生物有机肥施用量控制在9 t·hm-2较为适宜，增产效果显著，品质最佳。