Improvement of Wolfberry(Lycium barbarum L.)Fruit Yield and Quality and Enhancement of Soil Fertility by Nitrogen Reduction Combined with Organic Fertilizers

Excessive amounts of nitrogen(N)fertilizers are applied during wolfberry production,resulting in some soil problems as well as potential environmental risks in the Qinghai-Tibet Plateau.In this study,organic fertilizers were used to replace part of the N fertilizer in wolfberry fields with different fertility levels.N fertilizer rates had 0,50,100,150,200,and 250 g N/plant.Organic fertilizer rates had 0,2,4,6,8,and 10 kg organic fertilizer/plant.The experimental treatments included 6 combinations of N0M10,N50M8,N100M6,N150M4,N200M2,and control was N250M0.The results showed that in the high-fertility soils,combinations of N150M4,N100M6 and N50M8 treatments were increased in yields,fruit shape index,flavonoid content,total phenol content,mineral nutrient content,and antioxidant activity of wolfberry fruits.Also they were improved in soil fertility and decreased in residual nitrate through the soil depth of 0-300 cm.In the soil with less fertility,fruit yield,amino acid contents,flavonoids,total phenols,mineral nutrients and antioxidant activity of fruits were increased by the N200M2,N150M4 and N100M6 treatments and soil fertility was improved as well.Also more residual nitrate was found in the depth of 0-100 cm of soil with both chemical and organic fertilizer compared with the control.Therefore,in the Qinghai-Tibet Plateau,combining decreased N fertilizer with organic fertilizer rather than chemical fertilizer alone could help farmers achieve satisfactory yields and quality of wolfberry fruits and reduce the risk of nitrate leaching.In conclusion,50-150 g/plant of N fertilizer combined with 4-8 kg/plant of organic fertilizer in high-fertility gardens and 100-200 g/plant of N fertilizer combined with 2-6 kg/plant of organic fertilizer in low-fertility gardens are recommended for wolfberry cultivation.

不同施氮量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园15N肥料去向的影响

枸杞产业已成为青藏高原的优势产业,但存在氮肥利用率低、环境污染等问题。适当施用氮肥和硝化抑制剂是减少氮肥气态损失、提高氮肥利用率和降低温室气体排放的有效途径。为探讨枸杞栽培的适宜施肥方式,于2020年在柴达木盆地青海诺木洪农场,以11年生宁杞1号为试验材料开展田间试验,设置4个处理:N267、N133处理分别施用纯氮267、133 kg·hm^(-2),N267I1.33、N133I0.67处理分别在N267、N133处理施氮量的基础上配施硝化抑制剂—2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)1.33、0.67 kg·hm^(-2),研究施氮量和2-氯-6(三氯甲基)-吡啶对施用的15N-尿素在枸杞-土壤系统去向的影响。结果表明,N267I1.33处理枸杞全株的干物质量、吸氮量和植株15N累积量(Ndfa)均最高,较N267处理分别提高了25.04%、30.17%、1.96%。秋果期及休眠前期N267I1.33处理的0~200 cm土层15N残留量较其他处理分别增加了73.89%~122.47%、80.33%~165.86%。N267处理的15N损失率最高,较N267I1.33处理提高了4.25个百分点,N133I0.67处理的15N损失率最低,较其余处理降低了2.08~10.29个百分点。N267I1.33处理的总产量最高,较其他处理提高了5.00%~9.48%。综上,267 kg N·hm^(-2)配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶1.33 kg·hm^(-2)可提高枸杞产量、植株吸氮量和土壤氮残留量,相同施氮量配施硝化抑制剂有利于提高枸杞生育后期土壤中的15N-尿素残留量进而降低土壤氮损失,是提高柴达木地区高肥力枸杞园氮肥利用率的推荐组合。本研究结果可为柴达木地区枸杞合理施肥提供科学依据。

盐碱胁迫对枸杞幼苗生物量积累和光合作用的影响

以内陆高寒区盐碱地重要的经济树种枸杞2年生幼苗为研究对象,采用盆栽控制试验方法,设置50、100、200、300mmol·L^(-1)共4个盐和碱(NaCl和NaHCO3)胁迫浓度,研究盐、碱胁迫对枸杞苗木生长和光合的影响,以明确枸杞幼苗生长的耐盐、碱浓度范围,探讨土壤盐碱含量与土壤水分含量的关系,为不同类型盐碱条件下枸杞的种植和水分管理提供理论依据。结果表明:(1)随着盐碱胁迫浓度的增大,枸杞幼苗根茎叶生物量及叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳浓度(Ci)等光合作用参数逐渐受到显著抑制,且碱胁迫的抑制作用更强烈;但低浓度(50mmol/L)NaCl胁迫下,枸杞幼苗叶绿素含量和净光合速率并未受到显著影响。(2)在盐碱胁迫条件下,枸杞幼苗的最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(RD)、初始量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)均低于对照,而光补偿点(LCP)高于对照,且随着胁迫浓度的增加,碱胁迫处理下的变幅大于盐胁迫。(3)随着胁迫浓度的增大,影响净光合速率的因素由气孔限制转向非气孔限制的临界值,在盐胁迫下的临界浓度约为200mmol/L,在碱胁迫下的临界浓度约为100mmol/L。(4)按照指标值超过对照组50%标准,经回归分析确定,枸杞耐盐和耐碱阈值分别为(246.3±2.1)mmol/L和(126.7±2.7)mmol/L;在此阈值的基础上,得到土壤含水量与土壤含盐量回归曲线方程。研究认为,枸杞幼苗具有一定的耐盐能力,但过高浓度的盐碱胁迫会损坏其光合结构,降低光环境适应能力和光合作用效率,从而影响其正常生长。

不同施肥处理枸杞园氨挥发损失及其影响因素研究

为探究不同施肥处理对柴达木地区枸杞园土壤氨挥发的影响,选取10年生宁杞1号为研究对象,在枸杞一个生长季,设置10个处理,除不施肥的CK处理外,其他处理施用相同的商品有机肥和重过磷酸钙,N_(667)~N_(0)处理依次施氮667、534、400、267、133、0 kg/hm^(2),N_(400) NI_(2.00)、N_(267) NI_(1.34)、N_(133) NI_(0.67)处理在N_(400)、N_(267)、N_(133)的基础上配施纯氮0.5%的硝化抑制剂(Nitrapyrin)。结果表明:两次施肥后氨挥发速率均有所升高,随后下降并趋于平缓;氨挥发累积量随施氮量的增加而升高。在枸杞的一个生长季,N_(667)处理的氨挥发累积量最高为0.3449 kg/hm^(2),N_(400) NI_(2.00)与N_(400)、N_(267) NI_(1.34)与N_(267)、N_(133) NI_(0.67)与N_(133)处理的氨挥发累积量无显著差异;N_(400) NI_(2.00)处理的产量最高,为7867 kg/hm^(2),较N 667、N_(400)处理分别增加9.26%、5.78%,且氨挥发净损失率最小;在施基肥后的30 d和80 d,0~20 cm及20~40 cm土层中施氮处理铵态氮累积量均高于不施氮处理,且施用Nitrapyrin的N_(400)NI_(2.00)~N_(133)NI_(0.67)处理的铵态氮累积量显著高于不施用Nitrapyrin的N_(400)~N_(133)处理(P<0.05)。因此,柴达木枸杞园适宜枸杞施肥方案为267~400 kg/hm^(2)施氮量,且配施1.34~2.00 kg/hm^(2) Nitrapyrin可兼顾经济和生态效益。

施磷量对柴达木枸杞产量与品质及土壤酶活性的影响

以树龄8 a的‘宁杞7号’为试验材料,通过施用不同量的磷肥(P 2O 5)[0 kg/hm^2(P 0)、133 kg/hm^2(P 133)、267 kg/hm^2(P 267)、400 kg/hm^2(P 400)、534 kg/hm^2(P 534)和667 kg/hm^2(P 667)]研究施肥量对枸杞产量与品质及土壤酶活性的影响,以期筛选出柴达木地区枸杞栽培的适宜施磷量。结果表明P 534处理枸杞的产量最高,为8320 kg/hm^2,与P 667处理无显著差异。P 534处理枸杞总糖含量较P 0增加42.86%。P 534处理0~100 cm土层土壤速效磷平均含量为28.9 mg/kg,较P 667处理提高5.63%,0~40 cm土层速效磷平均含量较P 667处理增加14.26%。随施磷量的增加,土壤速效磷累积量呈先升后降趋势。0~20 cm及20~40 cm土壤磷酸酶活性最高为P 534处理,较P 667处理分别显著增加8.11%和11.65%。枸杞产量与0~20 cm土壤磷酸酶活性呈显著正相关,且与枸杞果实磷素累积量呈极显著正相关性。与农民习惯施磷量(667 kg/hm^2)相比,P 534处理(减少20%的磷肥用量)能提高枸杞的产量、总糖、果实磷素累积量及0~40 cm土壤过氧化氢酶和磷酸酶的活性。综合评价,在柴达木地区高磷量枸杞园以施磷肥(P2O5)534 kg/hm^2为适宜施磷量。

不同施氮措施对枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm^(-2),N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理分别表示在N400、N267、N133处理基础上配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)2.00、1.33、0.67 kg·hm^(-2),采用通气法和静态暗箱法采集NH_(3)和NO_(2),连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明:NH_(3)挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加,相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH_(3)挥发无显著影响。N667处理2019年及2020年的NH_(3)挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm^(-2)·d^(-1)和0.57 kg·hm^(-2)·d^(-1),NH_(3)挥发累积量分别为34.49 kg·hm^(-2)和35.11 kg·hm^(-2),显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH_(3)挥发累积量均无显著差异;N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理较农民习惯施氮(N667)处理显著降低了N_(2)O排放。2019年和2020年N667处理的N_(2)O累积排放量较N400处理分别增加了43.10%、16.11%,N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理的N_(2)O累积排放量较N400、N267、N133处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N400I2.00处理的产量较N667处理显著提高了9.26%及6.67%,且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明,与农民习惯施氮量相比,减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH_(3)挥发和N_(2)O排放,同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm^(-2)且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm^(-2)为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。

磷肥用量对柴达木枸杞磷累积量及土壤有效磷含量的影响

为探究施磷量对枸杞产量、磷素吸收量及土壤磷盈亏状况等的影响,于2019─2020年在青海诺木洪农场进行田间试验,设置施磷(P_(2)O_(5))0 kg/hm^(2)(P_(0))、133 kg/hm^(2)(P_(133))、267 kg/hm^(2)(P_(267))、400 kg/hm^(2)(P 400)、534 kg/hm^(2)(P_(534))和农民习惯施磷量667 kg/hm^(2)(P_(667))处理,计算土壤有效磷累积量、植株磷素累积量和当季土壤表观磷盈亏。结果表明,枸杞产量随施磷量的增加呈先增加后降低的趋势,P_(534)处理枸杞产量最高,2019年和2020年较对照(P_(0))处理分别增加34.7%、38.2%。两年P_(534)处理的净收益最高,分别为143315元/hm^(2)、162795元/hm^(2),较P 667处理增加12.5%、3.6%。施磷显著提高植株磷素累积量。2020年P_(534)处理的植株磷素累积量最高,分别较P_(0)、P_(667)处理提高69.7%、7.0%。土壤有效磷含量的变化主要集中于0~60 cm土层,且土壤有效磷累积量随施磷量增加而增加。2019年和2020年施磷133 kg/hm^(2)土壤磷素为亏缺状态,施磷267~667 kg/hm^(2)土壤磷素均为盈余状态。P_(534)处理2 a的土壤表观磷年盈余分别为135.1 kg/hm^(2)、87.0 kg/hm^(2),较P_(667)处理分别降低31.0%、43.8%。当季土壤表观磷盈亏与施磷量呈极显著正相关(P<0.01),施磷量每增加100 kg/hm^(2),土壤表观磷年盈余分别提高41.6 kg/hm^(2)、35.6 kg/hm^(2)。回归分析结果表明2 a施磷量分别为198.3 kg/hm^(2)、245.7 kg/hm^(2)时,土壤磷素盈亏可达到平衡状态。综合考虑,推荐柴达木地区中高肥力枸杞园磷肥(P_(2)O_(5))用量为534 kg/hm^(2)。

硝化抑制剂对枸杞园土壤的作用效果研究

通过室内恒温培养试验,筛选出效果最佳的硝化抑制剂剂型及剂量并应用于枸杞园土壤,研究其对枸杞产量及品质的影响。室内恒温培养试验供试硝化抑制剂为2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin)、双氰胺(DCD)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP),共设17个处理:未添加硝化抑制剂(CK),添加Nitrapyrin(纯氮量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%),添加DMPP(纯氮量的0.5%、1.0%、1.5%和2.0%),添加DCD(纯氮量的1.0%、2.0%、3.0%、3.5%、4.0%和5.0%)。结果表明:在砂土的培养中,三者硝化抑制效果表现为DMPP≥Nitrapyrin>DCD;DMPP和Nitrapyrin的硝化抑制率分别为71.90%~75.17%和4.83%~77.28%。但由于DMPP的价格(240~360元·kg^-1)及用量均高于Nitrapyrin(155元·kg^-1),故选择纯氮量0.5%的Nitrapyrin应用于大田试验。田间试验设置4个处理:农民习惯施肥为SF100,SFN100、SFN80及SFN60处理是在SF100处理基础上分别减少0%、40%、60%的枸杞专用肥同时添加纯氮量为0.5%浓度的Nitrapyrin。结果表明:田间试验中施用Nitrapyrin处理的产量较SF100处理分别提高了6.67%,5.80%及3.52%,同时与SF100处理相比,SFN100处理的多糖及蛋白质含量分别提高了16.22%及8.67%。综合经济效益及生态效益,浓度为纯氮量0.5%的Nitrapyrin为最佳处理。在大田试验中施用Nitrapyrin同时减少枸杞专用肥的用量,枸杞产量及效益均有所提高,且蛋白质及多糖含量有显著增加。因此,可初步认为硝化抑制剂的施用对枸杞的种植有“减肥增效”的作用。

宁夏枸杞果实形态特征与气象因子的相关性

宁夏中宁县、新疆精河县和青海诺木洪农场是枸杞种植的典型生态区。以不同产区"宁杞1号"和"宁杞7号"2个宁夏枸杞品种的果实形态特征为研究对象,结合发育期气象因子指标,通过分析宁夏枸杞果实形态特征与气象因子的相关性,确定影响枸杞果实形态特征的关键气象因子。结果表明:宁夏中宁县和青海诺木洪2个产区的宁夏枸杞果实纵横径的发育可以分为3个明显阶段,而新疆精河县纵径发育只有2个明显阶段,枸杞果实发育期时长由长到短依次为青海诺木洪>宁夏中宁县>新疆精河县;同时,除新疆精河县外,其它2个产区的"宁杞1号"枸杞果实的发育期都明显长于相同产区"宁杞7号"枸杞果实的发育期,但3个产区"宁杞1号"枸杞果实纵横径的平均日增长量均小于相同产区"宁杞7号"枸杞果实纵横径的平均日增长量。3个产区气象因子的动态变化趋势有所不同,相关分析及回归分析表明,日最高气温、日最低气温和平均土壤温度是影响宁夏枸杞果实形态特征的关键气象因子。