柴達(dá)木巴隆地區(qū)枸杞滴灌水肥耦合效應(yīng)研究

劉得俊，李潤(rùn)杰

(青海省水利水電科學(xué)研究所，青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心， 青海西寧 810001)

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柴達(dá)木巴隆地區(qū)枸杞滴灌水肥耦合效應(yīng)研究

劉得俊，李潤(rùn)杰

(青海省水利水電科學(xué)研究所，青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心， 青海西寧 810001)

[目的]探討科學(xué)、高效的柴達(dá)木枸杞施肥、灌水模式。[研究]以3年生紅枸杞為試材，研究了不同水肥組合對(duì)柴達(dá)木地區(qū)枸杞產(chǎn)量的影響。[結(jié)果]灌水量對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響大于施肥量，但是過多的施肥量和灌溉量并不利于枸杞產(chǎn)量的增加，中肥(607.50 kg/hm2)和中水灌溉施肥(5 010.00 m3/hm2)組合為該試驗(yàn)水肥調(diào)控的最佳組合，可取得較高的枸杞產(chǎn)量。[結(jié)論]為柴達(dá)木地區(qū)枸杞高產(chǎn)栽培提供了科學(xué)依據(jù)。

枸杞；滴灌；水肥耦合；柴達(dá)木

水肥一體化滴灌是一種局部、高頻率供水的灌溉技術(shù)，具有節(jié)水、省肥，可使作物近根區(qū)保持較高濕度以及合適養(yǎng)分濃度的特點(diǎn)，有利于作物的生長(zhǎng)，可有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。發(fā)展水肥一體化技術(shù)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，具有廣闊的發(fā)展空間和生產(chǎn)潛力。枸杞是青海省柴達(dá)木地區(qū)的主導(dǎo)特色產(chǎn)業(yè)之一，發(fā)展柴達(dá)木地區(qū)枸杞產(chǎn)業(yè)，提高枸杞品質(zhì)和產(chǎn)量是枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。受干旱氣候特征的影響，科學(xué)高效施肥灌溉管理是枸杞提質(zhì)增產(chǎn)的保證。因此，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行枸杞滴灌施肥水肥精量施用技術(shù)研究顯得至關(guān)重要。目前，我國(guó)對(duì)滴灌技術(shù)的應(yīng)用及滴灌的節(jié)水效應(yīng)研究較多。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)滴灌施肥中的養(yǎng)分和水分運(yùn)移規(guī)律及增產(chǎn)機(jī)理等進(jìn)行了大量研究，尤其在保護(hù)地栽培方面的研究較多[2]。而有關(guān)柴達(dá)木地區(qū)滴灌施肥的水肥耦合及水肥生產(chǎn)函數(shù)研究較少。王磊等[3-4]進(jìn)行了水肥一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用研究，未定量評(píng)價(jià)滴灌施肥條件下各因子的產(chǎn)量效應(yīng)。筆者研究柴達(dá)木巴隆地區(qū)枸杞滴灌施肥最佳水肥施用量及不同水肥因子對(duì)枸杞產(chǎn)量的效應(yīng)，以期為柴達(dá)木巴隆地區(qū)枸杞高產(chǎn)栽培提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于青海省柴達(dá)木盆地巴隆地區(qū)，屬大陸性氣候，特點(diǎn)是降水稀少，空氣干燥；光照充足，輻射強(qiáng)烈；氣候溫和，熱量條件好；氣溫日較差較大。年平均氣溫3.3～4.3 ℃，≥0 ℃積溫為2 340～2 593 ℃，多年平均年日照時(shí)數(shù)為2 954～3 227 h，日照百分率為66.4%～72.6%，為全國(guó)日照時(shí)數(shù)的高值區(qū)。巴隆地區(qū)太陽輻射量688.48～743.83 kJ/cm2。土壤類型為灰棕漠土，質(zhì)地偏砂、多砂壤土。耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量8～12 g/kg，含鹽量0.1%～0.2%，pH 8.2～7.5。1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)9個(gè)處理(表1)，共27個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。小區(qū)長(zhǎng)15 m，寬10 m。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)栽植5行枸杞，每行15株，株行距為1 m×2 m。每處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列組合。另設(shè)大田漫灌為對(duì)照小區(qū)。

(1)施肥設(shè)計(jì)：以當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)作物的施肥量為對(duì)照(CK)，設(shè)3個(gè)施肥處理，分別為CK[高肥(F3)]，CK施肥量的70%[中肥(F2)]，CK施肥量的50%[低肥(F1)](表1)。

(2)灌水設(shè)計(jì)：設(shè)3個(gè)灌溉水平，分別為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)作物水分控制下限(田間持水量)的70%(W1)、55%(W2)和40%(W3)(表1)。控制滴頭正下方土壤水分含量高于土壤水分下限，達(dá)到水分下限時(shí)進(jìn)行灌溉，灌水量達(dá)到田間持水量的95%時(shí)停止灌溉。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 土壤含水量采用烘干法測(cè)定。枸杞生長(zhǎng)季內(nèi)每10 d對(duì)土壤含水量進(jìn)行1次觀測(cè)，降雨前、降雨后、灌水前、灌水后、生育階段轉(zhuǎn)變時(shí)，加測(cè)土壤含水量。觀測(cè)深度從地表起至主要根系活動(dòng)層，每隔10 cm觀測(cè)1層。灌水量根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行觀測(cè)，記錄灌水時(shí)間和灌水量。枸杞成熟之后，每隔1 d采摘1次枸杞，稱量鮮重，晾曬風(fēng)干，測(cè)定干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析 采用Excel 2010對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行非線性回歸分析和差異顯著性檢驗(yàn)[5]。應(yīng)用Excel軟件的數(shù)據(jù)分析工具轉(zhuǎn)換試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立多元非線性回歸方程[6]。

2 結(jié)果與分析

各小區(qū)進(jìn)行單打單收，測(cè)定干果產(chǎn)量(表2)，并進(jìn)行SPSS多元非線性回歸分析，建立一個(gè)包含交互項(xiàng)的二元二次數(shù)學(xué)模型[2]。

表2 施肥量和灌水量對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響

Table 2 Effects of amount of fertilization and irrigation on the yield oflyciumchincnseMill

處理Treatments干果產(chǎn)量Dryfruityieldkg/hm2施肥量Fertilizeramountkg/hm2灌溉量Irrigationamountm2/hm2W3F1818.25421.052984.70W3F2885.45561.003003.45W3F3906.45722.703112.20W2F1985.50427.953824.85W2F21033.05554.253903.60W2F31177.80561.004216.05W1F31172.40554.855156.70W1F21133.10729.605660.25W1F11005.00430.656252.30

由于枸杞產(chǎn)量是施肥量(X1)和灌水量(X2)2個(gè)因素共同作用的結(jié)果，所以因變量與2種因素X1和X2間的函數(shù)關(guān)系可用二次效應(yīng)曲面來描述[2]。

式中，Y為回歸值，即枸杞產(chǎn)量；X1、X2為2個(gè)自變量，即枸杞的施肥量和灌水量。將二元非線性模型轉(zhuǎn)化為五元一次線性模型Y=a+β1X1+β2X2+β3X3+β4X4+β5X5，進(jìn)行線性回歸分析，線性轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)見表3。模型的相關(guān)性達(dá)到0.980，說明模型中枸杞產(chǎn)量和水肥使用量呈極相關(guān)，F(xiàn)值為14.224，其顯著水平為0.027(P<0.05)，表明存在真實(shí)的(顯著的)五元一次線性回歸方程，即存在真實(shí)的二元二次非線性回歸方程。

表3 線性轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)

經(jīng)過回歸分析，得到枸杞產(chǎn)量五元一次線性回歸方程：

Y=-89.892 0+2.673 0X1+0.668 0X2+0.000 2X3±0.033 0X4-0.001 0X5

將其還原為二元非線性回歸模型

Y=-89.892 0+2.673 0X1+0.668 0X2+0.002 0X1X2-0.033 0X12-0.001 0X22

對(duì)二元二次回歸方程最大值求解[7]，得到Y(jié)最大值為1 136.85 kg/hm2，施肥量(X1)和灌水量(X2)分別為607.50 kg/hm2和5 010.00 m3/hm2，即全生育期合理施肥量和灌水量。

3 結(jié)論

(1)利用二元二次多項(xiàng)式建立枸杞水肥生產(chǎn)函數(shù)，探討枸杞產(chǎn)量與灌水量和施肥量的關(guān)系。結(jié)果表明，柴達(dá)木巴隆地區(qū)枸杞產(chǎn)量的影響主次為灌水量、施肥量；水肥兩因素交互作用都表現(xiàn)為正效應(yīng)，即只有水肥配施才能保證枸杞的產(chǎn)量。水肥生產(chǎn)函數(shù)中二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，說明過多的施肥量和灌溉量不利于枸杞產(chǎn)量的增加。將灌水量和施肥量因子分開，進(jìn)行單因子枸杞產(chǎn)量回歸關(guān)系研究，可以看出不同施肥處理組合對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響關(guān)系與對(duì)寧夏地區(qū)[8]和德令哈地區(qū)[4]的研究結(jié)論一致；不同施肥條件對(duì)枸杞產(chǎn)量存在著明顯的差異，隨著施肥量的增加，枸杞的鮮果產(chǎn)量和干果產(chǎn)量先增加后下降，這與萬書勤等[9]的研究結(jié)論一致；不同水分處理?xiàng)l件下枸杞生長(zhǎng)量表現(xiàn)不同，隨著灌水量的增加，枸杞的產(chǎn)量增加，達(dá)到一定值后隨著灌水量的增加枸杞產(chǎn)量反而降低，這與寧夏等地的研究成果相似[10]。

(2)合理的灌溉量、施肥量與作物產(chǎn)量有著密切的關(guān)系。大量研究表明，在旱地條件下隨著灌水量的增加，肥料的生產(chǎn)效率提高，而隨著施肥量的增加，水分利用效率亦相應(yīng)提高。筆者通過水肥生產(chǎn)函數(shù)最大值求解，得出在取得枸杞最大產(chǎn)量1 136.85 kg/hm2時(shí)，施肥量和灌水量分別為607.50 kg/hm2和5 010.00 m3/hm2，僅從產(chǎn)量角度評(píng)價(jià)，以中肥和中水施肥灌溉組合為該試驗(yàn)水肥調(diào)控的最佳組合，可取得較高的枸杞產(chǎn)量。

[1] 張承林，鄧蘭生.水肥一體化技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2012.

[2] 毛達(dá)如.植物營(yíng)養(yǎng)研究方法[M].2版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[3] 王磊，潘起來，李潤(rùn)杰，等.水肥一體化技術(shù)在柴達(dá)木枸杞上的應(yīng)用[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，33(2)：23-28.

[4] 王春蘭，譚建萍，馬明呈，等.不同施肥處理對(duì)枸杞生長(zhǎng)及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[J].青海農(nóng)林科技，2013(3)：1-6.

[5] 薛薇.基于SPSS的數(shù)據(jù)分析[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2014.

[6] 劉有毅.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與Excel軟件在多元非線性回歸分析中的應(yīng)用[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，3(2)：82-85.

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[8] 王三英，蔡國(guó)軍，張寶琳，等.配方施肥對(duì)枸杞品質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2012，30(3)：61-65.[9] 萬書勤，康躍虎，劉士平，等.柴達(dá)木地區(qū)滴灌水一鹽一肥綜合調(diào)控對(duì)構(gòu)杞生長(zhǎng)和水肥利用的影響[J].節(jié)水灌溉，2016(5)：37-41，47.

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Study on Coupling Effect of Water and Fertilizer onLyciumchincnseMill.under Drip Fertigation in Chaidamu Balong Area

LIU De-jun, LI Run-jie

(Institute of Water Resources and Hydropower Research of Qinghai Province,Watershed Hydrological Cycle Ecology Key Laboratory in Qinghai Province, Xining, Qinghai 810001)

[Objective] The study aimed to explore the scientific and efficient fertilization and watering mode of chaidamuLyciumchincnseMill.. [Method] With 3 year oldLyciumchincnseMill. as test materials,the effects of different water and fertilizer combinations on yield of Chinese wolfberry were studied in the chgaidam region. [Result] Effect of irrigation onLyciumchincnseMill.output is greater than the amount of fertilizer, but after fertilization and irrigation amount is not conducive to increase the yield ofLyciumchincnseMill., the best combination in fertilizer and water for irrigation and fertilization combination mode of regulation of the test of water and fertilizer, which can obtain high yield ofLyciumchincnseMill..

LyciumchincnseMill; Drip irrigation; Fertigation;Chaidamu

青海省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與推廣計(jì)劃項(xiàng)目(2014-NS-522)；工程技術(shù)研究中心(2016-GX-G06)。

劉得俊(1980- )，男，青海互助人，副研究員，從事水資源與生態(tài)保護(hù)研究。

2016-09-09

S 507

A

0517-6611(2016)32-0117-02