鹽堿地人工栽培枸杞營養元素分配、累積及輸出特征

馬全林,王耀琳,孫 濤,2,3,李銀科,2,3,靳虎甲,宋德偉,2,3,朱國慶

1 甘肅省治沙研究所, 蘭州 730070 2 甘肅省荒漠化與風沙災害防治國家重點實驗室培育基地, 蘭州 730070 3 甘肅民勤荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站, 民勤 733300

鹽堿地人工栽培枸杞營養元素分配、累積及輸出特征

馬全林1,2,3,*,王耀琳1,孫 濤1,2,3,李銀科1,2,3,靳虎甲1,宋德偉1,2,3,朱國慶1

1 甘肅省治沙研究所, 蘭州 730070 2 甘肅省荒漠化與風沙災害防治國家重點實驗室培育基地, 蘭州 730070 3 甘肅民勤荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站, 民勤 733300

枸杞(Lyciumbarbarum)是我國干旱地區重要的傳統藥用植物,也是近年來干旱區鹽堿地改良利用中優先選擇的經濟型灌木,具有改良鹽堿地和增加農戶經濟收入的雙重作用。為掌握不同營養元素(碳、氮、磷、硫、鉀和灰分)在枸杞植株不同構件(花、果、葉、枝條、主桿和根系)、不同空間層次(地上0—50、50—100、100—150 cm和150—200 cm；地下0—100 cm)的分布特征,在地處干旱地區的甘肅景電灌區,選擇鹽堿地人工栽培的4年生、7年生和11年生枸杞林,研究了人工栽培枸杞營養元素的分配、累積和輸出特征。結果表明,成齡枸杞不同構件營養元素含量顯著不同,其中花富含碳、氮、磷和鉀,果實富含碳、鉀和硫,葉富含碳、硫和灰分,主桿和枝條富含碳,根系富含碳和氮。碳是構成枸杞各構件的最主要元素,在主桿的含量最高,達到44.25%；在葉片的含量最低,但也達到29.8%,占到主桿的67.3%。單株枸杞不同構件和空間層次營養元素的累積量也顯著不同。其中,成齡單株枸杞不同構件營養元素的累積總量表現為根系≈主桿>枝條>葉>果實>花,碳是主要累積物質,其累積量所占生物量干重的比例均超過30%；而氮、磷、鉀和硫累積量所占生物量干重的比例均在3%以下。成齡單株枸杞不同空間層次營養元素的累積總量在150—200 cm層最少；50—100 cm層最大,是栽培管理的關鍵層次。成齡枸杞林落葉、果實采收與枝條修剪每年造成大量營養元素輸出。植物必須三大營養元素氮、磷和鉀在枸杞林的輸出量全年累積達到190.4 kg/hm2,其中果實產生的輸出量達到91.1 kg/hm2,占到全年累積輸出量的47.7%；枝條修剪產生的輸出量達到23.2 kg/hm2,占到全年累積輸出量的12.2%。上述結果說明枸杞不同構件對不同營養元素的吸收不同,而且每年因果實采收與修剪造成大量營養元素流失。因此,合理施肥對保持枸杞林健康生長以及維持高產量十分關鍵,而修剪枝的粉碎還田也十分必要。

景泰；枸杞林；構件；物質分配；營養元素

營養元素是構成植物的物質基礎,其分配是決定作物產量的關鍵[1-2]。對植物全株或構件部分進行營養成分分析可以了解植物體內的各種元素的積累與轉化的動態,從而研究植物種對各種元素的吸收利用能力以及環境因素對植物生長的影響等[3- 5]。植物營養元素分配與累積特征是植物與環境因素共同作用的結果,它既反映了植物種群對環境條件的適應能力,又反映了環境條件對植物的影響程度[6- 7]。因此,在構件水平與空間層次上進行植物營養元素研究對于揭示植物生長與環境之間的關系具有重要意義。

枸杞(LyciumbarbarumL.)為多年生落葉灌木,其果實具有補腎養肝、潤肺明目等功效,是一種產品附加值很高的灌木型經濟樹種[8]。同時,枸杞對鹽漬化土壤具有較強的適應能力和改良作用,在我國新疆、寧夏、甘肅和青海等省份的干旱荒漠地區廣泛栽培,成為農民致富的主要經濟來源[8-9]。根據文獻記載,枸杞于1930s被引種到英國,目前在英國、美國、澳大利亞等國家均有種植,但是均未進行大面積人工栽培[9]。枸杞作為傳統藥用植物,國內外相關研究大量集中在其藥用價值、功能性成分和保健作用等[9-13]；同時,國內學者圍繞枸杞人工栽培和開發利用,開展了枸杞扦插育苗、種植、施肥管理、病蟲害防治以及深加工和產品開發等方面的大量研究[8,14-15],但對枸杞營養元素的分配、累積和輸出特征的研究少見報道。

甘肅省景電灌區氣候干旱,蒸發強烈,引黃灌溉引起的土地鹽堿化十分加重,使得大面積耕地因無法種植小麥、玉米等農作物而棄耕[16]。但是,中度和輕度鹽堿地通過排水改良,適宜耐鹽植物枸杞的栽培[8]。截止2013年,景電灌區枸杞種植面積接近4000 hm2,在灌區70%以上的鄉鎮均有種植,已成為當地的主導經濟林產業[17]。為此,本文以甘肅景電灌區人工栽培枸杞為研究對象,研究了單株枸杞構件的營養元素含量及其在不同構件和空間層次的累積特征,并量化了枸杞林栽培管理中的營養元素輸出量,為鹽堿地枸杞栽培、修剪和施肥管理提供依據。

1 研究區概況

研究區位于騰格里沙漠南緣,地處甘肅省景泰縣城以北8 km處,是國家投資建設的“兩西”重大基礎性開發工程(景電引黃提灌工程)建設后開發起來的一個新型灌區,地理坐標為103°51′—104°13′E、37°13′—37°20′N。研究區為由西南向東北傾斜的微型盆地,海拔1565 m。研究區氣候干旱少雨,年均降水量185 mm,但年均蒸發量高達3040 mm；年均氣溫8.5℃,極端最高氣溫39℃,極端最低氣溫-27.3℃,且雨熱同期；風大沙多,年均風速為3.5 m/s,年大風日數為27.9 d,最大風速25 m/s,年均沙塵暴日數為21.9 d,最多達47 d。地表水資源貧乏,農業與生活用水調用黃河水資源；地下水資源礦化度高、水質差。土壤類型主要為灰鈣土和荒漠灰鈣土,低地分布鹽漬化土壤。天然植物種主要有白刺(Nitrariatangutorum)、紅砂(Reaumuriasongarica)、鹽爪爪(Kalidiumfoliatum)和針茅(StipaSpp.)等。

2 研究方法

2.1 樣地選擇與取樣方法

在甘肅景電灌區,設置4年生、7年生和11年結果盛期枸杞林樣地3處,每處樣地設置大小為20 m × 20 m的大樣方3個,樣方間距50 m。選擇枸杞生長旺季(8月),測定樣方內每株枸杞的高度(cm)、冠幅(cm2)和地徑(mm)；在每個大樣方內沿對角線設置1 m×1 m的小樣方5個,調查草本植物的組成與數量,分析人工枸杞林群落的結構與數量特征。設置鹽堿地對照樣地,在鹽堿地和枸杞林每個大樣方,分別挖取土壤剖面1個,剖面深度1 m,每10 cm為一層,測定土壤容重(g/cm3)和水分(%),取樣帶回實驗室風干處理,測定土壤粒度(%)、孔隙度(%)、有機質(g/kg)、全氮(g/kg)、全鉀(g/kg)、全鹽(g/kg)和pH等理化性質。如表1所示,枸杞林地鹽分與pH很高,但是與未利用鹽堿地相比,枸杞林地土壤粘性明顯下降,有機質、全氮顯著提高,鹽堿性顯著降低。

表1 人工枸杞林地土壤理化性質(平均值±標準誤)

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

基于枸杞林群落調查結果,在每個樣地內選擇枸杞標準植株3株,測定其株高、冠幅、根深、地徑和生物量。地上層,以50 cm為層級,劃分為0—50、50—100、100—150 cm和150—200 cm層取樣；每一層構件(花、果、葉、枝條和主桿)分別測定生物量鮮重,同一樣地植株取混合樣品帶回實驗室,測定不同構件的含水率與營養元素含量。地下層,按照株行距大小,采用全挖法挖取根系生物量,取樣深度為1 m,并分中細根(直徑<5 mm)、粗根(直徑5—10 mm)、極粗根(直徑>10 mm)分別測定生物量鮮重[18],同一樣地植株取混合樣品帶回實驗室,測定不同根系的含水率與營養元素含量。

單位面積枸杞林營養元素輸出量包括了葉、果實和修剪枝。其中,葉營養元素輸出量由標準單株葉生物量和營養元素含量計算獲得?？紤]枸杞果實成熟期長,果實營養元素輸出量由3個樣地的畝產量和營養元素含量計算獲得?；阼坭搅秩郝湔{查結果,在每個樣地內另選枸杞標準植株3株,在春季、夏季對修剪枝進行稱重,同一樣地植株取混合樣品帶回實驗室,烘干稱重后計算修剪枝營養元素輸出量。

2.2 樣品分析測定方法

植物樣品分析測定委托甘肅省農業大學資源與環境學院分析測試實驗室測定。全碳(TC)采用K2Cr2O7-H2SO4容量法,全氮(TN)采用凱氏定氮法,全磷(TP)采用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法,全鉀(TK)采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法,全硫(TS)采用硫酸鋇比濁法,灰分(Ash)采用干灰化法[19]。

2.3 數據處理

數據分析處理和圖形繪制使用Microsoft公司的表格處理軟件Excel 2007完成。單因素方差分析 (one-way ANOVA)使用SPSS 16.0數據處理系統,多重比較用LSD法檢驗(α=0.05)。

3 結果與分析

3.1 枸杞植株構件的營養元素含量

枸杞不同構件的碳、磷、氮、鉀、硫和灰分元素含量顯著不同,反映了其不同構件對不同營養元素的吸收不同(圖1)。其中,全碳含量以主桿最高,達到44.25%,其次是枝條,也達到41.33%,均與根系、葉、花和果實間差異顯著；葉最低,僅有29.8%,占到主桿的67.3%。全氮含量以花最高,達到2.76%,是主桿、枝條、根系、葉和果實的6.7、6.9、2.1、2.0倍和1.8倍；木質化最高的主桿與枝條最低,僅達到0.41%和0.40%。全磷含量以花最高,達到0.18%,是主桿、枝條、根系、葉和果實的32.5、22.7、16.4、16.0倍和13.2倍；主桿最低,僅達到0.06%。全鉀含量也以花最高,達到1.61%,是主桿、枝條、根系、葉和果實的6.6、4.7、3.0、2.1倍和1.1倍；主桿最低,僅為0.24%。全硫含量以果實與葉最高,均達到0.19%；枝條最低,僅為0.12%?；曳趾?以葉最高,達到24.24%,是主桿、枝條、根系、果實和花的7.6、10.0、2.3、4.2倍和3.6倍；以枝條最低,僅為2.43%(圖1)。因此,枸杞花中富含碳、氮、磷和鉀,果實中富含碳、鉀和硫,葉富含硫和灰分,主桿和枝條富含碳,根系富含碳和氮。

圖1 單株枸杞不同構件的營養元素含量Fig.1 Percentage content of the main nutrient elements in the different modules of single L. barbaru plant不同字母表示差異顯著 P<0.05

3.2 枸杞植株構件營養元素的累積分配特征

不同營養元素在枸杞構件中的累積量也顯著不同。其中,單株枸杞主桿、根系和枝條碳累積量分別達到377.8、334.5 g和270.5 g,合計占到全株的78.1%。單株根系和葉氮累積量分別達到11.7 g和6.5 g,合計占到全株的65.9%。磷在根系中累積量最大,單株達到0.95 g,與其他構件差異顯著。單株根系、葉和果實鉀累積量分別達到4.8、3.7 g和3.1 g,合計占到全株的72.8%,均與枝條、主桿和花中累積量差異顯著。硫在根系中累積量最大,單株達到1.2 g；在主桿、枝條和葉中均有較大累積量?；曳忠匀~中累積量最大,單株達到115.1 g,占到全株的40.3%；其次是根系,占到全株的31.4%,均與其他構件差異顯著(圖2)。枸杞單株主要營養元素累積量根系≈主桿>枝條>葉>果實>花,其中碳是枸杞植株的主要累積物質,所占生物量干重的比例均超過30%；而氮、磷、鉀和硫累積量所占生物量干重的比例均在3%以下。

圖2 單株枸杞不同構件營養元素的累積量Fig.2 Cumulative amount of the main nutrient elements in the different modules of single L. barbaru plant不同字母表示差異顯著 P<0.05

3.3 枸杞植株營養元素空間累積分布特征

營養元素在枸杞植株不同空間層次的累積量也顯著不同。單株枸杞地上部分各營養元素均以50—100 cm層次的累積量最大,占到地上部分的42.3%；0—50 cm和100—150 cm次之,分別占到地上部分的26.9%和24.5%；150—200 cm層次最少,僅占到地上部分和50—100 cm的6.3%和14.7%(圖3)。其中,50—100 cm層次碳累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次的1.5、1.8倍和7.5倍,與根系大小接近；氮累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次的1.9、1.3倍和4.2倍,與100—150 cm層次差異不顯著,且只占根系的50%；磷累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次的1.9、1.4倍和5.0倍,與根系差異不顯著；鉀累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次的2.1、1.2倍和3.7倍,與根系差異不顯著；硫累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次的1.7、1.6倍和5.8倍,與根系累積量差異不顯著；灰分累積量是0—50、100—150 cm和150—200 cm層次1.6、1.4倍和5.0倍,與100—150 cm層次和根系累積量差異不顯著。

圖3 單株枸杞營養元素的空間分布Fig.3 Spatial cumulative distribution of the main nutrient elements of single L.barbaru plant不同字母表示差異顯著 P<0.05

3.4 枸杞栽培的營養元素輸出

枸杞作為落葉灌木,葉是其營養元素輸出的主要途徑之一。其中,枸杞葉年碳輸出量最大,是氮、磷、硫和鉀輸出量的21.7、264.8、160.7倍和38.2倍,而灰分元素占碳輸出量81.3%,但與碳輸出量差異顯著。葉年氮、磷和鉀元素輸出量合計達到79.5 kg/hm2(表2)。同時,作為干旱地區重要的經濟林果,果實也是枸杞營養元素輸出的主要途徑之一。果實年碳輸出量也最大,是氮、磷、硫、鉀和灰分輸出量的26.3、289.0、210.6、27.1倍和5.8倍。果實年氮、磷、鉀輸出量合計達到91.1 kg/hm2,其中氮與鉀輸出量相當(表2)。枝條修剪是枸杞另一種主要的物種輸出途徑,其中碳輸出量是氮、磷、硫、鉀和灰分輸出量的102.7、520.5、349.3、120.5倍和17.0倍,而氮、磷、鉀輸出量合計達到23.3 kg/hm2(表2)。

表2 枸杞林主要營養元素的年輸出量

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

葉、果實和修剪枝條相比,碳均為主要輸出元素,且差異不顯著,而磷輸出差異也不顯著；葉與果實氮輸出量相當,且顯著高于修剪枝條；鉀輸出量以果實最高,葉次之,均顯著高于修剪枝條；硫輸出以葉最高,顯著高于修剪枝條,但是與果實差異不顯著；灰分以葉最高,顯著高于果實和修剪枝條。植物三大必須營養元素氮、磷和鉀的年輸出量累積達到190.4 kg/hm2,其中果實產生的輸出量達到91.1 kg/hm2,占到全年累積輸出量的47.7%；枝條修剪產生的輸出量達到23.2 kg/hm2,占到全年累積輸出量的12.2%。顯然,枸杞林生態系統每年均有大量營養元素輸出系統之外,因此人工補充施肥對于保持枸杞林生長以及維持高產量顯得十分重要,開發利用枸杞修剪枝條也顯得十分必要。

4 討論

鹽堿地枸杞林栽培已成為一種干旱區鹽堿地綜合開發利用的高效發展模式,可實現鹽堿地改良、農民增收和減排增匯,在干旱地區鹽漬化區域大面積推廣應用[20-21]。但是,鹽堿地枸杞的經濟效益也是建立在頻繁灌溉、大量施肥以及精細修剪管理等高投入的基礎之上,因此枸杞生長所需的營養元素的保障是枸杞林高產的基礎[8,13,22]。植物不同構件和器官對營養元素的吸收和分配不同[22-25]。碳是構成植物的主要元素,鄭帷婕等[25]發現陸生灌木植物的葉碳含量介于35.51%—59.42%, 枝條碳含量介于43.71%—44.99%,主桿碳含量介于31.18%—63.12%,根系碳含量介于38.58—58.46%,但是平均值差異不顯著。本研究中灌木枸杞構件的平均碳含量主桿(44.25%)>枝條(41.33%)>果實(39.41%)>根系(38.78%)>花(33.70%)>葉(29.80%), 而且葉和枝條的碳含量明顯低于上述陸生植物的碳含量范圍。Sofo等研究發現幼樹果園中固定的CO2大部分分配到枝、干和根系等器官中,而在成齡果園中固定的CO2主要分配在葉、修剪的枝條和果實中[23]。劉興良等研究發現川西云杉人工林隨枝條年齡的增加,枝條中氮、磷、鉀的含量隨之降低[26]。因此,不同生長階段測定的碳含量會有所不同,物種差異、林齡以及栽培管理措施等的差異估計是引起碳含量不同的原因。

枸杞對不同營養元素的吸收與分配明顯不同,其不同構件的氮、磷、鉀和硫等常量元素的含量顯著低于碳含量。但是,氮、磷、鉀是植物生長必需的三大元素,在花與果中的含量相對最高,說明氮、磷、鉀對枸杞經濟產量的影響重要,建議在枸杞花期與結實期栽培中加強對氮、磷、鉀供應。該研究結論與前期研究結果相互印證,賀春燕等研究發現氮、磷、鉀三元配施可提高枸杞果實的產量和品質[27]；蔡國軍等研究發現氮、磷、鉀可以顯著提高枸杞多糖、總糖、類胡蘿卜素3種化學成分[28]。從營養元素的累積量來看,本研究發現各營養元素累積分配量以50—100 cm層最高,其次是100—150 cm和0—50 cm層,150—200 cm層最低,認為50—100 cm層是枸杞栽培管理的關鍵層。這與枸杞植株構型和結實特性密切關聯[8]。

枸杞林作為經濟林生態系統,結實期長,產果量大,每年造成氮、磷和鉀元素流失量累積達到91.1 kg/hm2。在景電灌區,成齡期枸杞的年干果產量達到3000 kg/hm2以上[22]；在榆林地區,盛果期枸杞的年鮮果產量達到15000 kg/hm2,而干果產量也達到3000 kg/hm2[29]。枸杞修剪與枸杞產量有重要的相關性,是維持和提高枸杞林產量最常用的技術措施,修剪量的大小嚴重影響枸杞的產量[30]。在景電灌區,年枝條修剪量達到2800 kg/hm2,每年造成氮、磷和鉀元素流失量累積達到23.3 kg/hm2。與對照鹽堿地相比,本研究發現枸杞林栽培顯著提高了土壤有機質、全氮含量,降低了土壤鹽分(表1)。但是,景電灌區不同林齡枸杞林間土壤養分差異并不顯著[31],而且成齡期枸杞林土壤缺氮、缺磷[32]。牟宗江等研究認為,人工枸杞林對土壤鹽漬化具有改良作用,但是會加重土壤貧瘠程度,一定程度上會降低土壤質量[21]。顯然,枸杞林土壤缺肥或土壤質量的下降與枸杞落葉、果實采收和修剪引起的碳、氮、磷、鉀、硫以及礦質元素的大量流失有關。因此,在栽培管理中需要通過控制合理栽植密度,充分利用光能提高枸杞碳合成能力；增施氮肥、鉀肥和復合肥等,以保證枸杞林的營養元素充足,從而保持枸杞林的健康生長與持續豐產。

5 結論

營養元素的吸收與分配是提高作物產量的關鍵。鹽堿地人工栽培枸杞植株不同構件的營養元素含量和累積量顯著不同,其中碳是構成枸杞植株的主要營養元素,但是植物生長必需三大元素氮、磷、鉀在花與果中的含量相對最高,對枸杞經濟產量的影響重要。在枸杞植株不同空間層次,不同營養元素均以50—100 cm層的累積量最大,是栽培管理的重要冠層。研究結果說明枸杞不同構件對不同元素的吸收不同,而且枸杞作為落葉經濟型灌木,葉、果實與修剪栽培每年造成大量的營養元素流失。因此,合理施肥對保持枸杞林健康生長以及維持高產量十分關鍵,而修剪枝的粉碎還田也十分必要。

[1] Puri S, Swamy S L. Growth and biomass production inAzadirachtaindicaseedlings in response to nutrients (N and P) and moisture stress. Agroforestry Systems, 2001, 51(1): 57- 68.

[2] 楊成, 劉叢強, 宋照亮, 劉占民. 貴州喀斯特山區植物營養元素含量特征. 生態環境, 2007, 16(2): 503- 508.

[3] Abrahamson W C, Caswell H. On the comparative allocations of biomass, energy, and nutrients in plants. Ecology, 1982, 63(4): 982- 991.

[4] 莫江明, 張德強, 黃忠良, 余清發, 孔國輝. 鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林植物營養元素含量分配格局研究. 熱帶亞熱帶植物學報, 2000, 8(3): 198- 206.

[5] 鄧蕾, 王鴻喆, 上官周平, 劉廣全. 水蝕風蝕交錯區檸條錦雞兒葉片比葉面積和營養元素變化動態. 生態學報, 2010, 30(18): 4889- 4897.

[6] 劉廣全, 土小寧, 趙士洞, 孫升輝, Gravenhorst G. 秦嶺松櫟林帶生物量及其營養元素分布特征. 林業科學, 2001, 37(1): 28- 36.

[7] Hagen-Thorn A, Stjernquist I. Micronutrient levels in some temperate European tree species: a comparative field study. Trees, 2005, 19(5): 572- 579.

[8] 白壽寧. 寧夏枸杞研究. 銀川: 寧夏人民出版社, 1999.

[9] Amagase H, Farnsworth N R. A review of botanical characteristics, phytochemistry, clinical relevance in efficacy and safety ofLyciumbarbarumfruit (Goji). Food Research International, 2011, 44(7): 1702- 1717.

[10] Amagase H, Nance D M.Lyciumbarbarumincreases caloric expenditure and decreases waist circumference in healthy overweight men and women: pilot study. Journal of the American College of Nutrition, 2011, 30(5): 304- 309.

[11] Kim J S. Comparison of antioxidant properties of water and ethanol extracts obtained from dried boxthorn (Lyciumchinensis) Fruit. Food and Nutrition Sciences, 2012, 3(9): 1307- 1320.

[12] Zhao J H, Li H X, Xi W P, An W, Niu L L, Cao Y L, Wang H F, Wang Y J, Yin Y. Changes in sugars and organic acids in wolfberry (LyciumbarbarumL.) fruit during development and maturation. Food Chemistry, 2015, 173: 718- 724.

[13] 周萍, 郭榮, 張自萍. 枸杞果實發育過程中營養成分的變化規律及其影響因素研究進展. 農業科學研究, 2007, 28(3): 59- 62.

[14] 安巍, 章惠霞, 何軍, 李曉鶯, 樊云芳. 枸杞育種研究進展. 北方園藝, 2009, (5): 125- 128.

[15] 任月萍, 胡忠慶. 寧夏枸杞主要病蟲害化學防治研究進展. 寧夏農學院學報, 2004, 25(3): 88- 91.

[16] 王小軍, 張舉海. 甘肅省景泰縣鹽漬化耕地調查研究. 甘肅科技, 2012, 28(23): 147- 148, 162- 162.

[17] Wang Y L, Zhao C Y, Ma Q L, Li Y K, Jing H J, Sun T, Milne E, Easter M, Paustian K, Yong H W A, McDonagh J. Carbon benefits of wolfberry plantation on secondary saline land in Jingtai oasis, Gansu——a case study on application of the CBP model. Journal of Environmental Management, 2015, 157: 303- 310.

[18] 王成, 金永煥, 劉繼生, 金玉善, 金春德, 李英洙. 延邊地區天然赤松林單木根系生物量的研究. 北京林業大學學報, 1999, 21(1): 44- 49.

[19] 吳冬秀. 陸地生態系統生物觀測規范. 北京: 中國環境科學出版社, 2007.

[20] 楊瑞峰, 胡文超, 李志剛. 寧夏枸杞固碳潛力的初步研究. 農業科學研究, 2012, 33(1): 49- 52.

[21] 牟宗江, 何學敏, 孫景鑫, 呂光輝. 種植枸杞對干旱區荒漠緩沖帶土壤質量的影響. 新疆農業科學, 2011, 48(11): 2109- 2115.

[22] 孫濤, 王耀琳, 馬全林, 李銀科, 靳虎甲, 張瑩花, 郭春秀, 朱國慶, 王楨. 景電灌區次生鹽堿地枸杞林經濟效益分析. 草業科學, 2013, 30(9): 1454- 1461.

[23] Sofo A, Nuzzo V, Palese A M, Xiloyannis C, Celano G, Zukowskyj P, Dichio B. Net CO2storage in Mediterranean olive and peach orchards. Scientia Horticulturae, 2005, 107(1): 17- 24.

[24] 何池全. 毛果苔草濕地植物營養元素分布及其相關性. 生態學雜志, 2002, 21(1): 10- 13.

[25] 鄭帷婕, 包維楷, 辜彬, 何曉, 冷俐. 陸生高等植物碳含量及其特點. 生態學雜志, 2007, 26(3): 307- 313.

[26] 劉興良, 宿以明, 劉世榮, 馬欽彥. 四川西部川西云杉人工林非同化器官營養元素含量與分布. 生態學報, 2003, 23(12): 2573- 2578.

[27] 賀春燕, 王有科, 齊廣平, 李捷, 張廣忠. 氮磷鉀配施對景電灌區枸杞生長及產量的影響. 甘肅農業大學學報, 2010, 45(2): 100- 104.

[28] 蔡國軍, 張廣忠, 張寶琳, 王三英, 仲玲玲, 武蕾, 胡秉芬, 魏強. 氮、磷、鉀對枸杞果實糖類、胡蘿卜素含量的影響. 西南農業學報, 2013, 26(1): 209- 212.

[29] 申世永, 張頂輝. 榆林市枸杞栽植狀況的調查. 防護林科技, 2014, (11): 74- 75.

[30] 唐慧鋒, 謝施詒, 趙世華, 杜相革, 胡忠慶, 王少東, 張友廷. 不同修剪量對枸杞產量的影響. 北方果樹, 2003, (5): 9- 10.

[31] 李銀科, 馬全林, 王耀琳, 孫濤, 靳虎甲, 宋德偉, 朱國慶, 杜娟. 景電灌區次生鹽漬化土地枸杞林的土壤特征研究. 草業學報, 2015, 24(5): 66- 74.

[32] 賀春燕, 張廣忠, 李歲成. 甘肅中部引黃灌區枸杞施肥管理與土壤養分狀況調查分析. 甘肅林業科技, 2011, 36(2): 6- 10.

Allocation,accumulation,andoutputcharacteristicsofnutrientelementsofLyciumbarbarumgrownonsecondarysalineland

MA Quanlin1,2,3,*, WANG Yaolin1, SUN Tao1,2,3, LI Yinke1,2,3, JIN Hujia1, SONG Dewei1,2,3,ZHU Guoqing1

1GansuDesertControlResearchInstitute,Lanzhou730070,China2StateKeyLaboratoryofDesertificationandAeolianSandDisasterCombating,Lanzhou730070,China3MinqinNationalStudiesStationforDesertSteppeEcosystem,Minqin733300,China

Lyciumbarbarum(Wolfberry) is an important traditional medicinal plant that grows in arid areas of China. In recent years, it has been widely cultivated on saline lands not only for its significant economic benefits (due to the use of its fruit in medicine and health products), but also for improvements in the saline soil of arid regions. In order to trace the distribution characteristics of the main nutrient elements (C, N, P, S, K, and ash) in different modules (flowers, fruits, leaves, branches, stems, and roots) and vertical tree layers (aboveground: 0—50 cm, 50—100 cm, 100—150 cm, and 150—200 cm; belowground: 0—100 cm) ofL.barbarum, 4-, 7-, and 11-year-oldL.barbarumplants in their fruiting periods were selected at the Jintai electrical-irrigation area in Gansu Province. The results showed that the contents of C, N, P, K, S, and ash in different modules of adult plants were significantly different. Flowers were rich in C, N, P, and K; fruits in C, K, and S; leaves in C, S, and ash; stems and branches in C; and roots in C and N. C was the most important constituent in all modules of the plant. Its content in the stems reached 44.25%, which was highest among the modules, whereas that in the leaves was the lowest (29.8%) and only accounted for 67.3% of the stems. The accumulative amount of nutrient elements in different modules and vertical tree layers were also significantly different. The order of the total accumulative amount of nutrient elements in different modules was as follows: root ≈ stem > branch > leave > fruit > flower. C, as the major accumulative matter, accounted for more than 30% of dry biomass of the different modules, whereas N, P, K, and S each accounted for less than 3%. Aboveground, the total nutrient elements in the 0—50 cm, 50—100 cm, 100—150 cm, and 150—200 cm layers accounted for 26.9%, 42.3%, 24.5%, and 6.2%, respectively. This indicates that nutrient elements accumulate mainly in the 50—100 cm layer, which is a key layer for management. In addition, defoliation, fruit harvesting, and pruning annually result in the export of large amounts of nutrient elements, and the annual cumulative output of the three essential elements N, P, and K reached 190.4 kg/hm2, of which the output of fruits was 91.1 kg/hm2, accounting for 47.7%, and that of pruned branches was 23.2 kg/ hm2, accounting for 12.2%. The results showed that the different modules of the plant absorb different amounts of nutrient elements, and fruit harvesting and pruning caused significant losses of nutrient elements. In conclusion, rational fertilization is vital for maintaining the growth and high yield ofL.barbarumplantations, and it is also essential to return shredded pruned branches to saline lands.

Jingtai;Lyciumbarbarumplantation; module; matter allocation; nutrient element

國家自然科學基金項目(31660232, 31270754, 31560236); 甘肅省基礎研究創新群體項目(145RJIA335);GEF項目(GEF/53- 4280); 中國博士后科學基金項目(2012T50162); 國家科技惠民計劃項目

2016- 06- 24; < class="emphasis_bold">網絡出版日期

日期:2017- 04- 25

*通訊作者Corresponding author.E-mail: mql925@126.com

10.5846/stxb201606241239

馬全林,王耀琳,孫濤,李銀科,靳虎甲,宋德偉,朱國慶.鹽堿地人工栽培枸杞營養元素分配、累積及輸出特征.生態學報,2017,37(18):6111- 6119.

Ma Q L, Wang Y L, Sun T, Li Y K, Jin H J, Song D W,Zhu G Q.Allocation, accumulation, and output characteristics of nutrient elements ofLyciumbarbarumgrown on secondary saline land.Acta Ecologica Sinica,2017,37(18):6111- 6119.