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干旱区研究 >

2025 , Vol. 42 >Issue 4: 754 - 765

DOI: https://doi.org/10.13866/j.azr.2025.04.15

农业生态

不同供氮水平下宁夏枸杞养分吸收利用特征研究

  • 窦家晅 , 1 ,
  • 徐利岗 , 1, 2 ,
  • 苑蒙飞 1 ,
  • 汤英 3
展开
  • 1.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021
  • 2.宁夏黄河水联网数字治水重点实验室，宁夏 银川 750021
  • 3.宁夏水利科学研究院，宁夏 银川 750021
徐利岗. E-mail:

窦家晅（2000-），男，硕士研究生，主要从事节水灌溉及水利工程相关研究. E-mail:

收稿日期: 2024-11-07

  修回日期: 2025-01-12

  网络出版日期: 2025-08-14

基金资助

宁夏自然科学重点基金项目(2022AAC02075)

国家自然科学基金项目(52469013)

收起

Nutrient absorption and utilization of Lycium barbarum under different nitrogen supply levels in Ningxia

  • DOU Jiaxuan , 1 ,
  • XU Ligang , 1, 2 ,
  • YUAN Mengfei 1 ,
  • TANG Ying 3
Expand
  • 1. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, Ningxia, China
  • 2. Ningxia Key Laboratory of Digital Water Control of Yellow River Water Networking, Yinchuan 750021, Ningxia, China
  • 3. Ningxia Institute of Hydraulic Sciences, Yinchuan 750021, Ningxia, China

Received date: 2024-11-07

  Revised date: 2025-01-12

  Online published: 2025-08-14

Fold

摘要

为探明宁夏枸杞养分需求规律，以4年生“宁杞七号”为研究对象，基于无土栽培营养液循环利用试验装置，以氮素浓度为控制指标设置4个处理（150 mg·L-1、210 mg·L-1、270 mg·L-1和350 mg·L-1），监测枸杞长势、产量、品质指标，并检测全生育期枸杞对各营养元素的吸收量。结果表明：枸杞对大中量元素的吸收量为N>K>Ca>Mg>P，微量元素为Fe>B>Mn>Zn>Cu；春梢生长期N、K吸收最高分别为1.578 g·d-1、0.954 g·d-1，始花期P、Fe、B吸收最高为0.029 g·d-1、9.321 mg·d-1、3.935 mg·d-1，夏果期Ca、Mg、Mn、Zn、Cu吸收最高，为0.254 g·d-1、0.764 g·d-1、1.113 mg·d-1、0.498 mg·d-1、0.184 mg·d-1；产量与N、P、K吸收量相关系数分别为0.95、0.98、0.84，与各微量元素不具有显著相关关系。利用TOPSIS熵权法分析确定T4处理（N素浓度350 mg·L-1）最优，则生产1000 kg枸杞干果需吸收N 269.92 kg、P 5.96 kg、K 133.93 kg、Ca 135.73 kg、Mg 48.81 kg、Mn 534.04 g、Fe 1729.08 g、Zn 96.79 g、Cu 41.08 g、B 737.49 g，利用比例为N:P:K:Ca:Mg=10:0.22:4.96:5.03:1.81，Fe:Mn:Zn:Cu:B=10:3.09:0.56:0.24:4.27。

关键词： 枸杞; 营养元素吸收; 养分利用特征; TOPSIS熵权法; 宁夏

本文引用格式

窦家晅 , 徐利岗 , 苑蒙飞 , 汤英 . 不同供氮水平下宁夏枸杞养分吸收利用特征研究[J]. 干旱区研究, 2025 , 42(4) : 754 -765 . DOI: 10.13866/j.azr.2025.04.15

Abstract

This study explored the nutrient requirements of Lycium barbarum in Ningxia using a 4-year-old “Ningqi No. 7.” Four treatments (150 mg·L-1, 210 mg·L-1, 270 mg·L-1, and 350 mg·L-1) were set up using nitrogen concentration as the control index based on an experimental device for nutrient recycling in soilless cultivation. The growth, yield, and quality indexes of L. barbarum were monitored, and nutrient absorption during growth was examined. The results showed that the absorption of large and medium elements (N>K>Ca>Mg>P) as well as trace elements (Fe>B>Mn>Zn>Cu). Maximum N and K absorption was 1.578 g·d-1 and 0.954 g·d-1 at the spring shoot growth stage, 0.029 g·d-1, 9.321 mg·d-1, and 3.935 mg·d-1 at the first flowering stage, and 0.254 g·d-1, 0.764 g·d-1, 1.113 mg·d-1, 0.498 mg·d-1, and 0.184 mg·d-1 at the summer fruit stage. N, P, and K uptake had correlation coefficients of 0.95, 0.98, and 0.84 with yield, respectively, and none significant for the trace elements. The TOPSIS entropy weight analysis identified the T4 treatment (350 mg·d-1) as optimal. Producing 1000 kg of dried wolfberry fruit required the absorption of 269.92 kg of N, 5.96 kg of P, 133.93 kg of K, 135.73 kg of Ca, 48.81 kg of Mg, 534.04 g of Mn, 1729.08 g of Fe, 96.79 g of Zn, 41.08 g of Cu, and 737.49 g of B, with nutrient utilization ratios of N:P:K:Ca:Mg=10:0.22:4.96:5.03:1.81 (major elements) and Fe:Mn:Zn:Cu:B=10:3.09:0.56:0.24:4.27 (trace elements).

Key words： Lycium barbarum; nutrient absorption; nutrient use characteristics; entropy weight TOPSIS method; Ningxia

枸杞（Lycium barbarum）是茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium)的多枝灌木植物，是重要的药食同源中药材，广泛种植于我国宁夏、甘肃、青海、新疆等西北内陆地区[1-2]。气候干旱少雨，耕地土壤质量不高，水肥利用效率偏低是西北产区枸杞面临的共性问题[3]。因此，通过合理的养分配比提高枸杞的产量，并提升水肥利用效率尤为重要[4]。近年来，相关学者侧重研究了枸杞品质及药用成分[5⇓⇓-8]、枸杞多糖临床作用[9⇓⇓-12]、枸杞叶成分及药理作用[13⇓⇓-16]、枸杞生长及产量对环境气候变化的响应特征[17-18]、不同灌溉定额对枸杞生长发育的影响[19⇓-21]等，而对枸杞养分吸收利用及其与生长、产量及品质的响应特征研究较少。如周喜荣等[22]试验得出每生产1500 kg·hm-2枸杞干果，对N、P2O5和K2O需求量分别为161.07 kg·hm-2、150.23 kg·hm-2、210.78 kg·hm-2；丁学利等[23]研究发现，N、P、K合理配施对宁杞10号果实产量与品质均有明显提高，N、P、K全肥区较对照增产26%；朱和等[24]研究了水肥气热耦合对枸杞生长和增产的机理，确定适宜的水肥气热组合为土壤深耕调节通气量，灌溉定额4815 m3·hm-2，追肥量为纯N 1395 kg·hm-2，纯P 360 kg·hm-2，纯K 270 kg·hm-2。南雄雄等[25]认为长期缺素胁迫下，枸杞的生长受到严重抑制，对不同营养元素的吸收利用呈现“不对称性相关”。目前，学者们对枸杞需肥规律的研究主要集中在N、P、K大量元素上[26-27]，对中微量元素基本未涉及，且其监测主要基于野外大田定位试验开展，研究区的土壤质地、养分组成及其含量，人工施肥时养分配比的控制与施肥精度对试验结论都会造成一定影响。因此，在自然状态下，受土壤-灌溉水-肥料互作等不可控的复杂因素干扰，对作物营养元素的吸收与利用研究有一定的局限性。因此，本研究依托建设的无土栽培营养液循环利用装置，以‘宁杞七号’为研究对象，分析其在不同氮素浓度控制下，各生育期对大、中、微量营养元素的吸收和利用特征，为西北枸杞产区的施肥管理提供科学依据。

1 试验区与研究方法

1.1 试验区概况

试验区位于中国灌溉试验宁夏中心站（106°6′E，38°27′N），地处西北干旱内陆地区，干旱少雨，蒸发量大，日照充足，太阳辐射强，积温较高，无霜期短。多年平均降水量为237 mm，多年平均蒸发量为2387 mm，多年平均气温8.4 ℃，年日照时数2800~3000 h，无霜期157~170 d。试验依托在站区建设的无土栽培营养液循环利用需肥规律试验设施开展。
试验设施由栽培槽（2条，24个桶）和肥液供给循环系统组成。其中无土栽培槽长×宽×高=16 m×0.7 m×0.7 m，放置24个不锈钢栽培桶（直径60 cm，高60 cm）。桶中放入水洗珍珠岩作为栽培介质，其全氮含量为8.42 mg·L-1，全磷含量2.75 mg·L-1，全钾含量0.82 mg·L-1。栽培槽旁建设地下室（长×宽×高=15 m×3.0 m×2.9 m），设置12套肥液供应系统，含12台小功率潜水泵输送营养液至24个栽培桶，桶底开孔接回流管，使未吸收的营养液回流至营养桶，形成12套营养液自动循环利用系统（每套系统供给2个栽培桶）。
在栽培桶中定植4年生‘宁杞7号’枸杞树，每棵树布设滴灌管，采用压力补偿式滴头，每个栽培桶布置矩形和圆形滴灌圈各1个，共安装滴头16个，滴头流量4 L·h-1，滴头间距10~15 cm。安装限时开关，实行自动灌溉，每2 h灌溉1次（8:00—18:00），每次灌溉10 min。栽培桶上加盖塑膜，红砖压实，栽培槽上整体覆盖锡纸反光膜，膜上覆盖黑色遮阴网，并屏蔽其他水分来源。具体建设及布置见图1。
图1 枸杞无土栽培营养液循环利用需肥规律试验设施

Fig. 1 The test facility for the recycling of nutrient solution in soilless cultivation of Lycium barbarum

1.2 试验设计

（1） 供试作物：4年生枸杞树，品种为‘宁杞7号’。
（2） 处理布置：自5月中旬至10月中下旬（春梢生长期至休眠期），全生育期采用标准Hoagland（霍格兰氏）配方营养肥A肥和B肥配制全营养肥液并灌入各营养液桶内。配制时以氮素浓度为控制指标设置4个处理，分别为T1：150 mg·L-1、T2：210 mg·L-1、T3:270 mg·L-1、T4:350 mg·L-1，每个处理3个重复，每个重复2棵树（2个栽培桶），即每个处理6棵树。其他营养元素浓度按固定配比配置，配比后营养液各元素含量比为N:P:K:Ca:Mg:Mn:Fe:Zn:Cu:B=1000:240.56:956.41:580.27:169.59:8.89:1.93:0.27:0.074:1.48（表1）。全生育期内每8~10 d取营养桶内废液水样后清空营养液桶，用蒸馏水清洗营养桶后，按照试验方案配置新液并用加压系统继续为各栽培桶供给肥液。
表1 A肥和B肥配比方案

Tab. 1 A and B fertilizer ratio scheme

处理
 氮元素/（mg·L-1） A肥质量/mg B肥质量/mg 水质量/kg
T1 150 1173.00 6.25 1.00
T2 210 1642.19 8.75 1.00
T3 270 2111.39 11.25 1.00
T4 350 2730.73 14.55 1.00
（3） 枸杞生育期划分：自5月中旬至10月中下旬，根据枸杞生长情况将生育期划分为：春梢生长期（5月23日至6月2日）、始花期（6月3日至26日）、夏果期（6月27日至8月23日）、秋果期（8月24日至9月16日）、落叶期（9月17日至10月12日）。

1.3 测量指标及方法

（1） 营养液原液养分含量测定：在5月中旬、7月中旬及9月中旬，在各营养液桶内取按照标准Hoagland（霍格兰氏）配方新配置的营养液原液水样，取样体积550 mL×2瓶，检测水样中N、P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、B各营养元素含量。
（2） 营养液废液养分含量测定：自5月中旬枸杞萌芽期至10月中下旬休眠期，每8~10 d对各营养桶中废液进行取样，取样体积550 mL×2瓶，检测废液水样中N、P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、B各营养元素含量。
（3） 生长指标监测：每15 d监测地上10 cm处地径，测量树体株高、冠幅；每棵树在东南西北4个方向选定长势良好的新枝测量其径粗与条长。
（4） 果实产量与品质测定：采摘并称量各茬次枸杞鲜重、干重、百粒重，并测定50 g粒数。采集1 kg枸杞干果样品测定甜菜碱、β-胡萝卜素、蛋白质、赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸含量。

1.4 研究方法

1.4.1 TOPSIS熵权法

结合TOPSIS方法和熵权法的多属性综合分析法，通过熵权法客观确定各个指标的权重，并利用TOPSIS方法进行综合评价，分析不同处理的优劣程度。
假设有n个评价指标和m个待评价方案，形成标准化矩阵 R = x i j， x i j为第i个评价对象的第j个指标（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）。对标准化矩阵进行归一化处理，针对属性不同的指标有不同的处理方法，正向化指标根据公式（1）处理，逆向化指标根据公式（2）处理。
x i j = x i j - m i n x i j m a x x - i j m i n x i j + 0.001
x i j = m a x x i j - x i j m a x x - i j m i n x i j + 0.001

1.4.2 基于熵权TOPSIS综合评价方法

计算每项 x i j的比重 P i j：
P i j = x i j ∑ j - 1 m x i j
计算各项指标的熵值 e j：
e j = - 1 l n n ∑ i - 1 m P i j × l n P i j
计算各项指标权重 w j：
w j = 1 - e j ∑ i - 1 n 1 - e j
将矩阵R通过公式（6）进行计算得到加权规范化矩阵。
V i j = w j × y i j
从加权规范化矩阵中确定正负理想解，其中正理想解V+为第n个指标在m个评价中的最大值，负理想解V-为第n个指标在m个评价对象中的最小值。以各项正负理想解为评价标准，按公式（7）和（8）计算各指标与正负理想解的欧式距离 d i +与 d i -。
d i + = ∑ j - 1 n V i j - V j + 2
d i - = ∑ j - 1 n V i j - V j - 2
式中； d i +表示第j个指标与正理想解的欧式距离； d i -表示第j个指标与负理想解的欧式距离。
在熵权TOPSIS方法中，以相对贴近度 C j作为各评价方案得分指标进行排序，根据TOPSIS法原理，相对贴近度越大，则对象越接近最优解，处理表现越好。
C j = d - d - + d +
本文采用基于熵权TOPSIS综合评价方法对试验测定的各类相关指标进行综合分析评价，并根据结论提出适用于4年生‘宁杞7号’的施肥方案。

1.4.3 试验数据统计及分析方法

采用Excel 2021与SPSS 27.0软件进行数据处理与分析，采用Origin 2024软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同氮素浓度处理的枸杞养分吸收特征分析

2.1.1 枸杞对大量元素的吸收特征分析

由图2a可知，各处理枸杞对N的吸收量呈现为：T4>T3>T2>T1，且在春梢生长期的吸收速率均较高，其中T4处理最高，为2.376 g·d-1，且随生育进程而逐渐降低（表2）。全生育期内，各处理枸杞对于P的吸收量为：T4>T3>T2>T1（图2b），吸收量之比为1:1.4:1.8:2.3，T4在始花期与夏果期对P的吸收速率最高，分别为0.039 g·d-1和0.042 g·d-1，（表2）。各处理枸杞对于K元素（图2c）的吸收均大致呈现先上升后下降的趋势，其中春梢生长期至夏果期前期吸收速率较大，之后逐渐降低，且各处理均在7月5日至11日达到峰值，T4处理最高，为3.727 g·d-1。由图2可知，大量元素中，枸杞对于N、P、K元素的总吸收量均在T4高肥处理下达到最高，分别为217.67 g、4.80 g、108.01 g，吸收量之比约为45:1:23；3种元素中，N、P吸收量均呈现T4>T3>T2>T1，K元素T1处理吸收量大于T2、T3处理，为T4>T1>T3>T2，不同生育期各处理对大量元素的吸收速率差异显著。
图2 枸杞对大量营养元素累积吸收量变化

Fig. 2 The process line of the absorption of large elements in Lycium barbarum

表2 各处理不同生育期单株枸杞对大量营养元素吸收速率

Tab. 2 Absorption rate of large elements per plant at different growth stages of Lycium barbarum under different treatments /（g·d-1）

营养元素 生育期 T1 T2 T3 T4 生育阶段平均值
氮 春梢生长期 0.960d 1.326c
 1.649b
 2.376a
 1.578
始花期 0.945d 1.268c 1.551b 2.299a 1.516
夏果期 0.876c 0.936bc 1.127b 1.846a 1.196
秋果期 0.438b 0.386b 0.430ab 0.674a 0.482
落叶期 0.446a 0.326a 0.379a 0.603a 0.439
全生育期平均值 0.733 0.848 1.027 1.560 1.042
磷 春梢生长期 0.016c
 0.023b
 0.032a 0.033a 0.026
始花期 0.018c 0.026c 0.033b 0.039a 0.029
夏果期 0.020b 0.029b 0.034a 0.042a 0.031
秋果期 0.013c 0.019c 0.023b 0.028a 0.021
落叶期 0.011c 0.015c 0.024a 0.023b 0.018
全生育期平均值 0.016 0.022 0.029 0.033 0.025
钾 春梢生长期 0.701b
 0.840b
 0.916b
 1.357a
 0.954
始花期 0.660ab 0.619ab 0.525b 0.834a 0.660
夏果期 0.627b 0.487b 0.605b 0.852a 0.643
秋果期 0.566b 0.219a 0.461a 0.604a 0.463
落叶期 0.484a 0.217b 0.167b 0.430a 0.325
全生育期平均值 0.608 0.476 0.535 0.815 0.609

注：同行不同小写字母表示不同处理在5%水平上的差异。下同。

综上所述，枸杞春梢生长期对N元素需求最大，平均为1.578 g·d-1，T4处理最高，为2.376 g·d-1，其次为始花期的1.516 g·d-1；夏果期与始花期对P元素需求最大，平均分别为0.031 g·d-1和0.029 g·d-1，T4处理也最大，分别为0.042 g·d-1和0.039 g·d-1；春梢生长期和夏果期对K元素的需求最大，平均分别为0.954 g·d-1和0.660 g·d-1，T4处理也最大，分别达到1.357 g·d-1和0.852 g·d-1。

2.1.2 枸杞对中量元素的吸收规律分析

整个监测期内，各处理枸杞对于Ca元素（图3a）的吸收速率大致呈先上升后下降的波动趋势，其吸收量整体表现为T4>T3>T1>T2，8月4日之后，各处理对于Ca的吸收速率第二次上升，其中T2处理前在8月4日前后速率变化最大，从0.513 g·d-1增长为1.226 g·d-1，由表2可知，各处理枸杞对于Ca的吸收速率均在春梢生长期达到最高，吸收速率表现为T4>T3>T2>T1，T4最高为1.506 g·d-1。由图3b可知，整个监测期内，各处理枸杞对于Mg元素吸收量表现为T4>T3>T2>T1，T1处理吸收量较其他3个处理增长缓慢，其中T2处理对于Mg的吸收速率在始花期最高（表3），T1、T3、T4处理吸收速率均在夏果期达到最高。由图3可知，整个监测期内，枸杞对于Ca、Mg的吸收趋势近似，但是随着生育期的变化，Mg元素吸收速率变化幅度较小，Ca元素变化幅度较大（表3），且各处理间枸杞在春梢生长期与始花期对Ca的吸收速率差异显著。
图3 枸杞对中量营养元素累积吸收量变化

Fig. 3 The process line of the absorption of medium elements in Lycium barbarum

表3 各处理不同生育期单株枸杞对中量营养元素吸收速率

Tab. 3 Absorption rate of medium elements per plant at different growth stages of Lycium barbarum under different treatments /（g·d-1）

营养元素 生育期 T1 T2 T3 T4 生育阶段平均
钙 春梢生长期 0.416d 0.480c 0.564b 0.651a 0.528
始花期 0.547d 0.605c 0.744b 0.898a 0.699
夏果期 0.486c 0.751b 0.878ab 0.941a 0.764
秋果期 0.322b 0.490a 0.561a 0.593a 0.492
落叶期 0.241b 0.410a 0.474a 0.544a 0.417
镁 春梢生长期 0.204c 0.225bc 0.243ab 0.311a 0.246
始花期 0.195b 0.242a 0.252a 0.247a 0.234
夏果期 0.207b 0.227b 0.266a 0.317a 0.254
秋果期 0.157c 0.173c 0.206b 0.231a 0.192
落叶期 0.114c 0.132bc 0.148b 0.171a 0.141
综上所述，枸杞夏果期对Mg元素需求最大，平均为0.254 g·d-1，T4处理最高，为0.317 g·d-1，其次为始花期的0.246 g·d-1；夏果期与始花期对Ca元素需求最大，平均分别为0.764 g·d-1和0.699 g·d-1，T4处理也最大，分别为0.941 g·d-1和0.898 g·d-1。

2.1.3 枸杞对微量元素的吸收规律分析

从图4a可以看出，整个监测期内T1处理枸杞对于Mn的吸收量较低，T2、T3处理吸收量接近，T4处理吸收量明显高于其他3个处理，总吸收量达到了430.68 mg·株-1，各处理枸杞对于Mn的吸收速率均在夏果期达到最高（表4），且各个生育期T4处理与其他3个处理对于Mn的吸收速率均差异显著。整个监测期内各处理枸杞对Fe（图4b）的吸收量表现为T4>T2>T3>T1，吸收速率表现为先升高后降低的趋势，各处理吸收速率均在始花期（6月2日至27日）最高，T4处理最高，为13.496 mg·d-1，在落叶期（9月28日至10月12日）最低，T1处理最低，为2.101 mg·d-1。由图4c可知，整个监测期内，各处理对于Zn元素的吸收量呈现为T4>T2>T3>T1，且吸收速率大致呈现先上升后降低的趋势（表4），各处理均在夏果期达到最高。图4d中，各处理枸杞在整个监测期对Cu吸收速率的变化趋势基本一致，其中T4处理枸杞在整个监测期对于Cu的吸收速率最高，并在夏果期中期达到最高，为0.260 mg·d-1，而T3处理对于Cu的吸收速率与T1处理较为接近，低于T2处理。由图4e可知，T4处理对于B的吸收量明显高于其他3个处理，总吸收量达到了594.75 mg，从表4可以看出，T2、T3处理对B的吸收速率在始花期达最高，T1、T4处理分别在夏果期与春梢生长期达到最高。综合图4、表4来看，枸杞对于所有微量元素的吸收量均在夏果期达到最高，T2处理对于Fe、Zn、Cu、B的吸收量均高于T3处理。
图4 枸杞对微量营养元素累积吸收量变化

Fig. 4 The process line of absorption of trace elements in Lycium barbarum

表4 各处理不同生育期单株枸杞对微量营养元素吸收速率

Tab. 4 Absorption ra te of trace elements per plant at different growth stages of Lycium barbarum under different treatments /（mg·d-1）

营养元素 生育期 T1 T2 T3 T4 生育阶段平均
锰 春梢生长期 0.078b 0.397b 0.428b 3.197a 1.025
始花期 0.088b 0.431b 0.461b 3.448a 1.107
夏果期 0.089b 0.432b 0.463b 3.466a 1.113
秋果期 0.064b 0.311b 0.331b 2.492a 0.800
落叶期 0.052b 0.264b 0.273b 2.125a 0.679
铁 春梢生长期 5.856d 8.489b 7.667c 12.526a 8.635
始花期 6.337d 9.180b 8.272c 13.496a 9.321
夏果期 6.230d 8.997b 8.046c 12.749a 9.006
秋果期 3.717b 5.540a 3.995b 5.843a 4.774
落叶期 2.101b 3.242a 2.627ab 2.609ab 2.645
锌 春梢生长期 0.310b 0.362b 0.407b 0.640a 0.430
始花期 0.326c 0.497b 0.401bc 0.622a 0.462
夏果期 0.384b 0.552a 0.412b 0.644a 0.498
秋果期 0.272b 0.369a 0.242b 0.434a 0.329
落叶期 0.186ab 0.306a 0.125c 0.349a 0.242
铜 春梢生长期 0.120a 0.170b 0.141ab 0.243a 0.169
始花期 0.134c 0.187b 0.141bc 0.248a 0.178
夏果期 0.141b 0.186b 0.148b 0.260a 0.184
秋果期 0.103c 0.137b 0.108bc 0.208a 0.139
落叶期 0.081c 0.120b 0.107b 0.180a 0.122
硼 春梢生长期 3.080c 3.637b 3.596b 5.046a 3.840
始花期 3.279c 3.866b 3.601bc 4.994a 3.935
夏果期 3.283b 3.461b 3.304b 4.761a 3.702
秋果期 2.487b 2.347b 2.189c 3.211a 2.559
落叶期 2.025b 2.042b 1.955b 2.759a 2.195
综上所述，枸杞春梢生长期、始花期、夏果期对Mn元素需求较大且接近，分别平均为1.113 mg·d-1、1.107 mg·d-1、1.025 mg·d-1，且均为T4处理最高；始花期与夏果期对Fe元素需求最大，平均分别为9.321 mg·d-1和9.006 mg·d-1，T4处理也最大，分别为13.496 mg·d-1和12.749 mg·d-1；夏果期对Zn元素的需求最大，平均为0.498 mg·d-1，T4处理也最大，达到0.644 mg·d-1；夏果期与始花期对Cu元素需求最大，平均分别为0.184 mg·d-1和0.178 mg·d-1，T4处理也最大，分别为0.260 mg·d-1和0.248 mg·d-1；枸杞对B元素的平均需求在始花期最高，为3.935 mg·d-1，而T4处理枸杞在春梢生长期对B的续期最高，达到了5.046 mg·d-1。

2.2 不同氮素浓度处理的枸杞养分吸收与生长及产量品质的相关性分析

2.2.1 枸杞对不同营养元素吸收量与生长指标间的互相关分析

对不同氮素浓度处理下枸杞各营养元素吸收量与地径、株高、冠幅、新梢生长量进行Pearson’s相关性分析（图5）。从图5可以看出，各生长指标间，仅有地径与株高呈极显著正相关关系（P=0.01），其余指标相关性不显著。如图5a所示，P吸收量与株高、地径呈显著正相关（P=0.05），N吸收量与K吸收量呈显著正相关，与地径、株高相关系数分别为0.86、0.85；图5b中，Mg吸收量与地径、株高呈显著正相关；由图5c可知，各生长指标与各微量元素吸收量无显著相关关系，Mn吸收量与Cu、B吸收量呈极显著正相关（P=0.01），Cu吸收量与Fe、B之间均呈现显著正相关（P=0.05）。
图5 枸杞元素吸收量与生长指标相关关系

注：*表示在P<0.05水平显著；**表示在P<0.01水平显著。下同。

Fig. 5 The correlation between the absorption of Lycium barbarum elements and growth indicators

2.2.2 枸杞对不同营养元素吸收量与产量及品质间的互相关分析

对不同素浓度处理下枸杞各营养元素吸收量与果实产量、品质指标进行Pearson’s相关性分析。由图6可知，各品质指标间存在不同相关关系，β-胡萝卜素与组氨酸、苏氨酸，产量与亮氨酸，蛋氨酸与异亮氨酸，苯丙氨酸与缬氨酸之间均呈显著正相关（P=0.05），苏氨酸与组氨酸呈极显著正相关（P=0.01），蛋白质与异亮氨酸呈显著负相关，相关系数为-0.96。如图6a所示，产量与N、P、K吸收量相关系数分别为0.95、0.98、0.84；产量与Mg吸收量相关系数为0.94（图6b），与Ca吸收量相关系数为0.88，亮氨酸与Ca、Mg吸收量的相关系数为0.83、0.81；图6c显示，各品质指标与各微量元素吸收量无显著相关关系。
图6 枸杞元素吸收量与果实产量、品质相关关系

Fig. 6 The correlation between the absorption of Lycium barbarum elements and fruit yield and quality

2.3 基于TOPSIS熵权法的枸杞施肥制度多目标综合评价

基于TOPSIS熵权法，选定枸杞地径、株高、冠幅、新梢径粗、新梢条长、产量及各营养品质指标作为综合评价指标，评价结果如表5所示，各处理综合排序表现为T4、T3、T2、T1，T4处理（N素浓度350 mg·L-1）表现最优，该条件下生产1000 kg枸杞果实，需要吸收N 269.92 kg、P 5.96 kg、K 133.93 kg、Ca 135.73 kg、Mg 48.81 kg、Mn 534.04 g、Fe 1729.08 g、Zn 96.79 g、Cu 41.08 g、B 737.49 g，且T4处理下每公顷枸杞各生育阶段养分吸收量见表6，春梢生长期各营养元素的需求比例N:P:K:Ca:Mg为10:0.28:5.70:1.31:2.74，Fe:Mn:Zn:Cu:B为10:2.55:0.51:0.19:4.02，始花期N:P:K:Ca:Mg为10:0.34:3.62:1.07:3.90，Fe:Mn:Zn:Cu:B为10:2.56:0.46:0.18:3.71，夏果期N:P:K:Ca:Mg为10:0.45:4.62:1.72:5.10，Fe:Mn:Zn:Cu:B为10:2.72:0.51:0.20:3.74，秋果期N:P:K:Ca:Mg为10:0.83:8.96:3.43:8.80，Fe:Mn:Zn:Cu:B为4.27:10:0.74:0.36:5.50，落叶期N:P:K:Ca:Mg为10:0.77:7.13:2.84:9.02，Fe:Mn:Zn:Cu:B为8.14:10:1.34:0.69:10.58，全年各营养元素的需求比例N:P:K:Ca:Mg为10:0.22:4.96:5.03:1.81，Fe:Mn:Zn:Cu:B为10:3.09:0.56:0.24:4.27。
表5 不同养分处理的贴近度与评价结果

Tab. 5 Similarity and evaluation results of different nutrient treatments

处理 d+ d- C 排序结果
T1 0.224 0.09 0.286 4
T2 0.16 0.13 0.447 3
T3 0.127 0.163 0.562 2
T4 0.074 0.219 0.747 1
表6 T4处理枸杞各生育阶段养分吸收量

Tab. 6 Nutrient absorption of Lycium barbarum berries at different growth stages per hectare treated with T4 /（kg·hm-2）

营养元素 春梢生长期 始花期 夏果期 秋果期 落叶期
氮 39.56 88.05 175.19 25.81 25.11
磷 1.10 3.00 7.96 2.13 1.93
钾 22.59 31.93 80.85 23.13 17.90
钙 5.18 9.46 30.09 8.84 7.13
镁 10.84 34.38 89.31 22.71 22.64
锰 53.23 132.03 328.94 95.44 88.46
铁 208.56 516.83 1209.94 223.76 108.61
锌 10.66 23.83 61.12 16.62 14.54
铜 4.05 9.49 24.68 7.96 7.49
硼 84.02 191.24 451.85 122.96 114.85

3 讨论

植物在不同生育期对各营养元素的吸收速率不同，本文以‘宁杞七号’枸杞为研究对象，利用无土栽培营养液循环利用需肥规律试验设施，连续监测了不同氮素浓度处理下枸杞对各营养元素吸收量、相应的生长量和产量，并检测其品质指标，分析了枸杞全生育期对大、中、微量元素的吸收利用及其与生长指标、产量、品质间的互相关关系。结果表明，‘宁杞七号’枸杞对大量元素的吸收以N元素最高，K元素次之，P元素最低，常少刚[28]对枸杞N、P、K积累动态规律的研究中得出三年生枸杞全生育期应向每公顷土壤中施入N、P2O5和K2O的量分别为169.77 kg、39.87 kg和59.44 kg；枸杞对于中量元素Ca、Mg的吸收利用特征不同，Ca元素吸收速率呈现先升高后降低再升高再降低的趋势，秋果期之后，枸杞植株对Ca的吸收增加，Ca可以促进细胞表皮的分裂避免裂果，延长挂果期[29-30]。微量元素中，整体吸收量呈现Fe>B>Mn>Zn>Cu，与大中量元素相比，微量元素的需求量相对较少，但不可缺少，对植株生长发育起着至关重要的作用[31-32]。本研究中，枸杞对于N、K、Ca的吸收速率均在春梢生长期达到最高，N的吸收促进植株生长，提高植物产量，影响营养品质[33]，南雄雄等[25]关于缺素条件下枸杞生长与元素吸收互作效应的研究发现，在分别缺N、K、Ca的处理中，枸杞根茎叶生长均受到抑制。P、Fe、B的吸收速率均在始花期达到最高，这是由于P、Fe均参与植物光合作用，促进叶绿素的合成[34]，而B参与花粉母细胞的分裂和花粉的发育[35]。Mg、Zn、Cu的吸收速率均在夏果期达到最高，Mg能提高植物对其他营养元素的吸收，有助于植物的全面营养供给[36]，夏果期是枸杞果实发育的重要时期，也是营养生长和生殖生长平衡的关键期，缺乏微量元素会导致果实质量下降。本研究中，枸杞对各营养元素的吸收速率在不同生育期的变化特征有差异，这是由于各营养元素对枸杞生长发育及产量形成的作用不同，如开花前以新梢的生长为主，对N素、K素需求量较大，坐果后以果实生长、养分贮藏为主，对K、Mg、Fe等元素需求量大。

4 结论

通过对不同氮素浓度控制处理的“宁杞7号”枸杞全生育期大、中、微营养元素吸收特征的研究，得出如下主要结论：
（1） 枸杞全生育期对大中量营养元素吸收量的排序为N>K>Ca>Mg>P，对微量营养元素吸收量的排序为Fe>B>Mn>Zn>Cu。
（2） 枸杞春梢期对N、K的吸收速率最高，分别为1.578 g·d-1、0.954 g·d-1，进入始花期后，对B、Fe、Mn的吸收速率逐渐上升，夏果期对Ca、Mg、Mn、Zn、Cu的吸收达到最高，分别为0.764 g·d-1、0.254 g·d-1、1.113 mg·d-1、0.498 mg·d-1、0.184 mg·d-1，秋果期对Ca元素的吸收出现高峰，延长果实挂果期。
（3） 枸杞各生长指标间，地径与株高呈极显著正相关关系（P=0.01），产量、生长指标（株高、径粗变化量）、品质指标与大中量营养元素N、P、K、Ca、Mg的吸收量均有显著的正相关关系，N吸收量与产量、地径、株高间的相关系数分别为0.95、0.86、0.85，品质指标与各营养元素均不具有显著相关性。
（4） 基于TOPSIS熵权法对各处理枸杞综合评价得出T4处理（N素浓度350 mg·L-1）为最优施肥方案，每生产1000 kg枸杞干果，需要施入N 269.92 kg、P2O5 5.96 kg、K2O 133.93 kg、Ca 135.73 kg、Mg 48.81 kg、Mn 534.04 g、Fe 1729.08 g、Zn 96.79 g、Cu 41.08 g、B 737.49 g，全生育期各营养元素的吸收利用比例为N:P:K:Ca:Mg=10:0.22:4.96:5.03:1.81，Fe:Mn:Zn:Cu:B=10:3.09:0.56:0.24:4.27。

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