不同钾源对设施番茄生长发育、品质及钾素吸收的影响

冒辛平++柯英++朱建宁++纪立东

摘要：通过开展施用不同钾肥番茄的田间试验，并定期监测设施番茄生长发育、生理、产量、品质等指标，研究不同钾源对设施栽培番茄生长发育及品质的影响。结果表明：设施栽培环境下，外源钾的输入对番茄生长发育有明显促进作用，但NP+KCl处理表现出抑制番茄嫩苗根尖组织生长的趋势；NP+K2SO4、NP+KCl处理在提高光合速率、抑制蒸腾速率的同时，提高了番茄叶片水分利用效率，并显著提高了番茄果实产量，NP+K2SO4处理增产幅度最大，增产1838%；外源钾的输入显著提高了番茄果实维生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量；与NP处理相比，NP+K2SO4处理番茄糖酸比提高了37.5%，番茄果实硝酸盐含量降低了51.38%，改善了番茄品质，提高了番茄果实食用安全性；与其他处理相比，NP+K2SO4处理对结果期番茄钾素吸收有更好的效果。

关键词：钾肥；番茄；生长发育；品质

中图分类号： S641.206文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）12-0186-03

收稿日期：2015-11-09

基金项目：宁夏自然科学基金（编号：NZ13106）。

作者简介：冒辛平（1986—），女，宁夏盐池人，硕士，助理研究员，主要从事植物营养与设施农业资源高效利用研究。E-mail：maoxinping@yeah.net。

设施农业作为宁夏6大支柱产业之一，近年来得到了快速发展。截至2014年年底，宁夏设施农业面积达到 6.7万hm2 以上，对宁夏农业结构调整、农民增收起到了巨大的推动作用[1-2]。在设施农业快速健康发展中，钾肥作用功不可没。钾素是植物正常生长所必需的大量营养元素之一，施用钾肥对洋葱、甘蓝、白菜、芋、花椰菜[3]、加工番茄[4]、马铃薯[5]、油菜[6]、大白菜、莴笋[7]等各种作物产量和品质有积极作用。但由于不同钾肥品种配对阴离子不同，施用效果必然存在差别。一些研究表明，硫酸钾提高产量和品质的效果优于氯化钾[6，8-10]，也有一些研究则得到相反的结论[11-12]。番茄是目前设施栽培最广泛的蔬菜品种之一，是喜钾肥作物，由于土壤中大量钾素随番茄采收而损失，钾成为番茄高产优质的限制因子[13]。本研究拟探讨不同钾肥品种对设施蔬菜生长发育及品质的影响，以期为筛选适宜特定土壤类型的钾肥种类提供依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验区位于宁夏贺兰山农牧场，试验温室为寿光Ⅰ代，土壤类型为灰钙土，质地为沙壤。试验区年有效积温 1 534.9 ℃，7—9月有效积温961.6℃，极端高温38 ℃，极端低温-20 ℃以下，年降水量为193.4 mm，且主要集中在7—9月，年蒸发量1 787.3 mm，无霜期160～170 d。土壤基本理化性质：pH值7.85，全盐含量0.78 g/kg，碱解氮含量58.30 mg/kg，速效磷含量129.70 mg/kg，速效钾含量 135.00 mg/kg，有机质含量16.32 g/kg，全氮含量0.69 g/kg，全磷含量1.62 g/kg。

1.2供试材料

供试番茄品种为当地主栽品种芬达，购自荷兰纽内姆种子有限公司。

1.3研究方法

1.3.1试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置4个处理，处理1，不施钾肥处理+氮肥（750 kg/hm2）+磷肥（225 kg/hm2）；处理2，K2SO4（450 kg/hm2）+氮肥（750 kg/hm2）+磷肥（225 kg/hm2）；处理3，KNO3（489 kg/hm2）+氮肥（612 kg/hm2）+磷肥（225 kg/hm2）；处理4，KCl（375 kg/hm2）+氮肥（750 kg/hm2）+磷肥（225 kg/hm2）。处理1、2、3、4分别以NP、NP+K2SO4、NP+KNO3、NP+KCl表示。各施肥处理采用同等养分供应，K2SO4（50.0% K2O）、KNO3（13.0% N，46.0% K2O）、KCl（600% K2O ）分别为商品硫酸钾、硝酸钾、氯化钾，氮肥为普通尿素（46.0% N），磷肥为重过磷酸钙（46.0% P2O5），施肥处理中肥料用量都为化肥实物量。小区面积为86.4m2，随机排列，每个处理重复5次，即设置5垄，株行距40 cm×60 cm。

1.3.2施肥方法

温室每年秋季深翻施入腐熟牛粪 45方/hm2。所用磷肥全部基施；氮肥、钾肥的40%基施，60%分5次追施，分别在定植后30d左右施入壮秧肥，肥料用量为追肥量的15%；第1果穗果实开始迅速膨大时进行第2次追肥，肥料用量占全部追肥量的35%；盛果期，每采摘2次果，追1次肥，单次肥料用量为全部追肥量的10%～15%；施肥方式为肥料溶解后，于膜下垄中随沟冲施。对于不施钾肥处理，除不施钾肥外，其他施肥方法均与施钾肥处理相同。所有处理的田间管理措施保持一致。

1.3.3测定项目及方法

1.3.3.1生长生理指标

采用挂牌标记法，在关键生育期重点监测作物生长势、株高、叶绿素相对含量、净光合速率、水分利用效率、气孔导度、晚间CO2浓度等指标，其中株高采用钢卷尺直接测量，叶绿素相对含量采用SPAD502叶绿素仪测量，归一化植被差异指数（NDVI）用CM1000非接触式叶绿素测定仪测定，光合速率采用便携式光合作用测量系统（CI-340）田间实测。在初果期、盛果期，挖取整株植株，测定植株生物鲜质量，烘箱杀青烘干后测定生物干质量，计算鲜干质量比（简称鲜干比）。

1.3.3.2作物產量及品质测定

在不同采摘期累积检测作物产量。在盛果期采集不同处理鲜样，采用常规方法[14-15]测定各品质指标。

2结果与分析

2.1设施环境下不同钾源对番茄株高和鲜质量、干质量的影响

由表1可以看出，设施环境下，外源钾的投入促进了番茄植株的纵向生长，与NP处理相比，NP+K2SO4、NP+KNO3处理下番茄均表现出较强的生长态势，番茄株高分别比NP处理增加了1.9、2.0 cm，NP+KCl次之。

由表1还可看出，外源钾的投入对番茄营养生长有明显促进作用。在番茄初果期，与NP处理相比，施钾的各处理茎叶鲜质量、干质量都有不同程度提高，以施用硝酸钾、氯化钾的处理效果最为明显，前者茎叶鲜质量、干质量较NP处理分别提高了17.38%、18.11%，后者茎叶鲜质量、干质量较NP处理分别提高了17.07%、25.96%；番茄根鲜质量、干质量以NP+KCl处理最高，但鲜干比比其他处理低。在番茄盛果期，与NP处理相比，施钾各处理茎叶鲜质量、干质量都有明显提高，其中以施用硝酸钾的处理效果最为明显，茎叶鲜质量、干质量较NP处理分别提高了89.34%、24.74%，施用氯化钾的处理效果次之，茎叶鲜质量、干质量较NP处理分别提高了67.65%、31.96%。NP+K2SO4、NP+KNO3处理下番茄根鲜质量增加最明显，较NP处理分别提高了15.45%、18.70%，番茄根鲜干比表现出NP+KCl处理明显低于其他处理。无论是初果期还是盛果期，NP+KCl处理较其他处理均明显降低了番茄根的鲜干比，可能与氯离子对根尖组织的侵害进而限制了根系正常生长有关。

综上所述，在施用氮、磷的基础上施用硝酸钾更有利于番茄营养生长，但在番茄生长发育过程中，器官生长量并非越高越好，须要保持营养生长和生殖生长的适度和平衡[16]。

2.2设施环境下不同钾源对番茄光合指标的影响

由表2可以看出，设施环境下，不同钾源处理对番茄叶绿素相对含量的影响在不同生育期间表现出不同规律。在初果期，叶绿素SPAD值以NP+K2SO4处理最高，说明在施用氮、磷基础上施用硫酸钾有助于提高番茄植株叶片叶绿素含量，其他处理间差异不显著。施入外源钾后，归一化植被差异指数（NDVI）表现出降低趋势，表明前期钾肥的投入对于番茄叶片叶绿素相对含量无明显促进作用。在盛果期，与不施钾相[JP3]比，外源钾的投入都显著提高了番茄叶片叶绿素相对含量，NDVI值也有一定程度的提高，但不同钾源处理间差异不明显。

植物胞间CO2浓度是衡量植物光合作用时可以直接利用CO2的指标，气孔导度对蒸腾作用和气体交换起着重要调节作用。如表3所示，与不施钾肥处理相比，外源钾的投入提高了番茄叶片净光合速率，但不同钾源处理之间差异不显著。施用硝酸钾显著提高了番茄蒸腾速率和气孔导度，但导致水分利用效率降低，而施入氯化钾、硫酸钾的处理，由于增加了光合速率，抑制了蒸腾速率，进而提高了番茄叶片水分利用效率。外源钾的投入提高了叶片气孔导度，对胞间CO2浓度的升高亦具有显著的促进作用，不同处理间以NP+KCl处理最为显著，其次为NP+KNO3、NP+K2SO4处理。整体上，NP+K2SO4处理在提高番茄叶片净光合速率和水分利用效率方面表现较好。

2.3设施环境下不同钾源对番茄产量和品质的影响

由表4可见，设施环境下，外源钾肥的输入显著提高了番茄产量，以NP+K2SO4、NP+KCl处理的产量较高，两者差异不显著，与不施钾肥处理相比，增产率分别达到18.38%、1704%，其次为NP+KNO3处理，增产率为8.23%。说明钾肥的投入对番茄产量提高具有明显的促进作用，而不同钾源之间以硫酸钾型肥料对设施番茄产量贡献最为显著，可能与硫酸钾中SO2-4有助于发挥合成酶的活性有关。钾肥品种间的产量效应差异还可能与施肥方式[7]、钾肥用量、土壤钾素含量[9]等因素有关，有研究认为，对于缺硫土壤，作物施硫的增产效果明显[16]。

维生素C是蔬菜产品的主要品质指标。从表4可见，设施环境下，外源钾的施入对番茄果实维生素C含量具有明显的[CM（25]促进作用，其中以NP+KNO3处理表现最优，其次为

K2SO4、NP+KCl处理。果实可溶性固形物含量也是番茄重要的品质性状之一，其含量高低对番茄果实的营养价值、风味口感、实质产量等方面有重要影响，本研究中外源钾的投入显著提高了番茄果实可溶性固形物含量和可溶性糖含量，但不同钾源处理间差异不显著。外源钾的投入对番茄果实还原性糖和总酸含量的影响在不同处理间差异不明显。糖酸比是评价蔬菜品质的一个重要指标，糖酸比高，蔬菜口感好，品质较优，本研究中NP+K2SO4处理下果实糖酸比最高，较NP处理提高了37.5%。硝酸盐含量是蔬菜安全的重要指标，本研究中，与NP处理相比，NP+KNO3处理显著增加了番茄果实中硝酸盐含量，硝酸盐含量增加了101.7%，达到中度污染级别；NP+K2SO4处理表现最佳，较NP处理降低了51.38%；其次为NP+KCl处理，较NP处理降低了35.86%。综上所述，在改善番茄品质方面，NP+K2SO4处理表现优于其他处理，硝酸钾的投入，虽然会增加番茄果实维生素C含量，但也会促进番茄果实中硝酸盐含量的积累，不利于食品安全。

2.4设施环境下不同钾源对番茄结果期钾素吸收和土壤速效钾含量的影响

大量试验证明，当钾肥的陪伴阴离子不同时，作物对钾素等养分的吸收情况也不同[17-18]。由表5可见，在番茄结果期（4—6月），茎叶中的全钾含量随时间的推移呈下降趋势，根中的全钾含量呈先缓慢增加后迅速下降趋势，说明在结果期，番茄茎叶中的钾素逐渐向果实中转移，这与钾素具有促进茎秆维管束生长和参与光合产物向果实运输功能有关。4月28日、6月10日采样测定结果显示，施钾量相同时，番茄茎叶的全钾含量以NP+KNO3处理最高，但与NP+K2SO4、NP+KCl处理差异不大，番茄根的全钾含量则以NP+KCl处理最高。6月27日采样测定结果显示，番茄茎叶、根中的全钾含量均以NP+K2SO4处理最高，NP+K2SO4处理下果实全钾含量与NP+KCl处理基本持平。從土壤速效钾含量来看，结果期测得的土壤速效钾含量以NP+K2SO4处理最高。综上，结果期NP+K2SO4处理的土壤速效钾含量最高，与其他处理相比，其对番茄茎叶和根中的钾素吸收表现出更好的效果。

3结论

设施栽培环境下，外源钾的输入促进了番茄植株的纵向生长和茎叶鲜质量、干质量的增加。与其他处理相比，在施用氮、磷基础上施用硝酸钾更有利于番茄营养生长，施用氯化钾则表现出侵害番茄嫩苗根尖组织的趋势。

设施栽培环境下，外源钾的输入不同程度地提高了番茄叶片叶绿素SPAD值，提高了净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度，其中NP+K2SO4处理在提高番茄叶片叶绿素SPAD值、净光合速率、水分利用效率方面表现较好。

设施栽培环境下，外源钾的输入显著提高了番茄产量，以NP+K2SO4处理增产幅度最大，增产18.38%，其次为NP+KCl处理，增产17.04%；外源钾的输入对番茄果实品质也产生了影响，增加了番茄果实维生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量，但不同钾肥处理之间差异不明显；与NP处理相比，NP+K2SO4处理番茄糖酸比提高了37.5%，番茄果实硝酸盐含量降低了51.38%，改善了番茄风味品质，提高了番茄果实食用安全性。

在结果期，番茄茎叶中的钾素逐渐向果实中运移，并且 NP+K2SO4 处理对番茄茎叶和根中的钾素吸收效果更好。

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