西瓜钾素吸收特征及钾肥施用优化机制.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 ，(): :/. :./. 收 稿 日 期: 基 金 项 目: 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目()； 江 苏 省 自 然 科 学 基 金 项 目()； 国 家 公 益 性 行 业( 农 业) 科 研 专 项 ()； 土 壤 与 农 业 可 持 续 发 展 国 家 重 点 实 验 室 项 目() 作 者 简 介: 董 亚， 硕 士 研 究 生。 通 信 作 者: 任 丽 轩， 副 教 授， 硕 导， 主 要 从 事 植 物 根 际 营 养 与 菌 根 生 理 研 究，-:.。 董 亚， 王 硕， 吴 萍， 等. 西 瓜 钾 素 吸 收 特 征 及 钾 肥 施 用 优 化 机 制. 南 京 农 业 大 学 学 报，():. 西 瓜 钾 素 吸 收 特 征 及 钾 肥 施 用 优 化 机 制 董 亚 ， 王 硕 ， 吴 萍 ， 陆 海 燕 ， 周 世 品 ， ， 董 彩 霞 ， 任 丽 轩 ， (. 南 京 农 业 大 学 资 源 与 环 境 科 学 学 院/ 农 业 部 长 江 中 下 游 植 物 营 养 与 肥 料 重 点 实 验 室/ 江 苏 省 有 机 固 体 废 弃 物 资 源 化 协 同 创 新 中 心， 江 苏 南 京； . 中 国 科 学 院 南 京 土 壤 研 究 所 土 壤 与 农 业 可 持 续 发 展 国 家 重 点 实 验 室， 江 苏 南 京) 摘 要: 目 的 钾 肥 管 理 是 西 瓜 生 产 的 关 键 因 素， 对 提 高 经 济 效 益 和 维 持 生 态 环 境 可 持 续 性 具 有 重 要 意 义， 本 文 旨 在 研 究 西 瓜 的 钾 素 吸 收 特 征 及 钾 肥 优 化 施 用 的 机 制。 方 法 采 用 田 间 试 验 方 法， 研 究 钾 肥 不 同 施 用 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 的 干 物 质 量、 钾 素 吸 收 量、 钾 素 吸 收 速 率 以 及 西 瓜 的 产 量 与 品 质。 结 果 西 瓜 对 钾 素 的 吸 收 量 与 西 瓜 干 物 质 量、 产 量 和 品 质 存 在 正 相 关 关 系。 西 瓜 在 不 同 生 育 期 对 钾 肥 水 平 的 反 应 不 同， 幼 苗 期 对 钾 肥 最 敏 感， 基 肥 施 用 量 为 时， 西 瓜 根、 茎、 叶 中 的 钾 含 量 最 高， 施 用 量 高 于 时， 西 瓜 叶 中 的 钾含 量低 于 对照； 在 膨 果 期， 钾 肥 追 肥 量 为 时 西 瓜 钾 素 吸 收 速 率 最 大， 该 时 期 的 钾 素 吸 收 量 占 全 生 育 期 吸 收 量 的.； 在 成 熟 期， 水 平 下 西 瓜 叶 片 中 钾 含 量 最 高， 水 平 下 果 实 皮 和 瓤 中 的 钾 含 量 最 高。 钾 肥 施 用 量 为 时， 西 瓜 干 物 质 积 累 量 最 大， 钾 素 总 吸 收 量 最 高， 此 时 西 瓜 产 量 最 高， 且 可 溶 性糖 含 量最 高。 结 论 西 瓜钾 肥施 用 的最 佳方 案 为基 肥 施 用 ， 坐 果 期 追 肥 ， 基 肥 和 追 肥 的 比 例 为。 关 键 词: 西 瓜； 钾 素 吸 收； 吸 收 速 率； 产 量； 品 质 中 图 分 类 号:.    文 献 标 志 码:    文 章 编 号:() ， ， ， ， ， ， ， ， (./- ，/ ，；. ，) :. . ， .， . .， . .，- . .， . . ，. .， . :；  第 期 董 亚， 等: 西 瓜 钾 素 吸 收 特 征 及 钾 肥 施 用 优 化 机 制 钾 是 作 物 产 量 形 成 和 品 质 提 高 的 重 要 元 素， 我 国 南 方 土 壤 存 在 缺 钾 现 象， 因 此， 钾 肥 的 补 充 与 施 用 必 不 可 少， 而 且 钾 肥 在 提 高 作 物 抗 生 物 胁 迫 和 非 生 物 胁 迫 的 能 力 方 面 具 有 显 著 效 果 。 钾 素 参 与 光 合 作 用 和 光 合 产 物 的 形 成， 合 理 施 用 钾 肥 可 以 提 高 作 物 产 量 和 品 质 。 张 瑞 富 等 研 究 表 明， 施 钾 量 在 的 范 围 内， 随 着 钾 肥 用 量 的 增 加 绿 芦 笋 产 量 及 单 株 质 量 均 呈 先 升 高 后 降 低 的 趋 势， 其 中 产 量 以 钾 肥 用 量 处 理 最 高。 然 而， 钾 肥 施 用 量 过 高 则 抑 制 钾 素 向 叶 片 运 输， 影 响 光 合 效 率 。 钾 肥 施 入 土 壤 后， 除 直 接 被 作 物 吸 收 以 外， 大 部 分 钾 素 首 先 被 土 壤 吸 附， 并 在 植 物 生 长 过 程 中 不 断 解 吸 而 供 植 物 吸 收 利 用 。 近 年 来， 随 着 农 业 生 产 水 平 和 作 物 产 量 的 提 高， 作 物 对 包 括 钾 素 在 内 的 各 种 养 分 的 需 求 量 都 有 所 提 高， 而 在 生 产 中 肥 料 的 施 用 方 面 普 遍 存 在 重 氮、 磷 肥 而 轻 钾 肥 的 现 象 。 随 着 作 物 产 量 的 增 加 和 复 种 指 数 的 提 高， 作 物 从 土 壤 中 带 走 的 钾 素 越 来 越 多， 致 使 农 田 土 壤 钾 含 量 下 降 。 生 产 中 钾 肥 施 用 还 存 在 与 作 物 的 钾 素 需 求 规 律 不 吻 合 的 现 象， 不 合 理 的 钾 肥 运 筹 影 响 了 作 物 的 产 量 和 品 质， 也 降 低 了 钾 肥 利 用 率 。 西 瓜 是 对 钾 需 求 量 较 大 的 果 蔬 类 作 物 ， 在 整 个 生 育 期 中 吸 收 钾 最 多， 氮 次 之， 磷 最 少 。 西 瓜 生 产 中 存 在 着 严 重 的 钾 肥 施 用 不 足 和 施 用 时 期 与 生 长 需 求 不 一 致 的 状 况， 生 长 在 缺 钾 土 壤 上 的 西 瓜 容 易 因 缺 钾 而 影 响 产 量 和 品 质， 尤 其 是 缺 钾 敏 感 的 品 种 。 李 珊 蓉 等 发 现， 合 理 施 用 钾 肥 显 著 提 高 西 瓜 营 养 生 长 和 果 实 产 量。 王 西 和 等 研 究 表 明， 随 着 钾 肥 施 用 量 的 提 高 西 瓜 产 量 和 品 质 均 显 著 提 高， 产 量 可 提 高.。 目 前 西 瓜 生 产 存 在 养 分 投 入 量 过 大 和 各 养 分 投 入 不 平 衡 的 误 区 。 因 此， 合 适 的 钾 肥 用 量 以 及 科 学 的 钾 肥 运 筹 是 西 瓜 生 产 亟 待 解 决 的 问 题。 本 试 验 将 从 西 瓜 对 钾 素 需 求 量 和 需 求 时 期 方 面 研 究 西 瓜 的 钾 肥 供 应， 为 西 瓜 生 产 中 钾 肥 施 用 提 供 依 据。 材 料 与 方 法 . 试 验 地 点 和 材 料 试 验 地 在 南 京 市 江 宁 区 横 溪 镇 横 岗 村。 西 瓜 品 种 为 小 兰。 土 壤 为 黄 棕 壤， 土 壤 基 本 理 化 性 质 为: 有 机 质 含 量. ， 碱 解 氮 含 量. ， 速 效 磷 含 量. ， 速 效 钾 含 量. ， .( 土 和 水 的 质 量 比 为)。 试 验 地 连 续 年 未 种 过 西 瓜， 前 茬 作 物 是 水 稻。 种 植 方 式 为 育 苗 移 栽， 覆 双 层 地 膜， 行 距， 株 距， 小 区 面 积 。 . 试 验 设 计 试 验 设 个 处 理:): 不 施 钾 肥；): 施 用 ；): 施 用 ； ): 施 用 ；): 施 用 。 每 个 处 理 重 复 次， 共 个 小 区， 按 照 随 机 区 组 的 方 式 排 列。 各 处 理 施 氮、 磷 肥 量 一 致。 氮 肥( 尿 素) 分 次 施 入， 基 肥、 开 花 期 肥 和 坐 果 期 肥 分 别 按 总 氮 量 的、 和 施 入； ( 磷 酸 二 氢 铵) ， 作 为 基 肥 一 次 施 入。 钾 肥 施 用 硫 酸 钾， 根 据 各 个 处 理 的 施 用 量， 分 别 按 总 施 钾 量 的 和 作 为 基 肥 和 坐 果 期 肥 施 入。 试 验 按 照 常 规 的 方 法 管 理。 在 幼 苗 期(，)、 伸 蔓 期(，)、 坐 果 期( ，)、 膨 果 期(，) 和 成 熟 期(，) 采 集 植 株 样 品。 幼 苗 期 为 移 栽 后， 采 样 时 间 分 别 为 年 月 日、 月 日、 月 日、 月 日、 月 日。 每 个 小 区 采 集 株 样 品， 做 混 合 样 品 供 分 析 测 定。 样 品 分 为 根、 茎、 叶、 幼 果、 果 皮、 瓤、 籽 等 各 部 分， 烘 干， 称 干 物 质 量， 磨 碎， 用 于 养 分 含 量 分 析。 取 新 鲜 西 瓜 果 实 的 中 心 部 位 用 于 分 析 测 定 可 溶 性 糖 和 可 滴 定 酸 含 量。 . 指 标 的 分 析 与 测 定 土 壤 中 钾 含 量 和 西 瓜 植 株 中 钾 含 量 参 照 文 献 的 方 法 分 析 测 定。 西 瓜 品 质 分 析: 可 溶 性 总 糖 含 量 采 用 铜 还 原 直 接 滴 定 法， 可 滴 定 酸 含 量 采 用 酸 碱 滴 定 法 。 西 瓜 阶 段 钾 素 吸 收 比 例( 某 时 期 钾 素 吸 收 量 前 一 时 期 钾 素 吸 收 量)/ 成 熟 期 总 钾 吸 收 量。 西 瓜 植 株 钾 吸 收 速 率( ) 某 阶 段 钾 吸 收 量/ 该 生 长 阶 段 的 时 间。 . 数 据 处 理 采 用 和. 软 件 进 行 数 据 处 理、 制 图、 方 差 分 析 和 差 异 显 著 性 测 验。 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 结 果 与 分 析 图 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 干 物 质 量 . ): 幼苗 期；: 伸蔓 期；: 坐 果 期；: 膨 果 期；: 成 熟 期。): 不施 钾；: 施用 ；: 施用 ；: 施 用 ；: 施 用 。) 相同 小写字母表示 同一时期不 同处理间 差异 不显著(>.)。 下同。 ): ；: ；: ；: ；: .):；: ；: ； : ；: .) (>.). . . 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 干 物 质 量 从 图 可 知: 随 着 西 瓜 的 生 长， 干 物 质 积 累 量 逐 渐 增 加。 坐 果 期 不 施 钾 时 西 瓜 干 物 质 量 增 加 了.， 和 处 理 西 瓜 生 物 量 分 别 增 加 了. 和 .。 膨 果 期 西 瓜 果 实 快 速 膨 大， 处 理 西 瓜 干 物 质 量 增 加.， 和 处 理 西 瓜 干 物 质 量 分 别 增 加 了. 和.。 因 此， 钾 肥 施 用 量 为 时， 西 瓜 植 株 生 长 最 好， 时， 西 瓜 果 实 生 长 最 快。 不 同 钾 肥 施 用 量 对 西 瓜 的 各 生 育 阶 段 干 物 质 量 有 显 著 影 响。 在 幼 苗 期 和 营 养 水 平 下， 西 瓜 的 干 物 质 量 较 高， 说 明 幼 苗 期 西 瓜 对 钾 素 营 养 比 较 敏 感， 过 少 和 过 多 都 不 利 于 西 瓜 幼 苗 生 长。 在 伸 蔓 期 和 坐 果 期， 钾 肥 施 用 量 为 和 时， 西 瓜 干 物 质 量 较 高， 且 在 施 用 条 件 下 略 显 优 势。 在 膨 果 期 和 成 熟 期， 钾 肥 施 用 量 在 和 时， 干 物 质 量 显 著 高 于 其 他 处 理， 且 时， 植 株 干 物 质 量 有 提 高 趋 势， 但 高 于 时， 随 着 钾 肥 用 量 的 增 加， 干 物 质 量 逐 渐 降 低。 . 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 各 器 官 的 钾 含 量 图 表 明: 施 用 钾 肥 显 著 提 高 西 瓜 伸 蔓 期 以 后 的 根、 茎、 叶 中 的 钾 含 量。 在 幼 苗 期 不 施 肥 处 理 西 瓜 根、 茎、 叶 中 的 钾 含 量 均 最 高。 幼 苗 期 西 瓜 叶 片 中 钾 含 量 在 钾 水 平 下 最 高， 其 次 是 不 施 钾 处 理， 处 理 基 肥 钾 的 施 用 量 是 ， 说 明 基 肥 用 量 过 高 降 低 了 西 瓜 根 系 中 钾 含 量。 从 坐 果 期 开 始， 和 处 理 西 瓜 叶 片 中 的 钾 含 量 显 著 升 高， 其 中 处 理 西 瓜 叶 片 中 钾 含 量 最 高。 叶 片 中 钾 含 量 在 座 果 后 期 呈 上 升 趋 势， 说 明 西 瓜 后 期 对 钾 的 吸 收 效 率 升 高， 供 钾 充 足 时， 冗 余 钾 量 贮 存 在 叶 器 官 中。 西 瓜 茎 中 钾 含 量 于 幼 苗 期 处 理 最 高， 处 理 次 之； 从 坐 果 期 以 后 茎 中 的 钾 含 量 以 处 理 最 高， 处 理 次 之。 西 瓜 根 系 中 的 钾 含 量， 在 幼 苗 期 为 处 理 最 好， 不 施 钾 处 理 次 之； 伸 蔓 期 以 后 处 理 最 高， 处 理 次 之。 图 不 同 钾 肥 水 平 对 西 瓜 根、 茎、 叶 中 钾 含 量 的 影 响 . ， 从 表 可 知: 幼 果 在 处 理 钾 含 量 最 高； 在 膨 果 期， 和 处 理 西 瓜 皮、 瓤 中 的 钾 含 量 均 最 高；在 成 熟 期， 处 理 西 瓜 皮 和 瓤 中 的 钾 含 量 均 最 高， 说 明 应 在 果 实 发 育 后 期 适 当 提 高 钾 肥 施 用 量。 试 验 过 程 中， 钾 肥 的 施 用 是 按 照 基 肥 与 坐 果 期 追 肥 的 比 例() 施 用 的， 因 此， 从 提 高 西 瓜 植 株 钾 含 量 的 角 度，前 期 钾 肥 施 用 量 为 ， 坐 果 期 以 后 追 施 钾 肥 高 于 时， 对 西 瓜 植 株 体 内 钾 含 量 的 提 高 有 利。  第 期 董 亚， 等: 西 瓜 钾 素 吸 收 特 征 及 钾 肥 施 用 优 化 机 制 表 不 同 钾 肥 水 平 对 西 瓜 不 同 时 期 果 实 中 钾 含 量 的 影 响 处 理 坐 果 期 幼 果 膨 果 期 皮 瓤 成 熟 期 皮 瓤 籽 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 注: 同 一 列 有 相 同 小 写 字 母 表 示 经 新 复 极 差 测 验 差 异 不 显 著(>.)。 (>.). . 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 的 钾 素 吸 收 量 在 西 瓜 幼 苗 期、 伸 蔓 期 和 坐 果 期， 钾 肥 施 用 量 为 时， 西 瓜 植 株 的 钾 吸 收 量 最 高； 在 膨 果 期 和 成 熟 期， 处 理 植 株 钾 吸 收 量 最 高( 图)。 这 表 明 西 瓜 生 长 前 期 需 钾 量 低， 而 且 比 较 敏 感， 高 浓 度 的 钾 施 用 量 抑 制 西 瓜 对 钾 的 吸 收， 后 期 钾 素 需 求 量 较 高。 西 瓜 钾 吸 收 量 的 规 律 和 干 物 质 积 累 量 的 规 律 呈 相 同 的 趋 势。 在 西 瓜 成 熟 期， 处 理 的 总 钾 吸 收 量 最 大， 约 是 不 施 钾 处 理 的. 倍。 根 据 追 肥 占 钾 肥 施 用 量 的 比 例， 处 理 钾 肥 水 平 在 坐 果 期 的 追 肥 量 是 。 因 此 西 瓜 基 肥 施 用 ， 坐 果 期 追 肥 则 有 利 于 植 株 对 钾 的 吸 收。 钾 肥 施 用 水 平 在 和 时， 西 瓜 植 株 对 于 钾 素 的 吸 收 量 降 低， 而 且 施 用 量 越 高 钾 素 吸 收 量 越 低。 图 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 的 钾 素 吸 收 量 . 图 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 阶 段 钾 素 吸 收 比 例 . 从 图 可 知: 在 不 同 钾 肥 水 平 下 钾 素 吸 收 量 最 多 的 时 期 都 在 膨 果 期， 尤 其 是 的 钾 肥 施 用 水 平。 植 株 在 膨 果 期 的 钾 素 吸 收 量 占 总 吸 收 量 的.； 的 钾 肥 水 平 下， 膨 果 期 的 钾 素 吸 收 量 占 总 吸 收 量 的.； 钾 肥 水 平 下， 钾 素 吸 收 量 在 膨 果 期 与 坐 果 期 相 比 没 有 显 著 增 加， 可 能 由 于 作 为 基 肥 施 用 的 钾 在 坐 果 期 之 前 基 本 被 西 瓜 植 株 吸 收， 到 膨 果 期 难 以 满 足 西 瓜 的 钾 素 需 求， 吸 收 量 不 能 继 续 提 高， 从 而 限 制 了 西 瓜 的 进 一 步 生 长。 不 施 钾 处 理 西 瓜 植 株 对 钾 的 吸 收 从 幼 苗 期 到 膨 果 期 稳 定 增 长， 于 成 熟 期 下 降。 不 施 钾 和 处 理 西 瓜 生 长 后 期 钾 素 供 应 不 足。 从 图 可 知: 在 幼 苗 期、 伸 蔓 期 和 坐 果 期， 在 水 平 下 西 瓜 对 钾 素 的 吸 收 速 率 最 高， 在 膨 果 期， 水 平 下 的 钾 素 吸 收 速 率 最 高， 在 成 熟 期 水 平 下 的 钾 素 吸 收 速 率 最 高。 钾 素 吸 收 速 率 与 西 瓜 植 株 的 干 物 质 积 累 量、 钾 含 量、 钾 吸 收 量 的 规 律 一 致。 膨 果 期 为 钾 吸 收 量 最 大 的 时 期， 坐 果 期 之 前 钾 素 吸 收 速 率 显 著 低 于 膨 果 期 时 钾 素 吸 收 速 率。 坐 果 期 时， 水 平 下 钾 素 吸 收 速 率 最 高， 达 到.； 膨 果 期 之 后， 处 理 钾 素 吸 收 速 率 最 高， 达 到.。 因 此， 西 瓜 基 肥 施 用 量 以 ， 追 肥 施 用 量 以 为 最 佳。 . 不 同 钾 肥 施 用 水 平 对 西 瓜 产 量 的 影 响 从 图 可 知: 西 瓜 产 量 随 着 钾 肥 水 平 增 加 呈 先 增 加 后 下 降 的 规 律， 处 理 的 产 量 最 高， 钾 肥 施 用 时， 产 量 与 不 施 钾 肥 的 对 照 相 当， 显 著 低 于 处 理， 当 钾 肥 施 用 量 为 时， 西 瓜 产 量 显 著 低 于 对 照 的 西 瓜 产 量。 这 说 明 施 用 量 造 成 西 瓜 减 产， 钾 肥 施 用 量 的 效 果 最 好。 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 图 不 同 钾 肥 水 平 下 西 瓜 各 生 育 期 钾 素 吸 收 速 率 . 图 不 同 钾 肥 水 平 对 西 瓜 产 量 的 影 响 . . 不 同 钾 肥 施 用 水 平 对 西 瓜 可 溶 性 糖 和 可 滴 定 酸 含 量 的 影 响 从 图 可 知: 施 用 钾 肥 和 均 显 著 提 高 西 瓜 可 溶 性 糖 含 量。 与 对 照 相 比， 施 用 钾 肥 和 时， 对 西 瓜 可 溶 性 糖 的 含 量 无 显 著 影 响， 说 明 钾 肥 施 用 量 低 于 可 促 进 西 瓜 可 溶 性 糖 累 积， 而 钾 肥 施 用 量 高 于 时 不 能 提 高 西 瓜 可 溶 性 糖 含 量。 从 图 可 知: 水 平 显 著 提 高 西 瓜 可 滴 定 酸 含 量， 而 和 钾 肥 处 理 的 西 瓜 可 滴 定 酸 含 量 与 对 照 无 显 著 差 异。 合 理 施 用 钾 肥 可 以 有 效 调 控 西 瓜 可 滴 定 酸 含 量。 图 不 同 钾 肥 水 平 对 西 瓜 可 溶 性 糖 含 量 的 影 响 . 图 不 同 钾 肥 水 平 对 西 瓜 可 滴 定 酸 含 量 的 影 响 . 讨 论 与 结 论 钾 素 是 作 物 生 长 的 三 大 营 养 元 素 之 一， 在 植 物 体 内 是 多 种 酶 的 活 化 剂 。 在 光 合 作 用 过 程 中 通 过 调 节 气 孔 和 促 进 叶 肉 阻 抗 力 而 提 高 叶 片 的 光 合 速 率， 协 调 光 合 同 化 物 的 合 成、 运 输 与 转 化， 最 终 达 到 改 善 果 实 品 质 的 效 果 。 研 究 表 明， 增 施 钾 肥 对 甘 蓝、 菠 菜、 西 瓜 和 茄 子 等 果 实 中 糖 的 合 成 与 积 累 均 有 促 进 作 用 ， 对 蔬 菜 的 糖 含 量、 总 酸 度、 维 生 素 以 及 氨 基 酸 的 含 量 也 有 显 著 的 提 高 效 果 ， 而 且 萝 卜、 辣 椒、 番 茄、 白 菜、 豆 角、 甘 蓝 的 总 糖 含 量 以 及 马 铃 薯 的 淀 粉 含 量 都 随 着 钾 肥 的 施 用 而 提 高 。 施 用 钾 肥 显 著 提 高 蔬 菜 的 糖 酸 比， 从 而 使 蔬 菜 风 味 更 佳， 但 过 量 施 用 钾 肥 却 降 低 果 蔬 的 糖 酸 比 。 钾 肥 施 用 不 足 或 者 过 高 均 引 起 光 合 作 用 降 低， 导 致 食 用 百 合 果 实 品 质、 产 量 和 经 济 效 益 下 降 。 已 有 的 研 究 表 明， 施 用 钾 肥 显 著 提 高 草 莓、 生 菜 中 可 溶 性 糖 含 量 ， 然 而， 过 量 施 钾 反 而 降 低 果 实 的 可 溶 性 糖 含 量 。 本 研 究 结 果 表 明， 西 瓜 钾 肥 施 用 量 为