施鉀對西洋參鉀素含量與積累的影響

張春閣，劉政波，孫海，呂林，劉寧，張亞玉

（中國農(nóng)業(yè)科學院特產(chǎn)研究所，長春 130112）

西洋參（Panax quinquefolium L.）為五加科（Araliaceae）人參屬（Panax）多年生草本植物。干燥根入藥，具有補氣養(yǎng)陰、清熱生津的功效，為名貴藥材[1]。西洋參的應用在我國已有三四百年的歷史。我國于1975年正式開始西洋參引種栽培試驗，1980年獲得成功[2]，隨后轉入大面積生產(chǎn)階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，到1990年，我國西洋參種植面積累計達400hm2，并有繼續(xù)增加的趨勢。目前，我國西洋參種植主要集中在吉林省、黑龍江省、山東省、北京市等地，栽培技術逐漸完善與系統(tǒng)化[3～5]。鉀屬于植物必需的大量營養(yǎng)元素，在植物生長發(fā)育過程中有重要作用。鉀具有促進多種酶的活化[6～9]、調(diào)節(jié)滲透勢[10]、增強植物抗逆性[8，11]等功能。植物通過根系吸收土壤中的鉀，參與植物體生理生化反應。因此施鉀對土壤-植物系統(tǒng)中鉀素的含量、累積、轉化等都有影響。施鉀能夠提高作物產(chǎn)量、增強品質(zhì)[12～15]。本試驗主要研究不同施鉀量對土壤速效鉀含量、西洋參鉀素含量與積累量的影響，為西洋參鉀肥的合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗所用材料為2年生西洋參苗，于2016年5月在黑龍江省海林市試驗基地進行。土壤養(yǎng)分狀況為堿解氮127.17mg/kg、速效磷10.13mg/kg、速效鉀195.33mg/kg、pH5.53。試驗設計了4個鉀處理水平，每個處理水平的施鉀（K2O）量分別為0kg/hm2（K0）、100kg/hm2（K1）、200kg/hm2（K2）、400kg/hm2（K3），每個處理3次重復。鉀肥以基肥和追肥按1∶2的比例施入，追肥時間為第1次取樣后。采用隨機排列，每小區(qū)面積2.5m2。其它栽培、管理措施與西洋參栽培生產(chǎn)相同。7月份～10月份期間每月取樣1次，總共取樣4次，各處理組取樣時采用5點取樣法，取西洋參植株5株，并采用抖根法采集土樣。

1.2 測定項目與方法

西洋參取樣后帶回實驗室，用自來水洗凈，再用蒸餾水沖洗，用濾紙吸干表面水分，西洋參根、莖、葉分開自然晾干后，磨成粉末，測其鉀素含量。參樣采用濃硝酸∶高氯酸=4∶1法消煮，火焰光度計法測定鉀的含量。土樣為西洋參根際土壤，土樣速效鉀測定采用NH4OAc浸提，火焰光度計法測定[16]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2010和SAS軟件進行數(shù)據(jù)處理及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施鉀量土壤速效鉀含量的變化

圖1 土壤速效鉀含量變化Fig.1 Change of available K content in soil

如圖1所示，不同施鉀量土壤中的速效鉀含量隨時間變化趨勢有所不同。K0土壤中的速效鉀含量從7月份～10月份呈降低趨勢，降低幅度為38mg/kg，說明在未施鉀的情況下，西洋參生長消耗了土壤鉀素。K1土壤速效鉀含量7月份～9月份呈增加趨勢，說明此時的施鉀量不僅滿足西洋參吸收，還可補充土壤鉀素；10月份土壤鉀素降低，降低幅度為17mg/kg。K2、K3土壤速效鉀含量在7月份、8月份增加，K3增加的幅度比K2大；8月份～10月份降低，但K2土壤速效鉀含量10月份與7月份基本相同，K3土壤速效鉀含量10月份比7月份高39mg/kg?？梢钥闯?，K2施鉀量下，西洋參種植沒有以消耗土壤鉀素為代價，施鉀量已滿足植株生長需要。K3施鉀量下，雖然滿足了植株生長需要，還使土壤鉀素有所升高，可能造成鉀肥浪費和流失。

2.2 西洋參不同組織鉀素含量動態(tài)變化

表1 不同施鉀量處理組西洋參根、莖、葉、果中鉀素含量Table 1 Potassium content in root，stem，leaf and fruit of P.quinquefolium under differentpotassium application（mg/g）

從表1可以看出，K0與K1、K2、K3相比，根、莖、葉中鉀素含量在7月份～10月份時一直處于較高水平，原因可能是K0的速效鉀供應不能及時滿足西洋參的吸收，影響了其干物質(zhì)積累，施鉀干物質(zhì)量增加而引起的稀釋效應[17]；在不同施鉀量處理組中，西洋參根、莖、葉中的鉀素含量隨時間的變化較大，主要是因為鉀在植物體中有較大的移動性，其主要分布在植物代謝活躍的器官和組織中。本次試驗的不同施鉀量處理組中，西洋參根的鉀素含量在7月份時 K1、K2、K3無顯著差異，8月份、9月份時K3顯著高于K1、K2，10 月份時 K1、K2 高于 K3；莖的鉀素含量在7月份時K2、K3顯著高于K1，8月份時K2顯著高于K1、K3，9月份時K2、K1顯著高于K3，10月份時K1、K2、K3無顯著差異；葉的鉀素含量變化較大，在7月份～9月份間K3＞K2＞K1，10月份時K2＞K3＞K1；根和葉中鉀素含量在10月份時K2均處于較高水平，說明K2有利于根、葉中鉀素含量的增加；綠果中鉀素含量K2＞K0＞K3＞K1，紅果中鉀素含量表現(xiàn)為K2＞K3＞K1＞K0，說明K2有利于西洋參果中鉀素的轉入。

從表1也可以看出，西洋參根、莖、葉中鉀素含量的相對變化，在7月份時K0、K1、K2、K3均表現(xiàn)為葉＞莖＞根；8月份時K0、K1、K2仍表現(xiàn)為葉＞莖＞根，但葉和莖差異在減小，而K3的莖開始高于葉；9月份時K0、K1、K2表現(xiàn)為莖＞葉＞根，K3表現(xiàn)為莖＞根＞葉；10月份時K0、K1、K2、K3均表現(xiàn)為莖＞根＞葉。隨著時間的推移，K3總是先于K0、K1、K2表現(xiàn)出根、莖、葉中鉀素含量的相對變化。

圖2 西洋參根中鉀素含量變化Fig.2 Changes of potassium content in rootsof P.quinqnefolium

圖3 西洋參莖中鉀素含量變化Fig.3 Changes of potassium content in stems of P.quinqnefolium

從圖2可以看出，不同施鉀量西洋參根中鉀素含量變化隨時間的推移呈現(xiàn)基本一致的趨勢，基本符合“S”型曲線，但各處理間還是存在一些差異的，K2與K0、K1、K3相比，7月份～10月份期間根中鉀素含量變化更符合“S”型曲線；8月份根中鉀素含量相對于7月份來說，K0、K2、K3增加，K1下降；9月份根中鉀素含量各處理都增加；10月份根中鉀素含量K1、K2基本保持穩(wěn)定，K0增加，K3下降。總體來看，隨著時間的推移，K0、K1、K2、K3的根中鉀素含量都在增加，增加幅度分別為 3.813mg/g、2.679mg/g、2.355mg/g、2.055mg/g。

從圖3可以看出，各處理組莖中鉀素含量7月份～9月份期間均呈逐漸增加趨勢，增加速率 K1＞K2＞K0＞K3；9月份莖中鉀素含量達到最大值，之后增速開始降低。7月份～10月份各處理莖的鉀素含量是增加的，增加幅度分別為2.363mg/g、2.423mg/g、2.611mg/g、1.869mg/g。

圖4 西洋參葉中鉀素含量變化Fig.4 Changes of potassium content in leafs of P.quinqnefolium

從圖4中可以看出，K0、K1、K2葉中鉀素含量7月份到8月份期間有不同程度的增加，從8月份開始隨著時間的推移呈下降趨勢；K3葉中鉀素含量從7月份開始隨著時間的推移呈下降趨勢。K0、K1、K2、K3葉的鉀素含量下降幅度分別為 3.681mg/g、4.739mg/g、3.717mg/g、5.313mg/g。

2.3 不同施鉀量對西洋參根鉀素積累的影響

表2 不同施鉀量下西洋參根中鉀素積累量Table 2 Potassium accumulation in roots of American ginseng under different potassium fertilizer （mg/plant）

從表2中可以看出，施鉀處理組的西洋參根中鉀素積累量顯著高于不施鉀組，且不同施鉀量處理組西洋參根中鉀素積累量有所不同。7月份根中鉀素積累量K1＞K2＞K3，8月份根中鉀素積累K3＞K2＞K1，9月份根中鉀素積累量K1＞K2、K3，10月份根中鉀素積累量K1＞K2＞K3。由此可以看出，施鉀可以提高西洋參根中鉀素積累量，但根中鉀素積累量隨著施鉀量的增加呈先增加后降低的趨勢。西洋參根中鉀素積累量隨時間的推進，在7月份～9月份呈上升趨勢，7月份、8月份上升較緩慢，8月份、9月份上升加快，9月份、10月份根中鉀素積累量K2仍略有增加，K0、K1、K3則降低且根中鉀素積累量在9月份達到最大值?？偟膩砜?，K1根中鉀素積累量高于其他處理，但在取樣期間沒有一直保持增加趨勢，在10月份降低；K2根中鉀素積累量僅次于K1，且在取樣期間根中鉀素積累量一直在增加。

3 討論

速效鉀是植物吸收鉀的直接來源[18]，土壤速效鉀含量由成土母質(zhì)、鉀肥施用及植物吸收規(guī)律共同決定[19]。不施肥或施肥量較低時，土壤中速效鉀難以滿足西洋參生長需求，表現(xiàn)土壤中速效鉀含量呈下降趨勢。合理施用鉀肥不僅可以滿足西洋參的吸收，還可補充土壤鉀素，使土壤速效鉀含量保持恒定水平，本實驗中的K2處理即是。鉀肥屬于水溶性肥料，過量施用（K3）會隨著雨水淋溶而導致肥料浪費，最終土壤中速效鉀含量并沒有顯著提高。

鉀是植物生長三要素之一，合理使用鉀肥不僅能夠提高作物產(chǎn)量，而且可以改善品質(zhì)[20]，植株鉀積累是其影響產(chǎn)量形成的基礎[15，21]。本試驗K2處理的西洋參根和葉中鉀素含量10月份時高于其他處理，且根中鉀素積累量隨時間整體呈S型增長曲線變化，有利于生殖生長期果實中鉀素的轉入。綜上，在本試驗條件下，西洋參鉀肥施用量最佳為K2，施肥方式采用鉀肥基施和追施，既保證鉀肥的高效利用又滿足西洋參鉀素的吸收。

鉀在植物體內(nèi)有較大的移動性，主要分布在植物代謝活躍的器官和組織中。在植物生長發(fā)育過程中，植物在營養(yǎng)生長時期吸收的鉀素主要積累在莖、葉、根等營養(yǎng)器官中，進入生殖生長時期后再轉移至花、果實、種子等生殖器官[22～24]。在本試驗中，西洋參生長前期，鉀素主要積累在莖、葉中，后期根中鉀素有升高，但仍少于莖中鉀素含量。在整個取樣期間，西洋參葉中鉀素含量整體呈降低趨勢，根中鉀素含量整體呈增加趨勢，莖中鉀素含量10月份開始下降。這主要由于植株的不斷生長和鉀素在植株內(nèi)的再轉移且轉移比例不同造成的[25]。