鉀肥追施時期后移對甜瓜鉀吸收利用及產(chǎn)量的影響

康利允,李曉慧,高寧寧,梁 慎,常高正,李海倫,王慧穎,徐小利,趙衛(wèi)星

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，河南 鄭州 450002)

甜瓜是我國銷量較高的水果之一，深受消費者的喜愛.河南省是我國甜瓜主要產(chǎn)區(qū)之一，根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2018年河南省甜瓜種植面積約4.649×104hm2，僅次于新疆，位居全國第二，年總產(chǎn)量達(dá)196.99萬t，甜瓜生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)種植中對農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入具有重要作用.甜瓜需鉀量較高且反應(yīng)比較敏感[1]，是典型的喜鉀作物.施用鉀肥能提高甜瓜產(chǎn)量，而不合理施用鉀肥是限制甜瓜產(chǎn)量提高的重要因素之一[2].當(dāng)前作物栽培生產(chǎn)中存在鉀肥過量、過早施入，易導(dǎo)致土壤對鉀的固定，破壞土壤中的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和平衡[3]，還會阻礙作物對鈣、鎂等陽離子的吸收[4]，降低肥料利用率，造成產(chǎn)量、品質(zhì)下降[5]，土壤性狀惡化及水體污染.提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率，明確作物整個生育時期對鉀素的吸收利用規(guī)律，抓住鉀肥施用關(guān)鍵時期，是提高甜瓜產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率的有效途徑[6].因此，如何合理施用鉀肥對甜瓜產(chǎn)量及鉀利用效應(yīng)具有重要意義.姚培清等研究認(rèn)為，鉀肥施用量以225 kg/hm2較為適宜，有利于促進(jìn)對鉀素的有效運輸、積累和利用，增強其抗倒性，從而得到高產(chǎn)，節(jié)約鉀肥資源[7]；鉀肥與其它肥料如氮磷肥[8]，微量元素[9]等配合施用可顯著提高作物鉀含量，獲得高產(chǎn)；黃興成等[10]通過20 a的不同施肥管理發(fā)現(xiàn)，土壤綜合肥力指數(shù)以氮磷鉀肥和有機肥配合施用效果最好，且作物產(chǎn)量與土壤綜合肥力指數(shù)呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.704.吳紹軍等[11]研究結(jié)果顯示，隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量增加，當(dāng)追施比為1∶1時，上述指標(biāo)達(dá)到最大，而后隨追施比例的增加，上述指標(biāo)反而呈下降的趨勢.當(dāng)前，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)甜瓜的生產(chǎn)主要集中在優(yōu)良品種的選擇及良好的栽培措施上，而科學(xué)合理施肥的研究報道較少，且大多集中在肥料一次性施用研究，有關(guān)鉀肥追施時期研究較少.因此，本研究通過連棟棚加地膜覆蓋栽培，探討鉀肥追施時期后移對甜瓜鉀吸收利用及產(chǎn)量的影響，為當(dāng)?shù)卦O(shè)施甜瓜高產(chǎn)栽培合理施用鉀肥提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地土壤基本理化性質(zhì)為：pH 7.81，有機質(zhì)17.8 g/kg，全氮1.05 g/kg，堿解氮120.1 g/kg，有效磷12.3 mg/kg，速效鉀127.4 mg/kg.供試厚皮甜瓜品種為眾云20，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所選育，果實生育期38～42 d，平均單瓜質(zhì)量約2.0 kg，果肉厚越3.6 cm，中心可溶性固形物含量達(dá)16.0%～20.0%，輕抗枯萎病和病毒病，耐貯運.

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年3～7月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代試驗基地(原陽)連棟棚內(nèi)進(jìn)行.試驗設(shè)6個處理(表1)，每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列.小區(qū)面積為4 m×7.7 m.定植行、株距為1.1 m×0.4 m，設(shè)于棚內(nèi)中段，兩頭留有4 m長的緩沖帶，以避免因棚口溫度和濕度差異較大而引起的誤差.

表1 試驗處理

試驗于2019年3月15日播種育苗，4月8日定植，7月2日收獲，其他管理措施按常規(guī).采用連棟棚加地膜覆蓋栽培，每株在主蔓13～15節(jié)子蔓留瓜1個，主蔓25節(jié)打頂.有機肥(含N 0.8%、P2O50.4%、K2O 0.4%)、尿素(含N 46.4%)、過磷酸鈣(含P2O516%)和硫酸鉀(含K2O 51%)的施用量分別為30、400、650、600 kg/hm2.定植時將有機肥、過磷酸鈣、40%的尿素和30%的硫酸鉀肥基施，剩余的尿素于伸蔓期、膨果期分別追施30%，剩余的硫酸鉀肥則分次追施.

1.3 樣品采集與測定

分別于甜瓜定植后25 d(伸蔓期)、45 d(幼果“退毛”)、65 d(果實“定個”)和85 d(成熟期)取樣.各小區(qū)分別選取有代表性植株5株，取樣洗凈后按莖、葉、果各器官分開，分別置于烘箱內(nèi)105℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量，計算干物質(zhì)積累量.將各器官干樣分別粉碎過篩，用于測定植株鉀含量.樣品采用濃H2SO4-H2O2法消煮，火焰光度計法測定全鉀[12].成熟期選取5株果實殺青前稱其單瓜質(zhì)量.成熟期每小區(qū)采集生長整齊一致的10株果實，稱質(zhì)量，計算產(chǎn)量.

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

鉀積累量(kg/hm2) = 各器官的干物質(zhì)積累量×鉀含量(%)；

鉀分配率(%)=各器官鉀積累量/鉀積累總量×100%；

鉀積累速率[kg/(hm2·d)]= 鉀積累量/定植后天數(shù)；

階段鉀積累速率[kg/(hm2·d)]= 階段鉀積累量/階段時間；

鉀肥利用效率= 果實產(chǎn)量(kg/hm2) /施鉀量(kg/hm2).

鉀素收獲指數(shù)=果實鉀素積累量(kg/hm2)/植株鉀素積累量(kg/hm2)

鉀肥回收率(‰)=(施鉀處理果實鉀的攜出量-不施鉀處理果實鉀的攜出量)/鉀肥施用量×1 000

總成本(元/hm2)=肥料投入(元/hm2)+農(nóng)藥、人工等成本(元/hm2)

采用Excel 2003、SPSS 13.0、Sigmaplot 10.0數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖、方差分析，并采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥追施時期對甜瓜鉀積累與分配的影響

2.1.1 鉀積累速率 由圖1可知，定植后45～65 d(膨瓜期)之間是甜瓜對鉀的積累高峰期.甜瓜定植后65 d，對鉀的積累速率明顯降低，但T1和T3處理甜瓜鉀積累速率均較其他處理高，且定植后65 d時T1和T3處理間差異不顯著，表明定植后54 d追施鉀肥可使甜瓜在果實“定個”后仍具有較強的鉀積累能力.進(jìn)一步對甜瓜不同生育時期鉀累積速率進(jìn)行分析可知，定植后45 d左右是甜瓜對鉀素主要積累時期(圖2).定植后65 d至85 d期間，各處理鉀積累速率均為負(fù)值，表明此階段內(nèi)甜瓜鉀素的積累速率小于外排速率，鉀積累量降低.與其它處理相比，T1處理在整個生育時期均保持較高的鉀積累速率.總之，鉀肥追施時期適當(dāng)后移有利于促進(jìn)甜瓜在坐果后對鉀的吸收利用，提高鉀積累速率，其中，以定植后54 d追鉀40%處理在各個生長階段均保持較高的鉀積累速率.

小寫字母表示同一采樣期不同處理間差異顯著(P<0.05).Different letters at the same sampling dateindicate difference (P<0.05).圖1 不同鉀肥調(diào)控下甜瓜鉀積累速率Figure 1 Potassium accumulation rate of muskmelon under different potassium fertilizers

小寫字母表示同一采樣期不同處理間差異顯著(P<0.05).Different letters at the same sampling dateindicate difference (P<0.05).圖2 不同鉀肥調(diào)控下甜瓜階段鉀積累速率Figure 2 Potassium accumulation rate in different stage of muskmelon under different potassium fertilizers

2.1.2 甜瓜不同器官鉀的積累與分配 由表2可知，不同鉀肥調(diào)控對甜瓜定植后85 d不同器官鉀的積累與分配存在明顯差異.甜瓜植株中的鉀主要分配于果，果的鉀分配率高達(dá)44.28%～45.20%，其次是莖，葉最少.與CK相比，各施鉀處理使甜瓜果實鉀積累量顯著增加；各追鉀(T1、T2、T3和T4)處理的果實鉀積累量為108.92～127.04 kg/hm2，較常規(guī)追鉀(T0)處理顯著增加了12.76～31.50%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，T1和T3處理果實鉀積累量顯著高于T2和T4處理，平均增加15.54%，但T1與T3、T2與T4處理間均無顯著差異.

作物植株體內(nèi)的鉀素濃度的高低反映了其生長勢的強弱，甜瓜莖的鉀含量最高，其次為果，葉最低.與CK相比，不同施鉀處理莖、葉、果的鉀含量均顯著增加；以果實鉀含量為例，與T0處理相比， T1、T2、T3和T4處理果實鉀含量平均增幅5.10%～10.86%，其中，T1和T3處理最高，較T2和T4處理平均顯著增加6.63%，但T1和T3、T2和T4處理間差異均不顯著.以上結(jié)果表明，鉀肥追施時期適當(dāng)后移可促進(jìn)甜瓜對鉀素的吸收，其中，定植后54 d追鉀20%或40%可大幅度提高甜瓜植株鉀積累量，尤其是果實鉀含量，提高果實鉀分配率.

表2 鉀肥追施時期后移對甜瓜不同器官鉀積累與分配的影響

2.2 鉀肥追施時期對甜瓜鉀肥利用率的影響

由表3可知，甜瓜鉀肥利用效率和鉀素收獲指數(shù)范圍分別為66.26～85.11 kg/kg和0.77～0.83，與T0處理相比，T1、T2、T3和T4處理鉀肥利用效率和鉀素收獲指數(shù)平均增幅分別為4.35%～17.38%和4.18%～6.80%，其中T1和T3處理鉀肥利用效率和鉀素收獲指數(shù)均最高，較T2和T4處理分別平均增加11.52%和1.90%，T1和T3、T2和T4二者間差異均不顯著.由表3還可看出，鉀肥回收率在30.68‰～81.41‰，與T0處理相比，各追鉀處理甜瓜鉀肥回收率增加了66.93%～165.31%，其中以T1和T3處理最高，較T2和T4處理平均顯著增加54.15%，但T1和T3、T2和T4二者間差異均不顯著.總的來說，鉀肥追施時期適當(dāng)后移可以顯著提高甜瓜鉀肥利用效率和鉀素收獲指數(shù)，增加鉀肥回收率，尤以定植后54 d追鉀20%或40%其鉀肥利用效果最明顯.

表3 鉀肥追施時期后移對甜瓜鉀肥利用效率的影響

2.3 鉀肥追施時期對甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，不同鉀肥調(diào)控對甜瓜糖度的影響差異顯著.CK糖度最低，顯著低于其它施鉀處理；T1、T2、T3和T4處理的中心和邊部可溶性固形物含量分別為18.47～19.93%和11.47～13.67%，較T0處理分別增加了5.52%～13.90%和6.83%～27.33%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異， T1和T3處理中心和邊部可溶性固形物含量均顯著高于T2和T4處理，平均增加了6.44%和16.62%，但T1與T3、T2與T4處理間差異均未達(dá)顯著水平，表明鉀肥追施時期適當(dāng)后移有利于提高甜瓜糖度，追鉀時期過晚(定植后72 d)反而不利于糖分的積累.

不同鉀肥調(diào)控下的甜瓜產(chǎn)量結(jié)果如表4所示， CK處理產(chǎn)量最低，只有其它施鉀處理產(chǎn)量的83.92%.與T0處理相比， T1、T2、T3和T4處理增加了4.35%～17.38%，其中以T1和T3處理較高，較T2和T4處理平均顯著增加11.52%，但T1和T3、T2和T4二者間差異均未達(dá)顯著水平.

從表4還可知，不同鉀肥調(diào)控下的肥料投入為22 203～24 003元/hm2，不同處理由于產(chǎn)量差異而導(dǎo)致產(chǎn)值差異，不同施鉀處理的產(chǎn)值均高于CK處理，其中產(chǎn)值最高的是T1和T3處理，二者間無明顯差異.同樣凈收益最高的處理也是T1和T3處理，相比T2和T4處理，甜瓜凈收益平均增加了21 061元/hm2，增加幅度為20.09%.因此，在定植后54 d追施適量的鉀肥對提高甜瓜凈收益的效果最好.

表4 不同鉀肥調(diào)控對產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 討論

3.1 鉀吸收積累分配特性

明確作物對鉀素的吸收利用規(guī)律，抓住鉀肥施用關(guān)鍵時期，對作物鉀肥管理具有重要的指導(dǎo)意義[13].張翔等[14]研究發(fā)現(xiàn)，烤煙在生長后期可能仍具有一定的鉀積累能力，生長后期追施鉀肥可明顯增加成熟期煙葉的含鉀量，改善煙葉品質(zhì)，提高鉀肥利用率.前人研究認(rèn)為，分次追施鉀肥可顯著提高作物植株鉀積累量，提高產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀肥利用率[15-16].本試驗條件下，定植后25 d(伸蔓期前)內(nèi)對鉀的吸收速率很低，其高峰期約在甜瓜“定個”(定植后65 d)時，果實“定個”后鉀積累速率呈下降趨勢，定植后65～85 d期間，各處理鉀積累速率均為負(fù)值，表明此階段內(nèi)甜瓜鉀素的積累速率小于外排速率，鉀積累量降低；與其它處理相比，定植后54 d追鉀40%(T3)在整個生育時期均保持較高的鉀積累速率.

有研究指出，作物養(yǎng)分積累量是衡量作物生長發(fā)育狀況重要指標(biāo)，代表了作物體內(nèi)養(yǎng)分代謝強弱，保證養(yǎng)分以較高的比例轉(zhuǎn)移到生殖器官中去是實現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提[17]，因此，通過采取一定的措施提高果實鉀積累量和分配率是提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率的重要途徑.我們以前的研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜成熟期莖和葉鉀素累積吸收量相對于坐果期均明顯減少，而到成熟時，果實鉀積累量占植株總積累量的40%～50%[1].李靜等[18]研究表明，不同鉀肥調(diào)控下甜瓜對鉀素的積累和分配也存在一定差異，鉀肥分兩次施用處理，不僅能促進(jìn)作物對鉀的吸收，而且到成熟期時，植株吸收的鉀能更多地分配在果實中.本試驗結(jié)果表明，甜瓜植株中的鉀主要分配于果，果的鉀分配率高達(dá)44.28%～45.20%，其次是莖，葉最少；施鉀處理使甜瓜果實鉀積累量顯著增加，與T0處理相比， T1、T2、T3和T4處理的果實鉀積累量顯著增加了12.76～31.50%，其中， T1和T3處理果實鉀積累量顯著高于T2和T4處理，平均增加15.54%，但T1與T3、T2與T4處理間均無顯著差異.總之，隨著追鉀時期的適當(dāng)后移，增加了甜瓜鉀積累量，其中，定植后54 d追鉀20%或40%可大幅度提高甜瓜植株鉀積累量，尤其是果實鉀含量，提高果實鉀分配率.

3.2 養(yǎng)分效率和經(jīng)濟(jì)效益

鉀肥利用效率是評價作物產(chǎn)量水平和栽培成效的重要指標(biāo).鉀肥回收率在數(shù)據(jù)上能更加直觀的體現(xiàn)出在當(dāng)前土壤條件下不同鉀肥調(diào)控下鉀肥的效能高低.鉀肥利用效率和鉀肥回收率與產(chǎn)量、施肥量和土壤肥力水平關(guān)系密切，是衡量肥料利用率的常用指標(biāo)[19]，若肥料利用率一直保持較高的水平則可顯著降低肥料的直接損失[20]，因此，最大限度的提高鉀素收獲指數(shù)和鉀肥回收率是實現(xiàn)肥料高效利用的重要組成部分[21].已有大量的研究指出，施用鉀肥能促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[22]，且科學(xué)合理的施用鉀肥有利于促進(jìn)作物生長，提高養(yǎng)分利用率，有利于得到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，進(jìn)而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益[23]，既不會因土壤養(yǎng)分消耗太多導(dǎo)致土壤貧瘠，從而維持地力，也不會因作物養(yǎng)分?jǐn)y出量較少而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分積累過多[24].不同施鉀方式會影響作物對鉀素的吸收，尤其是作物鉀積累高峰期，保證作物生長中、后期充足的鉀素供應(yīng)是獲得作物高產(chǎn)和提高鉀肥利用率的關(guān)鍵[25].汪順義等[26]利用兩年的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘薯生長中后期(播種后75、100 d)追施一定量的鉀肥可提高其鉀積累量，追施時期(120 d)過晚鉀肥利用率相對較低.本試驗結(jié)果表明，在甜瓜的鉀積累高峰初期追施一定量的鉀肥不僅能保證甜瓜較高的產(chǎn)量，還能提高甜瓜的鉀肥利用率.與常規(guī)追鉀(T0)處理相比， T1、T2、T3和T4處理產(chǎn)量增加了4.35%～17.38%，其中，以T1和T3處理的產(chǎn)量較高，從而使得T1和T3處理鉀肥利用效率和鉀肥回收率亦較高，較T2和T4處理分別平均提高了11.52%和54.15%，鉀肥追施時期過晚(T2和T4)鉀肥利用效率和鉀肥回收率有下降的趨勢，造成浪費和環(huán)境污染，這可能是因為定植后72 d追施鉀肥，此時已接近成熟期，植株體內(nèi)抗氧化酶活性下降，各個器官已趨于衰老，對鉀素的吸收利用能力減弱[27]，使鉀肥利用率得不到很大的提高；而定植后54 d正是幼果“退毛”后9 d，處于果實膨大初期，此時植株內(nèi)部新陳代謝作用比較旺盛，需要較多的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，此時追施鉀肥，能夠提高作物光合作用，有利于作物對鉀素的吸收利用，促進(jìn)光合同化產(chǎn)物向果實轉(zhuǎn)移[28].本試驗結(jié)果還表明，T1和T3處理的產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益均最高，其產(chǎn)值和凈收益分別高達(dá)203 509和204 256元/hm2、125 504和126 251元/hm2，較T2和T4處理凈收益平均增加了21 061元/hm2，增加幅度為20.09%，表明追鉀時期適時后移可提高甜瓜產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，追施時期過晚(T2和T4)產(chǎn)量出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，這與李書田[29]的研究結(jié)論相似，棉花蕾期或鈴期追施鉀肥有利于產(chǎn)量的提高，吐絮期追施鉀肥產(chǎn)量呈降低的趨勢.

4 結(jié)論

綜合產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益及鉀肥利用率，在硫酸鉀肥施用量為600 kg/hm2，基施比為3∶7條件下，定植后54 d追施鉀肥的20%或40%可作為較適宜的追鉀時期和用量.