施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄生長生理及其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張 洋，李旺雄，劉曉奇，王俊文，唐中祺*，郁繼華，2

(1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，蘭州 730070；2 甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，蘭州 730070)

番茄(Solanumlycopersicum)為茄科番茄屬一年生草本植物[1-2]。其果實多汁，味道鮮美，食用方法多樣，富含維生素C、可溶性糖、有機(jī)酸、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，還含有類胡蘿卜素、類黃酮和酚酸等對人體有益的生物活性物質(zhì)[3-5]。番茄因其獨特的風(fēng)味、特殊的口感和其較高的營養(yǎng)價值成為中國人民餐桌上不可或缺的重要蔬菜之一[6]，同時也是北方日光溫室及中國設(shè)施栽培的主栽蔬菜之一，具有較高的科研和經(jīng)濟(jì)價值[7-10]。

鉀元素是植物體內(nèi)多種酶的活化因子，能夠平衡及緩沖細(xì)胞內(nèi)的離子，可幫助植物體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運、合成，并在光合作用方面有著重要的作用[11-12]。鉀元素也是植物所必需的大量營養(yǎng)元素，它不僅能顯著提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，還能改善產(chǎn)品的品質(zhì)，所以又被稱為“品質(zhì)元素”[13]。例如，鉀肥可以顯著提高黃瓜產(chǎn)量[14]，充足的鉀肥可以顯著增加甜瓜產(chǎn)量，提高甜瓜可溶性固形物含量及抗壞血酸濃度，延長甜瓜的貨架期[15-16]。番茄是需鉀量較大的作物，施入鉀肥可以顯著降低番茄果實中硝酸鹽的含量，提高番茄果實中番茄紅素的含量，減少病果爛果數(shù)量，且可以提高果實的糖酸比、可溶性固形物的含量和果實的質(zhì)量，進(jìn)而提高加工番茄的品質(zhì)[17]。

在中國設(shè)施蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大的同時，隨之而來的還有各種問題，特別是施用過量的化肥致使土壤板結(jié)及鹽漬化，破壞了土壤的群落結(jié)構(gòu)及植物的根際環(huán)境，不僅造成土壤環(huán)境失調(diào)，也造成了蔬菜品質(zhì)的下降，風(fēng)味物質(zhì)的減少或消失[18]。如何合理施用化肥來提高蔬菜品質(zhì)，讓人們吃上健康、富含營養(yǎng)的蔬菜已經(jīng)成為如今研究者的熱門研究方向。因此，本試驗以“184”番茄品種為研究材料，在日光溫室基質(zhì)栽培條件下，通過設(shè)置不同施鉀量來處理，探究設(shè)施基質(zhì)栽培番茄生長生理、產(chǎn)量及品質(zhì)對不同施鉀量的響應(yīng)特征；同時，在日光溫室番茄生產(chǎn)中施用鉀肥，測定植株形態(tài)、生理生長、產(chǎn)量及品質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)，以篩選出適宜番茄生長發(fā)育的施鉀量，為今后北方地區(qū)冬季日光溫室越冬番茄高品質(zhì)栽培生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗在甘肅省榆中縣城關(guān)鎮(zhèn)李家莊棲云山國家田園綜合體六區(qū)2號日光溫室中進(jìn)行。該溫室東西長60 m，跨度為10 m；栽培模式為槽式栽培，栽培槽長、寬、深規(guī)格分別為9 m、0.4 m、0.25 m，每槽填充基質(zhì)體積為1 m3(基質(zhì)購自甘肅省綠能農(nóng)業(yè)科技股份有限公司)，栽培槽南北向平行排列，槽間留有走道?；|(zhì)EC為2.2 mS·cm-1，pH為7.8，田間最大持水量為76.55%，容重為583.91 kg·m-3，全N為 1593 mg·kg-1，堿解N為 491.8 mg·kg-1，速效P為 125.6 mg·kg-1，速效K為 341.5 mg·kg-1。溫室前茬作物為西瓜。供試番茄品種為‘184’，供試施肥配方使用甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)液配方C(表1)。

試驗采用基質(zhì)栽培，于2019年9月15日進(jìn)行穴盤育苗，待幼苗長至5葉1心時定植，定植時間為11月2日。共定植37槽，南北向平行排列，槽間距為70 cm，每槽兩行(南北行)，每行19株，行間距為40 cm，每槽定植38株。試驗以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)液C為常規(guī)鉀肥，根據(jù)鉀肥用量不同，共設(shè)4個鉀肥處理，T1為常量鉀肥(每畝1.06 kg)，T2-T4處理均在每畝施用純N 0.66 kg、P2O50.35 kg的基礎(chǔ)上，再分別每畝施用K2O 1.32 kg(鉀肥增量25%)、1.59 kg(鉀肥增量50%)、1.85 kg(鉀肥增量75%)。本試驗采用完全隨機(jī)設(shè)計，每個處理4次重復(fù)，每個栽培槽為1個重復(fù)(小區(qū))，共設(shè)置20個小區(qū)。定植前澆灌2次營養(yǎng)液，緩苗結(jié)束后每7 d灌溉1次營養(yǎng)液，灌溉方式為膜下滴灌，應(yīng)用水肥一體化設(shè)備。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 生長指標(biāo)當(dāng)番茄生長處于開花期(2020-1-10)時，用卷尺測量株高，用游標(biāo)卡尺測量莖粗，采用紅四氮唑法(TTC法)測定根系活力。

1.2.2 光合生理指標(biāo)當(dāng)番茄生長處于開花期時，使用 Ciras-2 (PP System Inc., Amesbury, MA 01913, USA)便攜式光合儀測定各處理番茄同一片功能葉光合氣體交換參數(shù)凈光合作用速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)；同時使用脈沖式葉綠素?zé)晒鈨x(FMS-2，Hansatech，Norfolk，UK)測定各處理番茄同一片功能葉的熒光參數(shù)PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量(φPSⅡ)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)。

表1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)液配方C(25 kg溶解)基本信息

1.2.3 光合色素含量采用丙酮提取法測定各處理葉片光合色素含量。在番茄開花期，各處理隨機(jī)采取番茄植株從上往下第3片功能葉，用直徑為0.8 cm打孔器采取葉片樣品，準(zhǔn)確稱取0.1 g葉片樣品放入25 mL試管中，加入10 mL 80%丙酮，試管口用橡膠塞塞住，套上雙層黑色塑料袋，置暗處浸提，每12 h振蕩1次，至48 h葉片呈白色時，振蕩混勻后于663、645、440 nm下使用紫外可見分光光度計(UV-1800,SHIMADZU, Japan.)測定吸光值OD663、OD645和OD440，用80%丙酮調(diào)零。最后使用以下公式計算葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)、總?cè)~綠素(Ca+b)和類胡蘿卜素含量(Ccar)：

Ca=12.21OD663-2.81OD645;

Cb=20.13OD645-5.03OD663;

Ca+b=Ca+Cb;

Ccar=4.4OD440-0.01Ca-0.45Cb，

1.2.4 果實品質(zhì)指標(biāo)及產(chǎn)量在番茄盛果期，選取各處理相同穗數(shù)且成熟度一致的番茄測定相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)。其中，番茄果實硬度使用 GY-4 數(shù)顯式水果硬度計(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司產(chǎn)品)測定；果實鮮質(zhì)量使用萬分之一電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司產(chǎn)品)稱量；將采收的果實用DHG-9141A型恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)(上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品) 105 ℃殺青15 min后，80 ℃ 烘干至恒質(zhì)量，用萬分之一電子天平稱量番茄果實干質(zhì)量；使用游標(biāo)卡尺測量果實橫徑、縱徑，并計算果形指數(shù)(縱橫徑之比)。使用PAL-1手持式折射計[日本株式會社愛宕(Atago CO.,Ltd.)產(chǎn)品]測定可溶性固形物含量；使用蒽酮-硫酸比色法測定可溶性糖含量[19]；使用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測定VC含量[19]；用堿液滴定法測定可滴定酸含量；依據(jù)測定結(jié)果計算糖酸比(可溶性總糖含量與滴定酸含量之比)。使用考馬斯亮藍(lán) G-250 溶液法測定可溶性蛋白含量[19]；使用紫外吸收法測定硝酸鹽含量[19]；番茄紅素的提取及測定參照柳帆紅的方法[20]，稍加改動，使用高效液相色譜(HPLC)法測定。待番茄果實成熟后，分次進(jìn)行采收，每次采收時稱量并記錄每處理單果質(zhì)量，單株結(jié)果數(shù)，換算為單位面積產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016軟件處理試驗數(shù)據(jù)和作圖；使用SPSS 20.0軟件，應(yīng)用LSD和Duncan’s檢驗法對顯著性差異(P<0.05)進(jìn)行多重比較、描述，應(yīng)用主成分分析法對測定指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄植株生長的影響

株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力可直觀反映植株和根系的生長情況，是衡量植株是否健壯的重要指標(biāo)。表2顯示，與常量鉀肥處理(T1)相比，各施鉀量處理(T2-T4)的番茄株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力均不同程度增加，且株高和根系活力增幅均達(dá)到顯著水平，莖粗的增幅在T2和T3處理下也達(dá)到了顯著水平，而葉片數(shù)在各處理下均無顯著變化；隨著施鉀量的升高，番茄植株的株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力均呈現(xiàn)先增后減的趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最大值，且均表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1；與常量鉀肥處理(T1)相比，T3處理設(shè)施番茄株高顯著提高5.21%，T3、T2、T4處理植株根系活力分別顯著增加38.53%、22.12%、21.11%，其余增施鉀肥處理相關(guān)指標(biāo)增幅均未達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果說明在一定范圍內(nèi)，增施鉀肥可以促進(jìn)番茄植株根系的生長，進(jìn)而促進(jìn)根系對水及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而顯著促進(jìn)植株的生長，但當(dāng)施鉀量繼續(xù)持續(xù)升高時這種促進(jìn)作用會顯著減弱，其中以增施50%鉀肥的效果最佳。

2.2 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄植株光合指標(biāo)的影響

2.2.1 葉片光合色素含量從表3可知，隨著施鉀量的增加，施鉀量處理番茄葉片光合色素含量均表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最高值；與T1處理相比，各增施鉀肥處理的葉片葉綠素b含量均無顯著變化，其余光合色素含量均顯著增加。其中，T3、T4處理間的葉綠素a和總?cè)~綠素含量無顯著差異，但均顯著高于T2處理，T2、T3、T4處理間類胡蘿卜素含量均無顯著差異；T3處理番茄葉片葉綠素a、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量分別比T1處理顯著增加33.81%、26.09%和18.57%。可見，增施鉀肥有利于設(shè)施番茄葉片光合色素含量的增加，并以葉綠素a和類胡蘿卜素含量增幅表現(xiàn)更為明顯，其中以T3、T4處理的效果最佳。

表2 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄植株生長及根系活力的影響

表3 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄光合色素含量的影響

2.2.2 光合氣體交換參數(shù)測定結(jié)果(表4)顯示，不同施鉀處理下，隨著施鉀量的增加，各施鉀處理的胞間CO2濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率基本均呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最大值，且各指標(biāo)均表現(xiàn)為T3、T4處理顯著高于T2、T1，而前兩者間和后兩者間均無顯著差異。其中，T3處理葉片的胞間CO2濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率分別比T1處理(常量施鉀)顯著提高14.42%、28.10%、51.12%、10.62%?？梢?，增施鉀肥有利于設(shè)施番茄葉片光合作用的進(jìn)行，并以T3處理的效果最佳。

2.2.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定結(jié)果(表5)表明，不同施鉀量處理間，設(shè)施番茄葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量(φPSⅡ)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)均未存在顯著差異，但基本都呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，在T3處理下達(dá)到最大。與常量施鉀處理(T1)相比，增施鉀肥后設(shè)施番茄葉片φPSⅡ在T2-T4處理下顯著增加，并在T3處理下達(dá)到最高值，但T3與T4處理間均無顯著差異； T3處理φPSⅡ較T1處理顯著提高37.31%?？梢姡m量增施鉀肥可顯著促進(jìn)設(shè)施基質(zhì)栽培番茄葉片光合過程。

2.3 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄果實品質(zhì)的影響

2.3.1 外觀品質(zhì)設(shè)施基質(zhì)栽培番茄外觀品質(zhì)測定結(jié)果(表6)顯示，由于施鉀量的不同，設(shè)施基質(zhì)栽培番茄的外觀品質(zhì)發(fā)生了許多改變，呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。隨著施鉀量的升高，番茄硬度呈逐漸增加趨勢，單果鮮質(zhì)量、單果干質(zhì)量、果形指數(shù)均呈現(xiàn)先增加后下降的變化趨勢，并多在T3處理下達(dá)到最大值，而含水率呈逐漸降低的趨勢。其中，果實硬度在各增施鉀肥處理(T2-T4)下均顯著高于T1處理(常量鉀肥)，T3處理較T1處理提高71.12%，而T2-T4處理間無顯著差異。單果鮮質(zhì)量在各增施鉀肥處理下較T1處理分別增加4.57%、18.73%、14.27%，后兩者增幅達(dá)到顯著水平。單果干質(zhì)量在各處理下的表現(xiàn)與鮮質(zhì)量相似，T3和T4處理顯著高于T1、T2處理，T3處理比T1處理顯著增加90.06%，前兩者間及后兩者間均無顯著差異。果實含水率在T3、T4處理間無顯著差異，但均顯著低于其余處理。果形指數(shù)在各施鉀肥處理間無顯著差異。適量增施鉀肥可以顯著提高設(shè)施番茄果實硬度、單果重，降低果實含水率。

表4 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄光合氣體交換參數(shù)的影響

表5 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

表6 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄外觀品質(zhì)的影響

2.3.2 內(nèi)在品質(zhì)圖1顯示，設(shè)施基質(zhì)栽培番茄各內(nèi)在品質(zhì)會顯著受到鉀肥的影響。隨著施鉀量的增加，各施鉀處理果實的可滴定酸含量先降后升，硝酸鹽含量呈升-降-升的變化趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最低值，其余品質(zhì)指標(biāo)均呈先升后降的變化趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最大值。其中，各增施鉀肥處理(T2-T4)番茄果實可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白、番茄紅素含量均顯著高于常量鉀肥處理(T1)，T3處理又不同程度高于T2、T4處理，T3處理的可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白、番茄紅素含量分別比T1顯著提高29.75%、134.92%、45.45%、41.76%(圖1，A、E、F、G)； T2-T4處理果實可溶性總糖含量和糖酸比也不同程度地高于T1處理，但僅T3處理的增幅達(dá)到顯著水平，分別比T1顯著提高39.05%和67.51%(圖1，B、D)；果實的可滴定酸含量表現(xiàn)為T2和T4處理與T1處理均無顯著差異，T3處理顯著低于其余處理，比T1處理顯著降低15.00%左右(圖1，C)；果實硝酸鹽含量在T2處理下稍高于T1處理，在T3、T4處理下均顯著低于T1處理，并以T3處理的降幅最大，達(dá)到31.28%(圖1，H)。綜合各項內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)的表現(xiàn)可知，適量增施鉀肥可以顯著改善、提高設(shè)施番茄品質(zhì)，有利于品質(zhì)形成，并以T3處理的效果最佳。

圖1 不同施鉀量下設(shè)施基質(zhì)栽培番茄內(nèi)在品質(zhì)的變化Fig.1 The internal quality of tomato cultivated in protected media under different potassium application rates

2.4 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄果實產(chǎn)量的影響

由表7可知，增施鉀肥在不同程度上促進(jìn)了番茄產(chǎn)量的增加。隨著施鉀量的增加，各指標(biāo)均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，并均在T3處理下達(dá)到最大值。與T1處理相比，T2-T4處理番茄單株果數(shù)均無顯著變化；單果鮮質(zhì)量在T2處理下無顯著變化，在T3、T4處理下分別顯著增加18.73%、13.54%；果實產(chǎn)量也在T2處理下無顯著變化，在T3、T4處理下分別顯著增加20.87%、19.57%。以上結(jié)果說明，增施鉀肥均有利于設(shè)施番茄產(chǎn)量的形成，并以T3處理(施鉀量增加50%，每次施用1.588 5 kg的K2O)增產(chǎn)幅度最大，超過這一范圍增產(chǎn)幅度則會降低。

2.5 不同施鉀量下設(shè)施基質(zhì)栽培番茄果實品質(zhì)綜合評價

2.5.1 果實生長及品質(zhì)的主成分分析主成分分析(PCA)是利用降維的思想，通過對指標(biāo)體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究，在損失較少信息前提下，將多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為相互獨立無關(guān)聯(lián)的綜合指標(biāo)，再進(jìn)行綜合評價。新的綜合變量可以反映出原來各項指標(biāo)的主要信息，以此來簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并找出指標(biāo)間的相互關(guān)系[21-22]。本試驗通過對株高、莖粗等16個指標(biāo)為分析指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，綜合評價番茄各項指標(biāo)對番茄生長、品質(zhì)的影響。

經(jīng)過主成分分析得到主成分特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計方差貢獻(xiàn)率如表8所示，本研究按照累計方差貢獻(xiàn)率大于99%的原則，選擇了3個主成分。其中，第一、二、三主成分的特征值分別為12.373、2.079、1.548，分別代表本試驗各處理16項生長、品質(zhì)指標(biāo)77.331%、12.997%和9.672%的信息，這3個主成分累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到100.000%，即可反映原始變量100.000%的信息，因此提取前3個主成分替代原16項指標(biāo)評價番茄生長、品質(zhì)。從而對番茄生長、品質(zhì)的評價由原來16個指標(biāo)降為3個相互獨立無關(guān)聯(lián)的主成分，達(dá)到了降維的目的。

2.5.2 果實品質(zhì)綜合評價經(jīng)主成分分析可知，前3個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到100.000%，所以可以使用這3個主成分來構(gòu)建分析模型。用各指標(biāo)的主成分載荷值(表9)除以相對應(yīng)主成分特征值的開平方根，可以獲得3個主成分中每個指標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，即特征向量值，以特征向量值為權(quán)重構(gòu)建3個主成分的函數(shù)表達(dá)式：

Z1=0.15x1+0.06x2+0.08x3+0.12x4+0.26x5+0.25x6-0.26x7-0.01x8+0.22x9+0.24x10-0.23x11+0.23x12+0.20x13+0.23x14+0.17x15-0.27x16

Z2=0.52x1+0.64x2+0.67x3+0.59x4+0.29x5+0.28x6-0.22x7+0.01x8+0.44x9+0.30x10-0.29x11+0.28x12+0.49x13+0.37x14+0.55x15-0.07x16

Z3=-0.33x1-0.27x2-0.05x3+0.26x4+0.05x5+0.21x6-0.19x7+0.80x8+0.06x9-0.26x10+0.35x11-0.33x12+0.07x13-0.21x14+0.10x15+0.25x16

上述3個函數(shù)表達(dá)式中，x1為株高，x2為莖粗，x3為葉片數(shù)，x4為硬度，x5為單果鮮質(zhì)量、x6為單果干質(zhì)量、x7為含水率、x8為果形指數(shù)、x9為可溶性固形物含量、x10為可溶性總糖含量、x11為可滴定酸含量、x12為糖酸比、x13為Vc含量、x14為可溶性蛋白含量、x15番茄紅素含量、x16為硝酸鹽含量。以各個成分相對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，由主成分得分和對應(yīng)的權(quán)重線性求和即可得到指標(biāo)的綜合評價函數(shù)(綜合得分：Y=0.77Z1+0.13Z2+0.10Z3)，依此計算出4個施鉀量設(shè)施基質(zhì)栽培下番茄生長及品質(zhì)的綜合得分和排序(表10)，各處理得分表現(xiàn)為：T3>T4>T2>T1。說明施鉀量增加50%處理(T3)下的設(shè)施基質(zhì)栽培番茄生長及品質(zhì)最佳，施鉀量增加75%處理(T4)次之。

表7 不同施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄產(chǎn)量的影響

表8 番茄果實生長及品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

表9 番茄果實生長及品質(zhì)指標(biāo)三個主成分載荷矩陣

表10 各處理綜合得分和排序

3 討 論

隨著中國設(shè)施番茄栽培生產(chǎn)面積的不斷擴(kuò)大，人們在番茄生產(chǎn)過程中施用肥料過程中存在極大的不合理性，尤其在施用鉀肥方面。為了追求更低的投入或更高的經(jīng)濟(jì)效益而過少或過量施用鉀肥，致使番茄整個生育期鉀肥供應(yīng)量不足或過量，造成肥料利用效率較低[23-25]，番茄品質(zhì)及產(chǎn)量下降，資源浪費。過量的施用肥料也會使肥料在土壤中積累，對生態(tài)環(huán)境造成危害[26-28]。針對不合理的肥料施用現(xiàn)狀，如何通過在設(shè)施番茄中科學(xué)、合理地施用鉀肥，提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)是當(dāng)今設(shè)施番茄栽培生產(chǎn)中亟待解決的問題[24]。

3.1 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄植株生長的影響

株高、莖粗等指標(biāo)是番茄生長狀況最為直觀的反映。本研究中，設(shè)施番茄植株株高、莖粗、葉片數(shù)經(jīng)過不同施鉀量處理后均呈現(xiàn)出不同程度的增長趨勢，其中T3處理番茄植株的株高、莖粗最大，顯著高于T1處理，這可能是因為鉀促進(jìn)了番茄生長相關(guān)酶的活性，進(jìn)而加快植株生長。此結(jié)果與孟慶雪[24]、楊玉珍等[29]、李俊[30]在番茄，以及曹永康等[31]在辣椒上的研究結(jié)果一致。同時，根系活力是判斷植株根系生理機(jī)能的重要指標(biāo)，根系活力越強，根系對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力越強[32]。楊萍等[25]研究發(fā)現(xiàn)，番茄根系活力隨著施鉀量的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，本研究結(jié)果與之相似，且以T3處理下番茄植株根系活力最高，并顯著高于T1處理，說明適量施鉀處理會促進(jìn)番茄根系的生長，致使根系對肥料的吸收能力增強，進(jìn)而進(jìn)一步提高設(shè)施番茄植株根系活力。

3.2 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄植株光合作用的影響

光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。本研究中設(shè)施番茄植株葉片光合色素經(jīng)過不同施鉀量處理后，含量整體呈上升趨勢，這可能是由于鉀是某些參與葉綠素合成酶的活化劑。鉀素水平也可能因為影響了葉綠素與蛋白質(zhì)的結(jié)合，使得葉片光合能力發(fā)生改變。王馨笙等[33]研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥能夠提高生姜葉片中葉綠素含量，本研究結(jié)果與之相似。同時，寧秀娟等[34]在番茄研究中發(fā)現(xiàn)，增施鉀肥可以顯著提高植株葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度。在本研究中，增施鉀肥處理番茄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度較T1處理都有不同程度的增加，這與其研究結(jié)論一致。另外，葉綠素?zé)晒鈾z測技術(shù)能夠在植物體無損傷的情況下，從電子傳遞層面快速、靈敏地檢測植物體光合生理狀況，測定植物葉片的光合反應(yīng)速率[35]。在本試驗中，隨著施鉀量的提高，番茄葉片φPSⅡ、Fv/Fm、qP均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，并以T3處理最高，而NPQ變化不顯著，但仍以T3處理下番茄葉片最低，說明在一定施鉀量范圍內(nèi)，鉀素能夠提高植物對光能的利用效率，阻止過剩光能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而抑制植物光合作用下降。

3.3 施鉀量對設(shè)施基質(zhì)栽培番茄果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

本研究中，T2-T4處理番茄單果重、果實產(chǎn)量均顯著高于T1處理，并以T3處理單果重、產(chǎn)量最高，這與王劍鋒[35]、秦文利等[36]在番茄上的研究結(jié)果相符，說明施用一定量鉀肥能夠促進(jìn)植物體內(nèi)有機(jī)物的積累，進(jìn)一步提高番茄單果重、單株果數(shù)，從而提高產(chǎn)量。同時，本試驗中增施鉀肥處理番茄果實果硬度較T1均有不同程度的提高，表明鉀可能參與了果皮中的纖維素及果膠的合成，從而提高果實硬度，有利于果品貯藏和方便長距離運輸。郎文培等[37]在生菜研究中發(fā)現(xiàn)，增施鉀肥可以提高生菜干物質(zhì)的積累量。本研究也發(fā)現(xiàn)增施鉀肥處理能顯著提高設(shè)施番茄單果干質(zhì)量，并以T3處理番茄干質(zhì)量最大，即鉀肥可以提高番茄果實干物質(zhì)的積累。另外，番茄果實中的可溶性固形物、可溶性總糖、可滴定酸、Vc、番茄紅素、可溶性蛋白均是重要的品質(zhì)指標(biāo)。本試驗研究表明，適量增施鉀肥可以不同程度提高番茄果實中可溶性固形物、可溶性總糖、Vc、番茄紅素含量，并以T3處理增幅最大，但繼續(xù)加大施鉀量，番茄的品質(zhì)和產(chǎn)量增幅會下降，這與常蕊[38]、齊紅巖等[39]、韓啟厚[40]等在黃瓜、番茄上的研究結(jié)果一致，表明設(shè)施栽培番茄在施鉀量增加50%條件下可以有效提高番茄的果實風(fēng)味，且營養(yǎng)價值更高?？扇苄缘鞍资侵匾臓I養(yǎng)物質(zhì)，植物體內(nèi)的可溶性蛋白可參與各種酶類代謝過程，同時易被人體所吸收利用，參與調(diào)節(jié)生理功能并為人體提供能量[41]。在本研究中，各增施鉀量處理均可以提高設(shè)施番茄果實內(nèi)可溶性蛋白含量，并以T3處理番茄果實可溶性蛋白含量最高，且顯著高于T1處理，這與蘇苑君[42]在生菜上的研究結(jié)果一致。

此外，果實中過多的硝酸鹽不僅會對人類身體健康帶來危害，也會給生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。經(jīng)實驗檢測結(jié)果證明，本研究中T3處理番茄果實內(nèi)硝酸鹽含量均低于其他施肥處理，但高于不施肥對照，說明增施鉀肥可以提高氮肥的利用率，進(jìn)而降低果實內(nèi)硝酸鹽含量。

綜上所述，在設(shè)施基質(zhì)栽培條件下，番茄生長(株高、莖粗、根系活力)、光合(光合色素、光合參數(shù)、熒光參數(shù))、品質(zhì)(可溶性固形物、可溶性總糖、Vc、番茄紅素等)、產(chǎn)量在一定的范圍內(nèi)隨施鉀量的增加而提高，一旦超過這個范圍這種提高效應(yīng)不僅不明顯，而且還會減少。經(jīng)綜合評價發(fā)現(xiàn)，T3處理的得分最高，其次為T4、T2、T1處理，T1處理得分最低?？梢?，在鉀肥增量50%處理下，每次營養(yǎng)液中K2O為1.59 kg時，較常量鉀肥處理可顯著促進(jìn)番茄植株的生長，增加光合色素含量，進(jìn)而促進(jìn)葉片光合作用效率，改善番茄果實品質(zhì)，提高產(chǎn)量。