不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)的影響

洪丕征，李巧玉，郭新送，范仲卿，陳衛(wèi)民，張晶，侯文聰，李芳霞，丁方軍，

（1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部腐植酸類肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271600；2.山東合泰檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，山東 泰安 271600；3.濟(jì)南護(hù)理職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200）

鉀作為作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可或缺的大量元素之一，在作物體內(nèi)參與并調(diào)控諸多至關(guān)重要的生理生化過(guò)程，直接影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成［1-5］。目前，有關(guān)不同鉀素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成等方面的影響研究大多集中在一些無(wú)機(jī)鉀鹽，如硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等［6-8］。然而，有研究表明，一些有機(jī)酸鉀（甲酸鉀、乙酸鉀、丙酸鉀等）也可顯著影響作物不同生育期的生理生化指標(biāo)，進(jìn)而最終影響作物產(chǎn)量及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。目前這些應(yīng)用研究主要集中在水稻、辣椒、煙草、茄子等作物上［9-12］，針對(duì)北方常見(jiàn)作物小白菜（Brassica rapassp.chinensis）的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。為此，本試驗(yàn)以小白菜為對(duì)象，研究甲酸鉀、乙酸鉀及利用均苯四甲酸二酐（均酐）生產(chǎn)排放物生成的均苯四甲酸鉀等不同有機(jī)酸鉀對(duì)其幼苗生長(zhǎng)的影響，以期為小白菜苗期鉀素管理及生產(chǎn)均酐所產(chǎn)生排放物的農(nóng)業(yè)利用提供參考依據(jù)。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小白菜品種為青梗菜（冬寶F1）。供試鉀肥分別為硫酸鉀、甲酸鉀、乙酸鉀、均苯四甲酸鉀。硫酸鉀、甲酸鉀、乙酸鉀均為分析純。均苯四甲酸鉀由均酐生產(chǎn)排放物與氫氧化鉀溶液進(jìn)行中和反應(yīng)生成，其為有機(jī)酸鉀溶液的主要成分。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2021年8月在山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司農(nóng)業(yè)農(nóng)村部腐植酸類肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：硫酸鉀（PS）、甲酸鉀（OS1）、乙酸鉀（OS2）、均苯四甲酸鉀（OS3）、對(duì)照（CK，不施鉀鹽）。水培溶液中鉀濃度統(tǒng)一為1 g/L（以K2O計(jì)），氮素及磷素分別由尿素和磷酸一銨提供，其他元素正常供應(yīng)，且各處理濃度一致。采用LED光照循環(huán)水培裝置進(jìn)行培養(yǎng)：選取長(zhǎng)勢(shì)一致的小白菜幼苗（二葉一心）采用專用固定裝置將植株固定于LED光照循環(huán)水培裝置種植孔中，每天交替進(jìn)行12 h光照、12 h黑暗，室溫控制在25℃。每處理重復(fù)10次，處理時(shí)間為12 d，每3 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

待處理12 d后進(jìn)行植株樣品采集，將小白菜幼苗洗凈、吸干水分后測(cè)定根長(zhǎng)。用萬(wàn)分之一天平分別稱量地上部及地下部鮮重，計(jì)算鮮重根冠比。之后，將小白菜植株置于信封內(nèi)，于烘箱中105℃下殺青30 min，然后在65℃下烘干至恒重，最后稱量地上部及地下部干重，并計(jì)算干重根冠比。植株根系活力采用TTC法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS24.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（P＜0.05）。采用Origin Pro 9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗地上部生長(zhǎng)的影響

由圖1A看出，不同有機(jī)酸鉀處理對(duì)小白菜幼苗地上部生長(zhǎng)的影響差異較大。PS、OS1、OS2處理小白菜幼苗地上部鮮重顯著高于CK。其中PS處理增幅最大，較CK增加179.4%；其次為OS1、OS2處理，較CK分別增加83.3%、104.9%，但兩處理間差異不顯著；OS3處理較對(duì)照增加10.5%，但差異不顯著。

與CK相比，PS、OS1、OS2處理均顯著提高小白菜幼苗地上部干重，且OS1、OS2處理增幅較大，分別達(dá)到64.3%、63.5%；其次為PS處理，較CK增加32.2%；而OS3處理小白菜幼苗地上部干重較CK有所降低，但差異未達(dá)顯著水平（圖1B）。

圖1 不同處理小白菜幼苗地上部鮮、干重比較

2.2 不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗根系生長(zhǎng)的影響

由圖2看出，不同有機(jī)酸鉀處理對(duì)小白菜幼苗根長(zhǎng)、根鮮重、根干重的影響有較大差異。其中OS1、OS3處理小白菜幼苗根長(zhǎng)顯著低于CK和PS處理，OS2和PS處理與CK差異不顯著（圖2A）。PS、OS1、OS2處理顯著提高小白菜根鮮重。其中以O(shè)S1處理的促進(jìn)作用最大，較CK顯著提高653.8%；其次為PS、OS2處理，較CK分別提高281.8%、189.6%；OS3處理對(duì)小白菜幼苗根鮮重的影響最小，與CK差異不顯著（圖2B）。與根鮮重的變化趨勢(shì)大體一致，PS、OS1、OS2處理下小白菜幼苗根干重顯著高于CK，分別高出119.2%、101.2%、92.4%，OS3處理較CK也增加但差異不顯著（圖2C）。

圖2 不同處理小白菜幼苗根長(zhǎng)、鮮重、干重比較

2.3 不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗物質(zhì)分配的影響

總體來(lái)看，不同有機(jī)酸鉀處理對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中的物質(zhì)分配影響不同（圖3）。PS、OS1、OS2處理顯著提高小白菜幼苗的鮮重根冠比。其中OS1處理增幅最大，達(dá)372.3%；其次為PS、OS2處理，分別較CK提高39.1%、22.7%；OS3處理較CK有小幅提高（1.6%），但差異不顯著（圖3A）。

由圖3B看出，所有鉀鹽處理均顯著提高小白菜幼苗的干重根冠比。其中以PS處理的提升效應(yīng)最大，較CK升高63.6%；其次為OS1、OS2、OS3三個(gè)有機(jī)酸鉀處理，干重根冠比較CK分別提高23.7%、18.8%、24.1%，但這3個(gè)處理間差異不顯著。

圖3 不同處理小白菜幼苗鮮重、干重根冠比比較

2.4 不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗根系活力的影響

根系活力能直接反映根系對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收能力。由圖4看出，PS、OS1、OS2處理顯著提升小白菜幼苗的根系活力。其中以O(shè)S1處理的促進(jìn)作用最大，較CK提升40.3%；OS2處理次之，較CK提升36.6%；PS處理較CK亦升高21.1%；OS3處理根系活力略升高，但與CK差異不顯著。

圖4 不同處理對(duì)小白菜幼苗根系活力的影響

3 討論

3.1 有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)的影響

研究表明，有機(jī)酸鉀可顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng)［9-12］。本研究表明，OS1、OS2處理顯著提高小白菜幼苗地上部及地下部鮮重、干重。這與劉燕等［9］在水稻幼苗上的研究結(jié)果一致，說(shuō)明有機(jī)酸鉀可顯著影響小白菜幼苗地上部與根系的物質(zhì)累積。本研究中，以地上部干重為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，與硫酸鉀相比，甲酸鉀、乙酸鉀對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)最大，同時(shí)也顯著提高根鮮重和干重。其可能原因?yàn)?，甲酸鉀、乙酸鉀與均苯四甲酸鉀相比分子量小，更易被小白菜幼苗根系吸收利用，可提供葉片光合作用所必需的碳源，進(jìn)而提高小白菜幼苗葉片光合固碳能力，最終促進(jìn)小白菜幼苗地上部干物質(zhì)累積［9，13］；另一個(gè)原因可能是：甲酸鉀處理下小白菜幼苗根系活力最強(qiáng)，進(jìn)而對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力更強(qiáng)，供給地上部的水分和養(yǎng)分更多。因此認(rèn)為，甲酸鉀、乙酸鉀是小白菜苗期補(bǔ)鉀效果較好的鉀源，可作為小白菜苗期專用水溶肥料的鉀源原料。

3.2 有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜干物質(zhì)分配的影響

鉀素作為作物生長(zhǎng)發(fā)育必需的礦質(zhì)元素之一，在調(diào)控作物體內(nèi)碳水化合物分配、運(yùn)轉(zhuǎn)與貯存方面起到至關(guān)重要的作用，不僅能促進(jìn)新合成碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且對(duì)貯存礦物質(zhì)的移動(dòng)也有顯著作用［14-18］。與之一致，本研究也表明不同鉀鹽處理顯著影響小白菜幼苗的干物質(zhì)分配，所有鉀鹽處理均顯著提高小白菜幼苗的干重根冠比，以硫酸鉀處理增幅最大，甲酸鉀次之。這說(shuō)明有機(jī)酸鉀也能使更多的干物質(zhì)向根系分配、累積。其可能的機(jī)制是：與硫酸鉀類似，有機(jī)酸鉀在光合同化物和養(yǎng)分運(yùn)輸中也起到了重要作用——有機(jī)酸鉀能促進(jìn)光合同化物以蔗糖和氨基酸形式向小白菜幼苗根系等生理反應(yīng)庫(kù)運(yùn)輸累積，在鉀素供應(yīng)充足情況下，作物體內(nèi)鉀濃度、滲透勢(shì)、韌皮部?jī)?nèi)液流量和運(yùn)轉(zhuǎn)速率均處在較高水平，韌皮液中蔗糖等物質(zhì)濃度也相應(yīng)增加，從而使更多的光合同化物向根系運(yùn)轉(zhuǎn)、累積，最終導(dǎo)致小白菜幼苗干重根冠比的提高。鉀的此種作用與其能在篩管中形成一定滲透勢(shì)和形成高能化合物裝載光合同化物相關(guān)聯(lián)［18-20］，其具體作用機(jī)制需進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

不同有機(jī)酸鉀對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)參數(shù)的影響不同，甲酸鉀、乙酸鉀對(duì)小白菜幼苗地上部干重的促進(jìn)效應(yīng)最優(yōu)，二者均顯著提高小白菜幼苗根鮮重、干重及根系活力。甲酸鉀對(duì)小白菜幼苗鮮重根冠比的提升效果最好，而硫酸鉀對(duì)干重根冠比的提升效應(yīng)最大。以地上部干重為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，相較于硫酸鉀，甲酸鉀、乙酸鉀對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)最大，均苯四甲酸鉀對(duì)其影響最小。甲酸鉀、乙酸鉀是小白菜苗期補(bǔ)鉀效果較好的鉀源，可作為小白菜苗期專用水溶肥料的鉀源原料。