不同施鉀量對朝天椒品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

李洋洋，張可慧，魯若楠，劉冬梅，陳增杰，李 瀟，韓 霜

（1.商丘師范學(xué)院生物與食品學(xué)院·植物與微生物互作河南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南商丘 476000；2.柘城縣工業(yè)信息化和科技局 河南商丘 476200）

鉀是一種重要的大量營養(yǎng)元素，直接或間接影響植物的生理和生化過程，對生長、發(fā)育、質(zhì)量和產(chǎn)量至關(guān)重要[1-2]。此外，K+可以提高作物對生物和非生物脅迫的抵抗力[3]。盡管土壤中的K+儲量很大，但大多數(shù)土壤中只有少量可溶性鉀，對于大部分農(nóng)作物來說，必須施用一定量的鉀肥來滿足作物生長的需求[1]。缺鉀會抑制植物的生長、降低耐旱性和對病原體的抵抗力，會減少葉片中糖和蛋白質(zhì)的累積[4]。通過增施鉀肥，可促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，從而起到增產(chǎn)作用[5]。研究表明，適量施用鉀肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，還可以明顯改善瓜果蔬菜的品質(zhì)，使果實(shí)中的維生素C 含量、可溶性糖含量有所升高。在氮、磷、鉀3 種肥料中，農(nóng)作物對鉀肥的利用水平最低[6-7]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，過量施用肥料對生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的影響，同時還會導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)，如何進(jìn)行合理施肥、提高鉀肥利用效率是亟待解決的問題。

辣椒（Capsicum annuumL.）為茄科辣椒屬植物，具有較高的營養(yǎng)價值，特別是維生素C 含量十分豐富。研究表明，朝天椒中維生素C 含量（w，后同）50.8～225.4 mg·100 g-1，平均含量為135.64 mg·100 g-1，朝天椒不同品種維生素C 含量不同[8]。黃科等[9]研究了辣椒品質(zhì)與氮磷鉀肥施用量的關(guān)系，提出影響辣椒維生素C 含量的主要因素是施鉀水平。對遵義辣椒的研究發(fā)現(xiàn)可溶性蛋白含量隨著鉀肥濃度的升高而降低，造成這種現(xiàn)象的原因可能和辣椒中含鉀的氨基酸含量較少有關(guān)[9]。董潔等[10]研究發(fā)現(xiàn)，施用鉀肥過量或不足會降低果實(shí)品質(zhì)。不同施鉀濃度對辣椒果實(shí)中的可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C 的含量有顯著的影響[11-12]。鉀肥可改善蔬菜的品質(zhì)，提高可溶性蛋白和維生素C 的含量，但過量鉀肥將會使蔬菜的品質(zhì)下降[10，13]。大量研究表明，我國化肥使用量較高，已經(jīng)超出最優(yōu)施肥量，較高的鉀肥使用量會在一定程度上減弱農(nóng)作物的生產(chǎn)力，使農(nóng)作物產(chǎn)量降低[14-15]。

以往研究不同肥料對辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，多采用基質(zhì)盆栽或水培方法[16-17]，采用大田方法鮮見報(bào)道，筆者通過大田試驗(yàn)研究不同施鉀量對朝天椒品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，以期為種植過程中合理施用鉀肥、實(shí)現(xiàn)減肥增效提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器試劑

供試朝天椒品種：柘椒新一代（V7，河南省北科種業(yè)有限公司），常規(guī)品種；天紅一號（V8，河南省金滿園農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司），常規(guī)品種。

儀器與化學(xué)試劑：火焰光度計(jì)、往返式振蕩機(jī)、紫外分光光度計(jì)等；硫酸鉀（產(chǎn)地：俄羅斯，K2O 含量≥52%）、尿素（安陽中盈化肥有限公司，總氮含量≥52%）、過磷酸鈣（江蘇美樂肥料有限公司，P2O5含量≥12%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020 年3 月至2021 年10 月在柘城縣牛城鄉(xiāng)辣椒小鎮(zhèn)柘城縣紅立方集團(tuán)辣椒育苗基地開展。該地屬于溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.4 ℃，年平均降水量700.7 mm。種植前表層土壤的化學(xué)性質(zhì)（0～10 cm）為pH 值8.5，電導(dǎo)率203.14 μ S·cm-1，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量分別為19.4 mg·kg-1和14.30 mg·kg-1，有效鉀含量163.16 mg·kg-1，有效磷含量13.09 mg·kg-1，有機(jī)物含量19.90 g·kg-1。將待試品種的種子于2021 年3 月14 日進(jìn)行播種，5 月3 日移栽。用過磷酸鈣和尿素做基肥，設(shè)置不同鉀肥水平，其中有效K2O 由K2SO4提供，各處理施肥量如表1 所示。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2 個品種各5 個處理，每個處理共設(shè)3 次重復(fù)，栽培株距25 cm，行距30 cm，每個小區(qū)長12 m，壟距1 m，小區(qū)面積為12 m2，共計(jì)360 m2。

表1 各處理施肥量

分別于開花后第28 天、56 天取果實(shí)樣品各20顆（圖1 和圖2），然后測量其維生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量。完全成熟后測產(chǎn)量。

圖1 28 d 天紅一號（上）、柘椒新一代（下）

圖2 56 d 天紅一號（上）、柘椒新一代（下）

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)的測定 銨態(tài)氮含量的測定采用2 mol·L-1KCl 浸提-靛酚藍(lán)比色法，硝態(tài)氮含量的測定采用紫外分光光度校正因數(shù)法，速效磷含量的測定采用0.05 mol·L-1NaHCO3法，速效鉀含量的測定采用火焰光度法[18-19]。

1.3.2 維生素C 含量的測定 維生素C 含量的測定采用紫外分光光度計(jì)法[20-21]。取28、56 d 果實(shí)各0.5 g，加入1%鹽酸充分研磨后過濾于25.0 mL 的容量瓶中，加入10%鹽酸溶液定容，在避光、室溫下提取30 min，取1.0 mL 浸提液在4000 r·min-1條件下離心10 min，取上清液0.1 mL 到10.0 mL 容量瓶中定容，使用紫外分光光度計(jì)在波長243 nm 測定溶液的吸光度，根據(jù)維生素C 的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出樣品中維生素C 含量。

w：標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得維生素C 含量；m：總稱取質(zhì)量。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量的測定 蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)染色法（Bradford）[22-23]。稱取果實(shí)鮮樣0.5 g，放入研缽中，加入0.05 mol·L-1PBS 緩沖液l mL，之后充分研磨。倒入10 mL 離心管中，2 mL 的緩沖液沖洗研缽，定容，4000 r·min-1離心20 min，將樣品冷藏保存。測定時吸取0.1 mL 提取液，放入試管中，加入5 mL 考馬斯亮藍(lán)，使用紫外分光光度計(jì)在595 nm 波長條件下進(jìn)行比色，根據(jù)蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出樣品中可溶性蛋白含量。

1.3.4 可溶性糖含量的測定 可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[24]。取干樣0.5 g，剪碎混勻，放入10 mL 離心管中，加入4 mL 80%的酒精，用保鮮膜封口，放置在80 ℃水浴提取30 min，加2 mL 80%的乙醇，沖洗試管內(nèi)殘?jiān)?，重?fù)提取兩次，最后用蒸餾水定容。吸取1 mL 的提取液放置于10 mL 試管中，加入5 mL 的蒽酮，搖勻后立刻放入沸水中水浴10 min，期間不斷振蕩，取出冷卻至室溫，使用紫外分光光度計(jì)以空白作為對照在625 nm 波長下比色，根據(jù)可溶性糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算溶液中可溶性糖含量。

1.3.5 產(chǎn)量測定 在果實(shí)成熟期采摘果實(shí)，每小區(qū)隨機(jī)取3 m2進(jìn)行人工收獲，單獨(dú)計(jì)產(chǎn)。

產(chǎn)量/（kg·hm-2）＝鮮質(zhì)量（kg）/3×10 000。（4）

1.3.6 數(shù)據(jù)處理 利用Excell 整理原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行繪圖，采用SPSS 22.0 進(jìn)行雙因素方差分析（ANOVA），各指標(biāo)差異顯著性分析采用Duncan法，差異性顯著水平為0.05（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀量對朝天椒品質(zhì)的影響

2.1.1 不同施鉀量對朝天椒維生素C 含量的影響 由表2 可知，V7 品種28 d 果實(shí)T2 處理維生素C 含量最高，除2021 年T4 處理外，T2 處理下維生素C 含量顯著高于其他處理，2 年內(nèi)平均值比CK、T1、T3、T4 中維生素C 含量分別高出了51.76%、38.93%、78.37%、68.49%。隨著鉀肥量的升高維生素C 含量逐漸增加，在T3、T4 處理下維生素C 含量開始下降。56 d 果實(shí)T3 處理下維生素C 含量最高，兩 年 內(nèi) 平 均 依 次 比CK、T1、T2、T4 高 出35.25%、30.08%、8.77%、21.69%；隨著施鉀量的增加，果實(shí)維生素C 含量增加，但是超過T3 處理水平后維生素C 含量呈下降趨勢。

表2 不同施鉀量對2 個朝天椒品種維生素C 含量的影響 （mg·100 g-1）

V8 品種28 d 果實(shí)中維生素C 含量隨著鉀肥量的升高而增加。56 d 果實(shí)T2 處理維生素C 含量最高，比CK、T1、T3、T4 高出13.61%、2.66%、36.72%、39.13%。T2 處理下維生素C 含量最高，之后隨著鉀肥使用量的升高而降低。因此，鉀肥的使用對V8 品種維生素C 的積累有一定的促進(jìn)作用，超過一定施用量之后，其維生素C 含量隨鉀肥使用量的增加而下降。從維生素C 含量角度分析，90 kg·hm-2為最佳有效施用量。品種因子對28 d 采摘的朝天椒果實(shí)維生素C 含量的影響達(dá)到顯著水平，鉀素因子對56 d 采摘的朝天椒果實(shí)維生素C 含量的影響也達(dá)到顯著水平，兩因子的交互作用對維生素C 含量的影響達(dá)到極顯著水平。

2.1.2 不同施鉀量對朝天椒可溶性蛋白含量的影響 由表3 可知，V7 品種28 d 果實(shí)在T4 處理下可溶性蛋白含量最高，相較于CK 處理差異顯著。CK、T1、T2 處理下56 d 果實(shí)的可溶性蛋白含量隨著施鉀量的升高呈上升趨勢，差異顯著。從可溶性蛋白含量角度分析，T2 水平的施鉀量最有利于V7中可溶性蛋白的積累。

表3 不同施鉀量對2 個朝天椒品種可溶性蛋白含量的影響 （g·100 g-1）

2020 年28 d V8 果實(shí)中可溶性蛋白含量除T2外整體呈上升趨勢，T3 處理可溶性蛋白平均含量比不施鉀CK 高49.01%。在T3 處理下，56 d 果實(shí)可溶性蛋白含量最高，2 年內(nèi)平均值分別比CK、T1、T2、T4 中可溶性蛋白質(zhì)含量高出28.73%、23.40%、22.08%、22.52%。T1、T2、T3 可溶性蛋白含量隨著鉀肥量的升高而增加，T4 組處理下的可溶性蛋白含量顯著下降。由此可知T3 處理水平最利于可溶性蛋白的積累。56 d 果實(shí)中可溶性蛋白含量與28 d 果實(shí)相比有明顯的下降趨勢。品種因子對56 d果實(shí)中可溶性蛋白含量的影響達(dá)到極顯著水平，鉀素因子對28 d 和56 d 果實(shí)中可溶性蛋白含量的影響達(dá)到極顯著水平，兩因子有交互作用對56 d 果實(shí)可溶性蛋白含量的影響達(dá)到極顯著水平。

2.1.3 不同施鉀量對朝天椒可溶性糖含量的影響 表4 表明，V7 品種56 d 果實(shí)在T2 處理下可溶性糖含量最高，平均依次比CK、T1、T3、T4 高出30.27%、38.06%、29.68%、22.23%。從2020 年數(shù)據(jù)分析，隨著鉀肥量的升高，CK、T1、T2 處理可溶性糖含量逐漸上升，T3、T4 處理可溶性糖含量有所下降。從可溶性糖含量角度分析，T2 施鉀水平最有利于V7 中可溶性糖的積累。

表4 不同施鉀量對2 個朝天椒品種可溶性糖含量的影響 （mg·g-1）

V8 品種56 d 果實(shí)在T3 處理下可溶性糖含量最高，依次比CK、T1、T2、T4 高出75.59%、68.15%、16.47%、48.47%。在一定范圍內(nèi)，隨著施鉀水平的升高可溶性糖含量上升；若施鉀過量，可溶性糖含量開始下降，T4 與T3 相比可溶性糖含量顯著下降。以上結(jié)果表明V8 品種可溶性糖含量在一定范圍內(nèi)隨著施鉀肥水平的升高而升高，T3 水平是最佳施鉀量。品種因子對可溶性糖含量的影響達(dá)到極顯著水平，鉀素因子對可溶性糖含量的影響也達(dá)到極顯著水平，兩因子有交互作用，而且對可溶性糖含量的影響達(dá)極顯著水平。

2.2 施鉀量對朝天椒產(chǎn)量的影響

表5 顯示，V7 品種T2 處理下平均總產(chǎn)量顯著高于其他處理，分別比CK、T1、T3、T4 高33.23%、24.70%、28.95%、49.48%。以上結(jié)果表明，隨著鉀肥量的增加，該品種的總產(chǎn)量增加，當(dāng)施鉀量超過T2處理即90 kg·hm-2時，V7 品種產(chǎn)量開始下降。

表5 不同施鉀量對2 個朝天椒品種產(chǎn)量（鮮質(zhì)量）的影響（kg·hm-2）

V8 品種T2 施鉀量每hm2產(chǎn)量最高，顯著高于對照組99.75%；但當(dāng)鉀肥量過高時會導(dǎo)致V8 品種產(chǎn)量下降，從T3 處理開始，隨著施鉀水平的增加產(chǎn)量下降。有效K2O 使用量T2～T3 處理，即90～135 kg·hm-2范圍有利于產(chǎn)量的提高。品種因子對產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，鉀素因子對產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，兩因子的交互作用對產(chǎn)量的影響未達(dá)顯著水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 鉀肥對朝天椒的作用

鉀肥在增加作物產(chǎn)量和提升品質(zhì)方面起著重要作用[25-26]。鉀元素在朝天椒生長發(fā)育過程中具有十分重要的作用，被稱為“品質(zhì)元素”[27]。鉀素是朝天椒生長過程中所必需的元素，鉀素在植株體內(nèi)的含量僅次于氮素，適量的K 素營養(yǎng)能夠促進(jìn)朝天椒體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，從而促進(jìn)植株的生長，合理的施用是提高朝天椒產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施之一[28]。

適量的鉀肥除了可以影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)外，還可以促進(jìn)作物對氮素的吸收[29]。研究表明，在農(nóng)作物種植過程中對氮肥的施用量明顯大于鉀肥，忽略了鉀肥對作物生長的重要性，從而使朝天椒產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降[30]。鉀肥對提高V7、V8 的產(chǎn)量和品質(zhì)都起著不可替代的作用。

3.2 鉀肥對朝天椒維生素C積累的影響

V7、V8 施用鉀肥可以明顯提高果實(shí)中維生素C 含量，隨著鉀肥施用量的提高，朝天椒果實(shí)中維生素C 含量逐漸增加，90 kg·hm-2施鉀量以下朝天椒果實(shí)中維生素C 含量增加明顯，當(dāng)施肥量繼續(xù)增大時，維生素C 含量有下降趨勢，該研究與高懷春[31]的研究結(jié)論一致。對比氮、磷、鉀3 種肥料，鉀肥對提高維生素C 含量的作用效果最明顯[32]。鉀素在植物生長過程中參與植物的光合作用，提高酶的活性，同時可以促進(jìn)對氮素的吸收，所以在一定的氮水平下，增施鉀肥能有效提高辣椒果實(shí)中維生素C 含量。

3.3 鉀肥對朝天椒可溶性蛋白積累的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，V7 品種56 d 果實(shí)在90 kg ·hm-2有效K2O 處理下可溶性蛋白含量最高，V8 品種56 d 果實(shí)在135 kg·hm-2有效K2O 處理下可溶性蛋白含量最高，隨著鉀肥供應(yīng)量的增大，朝天椒果實(shí)中的可溶性蛋白含量呈逐漸降低的趨勢，但降低幅度不顯著，說明當(dāng)鉀肥超過一定數(shù)量時，會因打破果實(shí)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的相對平衡狀態(tài)而引起果實(shí)質(zhì)量的降低，該結(jié)論與劉瑞平[33]、韋偉等[34]的研究結(jié)果相一致。曹永康等[11]的研究表明，施鉀處理能顯著提高辣椒果實(shí)中可溶性蛋白、維生素C 含量，當(dāng)施鉀量過高時維生素C 含量反而下降，與本研究結(jié)果一致。

3.4 鉀肥對朝天椒可溶性糖積累的影響

在果蔬的生產(chǎn)過程中合理施用鉀肥可以有效提高果蔬糖分含量，對進(jìn)一步提高果蔬質(zhì)量也有良好的效果[35-36]。適量的鉀肥可以有效地促進(jìn)有機(jī)碳的同化和干物質(zhì)的快速積累，過量施用鉀肥會使整個植株體內(nèi)鉀離子含量失調(diào)、代謝紊亂，而導(dǎo)致可溶性糖含量下降[37]。李會合等[38]研究表明，隨著鉀肥施用量的增加，植株體內(nèi)可溶性糖含量有上升的趨勢，當(dāng)施肥量過多時可溶性糖含量反而開始下降，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

3.5 鉀肥對朝天椒產(chǎn)量的影響

在蔬菜生長發(fā)育過程中的總?cè)照?、氣溫、土壤含水量以及營養(yǎng)元素含量都會影響蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，不同施肥水平對辣椒產(chǎn)量影響不同[34]。本研究結(jié)果表明，施用鉀肥可以顯著提高朝天椒產(chǎn)量，90 kg·hm-2有效鉀處理下V7、V8 2 個品種每hm2產(chǎn)量顯著高于CK 組，這可能與辣椒中鉀含量適宜有關(guān)。

3.6 結(jié)論

綜合對2 個品種的維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量以及總產(chǎn)量的分析，V7、V8 最佳有效鉀施用量為90 kg·hm-2。品種因子和鉀素因子對產(chǎn)量的影響達(dá)到顯著水平。