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)

甜瓜需鉀量較高且對鉀反應(yīng)比較敏感[1]，是典型的喜鉀作物，同時鉀是決定甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一[2]。增施鉀肥可提高作物對其他營養(yǎng)元素如N，P等吸收利用能力[3]，促進(jìn)光合同化產(chǎn)物向生殖器官轉(zhuǎn)運與分配[4]，防止早衰[5]，促進(jìn)果實發(fā)育和成熟，對作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及提高鉀肥利用率具有重要作用[6]。施鉀是獲得甜瓜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和養(yǎng)分高效利用的基礎(chǔ)，而不合理施鉀是限制甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要原因之一[7]，且會使土壤速效鉀含量在表層富集并向深層遷移，富集的鉀素在土壤中具有較明顯的淋溶現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤酸化[8]。明確作物生育時期對養(yǎng)分的吸收規(guī)律，可以抓住需肥關(guān)鍵期，是提高作物養(yǎng)分利用率的有效途徑[9]。研究不同鉀肥管理措施對甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用的影響，對指導(dǎo)甜瓜鉀素管理具有一定的指導(dǎo)意義。當(dāng)前國內(nèi)外研究主要圍繞如何合理施用鉀肥對作物產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀素利用等方面開展了大量研究，并獲得了重要的研究結(jié)論。鉀肥與磷肥配合施用有利于促進(jìn)玉米生長發(fā)育，明顯提高產(chǎn)量及鉀肥利用率[10]。黃興成等[11]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(jī)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。毛家偉等[12]的研究結(jié)果表明，碳酸鉀肥和生物包膜緩釋鉀肥的鉀肥利用率較常規(guī)硫酸鉀肥分別增加16.81%和7.93%。吳紹軍等[13]的研究結(jié)果顯示，隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量及產(chǎn)量增加，當(dāng)追施質(zhì)量比為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。近年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者為追求更高的產(chǎn)量和收益，設(shè)施栽培中往往過量施用化肥。當(dāng)前，關(guān)于平衡施用鉀肥的研究，大多集中在鉀肥與其他肥料配施、不同基追比例等方面，有關(guān)追施時期后移的研究報道較少。因此，本試驗在連棟棚加地膜覆蓋高產(chǎn)栽培條件下，通過研究鉀肥追肥時期后移對甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀肥利用率的影響，確定合理的鉀肥追施時期，以期為甜瓜科學(xué)合理施肥提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

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。

1.1 試驗材料

土壤基本理化性質(zhì)為：pH值7.81，有機(jī)質(zhì)17.8 g·kg-1，全氮1.05 g·kg-1，堿解氮120.1 mg·kg-1，有效磷12.3 mg·kg-1，速效鉀127.4 mg·kg-1。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，果實成熟期38～42 d，平均單瓜質(zhì)量約2.0 kg，果肉厚約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

試驗設(shè)6個處理(表1)，每個處理重復(fù)3次，隨機(jī)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，兩頭留有長4 m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。

試驗于2019-03-15播種育苗，2019-04-08定植，2019-07-02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。各處理均基施有機(jī)肥30 t·hm-2(含N 0.8%，P2O50.4%，K2O 0.4%)，基施磷肥105 kg·hm-2(過磷酸鈣，含P2O516%)，氮肥(尿素，含N 46.4%)185 kg·hm-2，其中尿素基施40%，伸蔓期和膨瓜期各追施30%。試驗所用鉀肥(300 kg·hm-2)為硫酸鉀(含K2O 51%)，施用方法參照表1。

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，取樣洗凈后置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至質(zhì)量恒定后稱量，計算干物質(zhì)積累量并將植株干樣粉碎后過20目篩，用于測定植株鉀含量。植株鉀含量測定采用濃H2SO4-H2O2法消煮，火焰光度計法[14]。成熟期選取5株果實稱其單瓜質(zhì)量，然后用刀縱向切開果實，用游標(biāo)卡尺測量果實縱徑、橫徑和肉厚。用手持測糖儀測定中心和邊部可溶性固形物含量；可滴定酸含量采用 NaOH 滴定法[15]；維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[15]；可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[15]。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。

表1 試驗處理

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

固酸比=中心可溶性固形物含量/可滴定酸含量；

鉀積累量/(kg·hm-2)=干物質(zhì)積累量/(kg·hm-2)×鉀含量/%；

鉀肥利用率/%=(施鉀處理甜瓜成熟時鉀積累總量-不施鉀處理甜瓜成熟時鉀積累總量)/施鉀量 ×100；

鉀素果實生產(chǎn)效率/(kg·kg-1)=單位面積甜瓜產(chǎn)量/單位面積甜瓜鉀積累總量；

鉀肥偏生產(chǎn)力/(kg·kg-1)=施鉀處理果實產(chǎn)量 /施鉀量；

鉀素農(nóng)學(xué)效率/(kg·kg-1)=(施鉀處理果實產(chǎn)量-不施鉀處理果實產(chǎn)量)/施鉀量；

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干物質(zhì)積累量的影響

研究結(jié)果表明，不同鉀肥追施時期對甜瓜干物質(zhì)積累量均隨生育期的推進(jìn)呈先上升后下降的趨勢(表2)。定植65 d內(nèi)，甜瓜植株干物質(zhì)積累量隨著定植后時間的延長而逐漸增加，在定植后65 d(果實“定個”)時干物質(zhì)積累量最高，而后增幅下降或減緩。甜瓜幼果“退毛”(定植后45 d)后，甜瓜干物質(zhì)積累量在定植后45～65 d增幅亦較高。定植后85 d(收獲期)，與CK相比，各施鉀處理使甜瓜干物質(zhì)積累量均顯著增加，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的干物質(zhì)積累量為6 202.55～7 722.79 kg·hm-2，較常規(guī)施鉀處理(T0)增加了3.30%～12.74%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)， 平均增加了8.45%，但T1與T3，T2與T4處理間差異均未達(dá)顯著水平?？傊?，隨著追鉀時期的適當(dāng)后移，增加了甜瓜干物質(zhì)積累量。

2.2 鉀肥追施時期對甜瓜產(chǎn)量的影響

不同鉀肥追施時期的甜瓜產(chǎn)量結(jié)果如表3所示。不施鉀(CK)處理產(chǎn)量最低，只有其他施鉀處理產(chǎn)量的83.92%。與常規(guī)施鉀處理(T0)相比，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)增加了4.35%～17.38%，不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)， 平均增加了11.52%，但T1與T3，T2與T4處理間差異均未達(dá)顯著水平。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，CK處理的甜瓜果實縱徑、橫徑、肉厚及單瓜質(zhì)量均顯著低于其他施鉀處理。與常規(guī)施鉀處理(T0)相比。不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)單瓜質(zhì)量和肉厚分別增加了11.88%～30.61%和12.26%～29.25%，不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，單瓜質(zhì)量和肉厚分別平均增加了14.58%和12.13%，但T1與T3,T2與T4處理間的差異均未達(dá)顯著水平。其他產(chǎn)量構(gòu)成因素如縱徑和橫徑，不同追鉀處理(T1,T2,T3和T4)間的差異均不顯著。

表3 不同鉀肥追施時期甜瓜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的差異

2.3 鉀肥追施時期對甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 鉀肥追施時期對甜瓜糖度和酸度的影響 由表4可知，不同鉀肥調(diào)控對甜瓜糖度和酸度的影響差異顯著。與CK相比，不同施鉀處理中心和邊部可溶性固形物含量均顯著增加，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)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%，較常規(guī)施鉀處理(T0)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，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)中心和邊部可溶性固形物含量均顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，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。表明追鉀時期適當(dāng)后移有利于提高甜瓜糖度，但追鉀時期過晚反而不利于糖分的積累。

不同鉀肥調(diào)控下，可滴定酸含量的變化趨勢與糖度相反。與CK相比，不同施鉀處理可滴定酸含量均顯著降低，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的可滴定酸含量為1.05%～11.19%，較常規(guī)施鉀處理(T0)下降了9.14%～20.05%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)可滴定酸含量均顯著低于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均降低了10.13%，但T1與T3，T2與T4處理間差異均未達(dá)顯著水平，表明追鉀時期適當(dāng)后移可降低甜瓜可滴定酸含量，改善甜瓜品質(zhì)。

不同施鉀處理下果實固酸比變化趨勢與中心可溶性固形物含量變化趨勢基本一致。與CK相比，不同施鉀處理固酸比均顯著增加，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的固酸比為15.48～18.81，較常規(guī)施鉀處理(T0)增加了16.14%～41.10%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)固酸比均顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均增加了18.47%，但T1與T3，T2與T4處理間差異均未達(dá)顯著水平，表明追鉀時期適當(dāng)后移可提高甜瓜固酸比，改善品質(zhì)。

表4 不同鉀肥追施時期甜瓜糖度和酸度的差異

2.3.2 鉀肥追施時期對甜瓜維生素C含量的影響 不同鉀肥處理對甜瓜維生素C含量有明顯影響(圖1)。與CK相比，不同施鉀處理維生素C含量均顯著增加，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的維生素C含量范圍為460.70～523.81 g·kg-1，較常規(guī)施鉀處理(T0)增加了6.51%～21.10%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)維生素C含量均顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均增加了12.27%，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維生素C含量。

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.3.3 鉀肥追施時期對甜瓜可溶性蛋白含量的影響 不同鉀肥處理對甜瓜可溶性蛋白含量有明顯影響(圖2)。與CK相比，不同施鉀處理可溶性蛋白含量均顯著增加，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的可溶性蛋白含量分別為6.92～7.32 mg·g-1，較常規(guī)施鉀處理(T0)增加了7.42%～13.72%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)可溶性蛋白含量均顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均增加了4.85%，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可溶性蛋白含量。

圖2 不同鉀肥追施時期對甜瓜可溶性蛋白含量的影響

2.4 鉀肥追施時期對甜瓜經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表5可知，不同鉀肥調(diào)控下的肥料投入為22 203～24 003 元·hm-2，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)值均高于不施鉀處理(CK)，其中產(chǎn)值最高的是定植后54 d追鉀處理(T1和T3)，二者間無明顯差異。同樣凈收益最高的處理也是定植后54 d追鉀處理(T1和T3)，相比常規(guī)施鉀處理(T0)，甜瓜凈收益分別增加了29 493和30 240元·hm-2，增加幅度分別為30.72%和31.50%。因此，在定植后54 d追鉀20%或40%對提高甜瓜凈收益的效果最好。

表5 不同鉀肥追施時期對甜瓜經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.5 鉀肥追施時期對甜瓜鉀肥利用率的影響

由表6可知，不施鉀(CK)處理的鉀素積累量顯著低于各施鉀處理；不同追鉀處理(T1,T2,T3和T4)的鉀素積累量為244.80～281.34 kg·hm-2，較常規(guī)施鉀處理(T0)顯著增加了10.41%～26.90%；不同追鉀處理間亦存在明顯差異，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)鉀素積累量均顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均增加了14.22%，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)后移有利于甜瓜鉀素的積累，追鉀時期過晚反而不利于植株對鉀素的吸收利用。與常規(guī)施鉀處理(T0)相比，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的鉀肥利用率、鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀素農(nóng)學(xué)效率均顯著增加，增加幅度為51.10%～131.97%，4.35%～17.38%和50.50%～201.64%，其中，以定植后54 d追鉀處理(T1和T3)均較高，鉀肥利用率、鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀素農(nóng)學(xué)效率分別較T0處理平均增加131.75%,17.16%和199.15%，但二者間差異均不顯著。與CK相比，不同追鉀處理鉀素果實生產(chǎn)效率均顯著下降，平均降低幅度為12.89%～19.63%，與常規(guī)施鉀處理(T0)相比，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)鉀素果實生產(chǎn)效率平均降幅為5.24%～7.73%，其中定植后54 d追鉀處理鉀素果實生產(chǎn)效率最低，T1和T3較T0處理平均顯著降低5.35%，但二者間差異未達(dá)顯著水平。

3 結(jié)論與討論

鉀是植物生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素之一，具有增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)植物體內(nèi)酶的活化，促進(jìn)糖代謝及蛋白質(zhì)合成等能力，同時鉀素在改善植物產(chǎn)品品質(zhì)方面亦起著重要的作用。氮、磷、鉀對作物產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收積累量的作用效果存在差異，其影響順序表現(xiàn)為鉀 > 氮 > 磷，鉀素供應(yīng)不足導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低[1]。研究表明，施用鉀肥能促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[16-17]，且科學(xué)合理地施用鉀肥有利于促進(jìn)作物生長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)，進(jìn)而得到較高的經(jīng)濟(jì)效益[18-19]，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[20]。近年來，作物生長中后期(開花期)后礦質(zhì)營養(yǎng)對作物產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用的影響已成為研究人員關(guān)注的熱點，追肥時期對作物產(chǎn)量影響很大[21-22]，作物生長中后期缺鉀是限制其產(chǎn)量、品質(zhì)提高的重要因素[23]。吳翠云等[24]認(rèn)為，鉀肥追肥時期適時后移可滿足作物生育后期對鉀素的需求，防止早衰，有利于光合同化產(chǎn)物從營養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)運和分配，促進(jìn)果實的發(fā)育和成熟。本試驗結(jié)果表明，甜瓜在定植后65 d(果實“定個”)時干物質(zhì)積累量最高，而后增幅下降或減緩。表明甜瓜生長后期可能仍具有較強(qiáng)的干物質(zhì)積累能力。成熟期，不同追鉀處理(T1，T2，T3和T4)的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量較CK和常規(guī)施鉀處理(T0)均顯著增加，且定植后54 d追鉀處理(T1和T3)顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)，平均增加了8.45%和11.52%，且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·hm-2、125 504和126 251元·hm-2。表明追鉀時期適時后移可提高甜瓜干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，但追施時期(定植后72 d)過晚產(chǎn)量反而出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。這與李書田等[25]的研究結(jié)論相似，即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。

本研究表明，不同鉀肥調(diào)控下甜瓜品質(zhì)差異顯著，不同施鉀處理中心和邊部可溶性固形物含量、維生素C含量、可溶性蛋白含量均較CK和常規(guī)施鉀(T0)處理顯著增加，其中定植后54 d追鉀20%(T1)和40%(T3)處理上述品質(zhì)指標(biāo)均較高，但可滴定酸含量的變化趨勢與上述品質(zhì)指標(biāo)相反，表現(xiàn)為定植后54 d追鉀處理(T1和T3)可滴定酸含量顯著低于其他處理，但T1和T3處理間差異均不顯著。這與劉亭亭[26]研究結(jié)果一致。這是因為作物生長中后期鉀素供應(yīng)充足有利于植株對鉀及其他礦質(zhì)元素的吸收利用[27]，會使糖代謝相關(guān)酶活性增加，促進(jìn)蔗糖和可溶性蛋白合成，從而改善品質(zhì)[28]，而追施鉀肥過晚使鉀肥作用時間較短，錯過作物產(chǎn)品膨大關(guān)鍵期，未能發(fā)揮最大肥效，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降[29]。

近年來，大棚瓜菜生產(chǎn)迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者盲目、過量施肥，不利于增收和環(huán)境保護(hù)。蔣衛(wèi)杰等[30]認(rèn)為，中國設(shè)施栽培普遍存在盲目施用化肥來提高產(chǎn)量的問題，導(dǎo)致養(yǎng)分利用率僅為10%～20%，王敬國[31]也認(rèn)為，設(shè)施瓜菜田平均每季投入的氮量高達(dá)1 200 kg·hm-2，產(chǎn)量和品質(zhì)反而下降。劉蘋等[32]通過對壽光市設(shè)施大棚肥料年投入量進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，平均每年投入N 3 338 kg·hm-2、K2O 3 446 kg·hm-2，是當(dāng)?shù)匦←?玉米輪作種植模式的6～14倍。不合理施肥造成肥料利用率較低，土壤累積較多的礦質(zhì)元素，導(dǎo)致土壤鹽漬化，對環(huán)境亦造成一定的影響[33]。張翔等[34]認(rèn)為，“基肥+分次追肥”施鉀方式較一次性基施能明顯提高作物鉀肥利用率。林鸞芳等[35]研究結(jié)果顯示，移栽后70 d追施鉀肥可顯著提高煙草植株鉀積累量及鉀肥利用率，移栽后90 d追施鉀肥反而導(dǎo)致鉀積累量和鉀肥利用率降低。本試驗結(jié)果表明，不同追鉀處理鉀素積累量較CK和常規(guī)施鉀處理均顯著增加，且定植后54 d追鉀處理(T1和T3)顯著高于定植后72 d追鉀處理(T2和T4)， 平均增加了14.22%，表明追鉀時期過早或過晚均不利于植株對鉀的積累。

偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率與產(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)[36-37]，最大限度地提高肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率是實現(xiàn)肥料高效利用的重要組成部分[38-39]。本試驗結(jié)果表明，本試驗條件下，鉀肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率分別為145.01～170.21和12.50～37.70 kg·kg-1，定植后54 d追鉀處理(T1和T3)均最高，顯著高于其他處理，表明在甜瓜定植后54 d追施鉀肥產(chǎn)量增加能力高于其他處理，而鉀肥追施時期過晚(定植后72 d)鉀肥利用率反而下降，造成浪費和環(huán)境污染。