程鳳嫻，葉錦泉，何耀諾，胡振興，管云，涂攀峰，鄧蘭生，張承林，李慎磊*

(1.廣州瑞豐生物科技有限公司，廣東 廣州 510700；2.東莞市萬江農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，廣東 東莞 523000；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；4.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東 廣州 510225；5.東莞一翔液體肥料有限公司，廣東 東莞 523135)

鉀、鎂是番茄生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素。鉀在植物的生長和發(fā)育過程中起著非常重要的作用，比如促進(jìn)酶的活化、蛋白質(zhì)合成、光合作用，維持細(xì)胞滲透壓、調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動和細(xì)胞伸長等[1-2]。鎂是葉綠素的主要組分和多種酶的活化劑，參與葉綠素的合成和光合作用，同時它也參與了一些蛋白質(zhì)的合成和酶的活化[3]。

番茄(Solanumlycopersicum)是我國重要的蔬菜作物。番茄內(nèi)含13種維生素及17種礦物質(zhì)，其中維生素C(VC)含量豐富，番茄紅素含量居各種果蔬之首，是營養(yǎng)價值較高的果蔬之一。近年來，隨著番茄種植面積的增加、單位面積的產(chǎn)量與復(fù)種指數(shù)的提高，很多地塊出現(xiàn)嚴(yán)重缺鉀缺鎂引起的生理性病害，如“綠肩果”等。我國果蔬生產(chǎn)的目標(biāo)已由單純重視產(chǎn)量，逐步轉(zhuǎn)向重視產(chǎn)品品質(zhì)的提高[4]。有效解決番茄因缺鉀、缺鎂引起的產(chǎn)量低、品質(zhì)差等問題，合理配施鉀肥鎂肥是種植番茄高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要措施。

由于華南地區(qū)降雨量大、土壤母質(zhì)風(fēng)化徹底，鎂離子在土壤中非常容易淋洗，加上K+、Ca2+等陽離子與鎂有拮抗作用[5-9]，造成土壤鎂素含量和生物有效性較低[10]，我國南方普遍出現(xiàn)缺鎂癥狀。作物缺鎂將導(dǎo)致作物的光合作用減弱甚至中斷，有機(jī)物同化受阻，生理生化過程明顯受阻[11]，造成作物減產(chǎn)、品質(zhì)降低等后果[12]。在缺鎂的土壤上施用礦質(zhì)鎂肥可以明顯提高水稻、玉米、番茄等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。鎂可以促進(jìn)作物對磷、鉀、鈣元素的吸收和利用。玉米施鎂肥(以MgO計)66.7 kg·hm-2時，植株對磷肥、鉀肥的利用率會分別提高18%和119%，有效增產(chǎn)6%[14]。

李娟[15]、Shen[16]研究表明，鉀、鎂肥配施對營養(yǎng)元素吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)與分配有顯著影響，鉀鎂存在拮抗關(guān)系，增加鉀肥的施用可顯著降低植株鎂的含量[17]，鎂含量過高也會抑制鉀的吸收[18]。前人研究主要集中在植物對鉀鎂的吸收，而鉀、鎂元素間的交互作用對番茄生長影響的研究卻報道較少。本研究采用田間露天栽培的方法，選擇番茄作為研究對象，通過設(shè)置不同鉀、鎂水平，探討在不同鉀、鎂水平的情況下，番茄對鉀鎂吸收利用效率的影響，以期為番茄高產(chǎn)、高效施肥提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2021年9月—2022年1月在東莞市萬江鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心農(nóng)業(yè)推廣基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為赤紅壤，質(zhì)地為砂黏土，土壤pH為5.58，有機(jī)質(zhì)含量為21.7 g·kg-1，堿解氮含量為68.9 mg·kg-1，有效磷含量為12.3 mg·kg-1，速效鉀含量為123 mg·kg-1，交換性鎂(1/2Mg2+)1.23 cmol·kg-1。

1.2 供試材料

供試番茄品種為金豐番茄。供試肥料鎂肥為七水硫酸鎂(Mg 9.8%)，尿素(N 46%)，氯化鉀(K2O 60%)，磷肥用過磷酸鈣(12%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

本研究旨在探究不同鉀水平下鎂肥對番茄生長及肥料利用率的影響，試驗(yàn)設(shè)計3個鉀水平(純K2O)分別為63、189、315 kg·hm-2；3個鎂水平(純Mg)分別為14、44、74 kg·hm-2，試驗(yàn)處理分別為：①CK，不施鉀鎂肥處理；②K1M1；③K1M2；④K1M3；⑤K2M1；⑥K2M2；⑦K2M3；⑧K3M1；⑨K3M2；⑩K3M3，共設(shè)計10個處理。氮肥和磷肥的施肥量分別為純氮300 kg·hm-2，純磷105 kg·hm-2，所有處理的氮磷施肥量一致。區(qū)組隨機(jī)排列，每個處理重復(fù)3次，共計30個試驗(yàn)小區(qū)。

番茄于2021年9月2日播種育苗，9月26日定苗移栽，2021年12月24日開始采摘，2022年1月23日試驗(yàn)結(jié)束。小區(qū)面積為21 m2(3 m×7 m)，每個小區(qū)栽培4行，每行20株，采用寬窄行栽培，行距分別為90 cm和60 cm，株距為33 cm，每小區(qū)共計80株。在番茄生長過程中，灌溉、雜草及病蟲害防治等均按常規(guī)管理方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)測定與分析

試驗(yàn)在采收期(定植后120 d)進(jìn)行采樣，每個小區(qū)取2株代表性的植株，分別測定其地上部生物量、株高、莖粗、番茄植株(莖、葉、果)的氮、磷、鉀、鎂養(yǎng)分含量，番茄果實(shí)品質(zhì)包括：VC含量、可溶性糖、糖酸比。VC含量測定采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法[19]。番茄可溶性糖測定采用菲林試劑熱滴定法測定。番茄植株地上部生物量的測定：將番茄植株地上部樣品先在105 ℃下殺青30 min，然后分為莖、葉、果于75 ℃下烘干稱重；全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定，全鎂采用原子吸收分光光度計測定。土壤理化指標(biāo)的測定采用常規(guī)方法進(jìn)行，具體測定方法參考《土壤農(nóng)化分析》[20]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件和SAS 9.0統(tǒng)計軟件處理，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀鎂水平對番茄生長性狀的影響

不同鉀鎂水平對番茄生長性狀測定結(jié)果(表1)顯示，合理配施鉀鎂肥可顯著促進(jìn)番茄的生長。番茄株高和莖粗在不同鉀水平處理間的差異均達(dá)到極顯著水平(株高和莖粗FK值分別為24.22***、8.86***)。番茄株高和莖粗隨著鉀水平的提高呈現(xiàn)先增加后下降趨勢。在同一低鉀、中鉀水平下，番茄株高隨著鎂肥用量的增加而逐漸增加。在高鉀水平下，番茄株高呈隨著鎂肥用量的增加反而降低的規(guī)律，在K3水平基礎(chǔ)上，配施M1水平鎂肥，可提高番茄的株高，但當(dāng)施鎂水平繼續(xù)提高到M2、M3水平時，番茄的株高反而下降。番茄莖粗在同一鉀水平中，不同鎂水平處理間無顯著差異。其中，K2M3(189、74 kg·hm-2)處理明顯優(yōu)于其他處理，其株高最高，為148.19 cm，比對照增加25.91%；莖粗為14.36 cm，比對照增加22.90%，該處理有利于番茄植株的生長?？梢?，合理施用鉀肥、鎂肥有利于促進(jìn)番茄植株的生長與發(fā)育。

不同鉀鎂水平對番茄植株干重測定結(jié)果(表1)顯示，番茄植株干重、果實(shí)干重和產(chǎn)量隨著鉀水平的提高呈現(xiàn)先增加后下降趨勢。施鎂肥顯著影響了番茄產(chǎn)量，番茄植株干重、果實(shí)干重和產(chǎn)量在不同鎂水平處理間的差異均達(dá)到極顯著水平(植株干重、果實(shí)干重和產(chǎn)量FM值分別為45.14***、17.44***、125.96***)。在同一低鉀、中鉀水平下，番茄植株干重、果實(shí)干重和產(chǎn)量隨著鎂肥用量的增加而顯著增加。植株干重和產(chǎn)量在不同的鎂水平均達(dá)顯著差異。在高鉀水平下，番茄植株干重和果實(shí)干重在不同鎂水平下無顯著差異。在同一鎂水平下，高鉀處理的番茄植株干重和產(chǎn)量并沒有比低鉀、中鉀處理有明顯提高。說明并不是鉀肥用量越高，產(chǎn)量就越高。盲目增施鉀肥不一定能收到理想的效果。鉀鎂K2M3處理(189、74 kg·hm-2)植株干重、果實(shí)干重和單株產(chǎn)量顯著高于其他處理，與對照處理相比分別增加115.70%、120.70%、85.28%。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，鉀鎂之間的交互作用顯著影響番茄植株干重和番茄單株產(chǎn)量。當(dāng)鉀鎂配合施用時，能促進(jìn)番茄生長，提高番茄的產(chǎn)量(植株干重FK×M=6.51**、單株產(chǎn)量FK×M=16.63***)。可見，施用鉀肥189 kg·hm-2、鎂肥74 kg·hm-2時，有利于為番茄果實(shí)的生長發(fā)育提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于光合產(chǎn)物向籽粒中分配。在番茄生產(chǎn)中增施鉀肥，配施鎂肥是提高番茄產(chǎn)量的重要措施之一。

表1 不同鉀鎂水平對番茄生長性狀的影響

2.2 不同鉀鎂水平對番茄養(yǎng)分積累的影響

從表2可知，在低鉀水平下，番茄植株鉀積累量、鎂積累量、氮積累量和磷積累量均隨著鎂肥的增加而增加；在中鉀水平下，除了鉀積累量無顯著差異外，鎂積累量、氮積累量和磷積累量均隨著鎂肥的增加而增加；在高鉀水平下，番茄植株鉀積累量、鎂積累量、氮積累量和磷積累量在不同鎂水平下均無顯著差異。在高鎂水平下，番茄植株鉀積累量和鎂積累量隨著鉀水平的提高呈現(xiàn)先增加后下降趨勢。試驗(yàn)表明，在高鎂水平下，隨著施鉀量逐步提高，K+、Mg2+存在一定的拮抗作用。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，施鎂肥顯著影響番茄植株鉀積累量、鎂積累量和氮積累量。施用鎂肥能促進(jìn)番茄對鉀、鎂、氮的吸收(鉀積累量FM=4.74*、鎂積累量FM=40.61***、氮積累量FM=14.79**)。K2M3處理(189、74 kg·hm-2)的鉀積累量、鎂積累量、氮積累量和磷積累量顯著高于其他處理，分別為每株1.17、0.13、0.39和0.09 g，與對照處理相比分別增加185.02%、164.66%、90.90%和124.76%。在一定的范圍內(nèi)，增施鎂肥可以促進(jìn)根系對鉀、鎂、氮、磷的吸收。適量的鉀、鎂水平能顯著促進(jìn)番茄對氮、磷、鉀、鎂等養(yǎng)分的積累。

表2 不同鉀鎂水平對番茄養(yǎng)分積累的影響

2.3 不同鉀鎂水平對番茄品質(zhì)的影響

鉀和鎂作為重要的品質(zhì)元素，在谷類、油料、水果及蔬菜類作物品質(zhì)參數(shù)形成方面起著重要作用[21]。植物光合作用的主要產(chǎn)物之一為可溶性糖。鉀鎂營養(yǎng)直接參與光合作用，其供應(yīng)多寡對可溶性糖含量有很大影響。施鉀肥和鎂肥對番茄可溶性糖、VC含量和糖酸比有顯著影響。從表3可以看出，與不施用鉀鎂肥的對照相比，施用鉀鎂肥的番茄中，可溶性糖、VC含量和糖酸比均有所提高。在同一鉀水平下，番茄可溶性糖、VC含量和糖酸比隨著鎂肥用量的增加而呈相應(yīng)提高。結(jié)果表明，K2M3處理(189、74 kg·hm-2)的番茄品質(zhì)最好，其可溶性糖、VC含量和糖酸比顯著高于其他處理，分別為3.61%、20.17 mg·kg-1、0.89，與對照相比分別提高1.25百分點(diǎn)、64.24%、270.22%。施用鉀、鎂可使番茄果實(shí)中的可溶性糖、VC、糖酸比的含量明顯增加，可溶性糖、VC含量和糖酸比的提高，改善了番茄果實(shí)的品質(zhì)和風(fēng)味。試驗(yàn)表明，鉀鎂對改善番茄內(nèi)在品質(zhì)方面有良好的效應(yīng)，鉀鎂肥配施有效改善番茄果實(shí)風(fēng)味，增加果實(shí)營養(yǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)。

表3 不同鉀鎂水平對番茄品質(zhì)的影響

3 討論

鎂是葉綠素的重要組成部分，在植物營養(yǎng)和生理功能中發(fā)揮重要作用[22]。本研究結(jié)果表明，鎂肥的供應(yīng)有利于增加番茄的光合產(chǎn)物積累，促進(jìn)番茄植株生長，提高番茄植株干重和果實(shí)干重，從而提高番茄產(chǎn)量。中鉀高鎂配施顯著提高番茄干物質(zhì)、產(chǎn)量和番茄氮、磷、鉀、鎂的養(yǎng)分積累量。這可能與鉀、鎂養(yǎng)分直接參與光合作用，促進(jìn)光合同化物、營養(yǎng)元素吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和分配有關(guān)[23]。

鎂、鉀營養(yǎng)相互作用既存在拮抗作用也有協(xié)同作用。拮抗作用主要在高鉀條件下表現(xiàn)明顯。當(dāng)鉀肥施用量較大時，由于鉀-鎂之間的拮抗作用，缺鎂癥狀可能會加劇。高鉀施肥量顯著干擾甘蔗對鎂的吸收[28]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)施用高鎂(M3)水平下，番茄植株鉀積累量和鎂積累量隨著鉀水平的提高呈現(xiàn)先增加后下降趨勢，進(jìn)一步說明了鉀鎂間的拮抗作用。

鉀鎂配施能消除鉀鎂離子的拮抗作用。一定的鉀、鎂比例下，兩者之間可能存在協(xié)同作用[29]。當(dāng)土壤Mg2+含量較低時，合理施鉀會增加植物對Mg2+的吸收[30]。在低鉀、中鉀條件下，施用適量的鎂肥能夠提高番茄的鉀、鎂元素的吸收，表現(xiàn)出鉀鎂的協(xié)同作用。說明在特定情況下，鉀鎂互作有促進(jìn)作用。這與王千等[31]研究結(jié)果一致。隨著施鎂量的增加，番茄植株的含鉀量也逐漸增加。在中鉀水平下，施用鎂肥不僅有助于提高番茄的產(chǎn)量，而且對于提高番茄的品質(zhì)也有一定作用。

本研究發(fā)現(xiàn)，高鉀高鎂處理的番茄植株干重和產(chǎn)量并沒有比低鉀高鎂、中鉀高鎂處理有明顯提高。當(dāng)鉀水平由189 kg·hm-2升高到315 kg·hm-2時，鎂水平由44 kg·hm-2升高到74 kg·hm-2時，番茄植株干重和產(chǎn)量與中鉀高鎂無顯著差異。說明番茄對鉀、鎂可能存在奢侈吸收，過高的鉀、鎂水平并不會持續(xù)增加番茄的干物質(zhì)積累。盲目增施鉀肥不一定能收到理想的效果。因此，在生產(chǎn)上，應(yīng)合理利用鉀鎂營養(yǎng)間協(xié)同作用并重視鉀、鎂肥的互作效應(yīng)，對鉀鎂養(yǎng)分進(jìn)行綜合管理，鎂、鉀營養(yǎng)比例與平衡對于實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

4 小結(jié)

本試驗(yàn)分析了鉀、鎂水平及其交互作用對番茄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，番茄株高、莖粗、植株干重、果實(shí)干重和產(chǎn)量均隨著鉀水平的提高呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。中鉀高鎂可以顯著提高番茄株高、莖粗、生物量，提高番茄對氮、磷、鉀、鎂養(yǎng)分吸收利用率，能顯著增加番茄的可溶性糖、VC含量、糖酸比，提高番茄的產(chǎn)量，改善番茄果實(shí)品質(zhì)，促進(jìn)光合同化物吸收，有利于光合產(chǎn)物向籽粒中分配。在低鉀、中鉀條件下，施用適量的鎂肥能夠提高番茄的鉀、鎂元素的吸收，表現(xiàn)出鉀鎂的協(xié)同作用。在高鎂水平下，隨著施鉀量逐步提高，K+、Mg2+存在一定的拮抗作用。綜上所述，在廣東地區(qū)番茄生產(chǎn)上，當(dāng)鉀鎂肥合理配施用量分別為189 和74 kg·hm-2時，對番茄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的提升效果最佳。