施鉀量對和田日光溫室番茄生長、產量及品質的影響

馬業輝，洪 明*，馬曉鵬，謝香文，包 城，余小青

（1．新疆農業大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2．新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，新疆 烏魯木齊 830091）

和田地區位于塔克拉瑪干沙漠西南邊緣，具有豐富的光熱資源，但受制于極度匱乏的水土資源，農業經濟發展緩慢。近年來，為積極推動脫貧攻堅工作，和田地區政府將設施農業作為發展本地農業產業的重要抓手，積極推動傳統產業向現代化產業的轉變；截至2018年底，和田地區各類設施農業發展面積已達1873.14 hm2［1］。但由于缺乏適宜的配方施肥等關鍵生產技術，導致設施蔬菜的產量與品質難以保證，高投入低產出的問題突出［2］。此外，一些學者認為新疆土壤中速效鉀含量較為豐富，在實際設施農業生產中輕鉀肥、重氮肥的現象非常普遍［3］。再加之種植復茬次數的增加，土壤中鉀素輸出大于輸入，致使鉀素成為和田設施蔬菜產量及品質的重要限制因子之一［4-5］。因此，施鉀量亦是提升設施蔬菜產量和品質的關鍵因素之一，對當地設施農業可持續發展具有重要意義。

鉀素參與植物體內酶活化、滲透調節、陰陽離子平衡等代謝和同化產物的轉運過程，是一種多功能的營養物質和“品質元素”［6-8］。部分學者研究表明，適量施鉀肥有利于作物生長，提升產量和品質。趙秀娟等［9］研究表明，當施鉀量小于225 kg/hm2時，小油菜產量隨著施鉀量的增加而增大，但施鉀量過多則降低。高翔等［10］關于施鉀量對紫葉生菜的影響研究表明，當施鉀量為150～450 kg/hm2時，紫葉生菜的產量、可溶性糖含量及Vc含量隨著鉀肥的增施先增加后減小。侯云鵬等［11］研究表明，當施鉀量為75 kg/hm2時，玉米的產量達到最高水平。張恩平等［12］研究表明，鉀素對番茄營養生長指標有明顯影響。王軍偉等［13］通過水培試驗發現，適宜的鉀營養液濃度供應可促進植物對氮素的吸收和利用，從而提高葉綠素含量。寧秀娟等［14］通過營養液砂培試驗發現，番茄株高和莖粗隨著鉀營養液濃度的增加先增大后減小。張守才等［15］發現適宜施鉀量可提高番茄的產量，但可溶性糖含量和Vc含量隨著施鉀量的增大呈先降低后增加的趨勢。因此，合理施鉀量對于提升設施蔬菜產量和品質至關重要。

近年來，對于不同作物及不同栽培方式下合理施鉀量的研究已有較多報道，而目前對于廣泛分布于和田地區，保水保肥性極差的風沙土條件下設施蔬菜合理施鉀量的研究甚少。為此，本文以和田風沙土條件下日光溫室番茄為研究對象，研究不同施鉀量對番茄生長、產量及品質的影響，以期為當地設施蔬菜的科學施肥提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020年1～6月在和田地區和田縣和安新村（79°52′ E，37°16′ N，海拔1370 m）日光溫室中進行。該地區屬暖溫帶極干旱的荒漠氣候區，年平均氣溫12.2℃，多年平均降水量33 mm，年潛在蒸發量為2600 mm，全年日照時數2470～3000 h，晝夜溫差較大，無霜期210 d左右。供試日光溫室的長度、跨度、高度分別為60、9、6 m。試驗基地土壤主要為風沙土，0～100 cm土層平均容重1.58 g/cm3，pH值7.71，有機質含量8.63 g/kg，堿解氮含量25 mg/kg，有效磷含量179.6 mg/kg，速效鉀含量182 mg/kg，電導率值472 μS/cm。

1.2 供試材料

供試番茄品種為農歌520，于1月6日定植，4月13日 打頂，4月21日 開 始收 獲，6月2日拔秧。種植模式為起壟覆膜，株行距為20 cm×40 cm；滴灌帶布置方式為一膜兩行兩管，滴頭間距為20 cm，滴頭流量為3.2 L/h。試驗中所施用的氮、磷和鉀肥分別為尿素（N 46%）、磷酸一銨（N 12%、P2O560%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3 試驗設計

試驗設計為鉀肥單因素試驗，共設4組施鉀（K2O）量：0、288、360、432 kg/hm2，分 別 記 為K0、K1、K2、K3，不同處理詳見表1，每組處理氮、磷肥量一致，且氮、磷肥全部作為追肥與鉀肥一起隨水滴施，每個處理3個重復，共12個小區，小區面積9.6 m2（長8.0 m，寬1.2 m），每個小區定植30株。番茄的生長發育有較明顯的階段性，根據對于番茄生育期的劃分［16］，分別在番茄開花坐果期（S0），第一穗果膨大期（S1），第二穗果膨大期（S2），第三穗果膨大期（S3）和第四穗果膨大期（S4）進行施肥。生育期內每隔3～4 d灌溉一次，全生育期內灌水量360 mm，每隔6～7 d隨水滴施一次氮磷鉀肥，其他田間管理措施與當地農戶相同。

表1 不同生育期氮、磷、鉀分配（N－P2O5－K2O）情況 （kg/hm2）

1.4 測定內容與方法

1.4.1 生長指標的測定

分別在番茄的重要生育期：番茄開花坐果期（3月6日）、第一穗果膨大期（3月20日）、第二穗果膨大期（3月31日）、第三穗果膨大期（4月12日）進行生長指標的測定。

（1）株高和莖粗：每個處理選擇6株長勢一致的植株，用直尺測定株高（莖基部至生長點）；用數顯游標卡尺測定莖粗（距地面第一個葉柄處莖部）。

（2）葉面積指數：每個處理破壞性取3株，采用高拍儀測定全株葉片葉面積，其葉面積指數（LAI）用單株葉面積與單株所占土地面積換算求得。

（3）葉片SPAD值：每個處理選擇6株長勢一致的植株，選取第一花序與第二花序之間的葉柄，用SPAD-502分析儀測定葉柄上6片完全展開的葉片SPAD值，取其平均值。

1.4.2 產量和品質的測定方法

（1）在果實成熟期，及時采收各小區成熟的果實，統計整個收獲期番茄產量并換算單位為kg/hm2。

（2）在番茄果實采收盛期，每個處理選取3個正常的果實測定品質。可溶性固形物采用ATAGO PAL-3數字手持糖量計測定；可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮比色法測定，維生素C（Vc）含量采用鉬藍比色法測定［17］；硬度采用手持數顯水果硬度計（GY-4，China）測定。

1.5 綜合指標評價

1.5.1 評價指標的選取

選取Vc含量（A1）、可溶性固形物（A2）、可溶性糖含量（A3）、硬度（A4）、產量（A5）和單果重（A6）作為評價指標。

1.5.2 CRIRIC法

CRIRIC法是一種基于指標數據中不同處理間的對比度和指標間的沖突性確定權重的客觀評價賦權法［18］，有明顯的賦權效果。首先，對所需評價指標進行相關分析，得到相關系數矩陣R=（Rij）6×6，并根據下面的公式進行權重計算［19］：

式中，Cj為第j個評價指標所包含的信息，Rij為評價指標i和j之間的相關系數。Cj愈大，表示第j個評價指標所包含的信息量愈大，該評價指標的相對重要性也愈大，所以第j個評價指標的客觀權重可表示為：

1.6 數據分析

試驗數據用Excel 2013進行數據處理，用SPSS 24.0進行單因素方差分析，用LSD法分析不同處理間各指標的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同施鉀量對番茄生長指標的影響

2.1.1 不同施鉀量對番茄株高和莖粗的影響

株高和莖粗是影響番茄植株對光照充分利用和防倒伏能力的重要指標。由表2可知，各處理株高隨生育期的推進而增大，至第三穗果膨大期達到最大值。對比不同處理，番茄株高除了不施鉀肥（K0處理）外，株高隨著施鉀量的增加而減小，施鉀量為288 kg/hm2（K1處理）時植株最高，為184 cm。S3生育期內，各施鉀處理之間存在一定差異，說明過量施鉀肥可能會抑制株高正常生長，但適量施鉀肥仍有助于番茄株高的提升。

表2 不同施鉀量對番茄各生育期株高和莖粗的影響

各處理莖粗隨著生育期的推進而增長，生長發育后期變化幅度逐漸減緩，可能與養分向生殖生長轉運占主導地位，且光合產物向莖粗分配比例降低有關。對比不同處理，番茄莖粗除了K0處理外，隨著施鉀量的增加而增大，在施鉀量為432 kg/hm2（K3處理）時達到最大值，且各施鉀處理之間差異不顯著，說明不同施鉀量對植株莖粗影響程度較弱。

2.1.2 不同施鉀量對番茄葉面積指數和葉片葉綠素含量的影響

葉面積指數（LAI）和葉片葉綠素含量（SPAD值）是影響番茄植株光合速率和光合產物形成的重要指標。由表3可知，各處理LAI隨著生育期的推進而增大，說明生長發育后期植株營養生長還比較旺盛，可能與此時期番茄植株未打頂有關。S0生育期內，各處理間差異不顯著；S1和S3生育期內，各施鉀處理LAI較K0處理高7.37%～31.71%，S2生育期內，各施鉀處理之間差異不顯著，但S1和S3生育期內，各施鉀處理之間差異顯著，且LAI隨著鉀肥的增施而減小，其中K1處理LAI達到最大值，說明施鉀肥有助于LAI增大，但過量施用鉀肥造成了LAI降低，可能與根系養分濃度過高，需要更多能量消耗用于主動運輸，導致營養生長減緩有關［8］。

表3 不同施鉀量對番茄各生育期LAI和SPAD值的影響

各處理葉片SPAD值隨著生育期的推進大體上有減小的趨勢。S0和S3生育期內，各施鉀處理SPAD值較K0處理分別高1.88%～7.88%和7.37%～31.71%，且K1、K2處理與K0處理有顯著差異，但K3處理與K0處理差異不顯著，K3處理與K1、K2處理有顯著差異；S1生育期內，各處理之間差異不顯著；S2生育期內，各施鉀處理較K0處理高15.37%～17.64%，且K1處理與K0、K3處理有顯著差異，但K0處理與K2、K3處理沒有顯著差異；葉片SPAD值隨著鉀肥的進一步增施而減小，其中K1處理葉片SPAD值達到最大值；說明施鉀肥有助于提升葉片SPAD值，促進光合作用，但過量施用鉀肥可能會抑制植株對氮的吸收，從而降低葉片SPAD值。

2.2 不同施鉀量對番茄產量及品質的影響

2.2.1 不同施鉀量對番茄產量的影響

由表4可知，番茄單果重變化范圍為161.23～174.44 g，在施鉀量為K1處理時最高，單果重隨著施鉀量的進一步增加而降低，且K3處理與K1、K2處理有顯著差異，但K1和K2處理差異不顯著；各施鉀處理與K0處理相比，單果重增加了1.64%～8.19%，且K0處理與K1、K2處理有顯著差異，但與K3處理沒有顯著差異。說明施鉀肥有助于番茄單果重的增大，但過量施用鉀肥不利于番茄果實的生長。

番茄產量變化范圍為67642～81697 kg/hm2，其產量隨著施鉀量的增加先增大后減小，在施鉀量為K2處理時最大，且K3處理與K1、K2處理有顯著差異，但K1和K2處理差異不顯著；施鉀量對產量有顯著影響，且各施鉀處理與K0處理有顯著差異。說明施鉀肥可促進番茄產量的提高，但過量施鉀肥不利于提高番茄產量。

2.2.2 不同施鉀量對番茄品質的影響

由表4可知，各施鉀處理果實品質指標均較K0處理有顯著的提高，表明施鉀肥能提升果實的品質。各施鉀處理中，隨施鉀量的增加，各品質指標的變化規律不盡相同。其中，Vc含量隨著鉀肥的增施先增大后減小，在施鉀量為K2處理時最大，且各施鉀處理之間差異顯著；可溶性固形物隨著施鉀量的增加而增大，在施鉀量為K3處理時最大，且各施鉀處理之間差異顯著；可溶性糖含量在施鉀量為K1處理時最大，隨著施鉀量的進一步增加而降低，且K1處理與K2、K3處理有顯著差異，但K2和K3處理差異不顯著；硬度隨著施鉀量的增加而增大，K3較K1、K2處理分別顯著增加了0.16、0.22 kg/cm2，但K1與K2處理差異不顯著，其中施鉀量為K3處理時硬度最大。

表4 不同施鉀處理對番茄產量及品質的影響

2.3 番茄產量和品質綜合評價

2.3.1 產量和品質指標的標準化和同趨化

由于番茄產量和品質之間在一定程度上相互關聯但又無法彼此代替，所以本研究采用CRITIC法對所需評價指標進行客觀評價，處理結果見表5。

表5 各指標同趨化、標準化值及權重

2.3.2 CRITIC法對番茄產量和品質進行綜合評價

對同趨化后的數據進行評價指標間的相關性分析。然后根據公式（1）和（2）計算各評價指標的權重（表5）。根據得到的各評價指標權重和標準化矩陣計算得到各處理綜合得分及排序，由表6可以看出，各處理排名為K2>K3>K1>K0，即較優處理為K2。

表6 CRITIC法確定的各處理番茄產量和品質綜合評價得分及排序

3 討論

鉀素是構成植物生命要素之一，參與植物體內大部分代謝過程，是植物生長發育不可缺少的營養元素，對植物生長發育、產量形成及品質有重要影響。一些學者研究發現，鉀肥過量施用會顯著降低番茄株高［20］，但莖粗隨著施鉀量的增加而增大［21］。潘艷花等［22］通過施鉀肥對西瓜幼苗生長的研究發現，當施鉀量為240～700 kg/hm2時，其株高隨著施鉀量的增加呈逐漸減小的趨勢。本研究結果與上述研究成果類似，當施鉀量為288～432 kg/hm2時，番茄株高隨著鉀肥增施呈逐漸減小的趨勢，但莖粗呈增大的趨勢。莖粗隨著施鉀量的增加而增粗，可能原因是由于鉀素促進莖中纖維素含量的增加，有助于植物厚壁細胞木質化、表皮細胞硅化的提升，從而導致植物莖粗壯［23-24］。

王進等［25］研究結果表明，適宜施鉀量可顯著提高番茄的LAI，過量施鉀肥會降低番茄的LAI。本試驗研究結果也表明，適宜施鉀量可明顯提高LAI，LAI隨著施鉀量增加而減小，可能原因是過量施用鉀肥造成根際周圍濃度提高，導致土壤養分比例不平衡，可能抑制對N、Mg的吸收利用［26-27］。葉綠素是植物進行光合作用的重要載體，葉綠素含量的高低直接會影響光合速率及光合產物的形成［28］。紀立東等［29］研究發現，通過施鉀肥可顯著提高葉片SPAD值。從苦蕎開花期到籽粒期，葉綠素含量呈減小的趨勢［30］。本研究表明，葉片SPAD值隨著生育期的推進而降低，其葉綠素含量隨著施鉀量的增加而減小。番茄生長發育后期葉綠素含量降低，可能原因是生長發育后期生殖生長占主導地位，礦質養分向果實運輸，促進果實成熟，導致營養生長受到阻礙，引起葉片葉綠素含量降低［31］。

鉀素影響著作物多個生理過程，因此合理的施鉀量可提升農作物產量及品質［28］。植株對鉀素的吸收不受植株本身限制，取決于根際周圍鉀素的供應和根的主動吸收［4，32］。當K+過量時，會降低根系對土壤中其他離子的吸收能力，引起離子不平衡，致使作物正常的生理生化活動受阻，使產量及品質受到影響［22，33］。趙秀娟等［9］通過施鉀肥對小油菜生長的研究發現，當施鉀量小于225 kg/hm2時，可顯著提升產量，但超過225 kg/hm2時，產量降低。楊玉珍等［34］研究表明，當施鉀量為0～225 kg/hm2時，加工番茄單果重和產量隨著鉀肥增施而增加，但施鉀量超過225 kg/hm2時，單果重和產量有所下降。本試驗研究發現，當施鉀量為288～432 kg/hm2時，番茄單果重和產量隨著施鉀量的增加先增加后降低，與以上研究結果類似。高翔等［10］研究表明，當施鉀量為0～450 kg/hm2時，紫葉生菜的Vc含量隨著施鉀量的增加先增大后減小，其中施鉀量為300 kg/hm2時最高。李晨等［35］研究表明，當施鉀量為0～270 kg/hm2時，番茄果實Vc含量隨著鉀肥增施而增加，但施鉀量超過270 kg/hm2時，果實Vc含量呈逐漸降低的趨勢；施鉀量為135～337 kg/hm2時，隨著鉀肥的增施，其果實可溶性固形物呈逐漸增大的趨勢。本試驗也得出與上述類似的結果，即果實Vc含量隨著施鉀量的增加呈先增大后減小的趨勢，可溶性固形物隨著施鉀量的增加而增大。當鉀營養液濃度為101～525 mg/L時，果實可溶性糖含量隨著鉀營養液濃度的增加先增加后降低［13］。但本試驗得出，果實可溶性糖含量在施鉀量超過288 kg/hm2時隨著施鉀量的增加而下降，可能是與N/K的比例降低有關，抑制蔗糖代謝酶等活性，不利于果實中蔗糖向果糖和葡萄糖轉化［36］。本試驗結果發現，番茄果實硬度隨著施鉀量的增加而增大，可能與組織細胞壁的厚度增大有關［37-38］。

4 結論

各施鉀處理株高、莖粗較不施鉀肥均有所提升，但各施鉀處理間差異不顯著。對比各處理LAI及葉片SPAD值，各施鉀處理均顯著高于不施鉀肥；其中LAI及葉片SPAD值隨施鉀量的增加而減小。

各施鉀處理單果重和產量隨施鉀量的增加先增大后減小，其中施鉀量為288 kg/hm2時單果重達到最大值，為174.44 g；施鉀量為360 kg/hm2時產量達到最大值，為81697 kg/hm2。施鉀有助于提升番茄果實品質，但施鉀處理對各指標的影響不盡相同，果實硬度和可溶性固形物以施鉀量為432 kg/hm2時較優，果實Vc含量以施鉀量為360 kg/hm2時較優，可溶性糖含量以施鉀量為288 kg/hm2時較優。

通過CRITIC法對番茄產量和品質綜合評價，推薦適宜施鉀量為360 kg/hm2。