不同钾肥种类对苹果产量、品质及耐贮性的影响

谌 琛, 同延安, 路永莉, 高义民

(西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100)



不同钾肥种类对苹果产量、品质及耐贮性的影响

谌 琛, 同延安*, 路永莉, 高义民

(西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100)

钾肥种类; 富士苹果; 产量品质; 耐贮性; 矿质元素

矿质营养是苹果生长发育、 产量品质形成的物质基础。其中钾是果树所需重要营养元素之一，被称为“品质元素”。它以K+形态被根系吸收，虽不参与有机物质的直接合成，但在调节渗透、 蛋白质合成、 气孔运动、 酶的活化、 光合作用等方面起重要作用，同时它能改善果树水分利用效率并增强树体抗逆性。苹果树对钾的年需求量很高，位居第二[1]，故为保证树体生长，需供应充足钾素营养。作为苹果优生区的陕西省，通常被认为土壤钾含量中等偏上[2]。然而，近年来果树产量提升导致从土壤中携出的钾量增加，加之陕西省苹果园钾肥投入不足比例高达56%[3]，使陕西省苹果主产区土壤面临缺钾问题[4]。因此，合理补充钾肥对苹果产业的可持续发展至关重要。

果树上应用较广的钾肥品种为KCl和K2SO4。KCl价格虽相对较低，但因传统观念认为果树是忌氯作物，故普遍推荐施用K2SO4，但施KCl会对果实品质造成不良影响还很少有试验证实[5]。国内外关于施钾对果实采收期产量、 品质影响的研究较多，大部分研究认为K2SO4在增加产量及改善内在品质方面效果优于KCl[6-8]，而高艳敏等[9]连续6年在苹果树上施用KCl后未见副作用，且其增产效果与K2SO4相当。但关于施钾对果实采收后耐贮性影响的研究较少，前人研究认为不同施肥方式会改变采后果实对机械损伤、 生理病害及衰老的敏感性[10]，进而影响果实的贮藏特性。Szewczuk等[11]研究结果认为施用K2SO4提高了贮藏结束后果实苦痘病的比例。王仁才等[12]在猕猴桃上的研究认为，高浓度K2SO4处理可增强贮藏后期果肉硬度的维持作用，并能减轻果实贮藏病害的发生。

目前，关于施用不同种类钾肥对苹果产量、 品质及耐贮性的综合影响的研究尚未见报道。为此本试验以富士苹果树为试材，研究施用KCl和K2SO4对苹果新梢生长、 果实产量品质以及采后贮藏特性的影响，旨在为果树钾肥的合理施用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况

1.2试验设计

试验果园株行距为1m×3m，属于高密度种植果园，砧木为矮砧M26，主栽品种为红富士，栽植于2004年，初果期。

试验选取生长势基本一致、 生长正常的10株树作为一个处理小区，本试验共设3个处理，分别为不施钾(CK)、 施KCl(K2O0.3kg/plant，KCl)、 施K2SO4(K2O0.3kg/plant，K2SO4)。每处理重复3，完全随机区组排列。各处理的氮、 磷肥料品种及用量保持一致(氮肥用尿素，施用量为N0.6kg/plant; 磷肥用普通过磷酸钙，施用量为P2O50.24kg/plant)。磷肥及钾肥作为基肥在每年秋季苹果采收后一次性施入，氮肥1/2秋季基施，1/2春季追施。施肥方式均为沟施后覆土，灌溉、 除草、 修剪等其他田间管理措施与当地农民习惯保持一致。

1.3测定项目和方法

新梢生长量测定: 7月中旬，在树干外围测量当年生新梢生长量，每株树随机测量10个新梢长度，每小区测定100个新梢，求其平均值。

果实产量及分级: 在果实成熟期(每年10月上旬)按处理分别对每株果树进行全部采摘、 分级(按照果实横径大小)、 称重，并统计单株果数、 单株产量和单果重。

果实样品采集与品质分析: 果实采收时，在果树东南西北4个方向随机采集果实，每小区共采集60个果样。其中20个鲜果烘干粉碎过 0.25mm筛，用于氮、 磷、 钾、 钙、 镁养分分析。其余40个鲜果在室温贮藏下每隔一段时间测定品质变化。测定方法为，采后10d第一次测定理化指标(包括可溶性糖、 可溶性固性物、 硬度、Vc、 可滴定酸)，此后每隔20d测硬度、 可滴定酸、 可溶性固形物含量，并于90d后(贮藏结束)统计果实腐烂率。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定; 可溶性固性物用WYT-4型糖量计测定; 果实硬度用GY-1型硬度仪测定;Vc用2, 6-二氯靛酚法测定; 可滴定酸用酸碱滴定法测定。

计算公式:

果实软化率(%)=(贮藏开始果实硬度-贮藏结束果实硬度)/贮藏开始果实硬度×100;

果实腐烂率(%)= 贮藏期内果实腐烂数目/总果数×100。

试验数据采用EXCEL和SAS8.1(SASInstituteInc. 2006)软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1不同钾肥种类对新梢生长及叶片矿质元素含量的影响

由表1可以看出，新梢生长量3个处理之间无显著差异。施钾后新梢叶片的氮、 磷含量显著高于不施钾处理，其中施K2SO4处理的新梢叶片氮、 磷含量最高。说明施钾可促进树体对氮、 磷养分的吸收，且K2SO4的促进作用更强。KCl处理的叶片钾含量显著高于其它处理，K2SO4处理与对照相比没有显著差异。施钾(KCl和K2SO4)后叶片Ca、Mg含量有降低趋势，且K2SO4处理的叶片钙含量显著低于不施钾处理。

2.2不同钾肥种类对苹果产量及品质的影响

表1　不同钾肥对苹果新梢生长及叶片矿质元素含量的影响(2012年7月中旬)Table 1　Effect of different potassium fertilizers on mean shoot length and leaf mineral elements contents of apple

注(Note): 同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

图1　不同钾肥种类对苹果产量的影响(20122013)Fig.1　Effect of different potassium fertilizers on apple yields

2.2.2 对果实外在品质的影响通过果实硬度、 单果重、 果形指数及果实横径来评价不同钾肥对果实外在品质的影响。结果显示(表2)，施钾后果实硬度均呈降低趋势，但与不施钾相比差异不显著。两年单果重均表现为KCl>K2SO4>CK，且施KCl处理的单果重在2012年显著高于不施钾处理，但两种钾肥处理间无显著差异。不同钾肥种类对果形指数无显著影响。

表2　不同钾肥种类对苹果果实物理性状的影响(20122013)Table 2　Influence of different potassium fertilizers on fruit physical properties of Fuji apple

注(Note): 果形指数=纵径/横径Fruitshapeindex=Verticaldiameter/Horizontaldiameter.同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

2.2.3 对果实内在品质的影响从表3可看出， 增施不同钾肥对果实可溶性固形物的含量无显著影响; 2012年，KCl及K2SO4处理的果实可滴定酸含量均显著高于对照。2013年，KCl处理的可滴定酸含量最高，K2SO4处理的可滴定酸含量与对照无显著差异。各处理间可溶性糖含量两年均为KCl>K2SO4>CK，且KCl处理的可溶性糖含量显著高于CK。Vc含量是衡量果实营养水平的重要指标，KCl处理两年Vc含量均最高，且 2012年其Vc含量显著高于其它处理。综上所述，KCl对改善果实风味和营养的效果好于K2SO4。

图2　不同钾肥种类对苹果果径分级的影响(20122013)Fig.2　Effect of different potassium fertilizers on fruit diameter distribution

2.2.4 对果实矿质元素的影响果实矿质元素含量与果实品质关系密切，例如高钙、 钾含量具有提高果实硬度和果肉密度，降低贮藏期软化率的作用[15]。果实矿质元素累积量与果实分配到的同化产物量及单果重相关。表4显示，果实对矿质元素的需求量为K>N>Ca>Mg>P。与对照相比，施钾均提高了果实中的氮、 磷含量和累积量，且KCl处理果实的氮、 磷累积量高于K2SO4。施KCl处理的果实钾含量及累积量与对照相比略微升高，而施K2SO4的果实钾含量与累积量与对照无显著差异。与对照相比，施KCl和K2SO4均降低了果实钙、 镁含量及累积量。由此可见，增施钾肥促进了氮、 磷、 钾向果实的运移分配，且KCl处理果实中的氮、 磷、 钾分配量高于K2SO4处理，但增施钾肥降低了钙、 镁在果实中的积累。

表3　不同钾肥种类对苹果果实内在品质的影响(20122013)Table 3　Influence of different potassium fertiliser source on fruit inner quality of Fuji apple

注(Note): 同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

表4　不同钾肥种类对果实矿质元素含量和累积量的影响(两年均值)Table 4　Effect of different potassium fertilizers on average apple fruit macronutrients contents andcumulants (average of 2 years)

注(Note): 同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

2.3不同钾肥种类对果实采后贮藏性的影响

图3显示，采后可溶性固形物含量变化趋势为:CK短时间内缓慢升高，采后30d出现峰值，此后逐渐降低;KCl处理的可溶性固形物含量于采后70d左右上升至峰值随后降低;K2SO4处理的可溶性固形物含量在90d内则不断上升。其中K2SO4处理的峰值出现时间最晚，品质降低最慢。贮藏结束后，可溶性固形物的含量分别为CK12%、KCl13.5%、K2SO413.46%。分析认为，贮藏前期淀粉水解为糖，使得可溶性固形物含量升高，贮藏后期糖作为呼吸底物被消耗，导致可溶性固形物含量不断下降[16]，因此推测施钾提高了采收时果实的淀粉含量，并减缓了后期糖类的降解速率。

软化是果实衰老的主要特征之一。贮藏开始时，果实硬度为CK>K2SO4>KCl，这可能与施钾后果实的钙含量降低有关，因为果实硬度与果实钙

含量呈正相关[17]，钙主要通过维持细胞膜的完整性、 维持细胞壁的结构与功能、 调节与衰老有关的激素合成而延缓果实衰老[18]。随着贮藏时间的延长，果实硬度均呈逐渐降低趋势，这是由于果肉硬度与细胞间原果胶含量呈正相关[19]，贮藏过程中随着果实的后熟，原果胶逐渐分解为果胶或果胶酸，细胞之间松弛，硬度随之下降[20]。贮藏结束后，CK、KCl、K2SO4处理的果实硬度分别为9.31kg/cm2、 9.42kg/cm2、 8.20kg/cm2，果实软化率分别为19.23%、 6.96%、 22.19%。说明施钾后尽管果实内部钙含量降低，但并未因此加速果实软化。90d后，统计各处理果实的腐烂率，分别为CK11.11%、KCl9.25%、K2SO45.55%。说明施钾肥(特别是K2SO4)能减轻果实贮存病害的发生。

图3　不同钾肥对富士苹果贮藏品质及贮藏90天后果实腐烂率的影响(2013)Fig.3　Change of storage quality and rotten ratio of Fuji apple at 90 days of storage affected by different potassium fertilizer types

3　讨论与结论

3.1钾素与新梢叶片矿质营养

3.2钾肥与果实产量

1)施钾提高果实产量。7月中旬的新梢叶片是光合速率稳定的生理成熟叶片，为果树重要的源器官，果实后期的生长主要依靠新梢叶片提供大量的碳水化合物[27]。由于施用KCl和K2SO4促进了源的养分吸收，提高了分配到库(果实)中的光合产物量，表现为果实中的氮、 磷等含量升高，最终使得果实产量提高。另外，国内外在苹果上施用KCl和K2SO4的研究[28-30]表明，适量施钾会提高果实产量，而过量施钾则降低产量。因此本研究钾肥的前期增产效果(特别是KCl)可能还与其施用量并未超出安全临界范围有关。2)施KCl产量及单果重均高于K2SO4，这可能是“源”“库”竞争的结果，新梢、 果实、 根系为果树主要的库器官，通常库强为果实>新梢>根系，各库间竞争叶片光合作用同化产物，因此结实与树体生长是否协调影响单果重及果实产量。与KCl相比，施用K2SO4树体长势更旺，其促进了新梢生长，枝叶旺长会与果实争夺养分，因而使输入果实的同化产物量降低，减轻单果重，最终导致产量低于施KCl。

3.3钾肥与果实品质及耐贮性

1)施钾降低采收时果实硬度。果实硬度与果实钙含量呈正相关关系[17]，本研究施钾使果实钙含量降低，因此降低了采收时果实硬度。钙含量降低一方面是由于钾与钙的拮抗效应影响了树体对钙的吸收，另一方面，苹果钙的积累主要发生在生长初期，钙的低移动性导致Ca2+吸收缓慢，使其不能与果实生长同步，因此果实钙浓度被稀释[31]。2)施钾提高采收时果实的内在品质。表现为含糖量及VC含量的升高，且施KCl的效果好于K2SO4。 这可能是施KCl的果实中分配到的同化物质高于施K2SO4所致。 3)施钾提高采后果实贮藏性。苹果在果实速长期迅速积累淀粉，随着果实成熟淀粉不断被水解为可溶性糖，到采收时仍留存一定淀粉量。采后可溶性固形物随淀粉水解为糖类而短暂上升，随后因果实呼吸消耗糖类而不断降低，因此可溶性固形物越早升至峰值，品质降低越快，贮藏性越差。本研究施钾(特别是K2SO4)推迟了可溶性固形物峰值出现的时间，这可能与钾能促进淀粉等高分子化合物形成[32]有关，使得果实采收时淀粉含量高于对照。施钾降低果实腐烂率，这与王仁才等[12]在猕猴桃上研究结果一致，其中K2SO4果实腐烂率最低，这可能是由于施钾后提高了树体酚类化合物量。植物抗病能力与体内酚类化合物密切相关，在柠檬上的研究[33]表明，适量施钾有利于叶片多酚的积累，从而提高植物抗病性，减轻果实贮藏病害的发生。但关于施K2SO4苹果贮藏性更优的机理还有待进一步探究。

3.4苹果树长期施用KCl的安全隐患

Cl-随KCl肥料带入土壤后，不易被土壤胶体吸附，而易随水移动。在我国西北地区，由于降水量小，土壤中Cl-累积状况与灌溉条件有关，在非灌区，因无淋溶条件，Cl-极易残留于土体，对植物造成危害，而在灌区，肥料带入的Cl-可通过灌溉水淋洗至土壤下层，从而降低表层土壤Cl-浓度。氯作为植物必需的微量元素之一，在低浓度下对果树生长有促进作用，高浓度则会抑制其生长。苹果为多年生木本植物，根系庞大，90%以上的根量集中在0—80cm土层[34]，深层土壤养分也是果树营养的重要来源，因此长期施用KCl肥后导致的下层土壤Cl-大量累积或对苹果根系产生高盐胁迫[14]，其将诱发树体渗透胁迫和离子毒害，进而引起气孔限制和非气孔限制，最终使得树体净光合速率下降、 影响叶片干物质积累及碳水化合物的组成等[35]，长期施用可能会对果实产量和品质造成负面影响。

综上所述，短期内施KCl在增加产量、 促进果实膨大、 改善采收时果实品质方面效果稍好于K2SO4; 而K2SO4在促进树体养分吸收，提高果实贮藏性能方面优于KCl。但关于长期施用两种钾肥对产量和品质的影响还有待进一步研究。参 考 文 献:

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Effectsofdifferentpotassiumfertilizersonproduction,qualityandstorabilityofFujiapple

CHENChen,TONGYan-an*,LUYong-li,GAOYi-min

(College of Resource and Environment Science, North-west A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China)

【Objectives】Generally,appletreesneedalargeamountofpotassium(K)nutrient,whileinShaanxiprovince,applegrowersnormallyapplylessamountofKfertilizer,andmoreover,highpopulationdensityperunitareaisadoptedinrecentyears.AppleorchardsinShaanxiareinKdeficiency.ItisveryimportanttobeconsideredtoreachadequateKfertilizationforapple.Therefore,twokindsofKfertilizerswereusedinthisexperimenttostudytheireffectontreegrowth,nutrientabsorption,applequalityandyieldandpostharveststoragequality.TheaimwastoachievescientificrecommendeduseofKfertilizeronappleproduction.【Methods】Atwo-yearfieldexperimentwasconductedinFengxiang,Shaanxifrom2011to2013on8-yearFujiappletreestoinvestigatetheeffectofdifferentpotassium(K)fertilizersonnutrientuptakeandnewshootgrowthofappletrees,thefruitqualityandyieldandpostharveststoragequality(firmness,solublesolids,titratableacidityandrottenratio).Therewerethreetreatments[withoutK(CK),KClandK2SO4]with3replicationsaccordingtothecompleterandomizedblockdesign.ThesameamountofK2OwasutilizedfordifferentKfertilizersandotherfertilizers(NandP)wereappliedinthesamerateineachtreatment.【Results】 1)ThemeanshootlengthsoftheCK,KClandK2SO4treatmentsare18.25cm, 17.83cmand19.39cmrespectively,andtheyarenotsignificantlydifferent.ComparedtoCK,theKClandK2SO4treatmentsincreasetheNandPcontentsinleaves,andmeanwhiledecreasetheCaandMgcontentsinleaves.TheleafNandPcontentsoftheK2SO4treatmentissignificantlyhigherthanthoseofCK. 2)TheaverageyieldsinthetwoyearsaresignificantlydifferentamongthetreatmentsasKCl>K2SO4>CK. 3)AveragefruitweightofKCltreatmentissignificantlyhigherthanothers,andtheweightsare267.42g, 304.72gand287.73gperfruitinCK,KClandK2SO4treatmentsrespectively.Inaddition,thefruitratioswithabove80mmdiameterintheKClandK2SO4treatmentsare14.9%and11.5%,higherthanthatintheCKtreatment. 4)ComparedtoCK,theKClandK2SO4treatmentsincreasetheNandPcontentsandaccumulationinfruitsbutreducetheCaandMgcontentsandaccumulation.Inaddition,theNandPcontentsandaccumulationinfruitsintheKCltreatmentarehigherthanthoseintheK2SO4treatment.Nevertheless,theKcontentsinfruitsaresimilaramongthe3treatments. 5)BoththeKClandK2SO4treatmentsleadtoalowerfruitfreshfirmness(butnotsignificant)in10daysaftercommercialharvestcomparedwiththecontroltreatment,however,thetitratableacidity,solublesugarandvitaminCcontentsareincreasedundertheKClandK2SO4treatments.Duringstorageperiodunderroomtemperature,thetitratableaciditycontentsofalltreatmentsaredeclinedgradually,andthesolublesolidcontentsintheKClandK2SO4treatmentsareincreased,whileitdeclinedconstantlyinthecontroltreatment.At90daysaftertheharvest,thefruitfirmnessratesaredecreasedby19.23%, 6.96%and22.19%intheCK,KClandK2SO4treatmentsrespectively,meanwhiletheratiosofrottenapplesare11.11%inCK, 9.25%inKCland5.55%inK2SO4treatment.【Conclusions】Inthisshorttermexperiment,KClfertilizerisbetterthanK2SO4inyield,fruitsize,fruitqualityatcommercialharvest,whereasK2SO4fertilizerenhancestheplantgrowth,increasesthenutrientuptakeinleavesandprolongthestoragelife.

potassiumfertilizerforms;Fujiapple;productionandquality;storability;macronutrientcontent

2014-07-02接受日期: 2014-11-20网络出版日期: 2015-05-13

国际植物营养研究所项目(IPNI); 高等学校学科创新引智计划(No.B12007)项目资助。

谌琛(1990—)，女，江西宜春人，硕士研究生，主要从事果树施肥与环境方面的研究。E-mail:chenchen.cn23@gmail.com

E-mail:tongyanan@nwsuaf.edu.cn

SS661.1;S606+.2

A

1008-505X(2016)01-0216-09