钾对厚皮甜瓜生长发育及光合特性的影响

王小娟 陈健晓 李雪峤 伍壮生

摘 要 以‘翠甜厚皮甜瓜为试材，采用盆栽砂培试验，设6个钾水平，即K1～K6（0、3、6、9、12、15 mmol/L），研究其对厚皮甜瓜生长发育及光合特性的影響。结果表明：施钾能够促进甜瓜生长发育，增加地上部鲜重和干重，增加叶绿素含量及净光合速率，提升果实形态指标及糖度，降低中心糖与边糖糖度差值，在农艺学性状、净光合速率和中心糖糖度上，以K2处理最高；叶绿素a和总叶绿素随着钾素水平的增加而增加；在单果重和果实形态上，K2、K3和K4处理较好，且差异不显著，单果鲜重为K4>K2>K3；K2、K3和K4处理间中心糖和边糖糖度差异均不显著，中心糖糖度以K2处理最高。综合来看，钾素水平为3 mmol/L（K2）的处理效果最好。

关键词 钾水平；厚皮甜瓜；生长发育；光合特性

中图分类号 S652 文献标识码 A

Effects of Potassium on Muskmelon Plant Growth

and Photosynthetic Characteristics

WANG Xiaojuan1，2，3， CHEN Jianxiao4， LI Xueqiao1，2，3， WU Zhuangsheng1，2，3，

LIANG Zhenshen1，2，3， WANG Min1，2，3， GAO Fanghua1，2，3 *

1 Vegetable Research Institute， Hainan Provincial Academy of Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571100， China

2 Hainan Provincial Engineering Research Center for Melon and Vegetable Breeding， Haikou， Hainan 571100， China

3 Hainan Provincial Key Laboratory for Vegetable and Biology， Hainan， Haikou 571100， China

4 Cereal Crop Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571100， China

Abstract In this study we aimed at to determine the effects of potassium on muskmelon plant growth and photosynthetic characteristics with 6 potassium levels， namely K1-K6（0， 3， 6， 9， 12， 15）mmol/L. The results showed that potassium application could promote muskmelon plant growth significantly， increase aboveground fresh and dry biomass， chlorophyll content and net photosynthetic rate， improve fruit morphology and brix， decrease the difference of brix between the fruit center and edge. The maximum of total agronomic characteristics， net photosynthetic rate and brix in the fruit center was the K2 treatment； Chlorophyll content increased with potassium levels increasing； The treatments of K2， K3 and K4 had better single fruit weight and fruit morphology， and the single fruit fresh weight was K4>K2>K3， but the difference was not significant. The brix of the fruit center and edge had no significant difference among treatment K2， K3 and K4， but that for treatment K2 was the highest. In general， treatment K2 is the best.

Key words Potassium； muskmelon； growth； photosynthetic characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.09.008

甜瓜（Cucumis melo）含有蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素、维生素B1、维生素B2、烟酸、钙、磷、铁等营养素，还含有可以将不溶性蛋白质转变成可溶性蛋白质的转化酶，是夏令消暑瓜果，又甜又脆，其营养价值可与西瓜媲美[1]。20世纪70年代末，国内掀起研究厚皮甜瓜的热潮[2-4]，80年代海南南部地区就开始种植露地甜瓜，并经过多年的摸索，逐渐转向温室栽培，其种植面积已达3 585 hm2[5-6]。随着甜瓜产业的发展，生产中突显出一些亟待解决的问题，前人在厚皮甜瓜生长发育、品质形成及光合特性等方面作了大量研究[1-4，7-10]，但关于钾对甜瓜的生长发育及光合特性的影响研究较少，特别是在海南，有关钾对厚皮甜瓜的生长发育及光合特性的影响罕见报道。为此本研究以改良的Hoagland完全营养液配方为基础，设置不同的钾素水平，探索其对厚皮甜瓜生长发育及光合特性的影响，以期为海南甜瓜水肥管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试厚皮甜瓜品种为“翠甜”，由台湾农友种苗（中国）有限公司提供。

1.2 方法

试验于2016年3月至5月在海南省农业科学院科研基地（永发）玻璃温室里进行。采用砂培（采用珍珠岩做介质）的方式进行，以改良Hoagland完全营养液配方为基础，其大量元素配方为硝酸钙（CaNO3·4H2O）945 mg/L、硝酸钾（KNO3）506 mg/L、硝酸铵（NH4NO3）80 mg/L、磷酸二氢钾（KH2PO3）136 mg/L、七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）493 mg/L。在其它营养元素含量不变的前提下，设置6个钾素浓度梯度处理，分别为K1（0 mmol/L）、K2（3 mmol/L）、K3（6 mmol/L）、K4（9 mmol/L）、K5（12 mmol/L）、K6（15 mmol/L），具体见表1。采用随机区组试验设计，每处理重复5次，每个重复15株。

3月1日催芽，3月3日播种于育苗盘中，3月18日移栽，移栽后4 d开始浇灌营养液，苗期（10 d）每天浇灌约400 mL/盆，伸蔓至座果选果前（14 d）每天澆灌约1 000 mL/盆，选果后至收获期（44 d）每天浇灌约1.5 L/盆，营养液现用现配，水分常规管理。待甜瓜植株生长至2 m以后，摘顶心，随着生长发育及时摘除13节位以下、16节位以上的侧芽，自13节位开始授粉；有效授粉3个果实后，待长至鸡蛋大小每株留1果，5月31日全部收获完毕。

1.2.1 农艺学性状测定 以砂培方式培养13 d（4月4日）后，即进入伸蔓期后每重复随机选取5株，用直尺测定株高、最大叶长、叶宽，并记录叶片数、节位数；使用游标卡尺测定茎粗；授粉（4月13日）后7 d每株留1果后，记录有效座果数、畸形株数。

1.2.2 叶绿素含量及光合特性测定 以砂培方式培养后17 d（4月8日），每重复随机选取3株，用LI-6400光合仪在晴天上午9 ： 00以后测定14节位功能叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（E）；测定完成后每处理随即采取5株功能叶片中的一半（13节位至15节位3片叶，并混样）进行叶绿素含量的测定，具体测定方法见《植物生理学实验指导》[11]。

1.2.3 地上部、地下部鲜干重测定 分别在4月10日（伸蔓期）、5月5日（膨大期）、5月31日（收获期）每处理随机选取5株，以茎基部为界将地上部和地下部分开，用自来水冲洗2次，再用蒸馏水冲洗2次，然后用吸水纸吸干水分，称量鲜样质量；以105 ℃杀青1 h，于75 ℃烘干至恒重，称量干样质量，膨大期、收获期将果实与茎叶分开称鲜、干样质量。

1.2.4 果实形态及糖度测定 在收获期称量果实鲜重后，将果实从中间沿纵向剖开，进行果实形态及糖度测定。果实形态指标包括果肉厚度、腔宽、果宽、果长，均使用直尺测定；同时使用糖度计测定果实中心糖度及边糖糖度。

1.3 数据分析

采用Excel2003、SPSS17.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同钾素水平对设施厚皮甜瓜生长的影响

2.1.1 不同钾素水平对热区设施厚皮甜瓜农艺学性状的影响 由表2可知，节位数、株高、最大叶宽、最大叶长、茎粗、叶片数均以K1处理最小，K2处理最大（分别为12.48个、90.40 cm、12.23 cm、9.17 cm、4.59 cm、14.10个）；在节位数、株高、最大叶宽、最大叶长、茎粗及叶片数上K1处理极显著小于K2处理，K3、K4、K5和K6处理间差异不显著；K2节位数、株高和叶片数显著高于其它处理；K2处理最大叶宽极显著高于K1处理，与其它处理差异不显著，但大于其它处理。

最大叶长上，K1、K2和K6处理间差异显著，各处理大小顺序为K2>K3>K4>K5>K6>K1；茎粗上，K2处理显著高于K3、K4、K5和K6处理，并与K3和K6处理差异达到极显著水平；畸形株以K1处理的最多，达到2株，K2、K4和K6处理各1株，K3和K5处理无畸形株；座果率随着钾素水平的增加先增加后降低，以K3处理最大，达到84%，K1处理最小，仅为52%。

2.1.2 不同钾素水平对热区设施厚皮甜瓜光合特性的影响 在净光合速率中，各处理间差异不显著，且以K2处理最大，达到32.20 μmol CO2/（m2·s），K1处理最小，仅为26.00 μmol CO2/（m2·s）。在气孔导度中，K4处理极显著大于其他处理，为0.829 mol H2O/（m2·s），且其它处理间差异不显著。胞间CO2浓度以K1处理最大，K4处理次之，K2处理最小，K1、K4处理与K2处理间差异均达到显著水平。在蒸腾速率中，K4处理大于K1、K2、K3、K5和K6处理，且与K1和K5处理差异显著，K1、K2、K3、K5和K6处理间差异不显著，各处理蒸腾速率大小顺序为K4>K3>K2>K6>K1>K5（见表3）。

Chla含量和Chl含量随着钾素水平的增加而增加，K6处理最大，分别达到1.45 mg/g FW和2.23 mg/g FW（表4）。在Chla含量上，K6处理极显著大于K1、K2、K3和K4处理，显著大于K5处理；K5处理显著大于K1、K2、K3处理；K2和K3处理极显著大于K1处理，但K2和K3处理间差异不显著。在Chl含量上，K6处理极显著大于K1、K2、K3处理，但与K4、K5处理间差异不显著；K5处理极显著大于K1和K2处理，并显著大于K3处理；K2和K3处理极显著大于K1处理。说明钾素水平的增加，显著增加Chla含量和Chl含量。

在Chla含量、Chlb含量、Caro含量和Chl含量上，均以K1处理最小，并且在Chlb含量和Caro含量上，K1极显著小于其它各处理。Chlb含量以K5处理最大，达到0.86 mg/g FW，与K1、K2、K3和K6处理间差异显著，与K4处理差异不显著。Caro含量以K6最大，达到0.159 1 mg/g FW，与其它处理间的差异达到极显著水平，各处理大小顺序为K6>K4>K5>K2>K3>K1。

2.2 不同钾素水平对热区设施厚皮甜瓜地上部、地下部鲜干重的影响

伸蔓期，K1处理的根鲜重、茎叶鲜重和茎叶干重小于其它处理，其中茎叶鲜重和茎叶干重显著小于其它处理，茎叶鲜、干重均以K6处理最大（表5）。各处理间根干重差异不显著，但以K5处理最大，K2处理次之，K4处理最小。

膨大期，施钾以后根鲜重、根干重、茎叶鲜重和茎叶干重显著增加，除K1处理，其它各处理间根鲜重、根干重、茎叶鲜重和茎叶干重差异不显著。单果鲜重和单果干重各处理间差异不显著，且均以K1处理最小，K5处理最大。单果鲜、干重均随着钾素水平的增加呈现先增加后降低的趋势，在本试验中K6处理开始下降，说明钾水平增加虽然能够增加单果鲜、干重，但过高反而会起抑制作用。

收获期，各处理间根鲜重差异不显著，K6根干重显著大于K1处理。茎叶鲜重、干重随着钾素水平的增加都呈现先增加后降低的趋势，且均在K3处理时达到最大，分别为535.80 g和83.26 g，K1显著小于其它处理，其它处理间差异不显著。单果鲜重以K4处理最大，K1处理最小，K4处理比K1处理大32.74%，且差异达到极显著水平；K4比K6处理大17.03%，差异达到显著水平；K4与K2、K3和K5处理间差异不显著。单果干重以K2处理最大，K1处理最小，且K1处理显著小于其它处理。可见施钾能提高单果鲜重和单果干重，但钾水平过高，反而降低单果鲜重和单果干重。

2.3 不同钾素水平对热区设施厚皮甜瓜果实形态及糖度的影响

由表6可知，果长、果宽、果肉厚度均随着钾素水平的增加而呈现先增加后降低的趋势，果长以K3或K4处理最大，均为13.20 cm，各处理间差异不显著；果宽以K4处理最大，为12.67 cm，与K1和K6处理间差异达到极显著水平；果肉厚度以K3处理最大，为3.63 cm，各处理间差异不显著。腔宽以K4处理最大，为5.83 cm，与K1处理差异极显著。综合4个果实形态指标来看，K3、K4处理较好。在中心糖糖度中，各处理间差异不显著，大小顺序为K2>K6>K1>K4>K3>K5。K6处理边糖糖度最大，极显著高于K1，与其它处理间差异不显著，各处理大小顺序为K6>K5>K2>K3>K4>K1。施钾与不施钾相比，能降低中心糖糖度与边糖糖度差值，其中K5处理的差值最低，仅为5.94，说明施钾能够缩小中心糖糖度和边糖糖度的差异，使果肉糖度偏向于均匀分布。

3 讨论

研究结果表明，在一定范围内提高钾素水平能促进植株生长发育，有利于甜瓜植株生长[2，4，12-14]。本研究中，施钾促进甜瓜的生长发育，各农艺学性状指标以K2处理（3 mmol/L，即117 mg/L）最好，其节位数、株高、茎粗和叶片数均显著高于其它处理。

净光合速率以K2处理最高，K4处理次之，且K4处理气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率最大。Chla和Chl含量随着钾素水平的增加而递增，但净光合速率并不随着钾素水平的增加而增加，说明提高钾水平，并不能提高净光合速率，这与前人研究结果一致[2，4]。施钾能够显著增加地上部鲜重和干重[7-9]。本研究中，K2、K3和K4处理单果鲜重较大，且以K4处理最大，钾素水平过高或过低都会降低单果鲜重，维持较高单果鲜重理想的钾素水平范围为3～9 mmol/L。甜瓜果实形态以K4处理和K3处理较好。随着钾素水平的增加，中心糖糖度、边糖糖度并没有增加，中心糖糖度以K2处理最高，边糖糖度以K6最高。因此，追求高的单果重与增加糖度存在矛盾，如何协调单果重与糖度之间的矛盾，有待进一步研究。

综合上述分析可知，K2、K3和K4处理单果重较高，且三者之间差异不显著，因此当钾素水平为3～9 mmol/L时较高产；从三者的中心糖糖度来看，K2处理最高，K4处理次之，K3处理在6个处理中位居第五位。进一步结合农艺学性状、净光合速率等指标可知，K2处理综合表现最好。

参考文献

[1] 李春俭. 高级植物营养学[M]. 北京： 中国农业大学出版社， 2008： 176-177.

[2] 张爱慧， 黄丹枫， 侯喜林. 不同钾营养对厚皮甜瓜生长发育及光合特性影响的研究[J]. 上海交通大学学报（农业科学版）， 2002， 20（1）： 13-17.

[3] 毛炜光， 吴 震， 黄 俊， 等. 水分和光照对厚皮甜瓜苗期植株生理生态特性的影响[J]. 应用生态学报， 2007， 18（11）： 2 475-2 479.

[4] 林 多， 黄丹枫， 杨延杰， 等. 钾素水平对网纹甜瓜矿质元素积累及果实品质的影响[J]. 华北农学报， 2007， 22（6）： 1-4.

[5] 李劲松， 韩晓燕， 柳唐镜， 等. 海南省西瓜甜瓜产业发展现状及展望[J]. 中国瓜菜， 2009， 2（5）： 72-74.

[6] 陈文科. 海南统计年鉴2016[M]. 北京： 中国统计出版社， 2016： 1 076.

[7] 王 颖. 厚皮甜瓜光合特性及产量和品质形成特点的研究[D]. 海口： 海南大学， 2016： 49-51.

[8] 石 瑜. 外源生长物质对网纹甜瓜植株光合特性及果实发育和品质的影响[D]. 杭州： 浙江大学， 2014： 58-59.

[9] 苏长跃. 双断根嫁接对甜瓜生长发育及生理特性的影响[D]. 泰安： 山东农业大学， 2014： 43.

[10] 张新英. 嫁接对甜瓜苗期耐盐性和果实发育期品质的影响[D]. 北京： 中国农业科学院， 2014： 47.

[11] 高俊凤. 植物生理学实驗指导[M]. 北京： 高等教育出版社， 2005： 74-77.

[12] 习金根， 谭施北， 贺春萍， 等. 不同钾水平对剑麻生长和钾素吸收利用特性的影响[J]. 热带作物学报， 2015， 36（2）： 269-274.

[13] Aliloo A A. Potassium sulfate improved early growth of wheat under controlled conditions[J]. Cercetari Agronomice in Moldova， 2015， 48（4）： 21-28..

[14] Hussain A， Arshad M， Ahmad Z， et al. Potassium fertilization influences growth， physiology and nutrients uptake of maize（zea mays L.）[J]. Cercetari Agronomice in Moldova， 2015， 48（1）： 161.