钾肥追施时期后移对甜瓜产量和品质及钾肥利用率的影响

康利允, 李晓慧, 高宁宁, 梁慎, 常高正, 李海伦, 王慧颖, 徐小利, 赵卫星

(河南省农业科学院园艺研究所，河南 郑州 450002)

甜瓜需钾量较高且对钾反应比较敏感[1]，是典型的喜钾作物，同时钾是决定甜瓜产量和品质的关键营养元素之一[2]。增施钾肥可提高作物对其他营养元素如N，P等吸收利用能力[3]，促进光合同化产物向生殖器官转运与分配[4]，防止早衰[5]，促进果实发育和成熟，对作物高产、优质及提高钾肥利用率具有重要作用[6]。施钾是获得甜瓜优质、高产和养分高效利用的基础，而不合理施钾是限制甜瓜产量和品质提高的重要原因之一[7]，且会使土壤速效钾含量在表层富集并向深层迁移，富集的钾素在土壤中具有较明显的淋溶现象，导致土壤酸化[8]。明确作物生育时期对养分的吸收规律，可以抓住需肥关键期，是提高作物养分利用率的有效途径[9]。研究不同钾肥管理措施对甜瓜产量、品质及养分吸收利用的影响，对指导甜瓜钾素管理具有一定的指导意义。当前国内外研究主要围绕如何合理施用钾肥对作物产量、品质及钾素利用等方面开展了大量研究，并获得了重要的研究结论。钾肥与磷肥配合施用有利于促进玉米生长发育，明显提高产量及钾肥利用率[10]。黄兴成等[11]通过20 a的不同施肥管理发现，土壤综合肥力指数以氮磷钾肥和有机肥配合施用效果最好，且作物产量与土壤综合肥力指数呈极显著的正相关关系。毛家伟等[12]的研究结果表明，碳酸钾肥和生物包膜缓释钾肥的钾肥利用率较常规硫酸钾肥分别增加16.81%和7.93%。吴绍军等[13]的研究结果显示，随着钾肥追施比例的增加，西瓜可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量及产量增加，当追施质量比为1∶1时，上述指标达到最大，而后随追施比例的增加，上述指标反而呈下降的趋势。近年，农业生产者为追求更高的产量和收益，设施栽培中往往过量施用化肥。当前，关于平衡施用钾肥的研究，大多集中在钾肥与其他肥料配施、不同基追比例等方面，有关追施时期后移的研究报道较少。因此，本试验在连栋棚加地膜覆盖高产栽培条件下，通过研究钾肥追肥时期后移对甜瓜产量、品质及钾肥利用率的影响，确定合理的钾肥追施时期，以期为甜瓜科学合理施肥提供一定的科学依据。

1 材料与方法

试验于2019年3—7月在河南省农业科学院现代试验基地(原阳)连栋棚内进行。

1.1 试验材料

土壤基本理化性质为：pH值7.81，有机质17.8 g·kg-1，全氮1.05 g·kg-1，碱解氮120.1 mg·kg-1，有效磷12.3 mg·kg-1，速效钾127.4 mg·kg-1。供试厚皮甜瓜品种为“众云20”，由河南省农业科学院园艺研究所选育，果实成熟期38～42 d，平均单瓜质量约2.0 kg，果肉厚约3.6 cm，中心可溶性固形物含量达16.0%～20.0%，轻抗枯萎病和病毒病，耐贮运。

1.2 试验设计

试验设6个处理(表1)，每个处理重复3次，随机区组排列。小区面积为4 m×7.7 m。定植行株距为1.1 m×0.4 m，设于棚内中段，两头留有长4 m的缓冲带，以避免因棚口温度和湿度差异较大而引起的误差。

试验于2019-03-15播种育苗，2019-04-08定植，2019-07-02收获，其他管理措施按常规。采用连栋棚加地膜覆盖栽培，每株在主蔓13～15节子蔓留瓜1个，主蔓25节打顶。各处理均基施有机肥30 t·hm-2(含N 0.8%，P2O50.4%，K2O 0.4%)，基施磷肥105 kg·hm-2(过磷酸钙，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%。试验所用钾肥(300 kg·hm-2)为硫酸钾(含K2O 51%)，施用方法参照表1。

1.3 样品采集与测定

分别于甜瓜定植后25 d(伸蔓期)、45 d(幼果“退毛”)、65 d(果实“定个”)和85 d(成熟期)取样。各小区分别选取有代表性植株5株，取样洗净后置于烘箱内105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至质量恒定后称量，计算干物质积累量并将植株干样粉碎后过20目筛，用于测定植株钾含量。植株钾含量测定采用浓H2SO4-H2O2法消煮，火焰光度计法[14]。成熟期选取5株果实称其单瓜质量，然后用刀纵向切开果实，用游标卡尺测量果实纵径、横径和肉厚。用手持测糖仪测定中心和边部可溶性固形物含量；可滴定酸含量采用 NaOH 滴定法[15]；维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[15]；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[15]。成熟期每小区采集生长整齐一致的10株果实，称质量，计算产量。

表1 试验处理

1.4 数据处理与分析

固酸比=中心可溶性固形物含量/可滴定酸含量；

钾积累量/(kg·hm-2)=干物质积累量/(kg·hm-2)×钾含量/%；

钾肥利用率/%=(施钾处理甜瓜成熟时钾积累总量-不施钾处理甜瓜成熟时钾积累总量)/施钾量 ×100；

钾素果实生产效率/(kg·kg-1)=单位面积甜瓜产量/单位面积甜瓜钾积累总量；

钾肥偏生产力/(kg·kg-1)=施钾处理果实产量 /施钾量；

钾素农学效率/(kg·kg-1)=(施钾处理果实产量-不施钾处理果实产量)/施钾量；

采用 Excel 2003,SPSS 13.0,Sigmaplot 10.0数据分析软件对数据进行作图、方差分析，并采用Duncan新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 钾肥追施时期对甜瓜干物质积累量的影响

研究结果表明，不同钾肥追施时期对甜瓜干物质积累量均随生育期的推进呈先上升后下降的趋势(表2)。定植65 d内，甜瓜植株干物质积累量随着定植后时间的延长而逐渐增加，在定植后65 d(果实“定个”)时干物质积累量最高，而后增幅下降或减缓。甜瓜幼果“退毛”(定植后45 d)后，甜瓜干物质积累量在定植后45～65 d增幅亦较高。定植后85 d(收获期)，与CK相比，各施钾处理使甜瓜干物质积累量均显著增加，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的干物质积累量为6 202.55～7 722.79 kg·hm-2，较常规施钾处理(T0)增加了3.30%～12.74%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)， 平均增加了8.45%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平。总之，随着追钾时期的适当后移，增加了甜瓜干物质积累量。

2.2 钾肥追施时期对甜瓜产量的影响

不同钾肥追施时期的甜瓜产量结果如表3所示。不施钾(CK)处理产量最低，只有其他施钾处理产量的83.92%。与常规施钾处理(T0)相比，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)增加了4.35%～17.38%，不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)， 平均增加了11.52%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平。

从产量构成因素来看，CK处理的甜瓜果实纵径、横径、肉厚及单瓜质量均显著低于其他施钾处理。与常规施钾处理(T0)相比。不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)单瓜质量和肉厚分别增加了11.88%～30.61%和12.26%～29.25%，不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，单瓜质量和肉厚分别平均增加了14.58%和12.13%，但T1与T3,T2与T4处理间的差异均未达显著水平。其他产量构成因素如纵径和横径，不同追钾处理(T1,T2,T3和T4)间的差异均不显著。

表3 不同钾肥追施时期甜瓜产量及产量构成因素的差异

2.3 钾肥追施时期对甜瓜营养品质的影响

2.3.1 钾肥追施时期对甜瓜糖度和酸度的影响 由表4可知，不同钾肥调控对甜瓜糖度和酸度的影响差异显著。与CK相比，不同施钾处理中心和边部可溶性固形物含量均显著增加，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的中心和边部可溶性固形物含量分别为18.47%～19.93%和11.47%～13.67%，较常规施钾处理(T0)分别增加了5.52%～13.90%和6.83%～27.33%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)中心和边部可溶性固形物含量均显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了6.44%和16.62%，但T1与T3,T2与T4处理间差异均未达显著水平。表明追钾时期适当后移有利于提高甜瓜糖度，但追钾时期过晚反而不利于糖分的积累。

不同钾肥调控下，可滴定酸含量的变化趋势与糖度相反。与CK相比，不同施钾处理可滴定酸含量均显著降低，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的可滴定酸含量为1.05%～11.19%，较常规施钾处理(T0)下降了9.14%～20.05%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)可滴定酸含量均显著低于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均降低了10.13%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平，表明追钾时期适当后移可降低甜瓜可滴定酸含量，改善甜瓜品质。

不同施钾处理下果实固酸比变化趋势与中心可溶性固形物含量变化趋势基本一致。与CK相比，不同施钾处理固酸比均显著增加，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的固酸比为15.48～18.81，较常规施钾处理(T0)增加了16.14%～41.10%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)固酸比均显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了18.47%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平，表明追钾时期适当后移可提高甜瓜固酸比，改善品质。

表4 不同钾肥追施时期甜瓜糖度和酸度的差异

2.3.2 钾肥追施时期对甜瓜维生素C含量的影响 不同钾肥处理对甜瓜维生素C含量有明显影响(图1)。与CK相比，不同施钾处理维生素C含量均显著增加，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的维生素C含量范围为460.70～523.81 g·kg-1，较常规施钾处理(T0)增加了6.51%～21.10%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)维生素C含量均显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了12.27%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平，表明钾肥追施时期适当后移有利于提高甜瓜维生素C含量。

注：不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.3.3 钾肥追施时期对甜瓜可溶性蛋白含量的影响 不同钾肥处理对甜瓜可溶性蛋白含量有明显影响(图2)。与CK相比，不同施钾处理可溶性蛋白含量均显著增加，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的可溶性蛋白含量分别为6.92～7.32 mg·g-1，较常规施钾处理(T0)增加了7.42%～13.72%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)可溶性蛋白含量均显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了4.85%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平，表明钾肥追施时期适当后移有利于提高甜瓜可溶性蛋白含量。

图2 不同钾肥追施时期对甜瓜可溶性蛋白含量的影响

2.4 钾肥追施时期对甜瓜经济效益的影响

从表5可知，不同钾肥调控下的肥料投入为22 203～24 003 元·hm-2，不同处理由于产量差异而导致产值差异，不同施钾处理的产值均高于不施钾处理(CK)，其中产值最高的是定植后54 d追钾处理(T1和T3)，二者间无明显差异。同样净收益最高的处理也是定植后54 d追钾处理(T1和T3)，相比常规施钾处理(T0)，甜瓜净收益分别增加了29 493和30 240元·hm-2，增加幅度分别为30.72%和31.50%。因此，在定植后54 d追钾20%或40%对提高甜瓜净收益的效果最好。

表5 不同钾肥追施时期对甜瓜经济效益的影响

2.5 钾肥追施时期对甜瓜钾肥利用率的影响

由表6可知，不施钾(CK)处理的钾素积累量显著低于各施钾处理；不同追钾处理(T1,T2,T3和T4)的钾素积累量为244.80～281.34 kg·hm-2，较常规施钾处理(T0)显著增加了10.41%～26.90%；不同追钾处理间亦存在明显差异，定植后54 d追钾处理(T1和T3)钾素积累量均显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了14.22%，但T1与T3，T2与T4处理间差异均未达显著水平。表明钾肥追施时期适当后移有利于甜瓜钾素的积累，追钾时期过晚反而不利于植株对钾素的吸收利用。与常规施钾处理(T0)相比，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的钾肥利用率、钾肥偏生产力和钾素农学效率均显著增加，增加幅度为51.10%～131.97%，4.35%～17.38%和50.50%～201.64%，其中，以定植后54 d追钾处理(T1和T3)均较高，钾肥利用率、钾肥偏生产力和钾素农学效率分别较T0处理平均增加131.75%,17.16%和199.15%，但二者间差异均不显著。与CK相比，不同追钾处理钾素果实生产效率均显著下降，平均降低幅度为12.89%～19.63%，与常规施钾处理(T0)相比，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)钾素果实生产效率平均降幅为5.24%～7.73%，其中定植后54 d追钾处理钾素果实生产效率最低，T1和T3较T0处理平均显著降低5.35%，但二者间差异未达显著水平。

3 结论与讨论

钾是植物生长发育必不可少的营养元素之一，具有增强光合作用，促进植物体内酶的活化，促进糖代谢及蛋白质合成等能力，同时钾素在改善植物产品品质方面亦起着重要的作用。氮、磷、钾对作物产量和养分吸收积累量的作用效果存在差异，其影响顺序表现为钾 > 氮 > 磷，钾素供应不足导致产量显著降低[1]。研究表明，施用钾肥能促进作物生长，提高产量和品质[16-17]，且科学合理地施用钾肥有利于促进作物生长、提高产量、改善品质，进而得到较高的经济效益[18-19]，既不会因土壤养分消耗太多导致土壤贫瘠，从而维持地力，也不会因作物养分携出量较少而导致土壤养分积累过多[20]。近年来，作物生长中后期(开花期)后矿质营养对作物产量、品质及养分吸收利用的影响已成为研究人员关注的热点，追肥时期对作物产量影响很大[21-22]，作物生长中后期缺钾是限制其产量、品质提高的重要因素[23]。吴翠云等[24]认为，钾肥追肥时期适时后移可满足作物生育后期对钾素的需求，防止早衰，有利于光合同化产物从营养器官向生殖器官的转运和分配，促进果实的发育和成熟。本试验结果表明，甜瓜在定植后65 d(果实“定个”)时干物质积累量最高，而后增幅下降或减缓。表明甜瓜生长后期可能仍具有较强的干物质积累能力。成熟期，不同追钾处理(T1，T2，T3和T4)的干物质积累量和产量较CK和常规施钾处理(T0)均显著增加，且定植后54 d追钾处理(T1和T3)显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)，平均增加了8.45%和11.52%，且T1和T3处理的产值和经济效益均最高，其产值和净收益分别高达203 509和204 256元·hm-2、125 504和126 251元·hm-2。表明追钾时期适时后移可提高甜瓜干物质积累量、产量及经济效益，但追施时期(定植后72 d)过晚产量反而出现下降的现象。这与李书田等[25]的研究结论相似，即棉花蕾期或铃期追施钾肥有利于产量的提高，吐絮期追施钾肥产量呈降低的趋势。

本研究表明，不同钾肥调控下甜瓜品质差异显著，不同施钾处理中心和边部可溶性固形物含量、维生素C含量、可溶性蛋白含量均较CK和常规施钾(T0)处理显著增加，其中定植后54 d追钾20%(T1)和40%(T3)处理上述品质指标均较高，但可滴定酸含量的变化趋势与上述品质指标相反，表现为定植后54 d追钾处理(T1和T3)可滴定酸含量显著低于其他处理，但T1和T3处理间差异均不显著。这与刘亭亭[26]研究结果一致。这是因为作物生长中后期钾素供应充足有利于植株对钾及其他矿质元素的吸收利用[27]，会使糖代谢相关酶活性增加，促进蔗糖和可溶性蛋白合成，从而改善品质[28]，而追施钾肥过晚使钾肥作用时间较短，错过作物产品膨大关键期，未能发挥最大肥效，导致产量和品质下降[29]。

近年来，大棚瓜菜生产迅速发展，农业生产者盲目、过量施肥，不利于增收和环境保护。蒋卫杰等[30]认为，中国设施栽培普遍存在盲目施用化肥来提高产量的问题，导致养分利用率仅为10%～20%，王敬国[31]也认为，设施瓜菜田平均每季投入的氮量高达1 200 kg·hm-2，产量和品质反而下降。刘苹等[32]通过对寿光市设施大棚肥料年投入量进行的调查结果显示，平均每年投入N 3 338 kg·hm-2、K2O 3 446 kg·hm-2，是当地小麦-玉米轮作种植模式的6～14倍。不合理施肥造成肥料利用率较低，土壤累积较多的矿质元素，导致土壤盐渍化，对环境亦造成一定的影响[33]。张翔等[34]认为，“基肥+分次追肥”施钾方式较一次性基施能明显提高作物钾肥利用率。林鸾芳等[35]研究结果显示，移栽后70 d追施钾肥可显著提高烟草植株钾积累量及钾肥利用率，移栽后90 d追施钾肥反而导致钾积累量和钾肥利用率降低。本试验结果表明，不同追钾处理钾素积累量较CK和常规施钾处理均显著增加，且定植后54 d追钾处理(T1和T3)显著高于定植后72 d追钾处理(T2和T4)， 平均增加了14.22%，表明追钾时期过早或过晚均不利于植株对钾的积累。

偏生产力和农学效率与产量、施肥量和土壤肥力水平关系密切，是衡量肥料利用率的常用指标[36-37]，最大限度地提高肥料偏生产力和农学效率是实现肥料高效利用的重要组成部分[38-39]。本试验结果表明，本试验条件下，钾肥偏生产力和农学效率分别为145.01～170.21和12.50～37.70 kg·kg-1，定植后54 d追钾处理(T1和T3)均最高，显著高于其他处理，表明在甜瓜定植后54 d追施钾肥产量增加能力高于其他处理，而钾肥追施时期过晚(定植后72 d)钾肥利用率反而下降，造成浪费和环境污染。