施钾量对和田日光温室番茄生长、产量及品质的影响

马业辉，洪 明*，马晓鹏，谢香文，包 城，余小青

（1．新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2．新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

和田地区位于塔克拉玛干沙漠西南边缘，具有丰富的光热资源，但受制于极度匮乏的水土资源，农业经济发展缓慢。近年来，为积极推动脱贫攻坚工作，和田地区政府将设施农业作为发展本地农业产业的重要抓手，积极推动传统产业向现代化产业的转变；截至2018年底，和田地区各类设施农业发展面积已达1873.14 hm2［1］。但由于缺乏适宜的配方施肥等关键生产技术，导致设施蔬菜的产量与品质难以保证，高投入低产出的问题突出［2］。此外，一些学者认为新疆土壤中速效钾含量较为丰富，在实际设施农业生产中轻钾肥、重氮肥的现象非常普遍［3］。再加之种植复茬次数的增加，土壤中钾素输出大于输入，致使钾素成为和田设施蔬菜产量及品质的重要限制因子之一［4-5］。因此，施钾量亦是提升设施蔬菜产量和品质的关键因素之一，对当地设施农业可持续发展具有重要意义。

钾素参与植物体内酶活化、渗透调节、阴阳离子平衡等代谢和同化产物的转运过程，是一种多功能的营养物质和“品质元素”［6-8］。部分学者研究表明，适量施钾肥有利于作物生长，提升产量和品质。赵秀娟等［9］研究表明，当施钾量小于225 kg/hm2时，小油菜产量随着施钾量的增加而增大，但施钾量过多则降低。高翔等［10］关于施钾量对紫叶生菜的影响研究表明，当施钾量为150～450 kg/hm2时，紫叶生菜的产量、可溶性糖含量及Vc含量随着钾肥的增施先增加后减小。侯云鹏等［11］研究表明，当施钾量为75 kg/hm2时，玉米的产量达到最高水平。张恩平等［12］研究表明，钾素对番茄营养生长指标有明显影响。王军伟等［13］通过水培试验发现，适宜的钾营养液浓度供应可促进植物对氮素的吸收和利用，从而提高叶绿素含量。宁秀娟等［14］通过营养液砂培试验发现，番茄株高和茎粗随着钾营养液浓度的增加先增大后减小。张守才等［15］发现适宜施钾量可提高番茄的产量，但可溶性糖含量和Vc含量随着施钾量的增大呈先降低后增加的趋势。因此，合理施钾量对于提升设施蔬菜产量和品质至关重要。

近年来，对于不同作物及不同栽培方式下合理施钾量的研究已有较多报道，而目前对于广泛分布于和田地区，保水保肥性极差的风沙土条件下设施蔬菜合理施钾量的研究甚少。为此，本文以和田风沙土条件下日光温室番茄为研究对象，研究不同施钾量对番茄生长、产量及品质的影响，以期为当地设施蔬菜的科学施肥提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年1～6月在和田地区和田县和安新村（79°52′ E，37°16′ N，海拔1370 m）日光温室中进行。该地区属暖温带极干旱的荒漠气候区，年平均气温12.2℃，多年平均降水量33 mm，年潜在蒸发量为2600 mm，全年日照时数2470～3000 h，昼夜温差较大，无霜期210 d左右。供试日光温室的长度、跨度、高度分别为60、9、6 m。试验基地土壤主要为风沙土，0～100 cm土层平均容重1.58 g/cm3，pH值7.71，有机质含量8.63 g/kg，碱解氮含量25 mg/kg，有效磷含量179.6 mg/kg，速效钾含量182 mg/kg，电导率值472 μS/cm。

1.2 供试材料

供试番茄品种为农歌520，于1月6日定植，4月13日 打顶，4月21日 开 始收 获，6月2日拔秧。种植模式为起垄覆膜，株行距为20 cm×40 cm；滴灌带布置方式为一膜两行两管，滴头间距为20 cm，滴头流量为3.2 L/h。试验中所施用的氮、磷和钾肥分别为尿素（N 46%）、磷酸一铵（N 12%、P2O560%）、硫酸钾（K2O 50%）。

1.3 试验设计

试验设计为钾肥单因素试验，共设4组施钾（K2O）量：0、288、360、432 kg/hm2，分 别 记 为K0、K1、K2、K3，不同处理详见表1，每组处理氮、磷肥量一致，且氮、磷肥全部作为追肥与钾肥一起随水滴施，每个处理3个重复，共12个小区，小区面积9.6 m2（长8.0 m，宽1.2 m），每个小区定植30株。番茄的生长发育有较明显的阶段性，根据对于番茄生育期的划分［16］，分别在番茄开花坐果期（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）进行施肥。生育期内每隔3～4 d灌溉一次，全生育期内灌水量360 mm，每隔6～7 d随水滴施一次氮磷钾肥，其他田间管理措施与当地农户相同。

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

1.4 测定内容与方法

1.4.1 生长指标的测定

分别在番茄的重要生育期：番茄开花坐果期（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）进行生长指标的测定。

（1）株高和茎粗：每个处理选择6株长势一致的植株，用直尺测定株高（茎基部至生长点）；用数显游标卡尺测定茎粗（距地面第一个叶柄处茎部）。

（2）叶面积指数：每个处理破坏性取3株，采用高拍仪测定全株叶片叶面积，其叶面积指数（LAI）用单株叶面积与单株所占土地面积换算求得。

（3）叶片SPAD值：每个处理选择6株长势一致的植株，选取第一花序与第二花序之间的叶柄，用SPAD-502分析仪测定叶柄上6片完全展开的叶片SPAD值，取其平均值。

1.4.2 产量和品质的测定方法

（1）在果实成熟期，及时采收各小区成熟的果实，统计整个收获期番茄产量并换算单位为kg/hm2。

（2）在番茄果实采收盛期，每个处理选取3个正常的果实测定品质。可溶性固形物采用ATAGO PAL-3数字手持糖量计测定；可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮比色法测定，维生素C（Vc）含量采用钼蓝比色法测定［17］；硬度采用手持数显水果硬度计（GY-4，China）测定。

1.5 综合指标评价

1.5.1 评价指标的选取

选取Vc含量（A1）、可溶性固形物（A2）、可溶性糖含量（A3）、硬度（A4）、产量（A5）和单果重（A6）作为评价指标。

1.5.2 CRIRIC法

CRIRIC法是一种基于指标数据中不同处理间的对比度和指标间的冲突性确定权重的客观评价赋权法［18］，有明显的赋权效果。首先，对所需评价指标进行相关分析，得到相关系数矩阵R=（Rij）6×6，并根据下面的公式进行权重计算［19］：

式中，Cj为第j个评价指标所包含的信息，Rij为评价指标i和j之间的相关系数。Cj愈大，表示第j个评价指标所包含的信息量愈大，该评价指标的相对重要性也愈大，所以第j个评价指标的客观权重可表示为：

1.6 数据分析

试验数据用Excel 2013进行数据处理，用SPSS 24.0进行单因素方差分析，用LSD法分析不同处理间各指标的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同施钾量对番茄生长指标的影响

2.1.1 不同施钾量对番茄株高和茎粗的影响

株高和茎粗是影响番茄植株对光照充分利用和防倒伏能力的重要指标。由表2可知，各处理株高随生育期的推进而增大，至第三穗果膨大期达到最大值。对比不同处理，番茄株高除了不施钾肥（K0处理）外，株高随着施钾量的增加而减小，施钾量为288 kg/hm2（K1处理）时植株最高，为184 cm。S3生育期内，各施钾处理之间存在一定差异，说明过量施钾肥可能会抑制株高正常生长，但适量施钾肥仍有助于番茄株高的提升。

表2 不同施钾量对番茄各生育期株高和茎粗的影响

各处理茎粗随着生育期的推进而增长，生长发育后期变化幅度逐渐减缓，可能与养分向生殖生长转运占主导地位，且光合产物向茎粗分配比例降低有关。对比不同处理，番茄茎粗除了K0处理外，随着施钾量的增加而增大，在施钾量为432 kg/hm2（K3处理）时达到最大值，且各施钾处理之间差异不显著，说明不同施钾量对植株茎粗影响程度较弱。

2.1.2 不同施钾量对番茄叶面积指数和叶片叶绿素含量的影响

叶面积指数（LAI）和叶片叶绿素含量（SPAD值）是影响番茄植株光合速率和光合产物形成的重要指标。由表3可知，各处理LAI随着生育期的推进而增大，说明生长发育后期植株营养生长还比较旺盛，可能与此时期番茄植株未打顶有关。S0生育期内，各处理间差异不显著；S1和S3生育期内，各施钾处理LAI较K0处理高7.37%～31.71%，S2生育期内，各施钾处理之间差异不显著，但S1和S3生育期内，各施钾处理之间差异显著，且LAI随着钾肥的增施而减小，其中K1处理LAI达到最大值，说明施钾肥有助于LAI增大，但过量施用钾肥造成了LAI降低，可能与根系养分浓度过高，需要更多能量消耗用于主动运输，导致营养生长减缓有关［8］。

表3 不同施钾量对番茄各生育期LAI和SPAD值的影响

各处理叶片SPAD值随着生育期的推进大体上有减小的趋势。S0和S3生育期内，各施钾处理SPAD值较K0处理分别高1.88%～7.88%和7.37%～31.71%，且K1、K2处理与K0处理有显著差异，但K3处理与K0处理差异不显著，K3处理与K1、K2处理有显著差异；S1生育期内，各处理之间差异不显著；S2生育期内，各施钾处理较K0处理高15.37%～17.64%，且K1处理与K0、K3处理有显著差异，但K0处理与K2、K3处理没有显著差异；叶片SPAD值随着钾肥的进一步增施而减小，其中K1处理叶片SPAD值达到最大值；说明施钾肥有助于提升叶片SPAD值，促进光合作用，但过量施用钾肥可能会抑制植株对氮的吸收，从而降低叶片SPAD值。

2.2 不同施钾量对番茄产量及品质的影响

2.2.1 不同施钾量对番茄产量的影响

由表4可知，番茄单果重变化范围为161.23～174.44 g，在施钾量为K1处理时最高，单果重随着施钾量的进一步增加而降低，且K3处理与K1、K2处理有显著差异，但K1和K2处理差异不显著；各施钾处理与K0处理相比，单果重增加了1.64%～8.19%，且K0处理与K1、K2处理有显著差异，但与K3处理没有显著差异。说明施钾肥有助于番茄单果重的增大，但过量施用钾肥不利于番茄果实的生长。

番茄产量变化范围为67642～81697 kg/hm2，其产量随着施钾量的增加先增大后减小，在施钾量为K2处理时最大，且K3处理与K1、K2处理有显著差异，但K1和K2处理差异不显著；施钾量对产量有显著影响，且各施钾处理与K0处理有显著差异。说明施钾肥可促进番茄产量的提高，但过量施钾肥不利于提高番茄产量。

2.2.2 不同施钾量对番茄品质的影响

由表4可知，各施钾处理果实品质指标均较K0处理有显著的提高，表明施钾肥能提升果实的品质。各施钾处理中，随施钾量的增加，各品质指标的变化规律不尽相同。其中，Vc含量随着钾肥的增施先增大后减小，在施钾量为K2处理时最大，且各施钾处理之间差异显著；可溶性固形物随着施钾量的增加而增大，在施钾量为K3处理时最大，且各施钾处理之间差异显著；可溶性糖含量在施钾量为K1处理时最大，随着施钾量的进一步增加而降低，且K1处理与K2、K3处理有显著差异，但K2和K3处理差异不显著；硬度随着施钾量的增加而增大，K3较K1、K2处理分别显著增加了0.16、0.22 kg/cm2，但K1与K2处理差异不显著，其中施钾量为K3处理时硬度最大。

表4 不同施钾处理对番茄产量及品质的影响

2.3 番茄产量和品质综合评价

2.3.1 产量和品质指标的标准化和同趋化

由于番茄产量和品质之间在一定程度上相互关联但又无法彼此代替，所以本研究采用CRITIC法对所需评价指标进行客观评价，处理结果见表5。

表5 各指标同趋化、标准化值及权重

2.3.2 CRITIC法对番茄产量和品质进行综合评价

对同趋化后的数据进行评价指标间的相关性分析。然后根据公式（1）和（2）计算各评价指标的权重（表5）。根据得到的各评价指标权重和标准化矩阵计算得到各处理综合得分及排序，由表6可以看出，各处理排名为K2>K3>K1>K0，即较优处理为K2。

表6 CRITIC法确定的各处理番茄产量和品质综合评价得分及排序

3 讨论

钾素是构成植物生命要素之一，参与植物体内大部分代谢过程，是植物生长发育不可缺少的营养元素，对植物生长发育、产量形成及品质有重要影响。一些学者研究发现，钾肥过量施用会显著降低番茄株高［20］，但茎粗随着施钾量的增加而增大［21］。潘艳花等［22］通过施钾肥对西瓜幼苗生长的研究发现，当施钾量为240～700 kg/hm2时，其株高随着施钾量的增加呈逐渐减小的趋势。本研究结果与上述研究成果类似，当施钾量为288～432 kg/hm2时，番茄株高随着钾肥增施呈逐渐减小的趋势，但茎粗呈增大的趋势。茎粗随着施钾量的增加而增粗，可能原因是由于钾素促进茎中纤维素含量的增加，有助于植物厚壁细胞木质化、表皮细胞硅化的提升，从而导致植物茎粗壮［23-24］。

王进等［25］研究结果表明，适宜施钾量可显著提高番茄的LAI，过量施钾肥会降低番茄的LAI。本试验研究结果也表明，适宜施钾量可明显提高LAI，LAI随着施钾量增加而减小，可能原因是过量施用钾肥造成根际周围浓度提高，导致土壤养分比例不平衡，可能抑制对N、Mg的吸收利用［26-27］。叶绿素是植物进行光合作用的重要载体，叶绿素含量的高低直接会影响光合速率及光合产物的形成［28］。纪立东等［29］研究发现，通过施钾肥可显著提高叶片SPAD值。从苦荞开花期到籽粒期，叶绿素含量呈减小的趋势［30］。本研究表明，叶片SPAD值随着生育期的推进而降低，其叶绿素含量随着施钾量的增加而减小。番茄生长发育后期叶绿素含量降低，可能原因是生长发育后期生殖生长占主导地位，矿质养分向果实运输，促进果实成熟，导致营养生长受到阻碍，引起叶片叶绿素含量降低［31］。

钾素影响着作物多个生理过程，因此合理的施钾量可提升农作物产量及品质［28］。植株对钾素的吸收不受植株本身限制，取决于根际周围钾素的供应和根的主动吸收［4，32］。当K+过量时，会降低根系对土壤中其他离子的吸收能力，引起离子不平衡，致使作物正常的生理生化活动受阻，使产量及品质受到影响［22，33］。赵秀娟等［9］通过施钾肥对小油菜生长的研究发现，当施钾量小于225 kg/hm2时，可显著提升产量，但超过225 kg/hm2时，产量降低。杨玉珍等［34］研究表明，当施钾量为0～225 kg/hm2时，加工番茄单果重和产量随着钾肥增施而增加，但施钾量超过225 kg/hm2时，单果重和产量有所下降。本试验研究发现，当施钾量为288～432 kg/hm2时，番茄单果重和产量随着施钾量的增加先增加后降低，与以上研究结果类似。高翔等［10］研究表明，当施钾量为0～450 kg/hm2时，紫叶生菜的Vc含量随着施钾量的增加先增大后减小，其中施钾量为300 kg/hm2时最高。李晨等［35］研究表明，当施钾量为0～270 kg/hm2时，番茄果实Vc含量随着钾肥增施而增加，但施钾量超过270 kg/hm2时，果实Vc含量呈逐渐降低的趋势；施钾量为135～337 kg/hm2时，随着钾肥的增施，其果实可溶性固形物呈逐渐增大的趋势。本试验也得出与上述类似的结果，即果实Vc含量随着施钾量的增加呈先增大后减小的趋势，可溶性固形物随着施钾量的增加而增大。当钾营养液浓度为101～525 mg/L时，果实可溶性糖含量随着钾营养液浓度的增加先增加后降低［13］。但本试验得出，果实可溶性糖含量在施钾量超过288 kg/hm2时随着施钾量的增加而下降，可能是与N/K的比例降低有关，抑制蔗糖代谢酶等活性，不利于果实中蔗糖向果糖和葡萄糖转化［36］。本试验结果发现，番茄果实硬度随着施钾量的增加而增大，可能与组织细胞壁的厚度增大有关［37-38］。

4 结论

各施钾处理株高、茎粗较不施钾肥均有所提升，但各施钾处理间差异不显著。对比各处理LAI及叶片SPAD值，各施钾处理均显著高于不施钾肥；其中LAI及叶片SPAD值随施钾量的增加而减小。

各施钾处理单果重和产量随施钾量的增加先增大后减小，其中施钾量为288 kg/hm2时单果重达到最大值，为174.44 g；施钾量为360 kg/hm2时产量达到最大值，为81697 kg/hm2。施钾有助于提升番茄果实品质，但施钾处理对各指标的影响不尽相同，果实硬度和可溶性固形物以施钾量为432 kg/hm2时较优，果实Vc含量以施钾量为360 kg/hm2时较优，可溶性糖含量以施钾量为288 kg/hm2时较优。

通过CRITIC法对番茄产量和品质综合评价，推荐适宜施钾量为360 kg/hm2。