钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及综合品质的影响

王江林 王志强 曾文芳 牛良 潘磊 崔国朝 段文宜 孙世航 田义

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.022

摘要：探究不同钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及品质的影响，采用原位培养试验，设置不同的钾肥喷施量3个处理：A1（0.4 mg/mL硫酸钾）、A2（0.8 mg/mL硫酸钾）、A3（1.2 mg/mL硫酸钾），以喷施清水为对照（A0），于果实膨大期进行喷施（进行3次）。结果表明，在果实成熟期钾肥喷施处理对桃树光合作用、糖酸组分及果实品质的影响不同。施钾处理叶片钾含量和果实钾含量均提升，A3处理值最高。A1处理显著提高了叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、果实中糖组分（蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇）含量，A3钾肥处理显著提高了果实中酸组分（柠檬酸、苹果酸、奎宁酸）含量，说明适度钾肥处理可以促使果实糖组分积累，果实酸组分含量则随钾处理浓度提升而增加。此外，喷钾处理提高了果实果形指数，A1钾肥处理显著提高果实单果重、果实可溶性固形物、叶片和果实可溶性糖含量，A3钾肥处理显著提高了果实硬度。综上，在桃树种植中，叶面喷施钾肥可以提高桃树光合作用，调整果实中糖酸组分含量，并改变果实重量、果形指数、硬度、可溶性固形物含量和可溶性糖含量，以此改善果实的外观品质和内在品质，且以0.4 mg/mL硫酸钾处理效果最佳。

关键词：钾肥；光合作用；糖酸组分；品质

中图分类号：S662.106  文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）10-0165-08

收稿日期：2023-07-04

基金项目：河北省现代农业产业技术体系创新团队建设项目（编号：HBCT2021220401）；河南省重大公益科技专项（编号：201300110500）；国家现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-30-2-01）；中国农业科学院科技创新工程专项经费（编号：CAAS-ASTIP-2023-ZFRI）。

作者简介：王江林（1997—），男，甘肃天水人，硕士，主要从事果树栽培生理研究。E-mail：2689362196@qq.com。

通信作者：田  义，副研究员，硕士生导师，主要从事果树生物技术与遗传育种研究。E-mail：tianyi@hebau.edu.cn。

钾是一种重要的营养元素，在植物光合作用、碳水化合物和蛋白质的形成、水分和营养物质的运输、氮的利用等方面发挥着非常重要的作用［1］。土壤中的全钾含量丰富，一般在16.6 g/kg左右，但土壤中能被植物直接吸收利用的速效钾含量却很低，一般不足全钾的2%（通常将土壤中的溶液钾和交换性钾统称为速效钾）［2］。目前我国北方有67.35%的桃园土壤速效钾含量很低，其中12.76%的桃园速效钾含量极低，仅有12.24%的桃园土壤速效钾含量处于相对丰富状态［3］。过量施肥会导致果树产量及品质下降，同时，还会造成环境污染、土壤性状恶化和生产成本增加。

目前，钾肥施用方式有土壤施肥和叶面喷施2种，由于土壤的淋溶作用导致土壤施肥的肥料利用率较低，而叶面施肥是将肥料以液态形式喷洒在植物叶面，通过叶片表面和背面的气孔吸收后直接参与植物新陈代谢和光合作用的一种施肥方式，能够减少根系和土壤对养分吸收和分配的影响，快速补充植物体内缺乏的营养元素并促进植物生长发育［4］。研究表明，对油桃施用钾肥可以提高叶片的净光合速率，但不同时期喷施效果存在差异，以果实膨大期施用钾肥的叶片净光合速率最高［5］。对油桃施用不同量的钾肥后，可以使果实可溶性固形物、可溶性糖、维生素C和叶绿素含量均提高［6］。通过喷施钾肥来提高光合作用及果实品质的研究在其他物种中也有相关报道。例如，叶面喷施浓度为6.95 g/L的钾肥可以显著提高无花果叶片的净光合速率［7］。香蕉的产量与土壤中交换性钾含量显著相关，叶片中养分含量与土壤所含养分含量有很大的相关性［8］。叶面喷施浓度为0.4%的钾肥后能提高蓝莓果实纵横径及单果重［9］。对中低肥力的火龙果果园施钾可以提高其产量与品质［10］。施用钾肥可增加苹果可溶性固形物含量，促进果实中还原糖积累，抑制有机酸生物合成［11］。梨树施用不同类型的钾肥后，果实总糖、总酸和挥发性香气物质含量较未施钾肥处理均有所提高，梨果实品质得到了提升［12］。

本研究以中油8号桃树为试验材料，研究叶面喷施钾肥对桃树光合作用、糖酸组分以及综合品质的影响，旨在为桃树在生产中合理喷施钾肥、提高桃生长发育及果实品质提供理论依据。

1  材料和方法

1.1  试验材料

本试验于2022年在中国农业科学院郑州果树研究所桥北试验基地桃园进行。桃园土壤基本养分状况见表1，常规管理，于每年9月进行基肥施用，施用有机肥3 748 kg/hm2、复合肥600 kg/hm2。中油8号5年生桃树成熟期在8月上旬，株行距 2 m×4 m，管理水平良好，树势中庸，选择树相、负载量等相近的树进行试验。

1.2  试验设计

本试验设置4个钾肥施用量水平，使用的钾肥为水溶性硫酸钾（有效钾含量为K2O≥52%），配制4个施肥浓度：A0（0 mg/mL）、A1（0.4 mg/mL）、A2（0.8 mg/mL）、A3（1.2 mg/mL）；分别于7月17日、23日、27日的上午进行喷施，将叶面钾肥均匀喷撒在桃叶片的正反面，以叶面湿润且无水滴流下为宜。每个处理喷施3株桃树，作为3个生物学重复（图1）。

试验树的其他管理措施一致，分别在7月17日（喷施前）、7月27日（喷施前）、8月6日和8月11日4个时间点采集叶片和果实。从每棵树中部选取10张无病虫害、无机械损伤的当年生嫩枝中部叶，并从每棵树中部采摘6个成熟度相近、无病虫害、无机械损伤的果实。将叶片和果实及时带回实验室进行处理。

1.3  测定指标及方法

叶绿素含量测定：从每棵树中部选取2张当年生健壮嫩枝中部叶，进行挂牌标记；分别在7月17日、7月27日、8月6日和8月11日使用便携式叶绿素仪SPAD-502对每张叶片测定8个点。

叶绿素荧光参数测定：在不同时期从每棵树采摘的10张中随机选取2张叶片，暗处理20 min后，使用IMAGING-PAM叶绿素荧光仪测定叶片PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm），每张叶片选取6个点进行照射测定。

钾含量测定：使用南京建成生物工程研究所钾测试盒（A145-1-1），用微板法对不同时期的叶片和果实钾含量进行测定。

可溶性糖含量测定：使用南京建成生物工程研究所植物可溶性糖检测测试盒（C001-2-1），采用蒽酮比色法对叶片和果实可溶性糖含量测定。

品质指标测定：使用电子天平测定桃果实单果重；使用电子游标卡尺测量桃果实纵横径；使用手持式折光仪测定桃果实可溶性固形物含量；使用

GY-4硬度计测定桃果实硬度；使用气相色谱仪测定桃果实糖酸含量。

1.4  数据处理

试验数据用 Microsoft Excel 2016处理。采用SPSS数据处理软件进行方差分析、相关性分析、显著性分析。采用Origin pro 9.0软件作图。

2  结果与分析

2.1  不同钾肥施用量对桃树叶片叶绿素含量的影响

由图2可知，在7月17日和7月27日，各处理间叶绿素含量无显著性差异。在8月6日，A1处理（0.4 mg/mL）的叶片叶绿素含量显著高于其他3个处理，对照、A2处理（0.8 mg/mL）和A3处理（1.2 mg/mL）间无显著性差异，A2处理叶绿素含量高于对照，其中A3处理叶绿素含量最低。在8月11日，A1处理的叶片叶绿素含量最高，且显著高于A3处理。

2.2  不同钾肥施用量对桃树叶片PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）的影响

由表2、图3可知，在7月17日，各处理间的叶片Fv/Fm无显著性差异。在7月27日，A2处理（0.8 mg/mL）的Fv/Fm最高，其次为A1处理（0.4 mg/mL），对照最低。在8月6日，随着钾肥施用量的增加，Fv/Fm逐渐增高，A3处理（1.2 mg/mL）最大，对照最低。在8月11日，A1处理的叶片Fv/Fm最高，显著高于A3处理。

2.3  不同钾肥施用量对中油8号叶片和果实中钾含量的影响

由图4可见，对照的果实钾含量在这4个时间点表现出先降低后升高的趋势，叶片钾含量相对平稳。在7月17日和7月27日，果实和叶片中钾含量没有显著性差异性。在8月6日，A2处理的果实

和叶片钾含量均最高，果实中A2处理和A3处理钾含量显著高于对照，叶片中A2处理和A3处理钾含量显著高于对照和A1处理。在8月11日，果实中A3处理钾含量显著高于对照，而A1与A2与对照相比差异不显著；果实成熟期，叶片中A1、A2和A3处理钾含量均显著高于对照处理。

2.4  不同钾肥施用量对桃果实蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨糖醇含量的影响

由图5可见，在各时间点果实中蔗糖含量最高。在7月17日，各处理间蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨糖醇含量均无显著性差异。在7月27日，果实蔗糖、果糖和葡萄糖含量随钾肥施用量增加而升高，A3处理（1.2 mg/mL）蔗糖含量显著高于A1（0.4 mg/mL）和对照；A3处理的山梨糖醇含量显著高于其他处理。在8月6日，果实蔗糖、果糖和山梨糖醇含量均随钾肥喷施量的增加先增高后降低，A1处理的蔗糖和山梨糖醇含量最高，且A1处理蔗糖含量显著高于对照和A3处理，山梨糖醇含量各处理间无明显差异，A2处理（0.8 mg/mL）的果糖含量显著高于对照和A3处理。在8月11日，果实中果糖含量是随钾肥施用量的增大而增高。A1处理的蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇含量均最高，A3处理最低，且A1处理的蔗糖含量显著高于A2和A3处理。在8月6日果实蔗糖、果糖和山梨糖醇含量以及8月11日果实蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇含量均随着钾肥施用量增加先增高后降低，表明高浓度的钾肥溶液喷施不利于果实的糖分积累。

2.5  不同钾肥施用量对桃果实柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量的影响

由图6可见，在7月17日，各处理间的果实柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量均无显著性差异。在7月27日、8月6日和8月11日，A3处理的奎宁酸含量最高，对照最低。在7月27日，柠檬酸、奎宁酸含量在各处理间无显著差异，A2和A3处理的苹果酸含量显著高于对照和A1处理。在8月6日，A2和A3处理的柠檬酸含量显著高于对照和A1处理，对照苹果酸含量低于施钾处理。在8月11日，A3处理的柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量均最高，且A3处理的柠檬酸含量显著高于对照，A3处理的苹果酸含量显著高于A1处理、A2处理、对照。在7月27日、8月6日和8月11日，果实中所测酸含量均呈现随着钾肥施用量的增加而增高，说明在一定范围内上述3种有机酸含量与钾肥的使用量呈正相关。

2.6  不同钾肥施用量对桃单果重和果形指数的影响

由图7可见，在7月17日，各处理间单果重没有显著性差异。在7月27日，A3处理单果最重，其次是A2处理，A3处理显著高于对照和A1处理。在8月6日和8月11日，A1处理单果重均最大，而A3处理最小，其中8月6日A1处理单果重显著高于对照和A3处理，8月11日A1处理单果重显著高于A3处理。

由图7-B可见，在7月17日、7月27日和8月6日，各处理间果实的果形指数没有显著性差异。在8月11日，A2处理的果实果形指数最大，且显著高于对照。

2.7  不同钾肥施用量对桃果实硬度、可溶性固形物和可溶性糖的影响

由图8-A可见，在7月17—27日期间，果实硬度降低速率较慢，且各处理间的果实硬度没有显著性差异。在8月6日和8月11日，各处理间的果实硬度随着钾肥施用量的增加而增大。在8月6日，A3处理的硬度（48.4 N）显著高于A1处理和A2处理（39.3、43.3 N），极显著高于对照（34.4 N）。在8月11日，A3处理的果实硬度（42.1 N）显著高于其他3个处理。

如图8-B所示，在7月17日，各处理间果实可溶性固形物含量无显著性差异。在7月27日，A3

处理的可溶性固形物含量显著高于其他处理。在8月6日和8月11日，A1处理的可溶性固形物含量最高，A3处理最低，8月6日A1处理的可溶性固形物含量显著高于其他处理，8月11日A1处理的果实可溶性固形物含量显著高于A2和A3处理。

由图8-C、图8-D可见，在7月17日和7月27日，叶片和果实各处理间的可溶性糖含量无显著性差异。在8月6日，果实和叶片中A1处理的可溶性糖含量最高，果实中A1处理的可溶性糖含量显著高于A3处理；叶片中A1处理显著高于A2处理。在8月11日，果实中可溶性糖含量变化趋势同8月6日一致；叶片中A1处理的可溶性糖含量同样最高，且显著高于A2处理和A3处理。

3  讨论与结论

3.1  讨论

钾元素是植物生长过程中必不可少的主要营养元素之一，钾素营养状况与果树的生长发育及果实品质密切相关［13］。叶面喷施肥料可以快速补充植物体所需元素，提高肥料利用率。钾肥喷施已在多种植物上进行应用，适宜肥料浓度依物种以及品种不同而异。因此，本试验在桃果实膨大期喷施不同浓度的钾肥，初步探索钾素对桃光合作用和果实品质的影响。

叶绿素在光合作用中起到吸收光能的作用，已有研究表明适度的喷施钾元素通过提高叶片中叶绿素的含量，进而增强叶片的光合作用。以往研究表明，适度的钾元素可提高甘薯和骏枣叶片的叶绿素含量，并提高叶片的净光合速率、最大净光合效率、PSⅡ 实际光化学效率、电子传递速率［14-15］。施用钾肥对提高鲜食葡萄、柑橘和花生光合能力同样具有重要作用［16-18］。同时，在低钾营养液状况下，莴苣成熟叶片的净光合速率显著降低［19］。本试验结果显示，适宜的钾肥施用量A1（0.4 mg/mL）能够提高中油8号叶片的叶绿素含量和Fv/Fm，从而提升叶片光合能力；当钾肥施用量为A3（1.2 mg/mL）时，叶绿素含量和Fv/Fm会降到所有处理中最低，不利于叶片进行光合作用。

本试验为了进一步明确喷施钾肥对桃叶片和果实中钾含量的影响，对不同时间点叶片和果实中的钾含量均进行了测定。结果表明，对桃喷施钾肥之后叶片和果实内的钾含量均随着施钾量的增加而升高，果实中A3（1.2 mg/mL）处理与对照的钾含量差异显著，叶片中喷施钾肥处理与对照均有显著性差异。此前有研究也表明，不同时期追施钾肥均能提高幸水梨叶片和果实的钾含量［20］。桃施用不同量的钾肥后，桃果实、枝条和叶片中钾含量有所提高［21］。甜瓜施用钾肥后，甜瓜叶片中钾含量上升［22］。本试验与前人研究结果相似，施用钾肥可以提升植物体内钾含量。本试验中钾含量上升可能与钾离子转运蛋白和钾离子通道有关，有待进一步探究。

钾元素参与细胞渗透势、离子稳态和酶活性［23］，影响果实细胞的分裂、果实内含物的转化、光合同化物的生成以及向其他组织器官的运输，最终对果实品质产生影响。施用钾肥可以提高草莓、骏枣和元帅苹果果实中蔗糖、果糖和葡萄糖的积累量，显著提高梨叶片和果实中山梨醇的含量及果实中果糖、山梨醇、葡萄糖和蔗糖的积累量，同时提高了菠萝果实中的有机酸含量［24-29］。本试验中，A1处理（0.4 mg/mL）可以显著提高蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇含量，喷施钾肥浓度过大；反而不利于糖积累，可能是由于高钾提高了酶活性，糖作为呼吸低物消耗加快所导致［30］；钾肥喷施提高了果实中的柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量，改变了果实糖酸组分含量，以A1处理糖酸组分比值最高。施用钾肥可以提高霞脆桃和梨的外观品质，还可以提高红辣椒和小麦的产量［31-34］。本试验中，A1处理喷施的果实单果重最大，当钾肥浓度为A2（0.8 mg/mL）和A3处理（1.2 mg/mL）时，单果重反而低于对照，其中A3处理的单果重最低；喷施钾肥可在一定程度上提高桃果形指数，A2处理的果形指数最高，显著高于对照。结果表明，适宜的钾肥浓度可以提高果实外观和品质，而当钾肥浓度过高则不利于果实生长发育，可能是由于钾离子过量会对细胞中生物大分子的功能和膜系统造成损害，最终造成果实生长发育变缓。本研究发现，果实硬度在果实发育后期随着钾肥浓度的增加而增加，其中A3处理的果实硬度最大，显著高于A1处理、A2处理、对照。这与乔晓宇在桃树上的研究结论［21］相一致，可能是由于钾素影响果实内其他元素如氮、磷、钙的含量发生变化，从而导致果实硬度提高。可溶性固形物、可溶性糖和果实内部的糖酸组分含量一样也是果实内部品质最为重要的指标，适宜的含量比例可以改善风味口感。施用钾肥后，番茄、梨和草莓中的可溶性固形物含量与可溶性糖含量有一定程度的提高［35-37］。本试验研究与前人研究结果相似，可溶性固形物、果实和叶片可溶性糖含量均在A1处理中最高；当喷施浓度为A2和A3处理时，果实可溶性固形物、果实和叶片可溶性糖含量反而降低，且均低于对照，表明钾肥施用浓度超过适宜浓度后，反而不利于可溶性固形物和可溶性糖的积累。在钾素的影响下，植物体内各内含物的转化、降解和运输可能都出现了不同程度的变化，并在体内形成相对平衡的状态，并最终改变了果实综合品质。

3.2  结论

本研究表明，适宜的硫酸钾喷施浓度可显著提高桃叶片中叶绿素含量和PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm），进而提高源的同化能力，源叶中的同化产物输送至果实内并提高果实品质。以喷施 0.4 mg/mL 硫酸钾处理效果较佳，该处理的叶片中可溶性糖含量最高，提升了源产物含量，同时果实中蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇含量最高；当钾肥喷施浓度增高时，果实中柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量也提升，喷施浓度为0.4 mg/mL时糖酸组分含量比值最高，优于钾肥处理浓度0.8、1.2 mg/mL。此外，喷施0.4 mg/mL硫酸钾处理可以提高桃果质量、可溶性固形物、可溶性糖含量，优于钾肥处理浓度0.8、1.2 mg/mL。即使用0.4 mg/mL硫酸钾喷施可提高桃树光合作用，改变桃果实糖酸组分含量，提升糖酸比值，提高桃果实综合品质。

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