钾镁交互作用对番茄产量及品质的影响
时间：2023-03-01 08:45:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
程凤娴，叶锦泉，何耀诺，胡振兴，管云，涂攀峰，邓兰生，张承林，李慎磊*
(1.广州瑞丰生物科技有限公司，广东 广州 510700；
2.东莞市万江农业技术服务中心，广东 东莞 523000；
3.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642；
4.仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225；
5.东莞一翔液体肥料有限公司，广东 东莞 523135)
钾、镁是番茄生长发育必不可少的营养元素。钾在植物的生长和发育过程中起着非常重要的作用，比如促进酶的活化、蛋白质合成、光合作用，维持细胞渗透压、调节气孔运动和细胞伸长等[1-2]。镁是叶绿素的主要组分和多种酶的活化剂，参与叶绿素的合成和光合作用，同时它也参与了一些蛋白质的合成和酶的活化[3]。
番茄(Solanumlycopersicum)是我国重要的蔬菜作物。番茄内含13种维生素及17种矿物质，其中维生素C(VC)含量丰富，番茄红素含量居各种果蔬之首，是营养价值较高的果蔬之一。近年来，随着番茄种植面积的增加、单位面积的产量与复种指数的提高，很多地块出现严重缺钾缺镁引起的生理性病害，如“绿肩果”等。我国果蔬生产的目标已由单纯重视产量，逐步转向重视产品品质的提高[4]。有效解决番茄因缺钾、缺镁引起的产量低、品质差等问题，合理配施钾肥镁肥是种植番茄高产优质的重要措施。
由于华南地区降雨量大、土壤母质风化彻底，镁离子在土壤中非常容易淋洗，加上K+、Ca2+等阳离子与镁有拮抗作用[5-9]，造成土壤镁素含量和生物有效性较低[10]，我国南方普遍出现缺镁症状。作物缺镁将导致作物的光合作用减弱甚至中断，有机物同化受阻，生理生化过程明显受阻[11]，造成作物减产、品质降低等后果[12]。在缺镁的土壤上施用矿质镁肥可以明显提高水稻、玉米、番茄等作物的产量和品质[13]。镁可以促进作物对磷、钾、钙元素的吸收和利用。玉米施镁肥(以MgO计)66.7 kg·hm-2时，植株对磷肥、钾肥的利用率会分别提高18%和119%，有效增产6%[14]。
李娟[15]、Shen[16]研究表明，钾、镁肥配施对营养元素吸收、运转与分配有显著影响，钾镁存在拮抗关系，增加钾肥的施用可显著降低植株镁的含量[17]，镁含量过高也会抑制钾的吸收[18]。前人研究主要集中在植物对钾镁的吸收，而钾、镁元素间的交互作用对番茄生长影响的研究却报道较少。本研究采用田间露天栽培的方法，选择番茄作为研究对象，通过设置不同钾、镁水平，探讨在不同钾、镁水平的情况下，番茄对钾镁吸收利用效率的影响，以期为番茄高产、高效施肥提供理论指导。
1.1 试验地概况
田间试验于2021年9月—2022年1月在东莞市万江镇农业技术服务中心农业推广基地进行。试验地土壤为赤红壤，质地为砂黏土，土壤pH为5.58，有机质含量为21.7 g·kg-1，碱解氮含量为68.9 mg·kg-1，有效磷含量为12.3 mg·kg-1，速效钾含量为123 mg·kg-1，交换性镁(1/2Mg2+)1.23 cmol·kg-1。
1.2 供试材料
供试番茄品种为金丰番茄。供试肥料镁肥为七水硫酸镁(Mg 9.8%)，尿素(N 46%)，氯化钾(K2O 60%)，磷肥用过磷酸钙(12%)。
1.3 试验设计
本研究旨在探究不同钾水平下镁肥对番茄生长及肥料利用率的影响，试验设计3个钾水平(纯K2O)分别为63、189、315 kg·hm-2；
3个镁水平(纯Mg)分别为14、44、74 kg·hm-2，试验处理分别为：①CK，不施钾镁肥处理；
②K1M1；
③K1M2；
④K1M3；
⑤K2M1；
⑥K2M2；
⑦K2M3；
⑧K3M1；
⑨K3M2；
⑩K3M3，共设计10个处理。氮肥和磷肥的施肥量分别为纯氮300 kg·hm-2，纯磷105 kg·hm-2，所有处理的氮磷施肥量一致。区组随机排列，每个处理重复3次，共计30个试验小区。
番茄于2021年9月2日播种育苗，9月26日定苗移栽，2021年12月24日开始采摘，2022年1月23日试验结束。小区面积为21 m2(3 m×7 m)，每个小区栽培4行，每行20株，采用宽窄行栽培，行距分别为90 cm和60 cm，株距为33 cm，每小区共计80株。在番茄生长过程中，灌溉、杂草及病虫害防治等均按常规管理方法进行。
1.4 数据测定与分析
试验在采收期(定植后120 d)进行采样，每个小区取2株代表性的植株，分别测定其地上部生物量、株高、茎粗、番茄植株(茎、叶、果)的氮、磷、钾、镁养分含量，番茄果实品质包括：VC含量、可溶性糖、糖酸比。VC含量测定采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法[19]。番茄可溶性糖测定采用菲林试剂热滴定法测定。番茄植株地上部生物量的测定：将番茄植株地上部样品先在105 ℃下杀青30 min，然后分为茎、叶、果于75 ℃下烘干称重；
全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，全钾采用火焰光度法测定，全镁采用原子吸收分光光度计测定。土壤理化指标的测定采用常规方法进行，具体测定方法参考《土壤农化分析》[20]。
试验数据采用Excel 2010软件和SAS 9.0统计软件处理，采用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。
2.1 不同钾镁水平对番茄生长性状的影响
不同钾镁水平对番茄生长性状测定结果(表1)显示，合理配施钾镁肥可显著促进番茄的生长。番茄株高和茎粗在不同钾水平处理间的差异均达到极显著水平(株高和茎粗FK值分别为24.22***、8.86***)。番茄株高和茎粗随着钾水平的提高呈现先增加后下降趋势。在同一低钾、中钾水平下，番茄株高随着镁肥用量的增加而逐渐增加。在高钾水平下，番茄株高呈随着镁肥用量的增加反而降低的规律，在K3水平基础上，配施M1水平镁肥，可提高番茄的株高，但当施镁水平继续提高到M2、M3水平时，番茄的株高反而下降。番茄茎粗在同一钾水平中，不同镁水平处理间无显著差异。其中，K2M3(189、74 kg·hm-2)处理明显优于其他处理，其株高最高，为148.19 cm，比对照增加25.91%；
茎粗为14.36 cm，比对照增加22.90%，该处理有利于番茄植株的生长。可见，合理施用钾肥、镁肥有利于促进番茄植株的生长与发育。
不同钾镁水平对番茄植株干重测定结果(表1)显示，番茄植株干重、果实干重和产量随着钾水平的提高呈现先增加后下降趋势。施镁肥显著影响了番茄产量，番茄植株干重、果实干重和产量在不同镁水平处理间的差异均达到极显著水平(植株干重、果实干重和产量FM值分别为45.14***、17.44***、125.96***)。在同一低钾、中钾水平下，番茄植株干重、果实干重和产量随着镁肥用量的增加而显著增加。植株干重和产量在不同的镁水平均达显著差异。在高钾水平下，番茄植株干重和果实干重在不同镁水平下无显著差异。在同一镁水平下，高钾处理的番茄植株干重和产量并没有比低钾、中钾处理有明显提高。说明并不是钾肥用量越高，产量就越高。盲目增施钾肥不一定能收到理想的效果。钾镁K2M3处理(189、74 kg·hm-2)植株干重、果实干重和单株产量显著高于其他处理，与对照处理相比分别增加115.70%、120.70%、85.28%。统计分析结果表明，钾镁之间的交互作用显著影响番茄植株干重和番茄单株产量。当钾镁配合施用时，能促进番茄生长，提高番茄的产量(植株干重FK×M=6.51**、单株产量FK×M=16.63***)。可见，施用钾肥189 kg·hm-2、镁肥74 kg·hm-2时，有利于为番茄果实的生长发育提供良好的物质基础，有利于光合产物向籽粒中分配。在番茄生产中增施钾肥，配施镁肥是提高番茄产量的重要措施之一。
表1 不同钾镁水平对番茄生长性状的影响
2.2 不同钾镁水平对番茄养分积累的影响
从表2可知，在低钾水平下，番茄植株钾积累量、镁积累量、氮积累量和磷积累量均随着镁肥的增加而增加；
在中钾水平下，除了钾积累量无显著差异外，镁积累量、氮积累量和磷积累量均随着镁肥的增加而增加；
在高钾水平下，番茄植株钾积累量、镁积累量、氮积累量和磷积累量在不同镁水平下均无显著差异。在高镁水平下，番茄植株钾积累量和镁积累量随着钾水平的提高呈现先增加后下降趋势。试验表明，在高镁水平下，随着施钾量逐步提高，K+、Mg2+存在一定的拮抗作用。统计分析结果表明，施镁肥显著影响番茄植株钾积累量、镁积累量和氮积累量。施用镁肥能促进番茄对钾、镁、氮的吸收(钾积累量FM=4.74*、镁积累量FM=40.61***、氮积累量FM=14.79**)。K2M3处理(189、74 kg·hm-2)的钾积累量、镁积累量、氮积累量和磷积累量显著高于其他处理，分别为每株1.17、0.13、0.39和0.09 g，与对照处理相比分别增加185.02%、164.66%、90.90%和124.76%。在一定的范围内，增施镁肥可以促进根系对钾、镁、氮、磷的吸收。适量的钾、镁水平能显著促进番茄对氮、磷、钾、镁等养分的积累。
表2 不同钾镁水平对番茄养分积累的影响
2.3 不同钾镁水平对番茄品质的影响
钾和镁作为重要的品质元素，在谷类、油料、水果及蔬菜类作物品质参数形成方面起着重要作用[21]。植物光合作用的主要产物之一为可溶性糖。钾镁营养直接参与光合作用，其供应多寡对可溶性糖含量有很大影响。施钾肥和镁肥对番茄可溶性糖、VC含量和糖酸比有显著影响。从表3可以看出，与不施用钾镁肥的对照相比，施用钾镁肥的番茄中，可溶性糖、VC含量和糖酸比均有所提高。在同一钾水平下，番茄可溶性糖、VC含量和糖酸比随着镁肥用量的增加而呈相应提高。结果表明，K2M3处理(189、74 kg·hm-2)的番茄品质最好，其可溶性糖、VC含量和糖酸比显著高于其他处理，分别为3.61%、20.17 mg·kg-1、0.89，与对照相比分别提高1.25百分点、64.24%、270.22%。施用钾、镁可使番茄果实中的可溶性糖、VC、糖酸比的含量明显增加，可溶性糖、VC含量和糖酸比的提高，改善了番茄果实的品质和风味。试验表明，钾镁对改善番茄内在品质方面有良好的效应，钾镁肥配施有效改善番茄果实风味，增加果实营养，提高果实品质。
表3 不同钾镁水平对番茄品质的影响
镁是叶绿素的重要组成部分，在植物营养和生理功能中发挥重要作用[22]。本研究结果表明，镁肥的供应有利于增加番茄的光合产物积累，促进番茄植株生长，提高番茄植株干重和果实干重，从而提高番茄产量。中钾高镁配施显著提高番茄干物质、产量和番茄氮、磷、钾、镁的养分积累量。这可能与钾、镁养分直接参与光合作用，促进光合同化物、营养元素吸收、运转和分配有关[23]。
镁、钾营养相互作用既存在拮抗作用也有协同作用。拮抗作用主要在高钾条件下表现明显。当钾肥施用量较大时，由于钾-镁之间的拮抗作用，缺镁症状可能会加剧。高钾施肥量显著干扰甘蔗对镁的吸收[28]。本试验结果表明，当施用高镁(M3)水平下，番茄植株钾积累量和镁积累量随着钾水平的提高呈现先增加后下降趋势，进一步说明了钾镁间的拮抗作用。
钾镁配施能消除钾镁离子的拮抗作用。一定的钾、镁比例下，两者之间可能存在协同作用[29]。当土壤Mg2+含量较低时，合理施钾会增加植物对Mg2+的吸收[30]。在低钾、中钾条件下，施用适量的镁肥能够提高番茄的钾、镁元素的吸收，表现出钾镁的协同作用。说明在特定情况下，钾镁互作有促进作用。这与王千等[31]研究结果一致。随着施镁量的增加，番茄植株的含钾量也逐渐增加。在中钾水平下，施用镁肥不仅有助于提高番茄的产量，而且对于提高番茄的品质也有一定作用。
本研究发现，高钾高镁处理的番茄植株干重和产量并没有比低钾高镁、中钾高镁处理有明显提高。当钾水平由189 kg·hm-2升高到315 kg·hm-2时，镁水平由44 kg·hm-2升高到74 kg·hm-2时，番茄植株干重和产量与中钾高镁无显著差异。说明番茄对钾、镁可能存在奢侈吸收，过高的钾、镁水平并不会持续增加番茄的干物质积累。盲目增施钾肥不一定能收到理想的效果。因此，在生产上，应合理利用钾镁营养间协同作用并重视钾、镁肥的互作效应，对钾镁养分进行综合管理，镁、钾营养比例与平衡对于实现提质增效，促进现代农业产业升级具有重要意义。
本试验分析了钾、镁水平及其交互作用对番茄生长、产量及品质的影响，番茄株高、茎粗、植株干重、果实干重和产量均随着钾水平的提高呈现先增加后下降的趋势。中钾高镁可以显著提高番茄株高、茎粗、生物量，提高番茄对氮、磷、钾、镁养分吸收利用率，能显著增加番茄的可溶性糖、VC含量、糖酸比，提高番茄的产量，改善番茄果实品质，促进光合同化物吸收，有利于光合产物向籽粒中分配。在低钾、中钾条件下，施用适量的镁肥能够提高番茄的钾、镁元素的吸收，表现出钾镁的协同作用。在高镁水平下，随着施钾量逐步提高，K+、Mg2+存在一定的拮抗作用。综上所述，在广东地区番茄生产上，当钾镁肥合理配施用量分别为189 和74 kg·hm-2时，对番茄生长、产量及品质的提升效果最佳。
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