黃冠梨果實和葉片鉀素積累特征及其對施鉀的響應

武　曉，申長衛，丁易飛，伍從成，董彩霞，徐陽春

（南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095）

黃冠梨果實和葉片鉀素積累特征及其對施鉀的響應

武曉，申長衛，丁易飛，伍從成，董彩霞*，徐陽春

（南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095）

【目的】本研究通過研究黃冠梨果實和葉片鉀素積累特征及其對不同施鉀量的響應，探討施鉀對梨果產量和品質的影響，為梨園合理施鉀提供依據。【方法】選取同一區域 14年生不同產量水平的高（60～70 t/hm2）、中產（30～40 t/hm2）兩個黃冠梨園開展田間施鉀試驗。設置 K2O 0、150、300、450 kg/hm2四個施鉀水平（K0、K150、K300、K450），分別在幼果期、膨大Ⅰ期、膨大Ⅱ期、成熟期和果實收獲后一個月采集葉片與果實樣品，研究施鉀對產量、果實品質、葉片和果實鉀含量及鉀積累量、鉀肥利用率的影響。【結果】隨施鉀量增加高產園產量增加顯著，K450 處理比對照提高了 16.9%；在中產園 K300 處理產量達到最高值，較對照提高了27.2%，K450 與 K300 處理之間無顯著差異。果實中可溶性糖含量和糖酸比隨施鉀量增加而提高，可滴定酸變化規律與之相反。從幼果期至成熟期，葉片與果實鉀含量均呈下降趨勢，施鉀在不同程度上提高了鉀素含量。葉片鉀積累量在膨大Ⅰ期達到最大，隨后積累量逐漸下降。果實鉀在整個膨大期積累最多，占全生育期鉀積累量的 60%～79%；膨大期后高產園果實仍在迅速積累鉀素，中產園積累減緩。落葉前葉片鉀回流，高產園回流力度大于中產園。高產園果實收獲和落葉移走鉀量為 258～314 g/plant，中產園為 166～192 g/plant。在高產園K450 處理和中產園 K300 處理下，果實和葉片內每積累 1 kg 鉀素，高產園可增產 414.0 kg，中產園增產 405.2 kg。【結論】施鉀促進了樹體對鉀素的吸收，果實產量和果實品質隨施鉀量增加有不同程度提高。膨大期是樹體吸收鉀素的最大效率期，建議在膨大期前追施鉀肥。綜合產量、肥料利用率及果實品質等各項指標，建議產量為60～70 t/hm2的高產園適宜施鉀量為 450 kg/hm2，產量為 30～40 t/hm2的中產園適宜施鉀量為 300 kg/hm2。

黃冠梨；產量；品質；鉀積累量；鉀肥利用率

鉀是大多數果實中含量最高的營養元素之一，據報道梨、蘋果、柑橘等果實中氮磷鉀含量均為鉀＞氮＞磷。如梨果實中氮、磷、鉀含量比例為7～10∶1∶10～20［1-2］，蘋果為 3～6∶1∶8～17［3-4］，柑橘約為 7∶1∶8［5］，蜜桃為 10∶1∶12［6］。鉀在樹體中參與多種代謝活動，如維持電荷平衡、增強葉片光合速率和光合產物的長距離運輸以及提高細胞滲透壓促進果實生長［7］。果樹內鉀水平高低對樹體生產能力有重要影響。缺鉀會引起葉片變小、枝條細弱，果實品質和產量下降；鉀營養過剩則會引起樹體養分不平衡［8-9］。姚麗賢等［10］在巴西蕉上的研究結果表明，葉片鉀與鈣、鎂之間存在拮抗作用，鉀水平過高則會影響鈣、鎂的吸收，造成樹體長勢減弱。樹體生長狀況也會影響養分分配，枝條修剪方式、樹齡及施肥方式不同等都會影響養分吸收積累［11-12］。Choi 等［13］在柿樹的研究中發現隨葉果比增加，樹體年吸收鉀量向果實的分配比例由74% 下降到 28%，而向葉片、枝條與根中的分配則由13%、7%、6% 上升至 30%、14% 和 28%，因此，在生產中應根據樹體生長狀況，有針對性地適時適量施肥，提高鉀肥利用率、增加果實產量和品質。

梨是我國繼蘋果和柑橘之后的第三大栽培果樹。近年來，由于果農盲目追求高產，大量投入氮磷肥、輕鉀肥，忽視施肥時期和氮磷鉀投入比例，帶來了一系列的土壤、肥料和樹體養分失衡問題［14］。王瑾等［15］研究表明，適當增施鉀肥可以提高梨果實糖含量和糖酸比，提升口感和品質。黃冠梨是河北、山東、蘇北、甘肅等地主栽梨樹品種，本文以黃冠梨為試材，研究不同產量水平梨園果實和葉片生育期中鉀素積累特征及其對不同施鉀量的響應，探討施鉀對梨果產量和品質的影響，旨在為梨園合理施鉀提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于 2012～2014年在江蘇徐州銅山區房村開展，該地屬暖溫帶半濕潤季風氣候，四季分明，氣候溫和，年平均氣溫 14℃，年平均總降雨量 853.1 mm。全年無霜期 200～220 d，年平均日照 2250 h。2012年秋選取 14年生、株行距 4 m×5 m、產量水平分別為 60～70 和 30～40 t/hm2的相距 150 m 的兩個黃冠梨園開展鉀肥不同用量試驗，依據產量水平，將這兩個梨園分別稱為高產園、中產園，其土壤養分（0—20 cm）含量狀況見表1。

1.2試驗設計

2012年秋，分別在兩個梨園選取長勢較為一致的 24 棵梨樹，設 K0、K150、K300、K450 kg/hm24個施鉀（K2O）水平，每個水平6次重復，每株為一個重復。各處理氮肥（N 525 kg/hm2）、磷肥（P2O5225 kg/hm2）施用量一致。2013年和 2014年春季將磷肥于萌芽前一次性施入，氮、鉀肥分別于萌芽前和膨大期按照 60% : 40%、40% : 60% 的比例施入。由于多年生果樹受貯藏營養影響較大，2013年僅列出產量統計數據。

表1　供試梨園土壤基本養分性狀Table 1　Some basic properties of soil in pear orchards

1.3樣品采集與處理

2014年進入第二個施肥周期。分別在花后 40 d（幼果期）、82 d（膨大Ⅰ期）、110 d（膨大Ⅱ期）、131 d（成熟期）和 160 d（采果后一個月）采集樣品，從每棵樹東、南、西、北四個方位采集新稍葉片（從枝條底部往上數第 4～5 葉）和果實樣品。將葉片樣品帶回實驗室用超純水清洗干凈，烘干至恒重測定鉀含量。果實去核去皮切碎，一部分用于果實糖酸含量測定；另一部分烘干至恒重，用于鉀素測定。

1.4測定指標與方法

葉片和果實鉀素含量經 H2SO4-H2O2消煮后，利用火焰光度計測定［34］；可溶性糖采用蒽酮比色法測定［35］；可滴定酸采用標準酸堿滴定法測定。

1.5有關參數計算

參考王偉妮等［16］提出的鉀素利用率的計算方法，對梨樹鉀素利用率進行計算。根據李秀珍等［17］提出的梨葉果比進行修正，黃冠梨以葉果比 37∶1 計算葉片的生物量。果實生物量由單果重及果實個數計算而來。

產量（t/hm2）=單果重×掛果量（No./plant）×單位面積株數（plant/hm2）

果實鉀積累量（g）=果實鉀含量×果實生物量

葉片鉀積累量（g）=葉片鉀含量×葉片生物量

鉀肥偏生產力（partial factor productivity of applied K，PFPK）（kg/kg）=施鉀區產量/施鉀量

鉀肥農學利用率（K agronomic efficiency，KAE）（kg/kg）=（施鉀區產量-不施鉀區產量）/施鉀量

鉀肥吸收利用率（K recovery efficiency，KRE）=（施鉀區葉片與果實鉀積累量-不施鉀區葉片與果實鉀積累量）/施鉀量×100%

鉀肥生理利用率（K physiological efficiency，KPE）（kg/kg）=（施鉀區產量-不施鉀區產量）/（施鉀區葉片與果實鉀積累量-不施鉀區葉片與果實鉀積累量）

數據分析采用 Microsoft Excel 2010，SPSS 16.0軟件，用 Ducan 法進行多重比較，用 Oringe8.5 進行制圖。

2　結果與分析

2.1施鉀對梨果產量和品質的影響

如圖1所示，由于 2013年5 月發生嚴重“倒春寒”，高產園和中產園產量顯著降低，較 2014年產量平均降低 34.4% 和 48.3%。受樹體貯藏營養的影響，施鉀在一定程度上增加了產量，但高、中產梨園施鉀處理間差異不顯著。2014年兩梨園產量均有極大提高，不同施鉀水平下增產量均為 K450＞K300＞K150。2014年高產園產量增加顯著，K450 處理比對照（K0）增加了 10.37 t/hm2，中產園 K300 處理與K450 無顯著差異。同一施鉀水平下，高產園增產量均大于中產園。鉀肥貢獻率可用來反映年投入鉀肥的生產能力［16］，通過計算鉀肥貢獻率發現，中產園鉀肥貢獻率大于高產園，即產量較低的果園鉀肥增產效果更明顯（數據未顯示）。通過施鉀量與產量的相關性分析發現，兩者符合二次曲線方程，系數 R2分別達到 0.9955 和 0.9963，即在一定范圍內隨著施鉀量的增加產量上升，過多施鉀會引起產量下降。通過曲線方程得知當高產園、中產園施鉀量分別為 499 kg/hm2、511 kg/hm2時可達到理論產量最大值。

圖1　施鉀對梨園產量的影響Fig.1　Effects of the K application on pear yields

由表2可見，高、中產梨園單果重隨施鉀水平提高而增加。高產園 K300 處理較 K0 處理單果重增加了 12.4%，K450 單果重有所下降，可能是 K450處理掛果數顯著高于 K300 的原因之一。中產園單果重 K450 與 K300 之間差異不顯著。隨施鉀量增加果實可溶性糖含量變化與單果重變化一致，高產園K300 處理果實可溶性糖顯著高于 K0。中產園 K450處理果實可溶性糖含量顯著高于 K0。可滴定酸含量與可溶性糖含量變化相反，隨著施鉀量增加果實中可滴定酸含量下降。高、中產園 K450 處理較 K0 處理可滴定酸含量分別下降 16%、7%。高產園與中產園的果實糖酸比均隨施鉀量增加而提高。

表2　施鉀對掛果和品質的影響Table 2　Effects of the K application on the single fruit weight and pear quantity indices

2.2施鉀對葉片和果實鉀含量的影響

如圖2所示，施鉀在不同程度上均提高了兩個梨園葉片鉀含量。從幼果（花后 40 d）至成熟（花后131 d）兩產量水平梨園葉片鉀含量均呈下降趨勢。幼果期和成熟期高產園葉片鉀含量均顯著高于中產園，幼果期平均較中產園提高 8.8%，成熟期為11.3%。膨大期兩梨園葉片鉀含量差異減小。果實采收后，高產園葉片鉀含量繼續下降，中產園葉片鉀含量則出現上升趨勢。至果實采后一個月（花后 160d），高產園葉片鉀含量較成熟期平均下降 11.4%，中產園較成熟期平均提高 13.3%，表明不同產量水平梨園葉片養分回流存在較大差異。

圖2　施鉀對葉片鉀含量的影響Fig.2　Effects of the K application on K contents in leaves

隨著生育期進行，兩個梨園果實鉀含量均逐漸降低（圖3）。膨大期（膨大Ⅰ+Ⅱ）果實鉀含量較幼果期鉀含量顯著下降，成熟期鉀含量較膨大期再次明顯下降。成熟期果實鉀含量隨施鉀量增加而增加，高、中產梨園 K450 處理與 K0 處理之間果實鉀含量均達到顯著差異水平。高產園幼果期果實鉀含量高于中產園，膨大期和成熟期兩梨園差異不大。

圖3　施鉀對果實鉀含量影響Fig.3　Effects of the K application on K contents in fruits

2.3施鉀對葉片與果實鉀積累動態的影響

高產園與中產園葉片鉀積累規律基本一致（圖4）。高產園葉片初期鉀積累很快，花后 40d 時已達到111.7～140.6 g/ plant，花后 40～82 d 葉片鉀積累量仍有少量增加，隨后葉片鉀積累量逐步下降，果實采后一個月（花后 160 d），葉片鉀積累量下降到104.1～123.9 g/plant，較花后 82 d 下降幅度為25.5%～35.9%。不同施鉀水平下葉片鉀積累量無顯著差異，但施鉀處理積累量均高于對照。中產園花后 40d 時葉片鉀積累量為 77.4～84.4 g/plant，到達花后 82 d 有少量增加，隨后葉片鉀積累量平緩下降，花后 160d 相比花后 82 d 降低 10.4%～14.6%，轉運速率遠低于高產園。

圖4　施鉀對葉片鉀積累影響Fig.4　Effects of the K application on K accumulation in leaves

果實從坐果到成熟，鉀積累量不斷增加，高產園與中產園果實鉀積累規律不同。高產園花后 40 d時每株果實鉀積累量為 8 g/plant 左右（圖5），隨后積累量迅速增加，花后 110d 時達到 120 g/plant 左右。花后 131 d 時，K150、K300、K450 果實鉀積累量分別比對照（K0）提高 21.4%、23.2%、24.2%。中產園花后 40d 時果實中鉀積累量為 3.8～5.0 g/plant，膨大期（花后 82～110 d）為果實鉀快速積累期，之后積累速率下降。中產園花后 131 d 時不同處理之間果實鉀積累量隨施鉀水平提高而增加，K150、K300、K450 較 K0 分別提高了 18.01 g/plant，22.64 g/plant、24.82 g/plant。通過計算可知，高產園果實在幼果期、膨大期（Ⅰ+Ⅱ）、成熟期鉀積累量分別占果實總積累量的 5%、60%、35%，中產園為 5%、79% 和 16%。由此知，果實膨大期鉀積累量最多，其次為成熟期，幼果期最少。

圖5　施鉀對果實鉀積累影響Fig.5　Effects of the K application on K accumulation in fruits

2.4施鉀對鉀肥利用率的影響

鉀肥偏生產力（PFPK）代表單位施肥量產量的變化，隨施鉀量增加，PFPK下降（表3）。高產園各施鉀水平下 PFPK均高于中產園，表明單位施鉀量下高產園的產出量較高。同一施鉀水平下，高產園鉀肥農學利用率（KAE）較高，K450 水平下單位施鉀量可增產 23.0 kg，中產園則為 20.0 kg，等施鉀量下高產園增產量大于中產園。計算果實和葉片總吸鉀量的增加與施鉀量比值（鉀肥吸收利用率，KRE）發現，隨施鉀量增加鉀肥吸收利用率逐漸降低，高產園KRE 高于中產園，表明高產園樹體對鉀的吸收利用能力大于中產園。試驗中高產園鉀肥生理利用率（KPE）隨施鉀量增加而提高，中產園 K300 處理下KPE 達到最大值，隨后有所下降，即果實和葉片內每積累 1 kg 鉀素，高產園可增產 414.0 kg，中產園增產 405.2 kg。中產園 K450 處理下 KPE 較 K300 出現降低，可能產生了鉀素奢侈吸收。

表3　不同施鉀水平下高產和中產梨園鉀肥利用率差異Table 3　K use efficiencies under different K application rates in the two pear orchards

3　結論與討論

3.1施鉀對黃冠梨產量和品質的影響

果實中的鉀可促進淀粉轉化為糖，增加糖分積累［18］，因此試驗中果實單果重、可溶性糖含量等指標的增加可能與果實中鉀含量的提高有關，Ashraf 等［19］指出噴施鉀肥提高了柑橘果實對鉀的吸收，增加了果實產量；Gill等［20］研究結果也表明梨單果重、硬度及可溶性固形物含量等指標在增施鉀肥后均有提高。本文梨果實中可滴定酸含量隨施鉀量增加而降低，糖酸比則逐步提高，與路永莉［3］研究結果一致，施肥降低了果實可滴定酸含量。高產園果實單果重、可溶性糖含量等品質指標均高于中產園，比較相同時間內果實和葉片中鉀轉運速率（圖4、圖5）知，高產園葉片鉀向果實中的轉運速率遠大于中產園，且果實中的鉀一直保持較快增加，而中產園果實鉀在膨大期后進入緩慢積累狀態。因此，提高樹體鉀水平及鉀在樹體內高效運輸是提高果實品質的關鍵因素。

合理的氮磷鉀配比可提高果實糖酸比，改善品質、增強口感。有研究表明，在一定范圍時增施鉀肥對果實品質和葉片營養都有促進作用，而超過一定范圍時，由于養分不平衡則會隨施鉀量增加果實品質降低［21-23］。本文中產園產量在施鉀超過 300 kg/hm2后無顯著增加，高產園施鉀量為 450 kg/hm2時產量最大，通過擬合曲線知在施鉀量為 500 kg/hm2左右時理論產量可達到最高值，過量施鉀可能造成黃冠梨減產及品質下降，生產上應當密切關注鉀肥用量。

3.2施鉀對黃冠梨鉀素營養的影響

果實鉀含量在年生育期內逐漸降低，成熟期果實鉀含量最低，可達到 10.0 g/kg 左右［2，24-25］。葉片鉀含量呈現前高后低趨勢，落葉期葉片鉀含量最低［25，26］。Elena等［27］報道，在生育末期，葉片中的鉀回流到貯藏器官，鉀含量和積累量下降，這與本試驗高產園結果一致，而中產園葉片鉀含量在落葉前出現上升現象，我們推測這與果實采后根系繼續吸收養分有關，與王新亮等［28］在核桃樹的研究結果相同。落葉前葉片養分出現回流是落葉果樹的基本特征，高產園葉片鉀回流力度大于中產園；與此一致，高產園幼果期果實與葉片鉀含量均高于中產園，表明高產園梨樹鉀貯藏營養較高。樊紅柱等［29］報道，幼果期樹體主要利用貯藏營養進行器官建造，較高的貯藏營養有利于果實和葉片的早期發育。高、中產梨園采后葉片出現不同的鉀素變化也表明了不同的樹體鉀素營養特征，高產園高效的鉀素營養運轉與貯藏有利于來年果實的高產及優質。葉片鉀積累量在膨大Ⅰ期時達到最大值，此時，葉片由庫變為源，向果實中輸送代謝產物；葉片中的鉀也隨光合產物向果實運輸［30］。膨大期果實鉀積累量占果實鉀總積累量比例為 60%～79%（圖5），與樊紅柱等［29］和柴仲平等［31］的研究結果一致。上述結果表明膨大期為梨鉀素吸收最大效率期，建議在膨大期前追施鉀肥，達到提高果實產量、改善果實品質的目的。

3.3施鉀對黃冠梨鉀肥利用率的影響

在其他環境因素相對穩定的條件下，單一肥料的利用率與其施用量呈直線遞減函數規律［32］。在一定范圍內當施肥量增加時，產量逐步提高，而肥料利用率降低，因此在生產中應該尋找產量和利用率最佳切合點，保證肥料利用最大效益。高產園 K450 產量顯著高于 K300，而中產園 K450 與 K300 之間差異不顯著。通過計算鉀肥生理利用率（表3）可知，單位吸鉀量下產量最高值分別出現在高產園 K450 與中產園 K300 處理下。中產園 K450 處理 KPE 出現降低，可能與供鉀過多產生鉀素奢侈吸收有關。

綜合產量和肥料利用率及果實品質等各項指標，我們建議產量在 60～70 t/hm2的高產園適宜施肥量為450 kg/hm2，產量為 30～40 t/hm2的中產園適宜施肥量為 300 kg/hm2。當施鉀量為 450 kg/hm2時，高產園氮、磷、鉀比例為 1∶0.43∶0.86，與趙佐平等［33］果園施肥研究結果基本一致。中產園施肥量為 300 kg/hm2時，氮、磷、鉀比例約為 1∶0.43∶0.6，可避免鉀素奢侈吸收，達到產量、品質及肥料利用率等的協調統一。上述結果也表明，不同產量水平果園施肥標準不同，應綜合考慮各種因素，實現經濟效益最大化。

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Potassium accumulation in ‘Huangguan’ pear fruits and leaves and their response to different potassium application

WU Xiao，SHEN Chang-wei，DING Yi-fei，WU Cong-cheng，DONG Cai-xia*，XU Yang-chun
（College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China）

【Objectives】The aim was to study responses of pear trees to different K2O application rates during the growth periods and accumulation characteristics of K in fruits and leaves in two different output orchards.【Methods】A field experiment was carried out in two 14 year old ‘Huangguan’ pear orchards in same area. One is high-yield orchard（60-70 t/hm2）and the other is a medium-yield orchard（30-40 t/hm2）. Four rates of K2O（0， 150， 300 and 450 kg/hm2）were applied in each orchard. Leaves and fruits were sampled at five periods including the young-fruit stage， expanding Ⅰ stage， expanding Ⅱ stage， mature period and a month later after maturation. Effects of increasing K on outputs， fruit quality， K contents and accumulation in fruits and leaves and K use efficiency were explored.【Results】The yields were significantly increased in the high-yield orchard with the increasing of K2O application， and the yield under K450 was increased by 16.9 % compared to the control. However， in the medium-yield orchard， the K300 treatment led to the maximum output， and the yield was 27.2 % higher compared to the control. The fruit soluble sugar contents and sugar-acid ratios were enhanced by theincreasing of K2O application， while the titrable acid contents were declined. The K contents in fruits and leaves were decreased gradually from the young fruit period to maturation. Anyway， the K contents were increased at different degrees by increasing fertilization rates. The leaf K accumulation amount reached the maximum during the expendingⅠstage， and then decreased slowly. The fruits accumulated the most amount of K during the expanding stage， which accounted for 60%-79% of the K that accumulated in the whole growth period. The fruit K accumulation rate was found to be increased after the expanding period in the high-yield orchard， while it slowed down in the medium-yield orchard. Leaf K was withdrew back to the tree body before leaf senescence， and the reflux degree in the high-yield orchard was higher than that in the medium-yield orchard. The removal of K by fruit harvest and fallen leaves in the high-yield orchard was 258-314 g/plant and was 166-192 g/plant in the medium-yield orchard. The K physiology efficiencies（KPE）were 414.0 kg/kg and 405.2 kg/kg under K450 in the high-yield orchard and K300 in the medium-yield orchard respectively.【Conclusions】The K application resulted in an increase in K absorption of pear trees， fruit output and quality. The fruit expanding stage was the maximum efficiency period of K absorption and utilization and topdressing. K fertilizer before this period was a practical fertilization way. Taking account of the yield， K physiological efficiency and fruit quality index， we recommended the K2O application rate of 450 kg/hm2in the high-yield orchard and 300 kg/hm2in the medium-yield orchard.

‘Huangguan’ pear； yield； quality； potassium accumulation； potassium use efficiency

S601；S661.2

A

1008-505X（2016）05-1425-08

2015-08-28接受日期：2015-12-04

日期：2015-06-03

國家公益性行業（農業）科研專項（201203013）；現代農業產業技術體系建設專項資金項目（CARS-29-15）資助。

武曉（1990—），女， 石家莊人，碩士研究生，主要從事梨樹鉀營養研究。E-mail：2013103137@njau.edu.cn

E-mail：cxdong@njau.edu.cn