鉀肥不同基追比例對西瓜葉片抗氧化酶、產量和品質的影響

吳紹軍,孟佳麗,王夏雯,沈 虹,姜若勇,余 翔

(江蘇省農業科學院 宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800)

鉀是植物體內多種酶的催化劑，是一種品質元素，鉀素具有促進植物體內酶促反應、增強光合作用、改善能量代謝和增強物質合成與轉運的功能。土壤鉀素含量不足，會影響作物對營養的吸收，從而限制作物的產量，同時也會使得農產品品質下降，施用鉀肥可以增強抗性，促進生長，提高產量和品質[1-2]。西瓜在園藝生產中十分重要，我國已連續多年保持世界第一西瓜生產大國的位置，西瓜產業在全國種植業發展中占有極其重要的地位[3]。西瓜是喜鉀作物，施用鉀肥可促進西瓜的營養生長，顯著提高單瓜重量，提高產量，改善品質[4-6]。西瓜生產需肥量大，對鉀肥等營養要求高，生產上由于鉀肥施用普遍不足、撒施、大水漫灌等不良栽培習慣[7]，引起鉀肥利用率不高，最終引起西瓜品質下降[8-9]。因此，合理施用鉀肥，成為西瓜優質栽培的一個關鍵因素。關于鉀肥施用的研究，已在蔬菜、果樹、農作物等大量開展。研究表明追施鉀肥后，果實單果重增加，產量和品質提高[10-12]。許多研究認為，施用鉀肥可提高蔬菜可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量，降低硝酸鹽含量，改善蔬菜品質。施用鉀肥過量或不足時將會降低果實品質和產量[13-15]。合理施用鉀肥可以促進西瓜根系的生長發育[16]，有利于提高果實產量和品質[17]。董亞等[18]采用田間試驗方法，研究鉀肥不同施用水平對西瓜產量與品質的影響，發現當鉀肥施用量為300 kg/hm2時，西瓜干物質積累量最大，鉀素總吸收量最高，西瓜產量最高，且可溶性糖含量最高。孫興祥等[19]以早佳西瓜為材料研究發現，施用鉀肥可以促進西瓜生長、提高含糖量、增加產量。可見鉀肥施用對西瓜產量和品質影響至關重要。

隨著生活水平的提高，消費者對西瓜品質的要求日益提高，不僅關注其外觀品質，且日益重視其內在營養品質和西瓜風味口感。合理施用鉀肥不僅是西瓜獲得優質高產的關鍵，還是提高鉀肥利用，降低成本，減少環境污染的有效途徑[20]。目前關于西瓜施用鉀肥的研究大多集中在施肥種類[19]、施肥量[21]、施肥時期[22]等方面，關于鉀肥施用基追比例對西瓜葉片抗氧化酶活性、果實特性、產量和品質的影響很少有研究。因此，本試驗以江蘇省農業科學院宿遷農科所自主選育的西瓜品種遷麗1號為試驗材料，通過鉀肥不同基追比例施用，尋求它對鉀肥的需求規律，旨在為合理施用鉀肥提供依據，以便更好地指導生產者平衡施肥，從而降低肥料成本，西瓜提質增產增收。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年1～7月在江蘇省農業科學院宿遷農科所試驗基地大棚內進行，供試西瓜品種為遷麗1號，供試土壤為壤土，基本理化性質為：全氮3.08 g/kg、堿解氮558 mg/kg、有效磷64.1 g/kg、有效鉀362 mg/kg、有機質97.9 g/kg、pH為7.16。供試肥料為：氮肥為尿素(含N 46%)、磷肥為過磷酸鈣(P2O512%)、鉀肥為硫酸鉀(K2O 50%)。試驗地前茬種植辣椒，2018年2月18日西瓜采用穴盤基質育苗，3月25日按株行距2.5 m×0.3 m定植，每667 m2栽培密度約889株，每小區面積20 m2，小區間設置3株作為保護行，每小區移栽西瓜15株。

1.2 試驗設計

按鉀肥的基肥及追肥比例的不同設6個處理(表1)： T0(CK，以不施鉀肥區作為對照)、T1(100%基施)、T2(75%基施+25%追施)、T3(50%基施+50%追施)、T4(25%基施+75%追施)、T5(100%追施)。每處理3次重復，隨機區組排列。各施肥處理氮、磷、鉀用量相等，即純N 200 kg/hm2，P2O580 kg/hm2，K2O 260 kg/hm2。鉀肥以水溶性硫酸鉀(含50% K2O)為肥源，氮肥以尿素(含N 46%)為肥源，磷肥以過磷酸鈣(含P2O512%)為肥源；各處理鉀肥分基、追兩次施入，磷肥一次性基施，氮肥30%基施，30%伸蔓期施用，30%膨果期施用，其他所有田間管理措施均保持一致。

表1 試驗設計

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長指標 定植30 d后，用皮尺測定植株的蔓長(莖基部到生長點距離)，觀察葉片數(莖基部向上開始算)。

1.3.2 生理指標 葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑法測定[23]，過氧化物酶(POD)活性采用愈創木酚法測定[23]，用紫外分光光度法測定過氧化氫酶(CAT)活性[23]，葉片丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸加熱顯色法測定[23]。

1.3.3 產量和果實性狀 西瓜接近成熟時，每小區隨機選取具有代表性的10個瓜計算單瓜質量，計算出小區產量，折合成單位面積產量。

1.3.4 品質 成熟期在各處理區內，采集同一天授粉坐果的西瓜3個，果實硝酸鹽含量采用比色法測定[24]，可溶性固形物含量利用日本ATAGO公司的數字折射計ACT-1E直接測量，Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法[24]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮蘭G-250染色法測定[24]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[24]，可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定[24]。

1.4 數據處理和分析

本試驗所有數據均用Excel 2003進行平均數和標準差計算，并利用SAS 9.0統計軟件進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 鉀肥不同基追比例對西瓜生長的影響

鉀肥不同基追比對西瓜生長的影響如表2所示：隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜植株的蔓長和葉片數逐漸增加，當達到T3基追比例各50%時，蔓長和葉片數均達到最大，與對照相比差異顯著。此后，隨著鉀肥追施比例的繼續增加，蔓長和葉片數卻逐漸變少，與對照相比差異不顯著。在蔓長方面，以T3最大，達到1.18 m，與T1、T2差異不顯著，與T4、T5、對照相比差異顯著。在葉片數方面，以T3處理最多，達到15.07片，各處理間差異不顯著，與對照相比差異顯著。

表2 鉀肥不同基追比例對西瓜蔓長和葉片數的影響

注：差異顯著性分析用SAS軟件系統Duncan’s法進行，同列數值不同字母表示差異顯著水平達0.05。下同。

2.2 鉀肥不同基追比例對西瓜葉片中抗氧化酶活性和MDA含量的影響

從表3可以看出，各處理的SOD活性均高于對照，T1～T5的SOD活性比對照分別增加38.7、66.8、135.6、113.7、76.9 U/g，增旗率分別為6.9%、12.1%、24.5%、20.5%、13.9%?？偟膩碚fSOD活性先增加后降低，T3處理的SOD活性最高。不同處理相比，除了T2和T5外，各處理間差異顯著。隨著鉀肥追施比例的增加，各處理的POD活性先增強，在T3時達到最大值60.1 U/(g·min)，是對照的1.47倍；隨著鉀肥追施比例的繼續增加，POD活性又降低。但總的來說各處理的POD活性均高于對照，且差異顯著。在過氧化氫酶方面，各處理的CAT活性均高于對照，T3處理活性最高，達到473 U/(g·min)，可能是鉀肥施用后，開啟了相關酶的活性因子，改善了植株細胞關鍵酶的活性，進而改善了植株葉片抗氧化酶的活性。

鉀肥追施后，與對照相比，丙二醛含量降低，且差異顯著。隨著鉀肥追施比例的增加，MDA含量逐漸減少，T3時達到最低；追施比例繼續增加后，丙二醛含量并沒有繼續減少，含量反而增加。可能是鉀過量，抑制了其他離子的吸收，抑制了酶活性，或者過量的鉀產生離子傷害，加速了植株葉片的老化。

表3 鉀肥不同基追比例對西瓜葉片抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響

2.3 鉀肥不同基追比例對西瓜果實性狀和產量的影響

鉀肥基追比對西瓜果實性狀的影響如表4所示：隨著鉀肥基追比例的增加，中心糖含量、邊糖含量、果實縱徑、果實橫徑逐漸增加，當基追比為50%時達到最大，然后逐漸降低。在中心糖方面，T3處理的含糖量最大，達到12.22%，與對照相比差異顯著，且與對照相比增加16.27%；在其余各處理間差異不顯著，但T3、T4、T5與對照相比差異顯著。在邊糖方面，T3處理最高，與對照差異顯著；在其他處理間差異不顯著；各處理與對照相比差異顯著。在果實縱徑和橫徑、果皮厚度方面，T3處理的果實縱徑、橫徑最大，果皮最薄，與對照相比差異顯著。

表4 鉀肥不同基追比例對西瓜果實性狀的影響

鉀肥基追比對西瓜單瓜重和產量的影響如表5所示：隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜的單瓜重逐漸增加，T3時單瓜重最大；鉀肥追施比例達到T3以后，單瓜重反而降低。T3處理的單位面積產量最大，達到3038.01 kg/667 m2，比對照增產7.83%。說明鉀肥不是施用量越多越好，可能與品種、土壤質地有關。

表5 鉀肥不同基追比例對西瓜單瓜重和產量的影響

2.4 鉀肥不同基追比例對西瓜品質的影響

鉀肥基追比對西瓜果實品質的影響如表6所示：總的來說，隨著鉀肥的施用，除了果實可滴定酸、硝態氮含量降低外，其余指標均比對照增加，且差異顯著。隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜果實可溶性糖含量逐漸增加，T3時達到最大，與對照相比差異顯著；T4、T5處理的可溶性糖含量反而較T3有所降低?？扇苄缘鞍缀蚔C的變化趨勢與可溶性糖類似，隨著鉀肥追施比例的增加，其含量先增加后減少，當基追比各一半時，可溶性蛋白和Vc含量最大。隨著鉀肥基追比增加，可滴定酸含量降低，與對照相比差異顯著。

表6 鉀肥不同基追比例對西瓜品質的影響

3 討論

3.1 鉀肥不同基追肥比例對西瓜葉片抗氧化酶和膜氧化產物的影響

酶促保護系統包括SOD、POD、CAT等酶，它們在植物體內相互協調、共同作用，才能在一定程度上清除細胞內活性氧，使之保持較低水平，減少其對膜結構的傷害。SOD可以直接有效地催化超氧陰離子的歧化反應，使其生成O2和H2O2，然后在POD和CAT的共同作用下，H2O2可以進一步被轉化為水從而徹底地清除活性氧。3種酶共同作用減少植物細胞內自由基的含量，保護細胞不受傷害，因此抗氧化酶活性的高低在一定程度上反映了抗逆性的強弱[25-28]。丙二醛(MDA)是植物逆境下膜脂過氧化的主要產物，其含量的多少直接反映膜脂過氧化的程度。MDA含量的積累還可以加劇膜脂過氧化程度。在一定的含量范圍內，MDA是膜脂傷害程度的重要指標。MDA積累過多，會破壞膜結構，損傷大分子生命物質，引起一系列生理生化紊亂，導致植物死亡[29]。

李允等[30]研究不同濃度鉀離子對杜梨幼苗的影響發現，隨著鉀濃度的提高，葉片中SOD活性、CAT活性以及丙二醛含量呈現先降低后增加再降低的趨勢，而POD活性先降低后升高，說明在高鉀濃度和低鉀濃度條件下，杜梨均會受到脅迫。寶牡丹等[31]采用盆栽試驗研究氮鉀肥對天然鹽堿脅迫下虉草葉片發現：在鹽堿脅迫下施氮鉀肥能顯著降低虉草葉片MDA含量，對葉片中的SOD和POD活性影響不顯著。張靜等[32]通過探討外源鉀對重金屬鎘脅迫下延胡索幼苗的緩解發現，隨著鎘濃度增加，其幼苗MDA含量一直升高，SOD活性一直降低，POD和CAT活性先升高后降低。本研究發現，不同比例的鉀肥基追比均可以不同程度提高西瓜葉片SOD、POD和CAT的活性，降低葉片MDA含量。其中T3處理(鉀肥基追比各一半)，葉片中各氧化酶活性最高，丙二醛含量最低。該研究結果與前人研究[33]基本一致?？赡苁请S著鉀肥追施比例的增加，植株葉片細胞內酶活性增強，達到一定的追施量時，鉀過量導致酶活性降低，膜氧化產物MDA增加，植株細胞膜系統受到傷害[26]。這一點在劉政波[34]的研究中得到驗證。

3.2 鉀肥不同基追肥比例對西瓜生長、產量和品質的影響

在植物所需的營養元素中，鉀是重要的肥力因子。鉀是品質元素，調控植株的生長，改善植株的代謝，進而影響產量和品質。西瓜品質是由許多性狀共同構成的一個綜合性狀，并且各個性狀之間相互聯系，構成一個統一的有機體[35]。糖、糖分梯度、酸、維生素C、硝酸鹽等是評判西瓜品質的重要技術參數和主要構成因素，共同決定西瓜的果實風味和營養品質[36-37]。諸海燾等[5]以西瓜為試材，通過不同氮鉀用量試驗研究發現：施鉀后西瓜植株生長速度加快，植株干鮮樣質量也相應增加，果實糖酸比增加，鉀對提升西瓜品質有較大作用，說明適當增施鉀肥對提高西瓜口感有一定作用[9]。王西和等[20]通過對西瓜施用不同量的鉀肥發現，隨著鉀肥施用量的增加，西瓜主蔓直徑、株高增加，施鉀可增加單果重和產量，產量增幅12.1%～21.5 %，西瓜的可滴定酸、總糖度、可溶性固形物和VC增加，其中顯著提高果實VC含量46.6%～76.4%。孫興祥等[38]選擇早佳三號，在西瓜授粉后每間隔 5 d 施用膨大肥，研究不同時期施用膨大肥對產量和品質的影響。結果表明：西瓜適宜時期施用膨大肥，可促進西瓜生長，顯著提高產量，并增加單果重、中心可溶性固形物含量，改善品質。本試驗結果表明：隨著鉀肥追施比例的增加，西瓜植株蔓長和葉片數增加，單瓜重和產量增加，果實中可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量增加，硝酸鹽、可滴定酸含量減少。其中T3處理植株的生長指標、產量指標、可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量達到最大，硝酸鹽、可滴定酸含量最低。這一點與前人[22,39]的研究結果一致。孫興祥等[8]以早佳三號為試材，在西瓜最佳施肥量的基礎上，通過不同鉀肥基追比例試驗發現，不同時期施用鉀肥對開花期葉片數、節位、蔓長有顯著促進作用，這一點與本研究結果一致。但對西瓜產量、品質影響差異不顯著，與本研究結果相反。張玉鳳等[21]為探索西瓜的適宜施肥量和養分配比, 通過田間試驗發現增鉀處理的西瓜產量、Vc 含量、還原糖含量均最高,硝酸鹽含量最低。杜少平等[40]研究氮磷鉀不同施肥量和配施比例對砂田西瓜產量和品質的影響發現，隨著鉀肥用量的增加，西瓜產量增加，果實中含糖量、VC含量增加，硝酸鹽含量降低。究其原因可能是適宜的鉀濃度有利于西瓜幼苗的生長和葉綠素含量，進而提高幼苗的生長質量，促進根系的生長發育，而不施鉀和高鉀處理會抑制幼苗的生長，但高鉀對根系生長的抑制作用不明顯[16,27]?；蛘呤氢浽诠夂献饔眠^程中通過調節氣孔和促進葉肉阻抗力而提高葉片的光合速率，協調光合同化物的合成、運輸與轉化，最終獲得改善果實品質和增加產量的效果[41]。具體機理有待進一步驗證。

4 結論

綜上所述，當鉀肥基追比各一半時，植株的葉片抗氧化酶活性最高，膜氧化產物含量最低；果形指數最優，西瓜產量最高、品質最優。建議西瓜鉀肥基追比各50%最好。