不同有機酸鉀對小白菜幼苗生長的影響

洪丕征，李巧玉，郭新送，范仲卿，陳衛民，張晶，侯文聰，李芳霞，丁方軍，

（1.山東農大肥業科技有限公司/農業農村部腐植酸類肥料重點實驗室，山東 泰安 271600；2.山東合泰檢測技術服務有限公司，山東 泰安 271600；3.濟南護理職業學院，山東 濟南 250200）

鉀作為作物生長發育過程中不可或缺的大量元素之一，在作物體內參與并調控諸多至關重要的生理生化過程，直接影響作物產量和品質形成［1-5］。目前，有關不同鉀素對作物生長發育、產量形成等方面的影響研究大多集中在一些無機鉀鹽，如硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等［6-8］。然而，有研究表明，一些有機酸鉀（甲酸鉀、乙酸鉀、丙酸鉀等）也可顯著影響作物不同生育期的生理生化指標，進而最終影響作物產量及農產品品質。目前這些應用研究主要集中在水稻、辣椒、煙草、茄子等作物上［9-12］，針對北方常見作物小白菜（Brassica rapassp.chinensis）的應用研究鮮有報道。為此，本試驗以小白菜為對象，研究甲酸鉀、乙酸鉀及利用均苯四甲酸二酐（均酐）生產排放物生成的均苯四甲酸鉀等不同有機酸鉀對其幼苗生長的影響，以期為小白菜苗期鉀素管理及生產均酐所產生排放物的農業利用提供參考依據。

1 材料方法

1.1 試驗材料

供試小白菜品種為青梗菜（冬寶F1）。供試鉀肥分別為硫酸鉀、甲酸鉀、乙酸鉀、均苯四甲酸鉀。硫酸鉀、甲酸鉀、乙酸鉀均為分析純。均苯四甲酸鉀由均酐生產排放物與氫氧化鉀溶液進行中和反應生成，其為有機酸鉀溶液的主要成分。

1.2 試驗方法

試驗于2021年8月在山東農大肥業科技有限公司農業農村部腐植酸類肥料重點實驗室進行。試驗共設5個處理：硫酸鉀（PS）、甲酸鉀（OS1）、乙酸鉀（OS2）、均苯四甲酸鉀（OS3）、對照（CK，不施鉀鹽）。水培溶液中鉀濃度統一為1 g/L（以K2O計），氮素及磷素分別由尿素和磷酸一銨提供，其他元素正常供應，且各處理濃度一致。采用LED光照循環水培裝置進行培養：選取長勢一致的小白菜幼苗（二葉一心）采用專用固定裝置將植株固定于LED光照循環水培裝置種植孔中，每天交替進行12 h光照、12 h黑暗，室溫控制在25℃。每處理重復10次，處理時間為12 d，每3 d更換一次營養液。

1.3 測定指標與方法

待處理12 d后進行植株樣品采集，將小白菜幼苗洗凈、吸干水分后測定根長。用萬分之一天平分別稱量地上部及地下部鮮重，計算鮮重根冠比。之后，將小白菜植株置于信封內，于烘箱中105℃下殺青30 min，然后在65℃下烘干至恒重，最后稱量地上部及地下部干重，并計算干重根冠比。植株根系活力采用TTC法進行測定。

1.4 數據處理

用SPSS24.0軟件進行單因素方差分析（P＜0.05）。采用Origin Pro 9.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同有機酸鉀對小白菜幼苗地上部生長的影響

由圖1A看出，不同有機酸鉀處理對小白菜幼苗地上部生長的影響差異較大。PS、OS1、OS2處理小白菜幼苗地上部鮮重顯著高于CK。其中PS處理增幅最大，較CK增加179.4%；其次為OS1、OS2處理，較CK分別增加83.3%、104.9%，但兩處理間差異不顯著；OS3處理較對照增加10.5%，但差異不顯著。

與CK相比，PS、OS1、OS2處理均顯著提高小白菜幼苗地上部干重，且OS1、OS2處理增幅較大，分別達到64.3%、63.5%；其次為PS處理，較CK增加32.2%；而OS3處理小白菜幼苗地上部干重較CK有所降低，但差異未達顯著水平（圖1B）。

圖1 不同處理小白菜幼苗地上部鮮、干重比較

2.2 不同有機酸鉀對小白菜幼苗根系生長的影響

由圖2看出，不同有機酸鉀處理對小白菜幼苗根長、根鮮重、根干重的影響有較大差異。其中OS1、OS3處理小白菜幼苗根長顯著低于CK和PS處理，OS2和PS處理與CK差異不顯著（圖2A）。PS、OS1、OS2處理顯著提高小白菜根鮮重。其中以OS1處理的促進作用最大，較CK顯著提高653.8%；其次為PS、OS2處理，較CK分別提高281.8%、189.6%；OS3處理對小白菜幼苗根鮮重的影響最小，與CK差異不顯著（圖2B）。與根鮮重的變化趨勢大體一致，PS、OS1、OS2處理下小白菜幼苗根干重顯著高于CK，分別高出119.2%、101.2%、92.4%，OS3處理較CK也增加但差異不顯著（圖2C）。

圖2 不同處理小白菜幼苗根長、鮮重、干重比較

2.3 不同有機酸鉀對小白菜幼苗物質分配的影響

總體來看，不同有機酸鉀處理對小白菜幼苗生長過程中的物質分配影響不同（圖3）。PS、OS1、OS2處理顯著提高小白菜幼苗的鮮重根冠比。其中OS1處理增幅最大，達372.3%；其次為PS、OS2處理，分別較CK提高39.1%、22.7%；OS3處理較CK有小幅提高（1.6%），但差異不顯著（圖3A）。

由圖3B看出，所有鉀鹽處理均顯著提高小白菜幼苗的干重根冠比。其中以PS處理的提升效應最大，較CK升高63.6%；其次為OS1、OS2、OS3三個有機酸鉀處理，干重根冠比較CK分別提高23.7%、18.8%、24.1%，但這3個處理間差異不顯著。

圖3 不同處理小白菜幼苗鮮重、干重根冠比比較

2.4 不同有機酸鉀對小白菜幼苗根系活力的影響

根系活力能直接反映根系對養分和水分的吸收能力。由圖4看出，PS、OS1、OS2處理顯著提升小白菜幼苗的根系活力。其中以OS1處理的促進作用最大，較CK提升40.3%；OS2處理次之，較CK提升36.6%；PS處理較CK亦升高21.1%；OS3處理根系活力略升高，但與CK差異不顯著。

圖4 不同處理對小白菜幼苗根系活力的影響

3 討論

3.1 有機酸鉀對小白菜幼苗生長的影響

研究表明，有機酸鉀可顯著促進作物生長［9-12］。本研究表明，OS1、OS2處理顯著提高小白菜幼苗地上部及地下部鮮重、干重。這與劉燕等［9］在水稻幼苗上的研究結果一致，說明有機酸鉀可顯著影響小白菜幼苗地上部與根系的物質累積。本研究中，以地上部干重為評價標準，與硫酸鉀相比，甲酸鉀、乙酸鉀對小白菜幼苗生長的促進效應最大，同時也顯著提高根鮮重和干重。其可能原因為，甲酸鉀、乙酸鉀與均苯四甲酸鉀相比分子量小，更易被小白菜幼苗根系吸收利用，可提供葉片光合作用所必需的碳源，進而提高小白菜幼苗葉片光合固碳能力，最終促進小白菜幼苗地上部干物質累積［9，13］；另一個原因可能是：甲酸鉀處理下小白菜幼苗根系活力最強，進而對水分和養分的吸收能力更強，供給地上部的水分和養分更多。因此認為，甲酸鉀、乙酸鉀是小白菜苗期補鉀效果較好的鉀源，可作為小白菜苗期專用水溶肥料的鉀源原料。

3.2 有機酸鉀對小白菜干物質分配的影響

鉀素作為作物生長發育必需的礦質元素之一，在調控作物體內碳水化合物分配、運轉與貯存方面起到至關重要的作用，不僅能促進新合成碳水化合物的運轉，而且對貯存礦物質的移動也有顯著作用［14-18］。與之一致，本研究也表明不同鉀鹽處理顯著影響小白菜幼苗的干物質分配，所有鉀鹽處理均顯著提高小白菜幼苗的干重根冠比，以硫酸鉀處理增幅最大，甲酸鉀次之。這說明有機酸鉀也能使更多的干物質向根系分配、累積。其可能的機制是：與硫酸鉀類似，有機酸鉀在光合同化物和養分運輸中也起到了重要作用——有機酸鉀能促進光合同化物以蔗糖和氨基酸形式向小白菜幼苗根系等生理反應庫運輸累積，在鉀素供應充足情況下，作物體內鉀濃度、滲透勢、韌皮部內液流量和運轉速率均處在較高水平，韌皮液中蔗糖等物質濃度也相應增加，從而使更多的光合同化物向根系運轉、累積，最終導致小白菜幼苗干重根冠比的提高。鉀的此種作用與其能在篩管中形成一定滲透勢和形成高能化合物裝載光合同化物相關聯［18-20］，其具體作用機制需進一步深入研究。

4 結論

不同有機酸鉀對小白菜幼苗生長參數的影響不同，甲酸鉀、乙酸鉀對小白菜幼苗地上部干重的促進效應最優，二者均顯著提高小白菜幼苗根鮮重、干重及根系活力。甲酸鉀對小白菜幼苗鮮重根冠比的提升效果最好，而硫酸鉀對干重根冠比的提升效應最大。以地上部干重為評價標準，相較于硫酸鉀，甲酸鉀、乙酸鉀對小白菜幼苗生長的促進效應最大，均苯四甲酸鉀對其影響最小。甲酸鉀、乙酸鉀是小白菜苗期補鉀效果較好的鉀源，可作為小白菜苗期專用水溶肥料的鉀源原料。