不同鉀肥種類對蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及耐貯性的影響

諶 琛, 同延安, 路永莉, 高義民

(西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西楊凌 712100)

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不同鉀肥種類對蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及耐貯性的影響

諶 琛, 同延安*, 路永莉, 高義民

(西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西楊凌 712100)

鉀肥種類; 富士蘋果; 產(chǎn)量品質(zhì); 耐貯性; 礦質(zhì)元素

礦質(zhì)營養(yǎng)是蘋果生長發(fā)育、 產(chǎn)量品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎。其中鉀是果樹所需重要營養(yǎng)元素之一，被稱為“品質(zhì)元素”。它以K+形態(tài)被根系吸收，雖不參與有機物質(zhì)的直接合成，但在調(diào)節(jié)滲透、 蛋白質(zhì)合成、 氣孔運動、 酶的活化、 光合作用等方面起重要作用，同時它能改善果樹水分利用效率并增強樹體抗逆性。蘋果樹對鉀的年需求量很高，位居第二[1]，故為保證樹體生長，需供應充足鉀素營養(yǎng)。作為蘋果優(yōu)生區(qū)的陜西省，通常被認為土壤鉀含量中等偏上[2]。然而，近年來果樹產(chǎn)量提升導致從土壤中攜出的鉀量增加，加之陜西省蘋果園鉀肥投入不足比例高達56%[3]，使陜西省蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤面臨缺鉀問題[4]。因此，合理補充鉀肥對蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關重要。

果樹上應用較廣的鉀肥品種為KCl和K2SO4。KCl價格雖相對較低，但因傳統(tǒng)觀念認為果樹是忌氯作物，故普遍推薦施用K2SO4，但施KCl會對果實品質(zhì)造成不良影響還很少有試驗證實[5]。國內(nèi)外關于施鉀對果實采收期產(chǎn)量、 品質(zhì)影響的研究較多，大部分研究認為K2SO4在增加產(chǎn)量及改善內(nèi)在品質(zhì)方面效果優(yōu)于KCl[6-8]，而高艷敏等[9]連續(xù)6年在蘋果樹上施用KCl后未見副作用，且其增產(chǎn)效果與K2SO4相當。但關于施鉀對果實采收后耐貯性影響的研究較少，前人研究認為不同施肥方式會改變采后果實對機械損傷、 生理病害及衰老的敏感性[10]，進而影響果實的貯藏特性。Szewczuk等[11]研究結果認為施用K2SO4提高了貯藏結束后果實苦痘病的比例。王仁才等[12]在獼猴桃上的研究認為，高濃度K2SO4處理可增強貯藏后期果肉硬度的維持作用，并能減輕果實貯藏病害的發(fā)生。

目前，關于施用不同種類鉀肥對蘋果產(chǎn)量、 品質(zhì)及耐貯性的綜合影響的研究尚未見報道。為此本試驗以富士蘋果樹為試材，研究施用KCl和K2SO4對蘋果新梢生長、 果實產(chǎn)量品質(zhì)以及采后貯藏特性的影響，旨在為果樹鉀肥的合理施用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

1.2試驗設計

試驗果園株行距為1m×3m，屬于高密度種植果園，砧木為矮砧M26，主栽品種為紅富士，栽植于2004年，初果期。

試驗選取生長勢基本一致、 生長正常的10株樹作為一個處理小區(qū)，本試驗共設3個處理，分別為不施鉀(CK)、 施KCl(K2O0.3kg/plant，KCl)、 施K2SO4(K2O0.3kg/plant，K2SO4)。每處理重復3，完全隨機區(qū)組排列。各處理的氮、 磷肥料品種及用量保持一致(氮肥用尿素，施用量為N0.6kg/plant; 磷肥用普通過磷酸鈣，施用量為P2O50.24kg/plant)。磷肥及鉀肥作為基肥在每年秋季蘋果采收后一次性施入，氮肥1/2秋季基施，1/2春季追施。施肥方式均為溝施后覆土，灌溉、 除草、 修剪等其他田間管理措施與當?shù)剞r(nóng)民習慣保持一致。

1.3測定項目和方法

新梢生長量測定: 7月中旬，在樹干外圍測量當年生新梢生長量，每株樹隨機測量10個新梢長度，每小區(qū)測定100個新梢，求其平均值。

果實產(chǎn)量及分級: 在果實成熟期(每年10月上旬)按處理分別對每株果樹進行全部采摘、 分級(按照果實橫徑大小)、 稱重，并統(tǒng)計單株果數(shù)、 單株產(chǎn)量和單果重。

果實樣品采集與品質(zhì)分析: 果實采收時，在果樹東南西北4個方向隨機采集果實，每小區(qū)共采集60個果樣。其中20個鮮果烘干粉碎過 0.25mm篩，用于氮、 磷、 鉀、 鈣、 鎂養(yǎng)分分析。其余40個鮮果在室溫貯藏下每隔一段時間測定品質(zhì)變化。測定方法為，采后10d第一次測定理化指標(包括可溶性糖、 可溶性固性物、 硬度、Vc、 可滴定酸)，此后每隔20d測硬度、 可滴定酸、 可溶性固形物含量，并于90d后(貯藏結束)統(tǒng)計果實腐爛率?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定; 可溶性固性物用WYT-4型糖量計測定; 果實硬度用GY-1型硬度儀測定;Vc用2, 6-二氯靛酚法測定; 可滴定酸用酸堿滴定法測定。

計算公式:

果實軟化率(%)=(貯藏開始果實硬度-貯藏結束果實硬度)/貯藏開始果實硬度×100;

果實腐爛率(%)= 貯藏期內(nèi)果實腐爛數(shù)目/總果數(shù)×100。

試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL和SAS8.1(SASInstituteInc. 2006)軟件進行統(tǒng)計分析。

2　結果與分析

2.1不同鉀肥種類對新梢生長及葉片礦質(zhì)元素含量的影響

由表1可以看出，新梢生長量3個處理之間無顯著差異。施鉀后新梢葉片的氮、 磷含量顯著高于不施鉀處理，其中施K2SO4處理的新梢葉片氮、 磷含量最高。說明施鉀可促進樹體對氮、 磷養(yǎng)分的吸收，且K2SO4的促進作用更強。KCl處理的葉片鉀含量顯著高于其它處理，K2SO4處理與對照相比沒有顯著差異。施鉀(KCl和K2SO4)后葉片Ca、Mg含量有降低趨勢，且K2SO4處理的葉片鈣含量顯著低于不施鉀處理。

2.2不同鉀肥種類對蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

表1　不同鉀肥對蘋果新梢生長及葉片礦質(zhì)元素含量的影響(2012年7月中旬)Table 1　Effect of different potassium fertilizers on mean shoot length and leaf mineral elements contents of apple

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

圖1　不同鉀肥種類對蘋果產(chǎn)量的影響(20122013)Fig.1　Effect of different potassium fertilizers on apple yields

2.2.2 對果實外在品質(zhì)的影響通過果實硬度、 單果重、 果形指數(shù)及果實橫徑來評價不同鉀肥對果實外在品質(zhì)的影響。結果顯示(表2)，施鉀后果實硬度均呈降低趨勢，但與不施鉀相比差異不顯著。兩年單果重均表現(xiàn)為KCl>K2SO4>CK，且施KCl處理的單果重在2012年顯著高于不施鉀處理，但兩種鉀肥處理間無顯著差異。不同鉀肥種類對果形指數(shù)無顯著影響。

表2　不同鉀肥種類對蘋果果實物理性狀的影響(20122013)Table 2　Influence of different potassium fertilizers on fruit physical properties of Fuji apple

注(Note): 果形指數(shù)=縱徑/橫徑Fruitshapeindex=Verticaldiameter/Horizontaldiameter.同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

2.2.3 對果實內(nèi)在品質(zhì)的影響從表3可看出， 增施不同鉀肥對果實可溶性固形物的含量無顯著影響; 2012年，KCl及K2SO4處理的果實可滴定酸含量均顯著高于對照。2013年，KCl處理的可滴定酸含量最高，K2SO4處理的可滴定酸含量與對照無顯著差異。各處理間可溶性糖含量兩年均為KCl>K2SO4>CK，且KCl處理的可溶性糖含量顯著高于CK。Vc含量是衡量果實營養(yǎng)水平的重要指標，KCl處理兩年Vc含量均最高，且 2012年其Vc含量顯著高于其它處理。綜上所述，KCl對改善果實風味和營養(yǎng)的效果好于K2SO4。

圖2　不同鉀肥種類對蘋果果徑分級的影響(20122013)Fig.2　Effect of different potassium fertilizers on fruit diameter distribution

2.2.4 對果實礦質(zhì)元素的影響果實礦質(zhì)元素含量與果實品質(zhì)關系密切，例如高鈣、 鉀含量具有提高果實硬度和果肉密度，降低貯藏期軟化率的作用[15]。果實礦質(zhì)元素累積量與果實分配到的同化產(chǎn)物量及單果重相關。表4顯示，果實對礦質(zhì)元素的需求量為K>N>Ca>Mg>P。與對照相比，施鉀均提高了果實中的氮、 磷含量和累積量，且KCl處理果實的氮、 磷累積量高于K2SO4。施KCl處理的果實鉀含量及累積量與對照相比略微升高，而施K2SO4的果實鉀含量與累積量與對照無顯著差異。與對照相比，施KCl和K2SO4均降低了果實鈣、 鎂含量及累積量。由此可見，增施鉀肥促進了氮、 磷、 鉀向果實的運移分配，且KCl處理果實中的氮、 磷、 鉀分配量高于K2SO4處理，但增施鉀肥降低了鈣、 鎂在果實中的積累。

表3　不同鉀肥種類對蘋果果實內(nèi)在品質(zhì)的影響(20122013)Table 3　Influence of different potassium fertiliser source on fruit inner quality of Fuji apple

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

表4　不同鉀肥種類對果實礦質(zhì)元素含量和累積量的影響(兩年均值)Table 4　Effect of different potassium fertilizers on average apple fruit macronutrients contents andcumulants (average of 2 years)

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5%level.

2.3不同鉀肥種類對果實采后貯藏性的影響

圖3顯示，采后可溶性固形物含量變化趨勢為:CK短時間內(nèi)緩慢升高，采后30d出現(xiàn)峰值，此后逐漸降低;KCl處理的可溶性固形物含量于采后70d左右上升至峰值隨后降低;K2SO4處理的可溶性固形物含量在90d內(nèi)則不斷上升。其中K2SO4處理的峰值出現(xiàn)時間最晚，品質(zhì)降低最慢。貯藏結束后，可溶性固形物的含量分別為CK12%、KCl13.5%、K2SO413.46%。分析認為，貯藏前期淀粉水解為糖，使得可溶性固形物含量升高，貯藏后期糖作為呼吸底物被消耗，導致可溶性固形物含量不斷下降[16]，因此推測施鉀提高了采收時果實的淀粉含量，并減緩了后期糖類的降解速率。

軟化是果實衰老的主要特征之一。貯藏開始時，果實硬度為CK>K2SO4>KCl，這可能與施鉀后果實的鈣含量降低有關，因為果實硬度與果實鈣

含量呈正相關[17]，鈣主要通過維持細胞膜的完整性、 維持細胞壁的結構與功能、 調(diào)節(jié)與衰老有關的激素合成而延緩果實衰老[18]。隨著貯藏時間的延長，果實硬度均呈逐漸降低趨勢，這是由于果肉硬度與細胞間原果膠含量呈正相關[19]，貯藏過程中隨著果實的后熟，原果膠逐漸分解為果膠或果膠酸，細胞之間松弛，硬度隨之下降[20]。貯藏結束后，CK、KCl、K2SO4處理的果實硬度分別為9.31kg/cm2、 9.42kg/cm2、 8.20kg/cm2，果實軟化率分別為19.23%、 6.96%、 22.19%。說明施鉀后盡管果實內(nèi)部鈣含量降低，但并未因此加速果實軟化。90d后，統(tǒng)計各處理果實的腐爛率，分別為CK11.11%、KCl9.25%、K2SO45.55%。說明施鉀肥(特別是K2SO4)能減輕果實貯存病害的發(fā)生。

圖3　不同鉀肥對富士蘋果貯藏品質(zhì)及貯藏90天后果實腐爛率的影響(2013)Fig.3　Change of storage quality and rotten ratio of Fuji apple at 90 days of storage affected by different potassium fertilizer types

3　討論與結論

3.1鉀素與新梢葉片礦質(zhì)營養(yǎng)

3.2鉀肥與果實產(chǎn)量

1)施鉀提高果實產(chǎn)量。7月中旬的新梢葉片是光合速率穩(wěn)定的生理成熟葉片，為果樹重要的源器官，果實后期的生長主要依靠新梢葉片提供大量的碳水化合物[27]。由于施用KCl和K2SO4促進了源的養(yǎng)分吸收，提高了分配到庫(果實)中的光合產(chǎn)物量，表現(xiàn)為果實中的氮、 磷等含量升高，最終使得果實產(chǎn)量提高。另外，國內(nèi)外在蘋果上施用KCl和K2SO4的研究[28-30]表明，適量施鉀會提高果實產(chǎn)量，而過量施鉀則降低產(chǎn)量。因此本研究鉀肥的前期增產(chǎn)效果(特別是KCl)可能還與其施用量并未超出安全臨界范圍有關。2)施KCl產(chǎn)量及單果重均高于K2SO4，這可能是“源”“庫”競爭的結果，新梢、 果實、 根系為果樹主要的庫器官，通常庫強為果實>新梢>根系，各庫間競爭葉片光合作用同化產(chǎn)物，因此結實與樹體生長是否協(xié)調(diào)影響單果重及果實產(chǎn)量。與KCl相比，施用K2SO4樹體長勢更旺，其促進了新梢生長，枝葉旺長會與果實爭奪養(yǎng)分，因而使輸入果實的同化產(chǎn)物量降低，減輕單果重，最終導致產(chǎn)量低于施KCl。

3.3鉀肥與果實品質(zhì)及耐貯性

1)施鉀降低采收時果實硬度。果實硬度與果實鈣含量呈正相關關系[17]，本研究施鉀使果實鈣含量降低，因此降低了采收時果實硬度。鈣含量降低一方面是由于鉀與鈣的拮抗效應影響了樹體對鈣的吸收，另一方面，蘋果鈣的積累主要發(fā)生在生長初期，鈣的低移動性導致Ca2+吸收緩慢，使其不能與果實生長同步，因此果實鈣濃度被稀釋[31]。2)施鉀提高采收時果實的內(nèi)在品質(zhì)。表現(xiàn)為含糖量及VC含量的升高，且施KCl的效果好于K2SO4。 這可能是施KCl的果實中分配到的同化物質(zhì)高于施K2SO4所致。 3)施鉀提高采后果實貯藏性。蘋果在果實速長期迅速積累淀粉，隨著果實成熟淀粉不斷被水解為可溶性糖，到采收時仍留存一定淀粉量。采后可溶性固形物隨淀粉水解為糖類而短暫上升，隨后因果實呼吸消耗糖類而不斷降低，因此可溶性固形物越早升至峰值，品質(zhì)降低越快，貯藏性越差。本研究施鉀(特別是K2SO4)推遲了可溶性固形物峰值出現(xiàn)的時間，這可能與鉀能促進淀粉等高分子化合物形成[32]有關，使得果實采收時淀粉含量高于對照。施鉀降低果實腐爛率，這與王仁才等[12]在獼猴桃上研究結果一致，其中K2SO4果實腐爛率最低，這可能是由于施鉀后提高了樹體酚類化合物量。植物抗病能力與體內(nèi)酚類化合物密切相關，在檸檬上的研究[33]表明，適量施鉀有利于葉片多酚的積累，從而提高植物抗病性，減輕果實貯藏病害的發(fā)生。但關于施K2SO4蘋果貯藏性更優(yōu)的機理還有待進一步探究。

3.4蘋果樹長期施用KCl的安全隱患

Cl-隨KCl肥料帶入土壤后，不易被土壤膠體吸附，而易隨水移動。在我國西北地區(qū)，由于降水量小，土壤中Cl-累積狀況與灌溉條件有關，在非灌區(qū)，因無淋溶條件，Cl-極易殘留于土體，對植物造成危害，而在灌區(qū)，肥料帶入的Cl-可通過灌溉水淋洗至土壤下層，從而降低表層土壤Cl-濃度。氯作為植物必需的微量元素之一，在低濃度下對果樹生長有促進作用，高濃度則會抑制其生長。蘋果為多年生木本植物，根系龐大，90%以上的根量集中在0—80cm土層[34]，深層土壤養(yǎng)分也是果樹營養(yǎng)的重要來源，因此長期施用KCl肥后導致的下層土壤Cl-大量累積或?qū)μO果根系產(chǎn)生高鹽脅迫[14]，其將誘發(fā)樹體滲透脅迫和離子毒害，進而引起氣孔限制和非氣孔限制，最終使得樹體凈光合速率下降、 影響葉片干物質(zhì)積累及碳水化合物的組成等[35]，長期施用可能會對果實產(chǎn)量和品質(zhì)造成負面影響。

綜上所述，短期內(nèi)施KCl在增加產(chǎn)量、 促進果實膨大、 改善采收時果實品質(zhì)方面效果稍好于K2SO4; 而K2SO4在促進樹體養(yǎng)分吸收，提高果實貯藏性能方面優(yōu)于KCl。但關于長期施用兩種鉀肥對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響還有待進一步研究。參 考 文 獻:

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Effectsofdifferentpotassiumfertilizersonproduction,qualityandstorabilityofFujiapple

CHENChen,TONGYan-an*,LUYong-li,GAOYi-min

(College of Resource and Environment Science, North-west A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China)

【Objectives】Generally,appletreesneedalargeamountofpotassium(K)nutrient,whileinShaanxiprovince,applegrowersnormallyapplylessamountofKfertilizer,andmoreover,highpopulationdensityperunitareaisadoptedinrecentyears.AppleorchardsinShaanxiareinKdeficiency.ItisveryimportanttobeconsideredtoreachadequateKfertilizationforapple.Therefore,twokindsofKfertilizerswereusedinthisexperimenttostudytheireffectontreegrowth,nutrientabsorption,applequalityandyieldandpostharveststoragequality.TheaimwastoachievescientificrecommendeduseofKfertilizeronappleproduction.【Methods】Atwo-yearfieldexperimentwasconductedinFengxiang,Shaanxifrom2011to2013on8-yearFujiappletreestoinvestigatetheeffectofdifferentpotassium(K)fertilizersonnutrientuptakeandnewshootgrowthofappletrees,thefruitqualityandyieldandpostharveststoragequality(firmness,solublesolids,titratableacidityandrottenratio).Therewerethreetreatments[withoutK(CK),KClandK2SO4]with3replicationsaccordingtothecompleterandomizedblockdesign.ThesameamountofK2OwasutilizedfordifferentKfertilizersandotherfertilizers(NandP)wereappliedinthesamerateineachtreatment.【Results】 1)ThemeanshootlengthsoftheCK,KClandK2SO4treatmentsare18.25cm, 17.83cmand19.39cmrespectively,andtheyarenotsignificantlydifferent.ComparedtoCK,theKClandK2SO4treatmentsincreasetheNandPcontentsinleaves,andmeanwhiledecreasetheCaandMgcontentsinleaves.TheleafNandPcontentsoftheK2SO4treatmentissignificantlyhigherthanthoseofCK. 2)TheaverageyieldsinthetwoyearsaresignificantlydifferentamongthetreatmentsasKCl>K2SO4>CK. 3)AveragefruitweightofKCltreatmentissignificantlyhigherthanothers,andtheweightsare267.42g, 304.72gand287.73gperfruitinCK,KClandK2SO4treatmentsrespectively.Inaddition,thefruitratioswithabove80mmdiameterintheKClandK2SO4treatmentsare14.9%and11.5%,higherthanthatintheCKtreatment. 4)ComparedtoCK,theKClandK2SO4treatmentsincreasetheNandPcontentsandaccumulationinfruitsbutreducetheCaandMgcontentsandaccumulation.Inaddition,theNandPcontentsandaccumulationinfruitsintheKCltreatmentarehigherthanthoseintheK2SO4treatment.Nevertheless,theKcontentsinfruitsaresimilaramongthe3treatments. 5)BoththeKClandK2SO4treatmentsleadtoalowerfruitfreshfirmness(butnotsignificant)in10daysaftercommercialharvestcomparedwiththecontroltreatment,however,thetitratableacidity,solublesugarandvitaminCcontentsareincreasedundertheKClandK2SO4treatments.Duringstorageperiodunderroomtemperature,thetitratableaciditycontentsofalltreatmentsaredeclinedgradually,andthesolublesolidcontentsintheKClandK2SO4treatmentsareincreased,whileitdeclinedconstantlyinthecontroltreatment.At90daysaftertheharvest,thefruitfirmnessratesaredecreasedby19.23%, 6.96%and22.19%intheCK,KClandK2SO4treatmentsrespectively,meanwhiletheratiosofrottenapplesare11.11%inCK, 9.25%inKCland5.55%inK2SO4treatment.【Conclusions】Inthisshorttermexperiment,KClfertilizerisbetterthanK2SO4inyield,fruitsize,fruitqualityatcommercialharvest,whereasK2SO4fertilizerenhancestheplantgrowth,increasesthenutrientuptakeinleavesandprolongthestoragelife.

potassiumfertilizerforms;Fujiapple;productionandquality;storability;macronutrientcontent

2014-07-02接受日期: 2014-11-20網(wǎng)絡出版日期: 2015-05-13

國際植物營養(yǎng)研究所項目(IPNI); 高等學校學科創(chuàng)新引智計劃(No.B12007)項目資助。

諶琛(1990—)，女，江西宜春人，碩士研究生，主要從事果樹施肥與環(huán)境方面的研究。E-mail:chenchen.cn23@gmail.com

E-mail:tongyanan@nwsuaf.edu.cn

SS661.1;S606+.2

A

1008-505X(2016)01-0216-09