鉀肥對薄皮甜瓜光合作用和產(chǎn)量的影響

鉀肥對薄皮甜瓜光合作用和產(chǎn)量的影響

cucumismelol屬于cuurbatacea。這是一種蔓性草本植物。它富含豐富的養(yǎng)分、甜味、甜味和獨特的味道。它是世界上最美味的食品之一。自20世紀90年代以來,世界甜瓜栽培面積迅速增加。我國甜瓜栽培的發(fā)展更是迅速,目前,其栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位(王霞霞,2004)。近年來,隨著農(nóng)業(yè)種植結構調整的深入,冀西北壩上地區(qū)甜瓜的生產(chǎn)發(fā)展及商品銷量不斷增加,播種面積常年穩(wěn)定在510hm2左右,2007年的統(tǒng)計資料顯示,甜瓜的播種面積超過600hm2,為當?shù)剞r(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效開辟了一條途徑。但是,生產(chǎn)中普遍存在只注重施用氮、磷肥,而忽視鉀肥,或者氮肥過量施用、鉀肥施用不足等問題,一方面影響了甜瓜產(chǎn)量的提高和品質的改善,另一方面,浪費了氮、磷肥,降低了肥料利用率,污染了環(huán)境。鉀素是高等植物必需的唯一的一價陽離子,是公認的品質元素,也是園藝作物大量吸收的礦質元素之一。鉀素通過調節(jié)植物體內多種代謝途徑對產(chǎn)品的品質和產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。光合作用是植物生長發(fā)育的基礎,也是產(chǎn)量和品質形成的決定因素。研究表明,鉀素可以活化植物體內的一些酶類活性,調節(jié)氣孔的開閉和葉肉阻抗力的形成,提高葉片的光合速率、光合化學活性,協(xié)調光合同化物的合成、運輸與轉化,最終改善果實品質。鉀素水平過低或過高均不利于作物的光合作用,并導致果實品質變劣。目前,國內外關于鉀對農(nóng)作物生長發(fā)育、營養(yǎng)品質和產(chǎn)量影響的研究多見于小麥、棉花、玉米等大田作物上,在蔬菜上,如大白菜、番茄等也有報道,但是大都側重于氮磷鉀互作效應,或是營養(yǎng)液與栽培基質中鉀素的研究。但在冀西北壩上地區(qū)的砂質栗鈣土上,還未見到有關甜瓜施用鉀肥效應的報道。因此,選用種植面積日益擴大的甜瓜進行施用鉀肥的試驗,旨在研究和探討施用鉀肥對甜瓜光合作用和產(chǎn)量的影響,為合理施用鉀肥提供依據(jù),以便更好地指導農(nóng)民平衡施肥。1材料和方法1.1蒸發(fā)量和干旱度試驗于2007年5~9月在河北農(nóng)業(yè)大學張北試驗站坡梁地內進行。試驗站海拔高度1400~1500m,年平均氣溫3.6℃,多年平均降水393.3mm,蒸發(fā)量1693.3mm,干燥度2.0~2.3,無霜期90~110d,屬于高寒半干旱地區(qū)。土壤類型為砂壤質栗鈣土,0~20cm土層土壤有機質含量1.16%,全氮0.7g/kg,全磷0.2g/kg,速效磷(P2O5)4.5mg·kg-1,速效鉀(K2O)50mg·kg-1,容重1.54g·cm-3,pH值7.4。1.2試驗材料試驗選用薄皮甜瓜“紅城5號”,由河北農(nóng)業(yè)大學張北試驗站提供。1.3苗木栽植,整地栽植試驗設6個處理,各處理氮、磷肥用量一致,設鉀肥(K2O)0kg·hm-2(T0,對照)、40.5kg·hm-2(T1)、81kg·hm-2(T2)、121.5kg·hm-2(T3)、162kg·hm-2(T4)和202.5kg·hm-2(T5)6個水平。在播種前一次性施入同樣的底肥磷酸二銨(P2O546%,N18%)225kg·hm-2,鉀肥用硫酸鉀(K2O50%),全部作底肥一次性施入。小區(qū)面積為20m×1.5m=30m2,重復3次,隨機區(qū)組排列;株行距為0.45m×1.5m。5月15日于塑料拱棚內播種育苗,苗齡30d(兩葉一心),6月13日定植露地。定植前施好底肥后,使肥土混合均勻,栽培畦做成瓦壟溝狀,溝寬60cm,深15~20cm,在溝內按預定的株距挖穴,擺苗,每穴澆相同量的水(1000g),苗子周圍覆好土后,覆蓋地膜,再將幼苗破膜放出,并用土封嚴,使地膜緊貼在溝內地面上。采用爬蔓栽培,雙蔓整枝,每條子蔓各留一瓜,甜瓜開花后采用防落素噴花處理,其它田間管理同常規(guī)生產(chǎn),9月1日拉秧。甜瓜除定植時澆一次水外,其它生長時期不再澆水,而是利用地膜溝作聚水積肥的防旱措施,把當?shù)氐淖匀唤涤昙性诙ㄖ矞蟽?把無效雨變成有效降雨,即以雨養(yǎng)旱作的栽培方式為甜瓜生育期間提供水分。1.4調查和測量中心折光糖度分別在苗期、抽蔓開花期和結果期,從每小區(qū)選取5株,測定甜瓜的葉比重。于結果初期選擇晴天,取樣測定各處理功能葉片葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)和凈光合速率,重復3次,取平均值分析。果實成熟后調查每一小區(qū)的產(chǎn)量,折合成公頃產(chǎn)量,并調查平均單瓜重。每處理中選擇具有代表性的成熟果實10個,測量果實的中心折光糖度。葉比重計算公式為:葉比重=葉干重(mg)/葉面積(cm2)。葉綠素a熒光誘導動力學參數(shù)使用PocketPEA植物效率儀測定,光合速率采用美國CID公司生產(chǎn)的CI301-PS光合測定儀測定,葉綠素含量參照張憲政的無水乙醇—丙酮混合液提取法測定,果實的折光糖度采用WY060手持糖量儀測定。2結果與分析2.1不同處理對葉比重的影響表1結果表明,不同供鉀水平都能不同程度地提高甜瓜的葉比重,而且與對照差異顯著。不同時期的葉比重不同,各處理表現(xiàn)為抽蔓期>苗期>結果期,而且苗期以T3的葉比重最大,顯著高于其它處理,比對照提高了54.3%,T1的葉比重顯著低于T2、T4、T5,但明顯高于對照,且后三者之間無明顯差異。進入抽蔓期,各處理的葉比重都有所增加,仍以T3最大,與其它處理差異顯著,T4的葉比重顯著高于T1、T2、T5,且后三者之間無明顯差異。而在結果期,各處理的葉比重都明顯下降,處理之間變化趨勢與苗期一致。葉比重的這種變化趨勢表明,增施鉀肥可以有效地促進單位葉面積內干物質的積累,使葉片變得肥厚,為甜瓜生育提供更多養(yǎng)料。苗期葉片所積累的營養(yǎng)物質只用于甜瓜的營養(yǎng)生長,營養(yǎng)消耗相對來說較少,其相應的葉比重會較大,而到了抽蔓期,植株莖葉生長速度加快,大量的葉片發(fā)生,營養(yǎng)生長旺盛,此時積累大于消耗,葉比重則相應增加。而在結果期,隨著果實的迅速膨大,需要的養(yǎng)料增加,葉片制造的光合產(chǎn)物會輸送到果實中,因而,此時的葉比重會下降。從試驗結果看,T3在每個時期的葉比重均最大,而且與其它處理差異顯著,表明121.5kg·hm-2供鉀水平是適合甜瓜生育的施鉀水平。2.2施鉀處理對施鉀葉綠素含量的影響一般認為,較高的葉綠素b(chlb)含量及較多的葉綠素a/b(chla/b)蛋白復合體有利于植物對于光能的吸收和利用。從表2結果看出,施鉀處理的葉綠素含量都顯著高于對照,以T3的葉綠素含量最高,其中T3的chlb含量與T4無差異,但與其它處理差異顯著,chla/b含量則與T2相差不明顯,而與其它處理差異明顯。表明增施鉀肥有利于甜瓜葉片chlb含量的增加,使其chla/b比值也增加。說明甜瓜在施鉀處理后,通過chlb含量的大幅度增加,提高捕光色素蛋白復合體的穩(wěn)定性,有利于捕獲并利用更多的光能。2.3不同鉀素水平對甜瓜葉片葉綠素熒光活性的影響Fo表示PSⅡ反應中心全部開放即原初電子受體(QA)全部氧化時的熒光水平,PSⅡ天線色素的熱耗散常導致Fo降低,而PSⅡ反應中心的破壞或可逆失活則引起Fo的增加,因此,可根據(jù)Fo的變化推測反應中心的狀況和可能的光保護機制。Fv反映QA的還原情況。Fm為最大熒光產(chǎn)量,是PSⅡ反應中心處于完全關閉時的熒光產(chǎn)量,可反映通過PSⅡ的電子傳遞情況。熒光參數(shù)Fv/Fm能反映PSⅡ原初光能轉化效率,非環(huán)境脅迫條件下該參數(shù)極少變化,不受物種和生長條件的影響,但光抑制下葉片熒光參數(shù)會發(fā)生明顯變化,是反映光抑制程度的良好指標和探針,Fv/Fo表示光反應中心PSⅡ的潛在活性。通過不同鉀素水平下甜瓜葉片葉綠素熒光的主要參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)(表3),T0具有較低的Fo值,該值與葉片葉綠素含量吻合,而與光化學反應無關。而T3的Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo顯著高于其它處理,比對照分別高出15.5%、19.8%、3.6%和4.5%。其它鉀肥處理之間差異不顯著。表明T3具有較高的電子傳遞活性、原初光能轉化效率和潛在活性;也表明缺鉀、低鉀和高鉀水平抑制植株的光合激發(fā)能轉化效率,只有適量供鉀才能改善甜瓜葉片的光合功能,提高反應中心開放部分的比例,使電子傳遞速率和總的光化學量子產(chǎn)量提高,使葉片所吸收的光能較充分地用于光合作用。2.4對產(chǎn)量和糖含量的影響由不同鉀肥用量的甜瓜葉片光合速率(表4)可知,隨著施鉀量的增加,甜瓜葉片的光合速率、產(chǎn)量和含糖量都有不同程度的提高,并顯著高于對照,其中以T3處理的效應最好,比對照分別高出36.6%、13.7%、29.5%;其它鉀肥處理之間的光合速率較為接近,差異不明顯,但其產(chǎn)量和含糖量趨勢一致,T4和T5接近,T1和T2接近,但前二者顯著高于后二者。3不同施鉀量對甜瓜葉綠素含量和產(chǎn)量的影響鉀是加速植物光合機構運轉的重要驅動力,植物葉片鉀含量的多少對光合作用中光能轉化為化學能有重要影響,適宜的鉀素水平能提高葉片的凈光合速率。本試驗結果表明,鉀素水平過低或過高可導致甜瓜葉片光合效率降低,這與黃建中等在水稻上的研究結果一致。適宜的鉀素水平可促進植物葉片葉綠體的合成和穩(wěn)定,在正常的供鉀水平下,葉片的葉綠素合成、運轉會保持動態(tài)平衡,而植株對高鉀將會產(chǎn)生負載作用。而關于葉綠素含量與凈光合速率的關系,前人研究結果不盡相同。有研究認為,同一作物品種、同一生育期內西葫蘆等作物的葉綠素含量與光合速率呈顯著正相關,本試驗結果也支持了這種觀點。與葉綠素含量相對應,T3葉片熒光參數(shù)均較高,這表明適量供鉀改善了甜瓜葉片的光合功能,提高植株的電子傳遞活性、PSⅡ原初光能轉化效率和PSⅡ潛在活性,使葉片所吸收的光能較充分地用于光合作用。而其它施鉀處理的熒光參數(shù)都低于T3,這也許與過高或過低的供鉀水平將嚴重導致植株的電子傳遞活性、原初光能轉化效率和潛在活性下降有關。另外,高鉀(T4和T5)可使熒光參數(shù)降低,這是否與鉀與原初電子受體的關系有關,還有待進一步研究。通過各處理熒光參數(shù)來看,缺鉀、低鉀和高鉀會使葉片吸收的過剩光能通過光化學反應途徑和非輻射能量途徑耗散的能力降低。這與孫騫等的研究結果也是一致的。本試驗表明,在0~121.5kg/hm2的范圍增施K2O,可以明顯促進甜瓜單位葉面積內干物質的