黄冠梨果实和叶片钾素积累特征及其对施钾的响应

武　晓，申长卫，丁易飞，伍从成，董彩霞，徐阳春

（南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210095）

黄冠梨果实和叶片钾素积累特征及其对施钾的响应

武晓，申长卫，丁易飞，伍从成，董彩霞*，徐阳春

（南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210095）

【目的】本研究通过研究黄冠梨果实和叶片钾素积累特征及其对不同施钾量的响应，探讨施钾对梨果产量和品质的影响，为梨园合理施钾提供依据。【方法】选取同一区域 14年生不同产量水平的高（60～70 t/hm2）、中产（30～40 t/hm2）两个黄冠梨园开展田间施钾试验。设置 K2O 0、150、300、450 kg/hm2四个施钾水平（K0、K150、K300、K450），分别在幼果期、膨大Ⅰ期、膨大Ⅱ期、成熟期和果实收获后一个月采集叶片与果实样品，研究施钾对产量、果实品质、叶片和果实钾含量及钾积累量、钾肥利用率的影响。【结果】随施钾量增加高产园产量增加显著，K450 处理比对照提高了 16.9%；在中产园 K300 处理产量达到最高值，较对照提高了27.2%，K450 与 K300 处理之间无显著差异。果实中可溶性糖含量和糖酸比随施钾量增加而提高，可滴定酸变化规律与之相反。从幼果期至成熟期，叶片与果实钾含量均呈下降趋势，施钾在不同程度上提高了钾素含量。叶片钾积累量在膨大Ⅰ期达到最大，随后积累量逐渐下降。果实钾在整个膨大期积累最多，占全生育期钾积累量的 60%～79%；膨大期后高产园果实仍在迅速积累钾素，中产园积累减缓。落叶前叶片钾回流，高产园回流力度大于中产园。高产园果实收获和落叶移走钾量为 258～314 g/plant，中产园为 166～192 g/plant。在高产园K450 处理和中产园 K300 处理下，果实和叶片内每积累 1 kg 钾素，高产园可增产 414.0 kg，中产园增产 405.2 kg。【结论】施钾促进了树体对钾素的吸收，果实产量和果实品质随施钾量增加有不同程度提高。膨大期是树体吸收钾素的最大效率期，建议在膨大期前追施钾肥。综合产量、肥料利用率及果实品质等各项指标，建议产量为60～70 t/hm2的高产园适宜施钾量为 450 kg/hm2，产量为 30～40 t/hm2的中产园适宜施钾量为 300 kg/hm2。

黄冠梨；产量；品质；钾积累量；钾肥利用率

钾是大多数果实中含量最高的营养元素之一，据报道梨、苹果、柑橘等果实中氮磷钾含量均为钾＞氮＞磷。如梨果实中氮、磷、钾含量比例为7～10∶1∶10～20［1-2］，苹果为 3～6∶1∶8～17［3-4］，柑橘约为 7∶1∶8［5］，蜜桃为 10∶1∶12［6］。钾在树体中参与多种代谢活动，如维持电荷平衡、增强叶片光合速率和光合产物的长距离运输以及提高细胞渗透压促进果实生长［7］。果树内钾水平高低对树体生产能力有重要影响。缺钾会引起叶片变小、枝条细弱，果实品质和产量下降；钾营养过剩则会引起树体养分不平衡［8-9］。姚丽贤等［10］在巴西蕉上的研究结果表明，叶片钾与钙、镁之间存在拮抗作用，钾水平过高则会影响钙、镁的吸收，造成树体长势减弱。树体生长状况也会影响养分分配，枝条修剪方式、树龄及施肥方式不同等都会影响养分吸收积累［11-12］。Choi 等［13］在柿树的研究中发现随叶果比增加，树体年吸收钾量向果实的分配比例由74% 下降到 28%，而向叶片、枝条与根中的分配则由13%、7%、6% 上升至 30%、14% 和 28%，因此，在生产中应根据树体生长状况，有针对性地适时适量施肥，提高钾肥利用率、增加果实产量和品质。

梨是我国继苹果和柑橘之后的第三大栽培果树。近年来，由于果农盲目追求高产，大量投入氮磷肥、轻钾肥，忽视施肥时期和氮磷钾投入比例，带来了一系列的土壤、肥料和树体养分失衡问题［14］。王瑾等［15］研究表明，适当增施钾肥可以提高梨果实糖含量和糖酸比，提升口感和品质。黄冠梨是河北、山东、苏北、甘肃等地主栽梨树品种，本文以黄冠梨为试材，研究不同产量水平梨园果实和叶片生育期中钾素积累特征及其对不同施钾量的响应，探讨施钾对梨果产量和品质的影响，旨在为梨园合理施钾提供依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况

试验于 2012～2014年在江苏徐州铜山区房村开展，该地属暖温带半湿润季风气候，四季分明，气候温和，年平均气温 14℃，年平均总降雨量 853.1 mm。全年无霜期 200～220 d，年平均日照 2250 h。2012年秋选取 14年生、株行距 4 m×5 m、产量水平分别为 60～70 和 30～40 t/hm2的相距 150 m 的两个黄冠梨园开展钾肥不同用量试验，依据产量水平，将这两个梨园分别称为高产园、中产园，其土壤养分（0—20 cm）含量状况见表1。

1.2试验设计

2012年秋，分别在两个梨园选取长势较为一致的 24 棵梨树，设 K0、K150、K300、K450 kg/hm24个施钾（K2O）水平，每个水平6次重复，每株为一个重复。各处理氮肥（N 525 kg/hm2）、磷肥（P2O5225 kg/hm2）施用量一致。2013年和 2014年春季将磷肥于萌芽前一次性施入，氮、钾肥分别于萌芽前和膨大期按照 60% : 40%、40% : 60% 的比例施入。由于多年生果树受贮藏营养影响较大，2013年仅列出产量统计数据。

表1　供试梨园土壤基本养分性状Table 1　Some basic properties of soil in pear orchards

1.3样品采集与处理

2014年进入第二个施肥周期。分别在花后 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（采果后一个月）采集样品，从每棵树东、南、西、北四个方位采集新稍叶片（从枝条底部往上数第 4～5 叶）和果实样品。将叶片样品带回实验室用超纯水清洗干净，烘干至恒重测定钾含量。果实去核去皮切碎，一部分用于果实糖酸含量测定；另一部分烘干至恒重，用于钾素测定。

1.4测定指标与方法

叶片和果实钾素含量经 H2SO4-H2O2消煮后，利用火焰光度计测定［34］；可溶性糖采用蒽酮比色法测定［35］；可滴定酸采用标准酸碱滴定法测定。

1.5有关参数计算

参考王伟妮等［16］提出的钾素利用率的计算方法，对梨树钾素利用率进行计算。根据李秀珍等［17］提出的梨叶果比进行修正，黄冠梨以叶果比 37∶1 计算叶片的生物量。果实生物量由单果重及果实个数计算而来。

产量（t/hm2）=单果重×挂果量（No./plant）×单位面积株数（plant/hm2）

果实钾积累量（g）=果实钾含量×果实生物量

叶片钾积累量（g）=叶片钾含量×叶片生物量

钾肥偏生产力（partial factor productivity of applied K，PFPK）（kg/kg）=施钾区产量/施钾量

钾肥农学利用率（K agronomic efficiency，KAE）（kg/kg）=（施钾区产量-不施钾区产量）/施钾量

钾肥吸收利用率（K recovery efficiency，KRE）=（施钾区叶片与果实钾积累量-不施钾区叶片与果实钾积累量）/施钾量×100%

钾肥生理利用率（K physiological efficiency，KPE）（kg/kg）=（施钾区产量-不施钾区产量）/（施钾区叶片与果实钾积累量-不施钾区叶片与果实钾积累量）

数据分析采用 Microsoft Excel 2010，SPSS 16.0软件，用 Ducan 法进行多重比较，用 Oringe8.5 进行制图。

2　结果与分析

2.1施钾对梨果产量和品质的影响

如图1所示，由于 2013年5 月发生严重“倒春寒”，高产园和中产园产量显著降低，较 2014年产量平均降低 34.4% 和 48.3%。受树体贮藏营养的影响，施钾在一定程度上增加了产量，但高、中产梨园施钾处理间差异不显著。2014年两梨园产量均有极大提高，不同施钾水平下增产量均为 K450＞K300＞K150。2014年高产园产量增加显著，K450 处理比对照（K0）增加了 10.37 t/hm2，中产园 K300 处理与K450 无显著差异。同一施钾水平下，高产园增产量均大于中产园。钾肥贡献率可用来反映年投入钾肥的生产能力［16］，通过计算钾肥贡献率发现，中产园钾肥贡献率大于高产园，即产量较低的果园钾肥增产效果更明显（数据未显示）。通过施钾量与产量的相关性分析发现，两者符合二次曲线方程，系数 R2分别达到 0.9955 和 0.9963，即在一定范围内随着施钾量的增加产量上升，过多施钾会引起产量下降。通过曲线方程得知当高产园、中产园施钾量分别为 499 kg/hm2、511 kg/hm2时可达到理论产量最大值。

图1　施钾对梨园产量的影响Fig.1　Effects of the K application on pear yields

由表2可见，高、中产梨园单果重随施钾水平提高而增加。高产园 K300 处理较 K0 处理单果重增加了 12.4%，K450 单果重有所下降，可能是 K450处理挂果数显著高于 K300 的原因之一。中产园单果重 K450 与 K300 之间差异不显著。随施钾量增加果实可溶性糖含量变化与单果重变化一致，高产园K300 处理果实可溶性糖显著高于 K0。中产园 K450处理果实可溶性糖含量显著高于 K0。可滴定酸含量与可溶性糖含量变化相反，随着施钾量增加果实中可滴定酸含量下降。高、中产园 K450 处理较 K0 处理可滴定酸含量分别下降 16%、7%。高产园与中产园的果实糖酸比均随施钾量增加而提高。

表2　施钾对挂果和品质的影响Table 2　Effects of the K application on the single fruit weight and pear quantity indices

2.2施钾对叶片和果实钾含量的影响

如图2所示，施钾在不同程度上均提高了两个梨园叶片钾含量。从幼果（花后 40 d）至成熟（花后131 d）两产量水平梨园叶片钾含量均呈下降趋势。幼果期和成熟期高产园叶片钾含量均显著高于中产园，幼果期平均较中产园提高 8.8%，成熟期为11.3%。膨大期两梨园叶片钾含量差异减小。果实采收后，高产园叶片钾含量继续下降，中产园叶片钾含量则出现上升趋势。至果实采后一个月（花后 160d），高产园叶片钾含量较成熟期平均下降 11.4%，中产园较成熟期平均提高 13.3%，表明不同产量水平梨园叶片养分回流存在较大差异。

图2　施钾对叶片钾含量的影响Fig.2　Effects of the K application on K contents in leaves

随着生育期进行，两个梨园果实钾含量均逐渐降低（图3）。膨大期（膨大Ⅰ+Ⅱ）果实钾含量较幼果期钾含量显著下降，成熟期钾含量较膨大期再次明显下降。成熟期果实钾含量随施钾量增加而增加，高、中产梨园 K450 处理与 K0 处理之间果实钾含量均达到显著差异水平。高产园幼果期果实钾含量高于中产园，膨大期和成熟期两梨园差异不大。

图3　施钾对果实钾含量影响Fig.3　Effects of the K application on K contents in fruits

2.3施钾对叶片与果实钾积累动态的影响

高产园与中产园叶片钾积累规律基本一致（图4）。高产园叶片初期钾积累很快，花后 40d 时已达到111.7～140.6 g/ plant，花后 40～82 d 叶片钾积累量仍有少量增加，随后叶片钾积累量逐步下降，果实采后一个月（花后 160 d），叶片钾积累量下降到104.1～123.9 g/plant，较花后 82 d 下降幅度为25.5%～35.9%。不同施钾水平下叶片钾积累量无显著差异，但施钾处理积累量均高于对照。中产园花后 40d 时叶片钾积累量为 77.4～84.4 g/plant，到达花后 82 d 有少量增加，随后叶片钾积累量平缓下降，花后 160d 相比花后 82 d 降低 10.4%～14.6%，转运速率远低于高产园。

图4　施钾对叶片钾积累影响Fig.4　Effects of the K application on K accumulation in leaves

果实从坐果到成熟，钾积累量不断增加，高产园与中产园果实钾积累规律不同。高产园花后 40 d时每株果实钾积累量为 8 g/plant 左右（图5），随后积累量迅速增加，花后 110d 时达到 120 g/plant 左右。花后 131 d 时，K150、K300、K450 果实钾积累量分别比对照（K0）提高 21.4%、23.2%、24.2%。中产园花后 40d 时果实中钾积累量为 3.8～5.0 g/plant，膨大期（花后 82～110 d）为果实钾快速积累期，之后积累速率下降。中产园花后 131 d 时不同处理之间果实钾积累量随施钾水平提高而增加，K150、K300、K450 较 K0 分别提高了 18.01 g/plant，22.64 g/plant、24.82 g/plant。通过计算可知，高产园果实在幼果期、膨大期（Ⅰ+Ⅱ）、成熟期钾积累量分别占果实总积累量的 5%、60%、35%，中产园为 5%、79% 和 16%。由此知，果实膨大期钾积累量最多，其次为成熟期，幼果期最少。

图5　施钾对果实钾积累影响Fig.5　Effects of the K application on K accumulation in fruits

2.4施钾对钾肥利用率的影响

钾肥偏生产力（PFPK）代表单位施肥量产量的变化，随施钾量增加，PFPK下降（表3）。高产园各施钾水平下 PFPK均高于中产园，表明单位施钾量下高产园的产出量较高。同一施钾水平下，高产园钾肥农学利用率（KAE）较高，K450 水平下单位施钾量可增产 23.0 kg，中产园则为 20.0 kg，等施钾量下高产园增产量大于中产园。计算果实和叶片总吸钾量的增加与施钾量比值（钾肥吸收利用率，KRE）发现，随施钾量增加钾肥吸收利用率逐渐降低，高产园KRE 高于中产园，表明高产园树体对钾的吸收利用能力大于中产园。试验中高产园钾肥生理利用率（KPE）随施钾量增加而提高，中产园 K300 处理下KPE 达到最大值，随后有所下降，即果实和叶片内每积累 1 kg 钾素，高产园可增产 414.0 kg，中产园增产 405.2 kg。中产园 K450 处理下 KPE 较 K300 出现降低，可能产生了钾素奢侈吸收。

表3　不同施钾水平下高产和中产梨园钾肥利用率差异Table 3　K use efficiencies under different K application rates in the two pear orchards

3　结论与讨论

3.1施钾对黄冠梨产量和品质的影响

果实中的钾可促进淀粉转化为糖，增加糖分积累［18］，因此试验中果实单果重、可溶性糖含量等指标的增加可能与果实中钾含量的提高有关，Ashraf 等［19］指出喷施钾肥提高了柑橘果实对钾的吸收，增加了果实产量；Gill等［20］研究结果也表明梨单果重、硬度及可溶性固形物含量等指标在增施钾肥后均有提高。本文梨果实中可滴定酸含量随施钾量增加而降低，糖酸比则逐步提高，与路永莉［3］研究结果一致，施肥降低了果实可滴定酸含量。高产园果实单果重、可溶性糖含量等品质指标均高于中产园，比较相同时间内果实和叶片中钾转运速率（图4、图5）知，高产园叶片钾向果实中的转运速率远大于中产园，且果实中的钾一直保持较快增加，而中产园果实钾在膨大期后进入缓慢积累状态。因此，提高树体钾水平及钾在树体内高效运输是提高果实品质的关键因素。

合理的氮磷钾配比可提高果实糖酸比，改善品质、增强口感。有研究表明，在一定范围时增施钾肥对果实品质和叶片营养都有促进作用，而超过一定范围时，由于养分不平衡则会随施钾量增加果实品质降低［21-23］。本文中产园产量在施钾超过 300 kg/hm2后无显著增加，高产园施钾量为 450 kg/hm2时产量最大，通过拟合曲线知在施钾量为 500 kg/hm2左右时理论产量可达到最高值，过量施钾可能造成黄冠梨减产及品质下降，生产上应当密切关注钾肥用量。

3.2施钾对黄冠梨钾素营养的影响

果实钾含量在年生育期内逐渐降低，成熟期果实钾含量最低，可达到 10.0 g/kg 左右［2，24-25］。叶片钾含量呈现前高后低趋势，落叶期叶片钾含量最低［25，26］。Elena等［27］报道，在生育末期，叶片中的钾回流到贮藏器官，钾含量和积累量下降，这与本试验高产园结果一致，而中产园叶片钾含量在落叶前出现上升现象，我们推测这与果实采后根系继续吸收养分有关，与王新亮等［28］在核桃树的研究结果相同。落叶前叶片养分出现回流是落叶果树的基本特征，高产园叶片钾回流力度大于中产园；与此一致，高产园幼果期果实与叶片钾含量均高于中产园，表明高产园梨树钾贮藏营养较高。樊红柱等［29］报道，幼果期树体主要利用贮藏营养进行器官建造，较高的贮藏营养有利于果实和叶片的早期发育。高、中产梨园采后叶片出现不同的钾素变化也表明了不同的树体钾素营养特征，高产园高效的钾素营养运转与贮藏有利于来年果实的高产及优质。叶片钾积累量在膨大Ⅰ期时达到最大值，此时，叶片由库变为源，向果实中输送代谢产物；叶片中的钾也随光合产物向果实运输［30］。膨大期果实钾积累量占果实钾总积累量比例为 60%～79%（图5），与樊红柱等［29］和柴仲平等［31］的研究结果一致。上述结果表明膨大期为梨钾素吸收最大效率期，建议在膨大期前追施钾肥，达到提高果实产量、改善果实品质的目的。

3.3施钾对黄冠梨钾肥利用率的影响

在其他环境因素相对稳定的条件下，单一肥料的利用率与其施用量呈直线递减函数规律［32］。在一定范围内当施肥量增加时，产量逐步提高，而肥料利用率降低，因此在生产中应该寻找产量和利用率最佳切合点，保证肥料利用最大效益。高产园 K450 产量显著高于 K300，而中产园 K450 与 K300 之间差异不显著。通过计算钾肥生理利用率（表3）可知，单位吸钾量下产量最高值分别出现在高产园 K450 与中产园 K300 处理下。中产园 K450 处理 KPE 出现降低，可能与供钾过多产生钾素奢侈吸收有关。

综合产量和肥料利用率及果实品质等各项指标，我们建议产量在 60～70 t/hm2的高产园适宜施肥量为450 kg/hm2，产量为 30～40 t/hm2的中产园适宜施肥量为 300 kg/hm2。当施钾量为 450 kg/hm2时，高产园氮、磷、钾比例为 1∶0.43∶0.86，与赵佐平等［33］果园施肥研究结果基本一致。中产园施肥量为 300 kg/hm2时，氮、磷、钾比例约为 1∶0.43∶0.6，可避免钾素奢侈吸收，达到产量、品质及肥料利用率等的协调统一。上述结果也表明，不同产量水平果园施肥标准不同，应综合考虑各种因素，实现经济效益最大化。

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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

国家公益性行业（农业）科研专项（201203013）；现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-29-15）资助。

武晓（1990—），女， 石家庄人，硕士研究生，主要从事梨树钾营养研究。E-mail：2013103137@njau.edu.cn

E-mail：cxdong@njau.edu.cn