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2022 , Vol. 43 >Issue 3: 520 - 528

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.03.010

作物栽培与生理生化

不同钾素处理下菠萝蜜幼苗生长及养分吸收特征

  • 苏兰茜 1 ,
  • 张峰 2 ,
  • 白亭玉 1 ,
  • 吴刚 1 ,
  • 谭乐和 , 3, *
展开
  • 1.中国热带农业科学院香料饮料研究所/国家热带植物种质资源库木本粮食种质资源分库,海南万宁 571533
  • 2.海南大学园艺学院,海南海口 570228
  • 3.中国热带农业科学院海口实验站,海南海口 571101
*谭乐和,E-mail： 。

苏兰茜（1988—）,女,博士,助理研究员,研究方向：土壤与植物营养。

收稿日期: 2021-09-09

  要求修回日期: 2021-11-29

  网络出版日期: 2022-03-23

基金资助

国家木薯产业技术体系–咖啡种质资源鉴定及新种质创制(CARS-11)

海南省张福锁院士创新平台

版权

版权所有,未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
收起

Growth and Nutrient Absorption of Jackfruit Seedlings Under Different Potassium Levels

  • SU Lanxi 1 ,
  • ZHANG Feng 2 ,
  • BAI Tingyu 1 ,
  • WU Gang 1 ,
  • TAN Lehe , 3, *
Expand
  • 1. Spice and Beverage Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / National Tropical Plants Germplasm Resource Center-Sub Centre of Germplasm Resource for Woody Grain, Wanning, Hainan 571533, China
  • 2. College of Horticulture, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China
  • 3. Haikou Experimental Station, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China
*TAN Lehe,E-mail：

Received date: 2021-09-09

  Request revised date: 2021-11-29

  Online published: 2022-03-23

Copyright

Copyright reserved © 2022. Office of Acta Agronomica Sinica All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

摘要

为探究氯化钾肥在菠萝蜜苗期的适宜施用量,本试验以‘马来西亚1号’菠萝蜜嫁接苗为试验材料,比较不同钾素处理对菠萝蜜幼苗生长、光合作用及养分吸收积累的影响。结果表明,随着施钾量增加,菠萝蜜叶片净光合速率、根系参数以及各器官生物量和氮磷钾积累大致呈先增加后降低的趋势,根冠比呈增加趋势。施钾量为K1（1 g/kg）时促生效果较优,较K0处理显著增加,株高、茎粗、叶干重、茎干重、根干重、总干重、根冠比的比例分别为25.41%、16.77%、13.73%、56.64%、230.24%、60.15%、157.89%,当钾肥用量过多时,地上部和地下部生长均受到不同程度的抑制。K1、K2处理较K0叶片净光合速率分别提高25.29%和35.00%。随着钾肥用量增加,叶片光合作用受到抑制,且为K4处理时,限制叶片光合效率的主要因素为气孔限制。K1处理对根系促生作用显著,根系总长度、表面积、平均直径、根系体积、根尖数较K0分别提高10.65%、84.34%、71.92%、215.25%和46.84%,钾素处理过高对根系有不同程度的抑制作用。根、叶氮磷钾素累积量随着施钾量增加大致呈先增加后降低的趋势,茎钾累积量变化趋势相似。其中K1处理的各器官钾累积量最高,较K0处理分别增加203.84%、100.77%和64.32%。除根系总长度外,其他根系指标与根干重和根钾累积量均呈显著正相关关系。净光合速率与根系平均直径、根系体积、根尖数、根干重和根钾累积量呈显著正相关关系。茎、叶钾累积量与茎、叶干重和根系平均直径呈显著正相关关系。综上,根系构型与根系钾素吸收累积量密切相关,对根系生物量的积累和地上部的光合作用具有重要作用。适宜浓度的钾肥可通过改善根系参数和叶片光合作用,促进作物养分吸收和生物量积累。在本试验条件下,菠萝蜜幼苗适宜的施钾量为1 g/kg,可作为菠萝蜜苗期施肥的参考值。

关键词： 菠萝蜜; 施钾量; 光合作用; 根系形态; 养分积累

本文引用格式

苏兰茜 , 张峰 , 白亭玉 , 吴刚 , 谭乐和 . 不同钾素处理下菠萝蜜幼苗生长及养分吸收特征[J]. 热带作物学报, 2022 , 43(3) : 520 -528 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.03.010

Abstract

In order to explore a suitable application of potassium chloride on jackfruit seedlings, this experiment used ‘Malaysia No.1’ grafted seedlings as the test materials to compare the effects of different potassium application on the growth, photosynthesis and nutrition accumulation of jackfruit seedlings. The results showed that with the increase of potassium level, the net photosynthetic rate of leaves, root parameters, biomass and nitrogen, phosphorus and potassium accumulation of organs generally increased first and then decreased, and the ratio of root/shoot increased. Compared with the K0 level, K1 level had the better growth effect which increased plant height, stem diameter, dry weight of leaf, stem, root and total plant, ratio of root/shoot by 25.41%, 16.77%, 13.73%, 56.64%, 230.24%, 60.15% and 157.89%, respectively. The growth of jackfruit was inhibited to varying degrees in excessive potassium application. K1 and K2 treatments also had higher values of net photosynthetic rate compared with the K0 level, which increased by 25.29% and 35.00%, respectively. With the increased application of potassium, photosynthesis was obviously inhibited and stomatal restriction was the main factor limiting photosynthetic efficiency of leaves at K4 level. Compared with the K0 level, K1 level had a significant effect on root growth which increased root length, root surface area, root diameter, root volume and root tip number by 10.65%, 84.34%, 71.92%, 215.25% and 46.84%, respectively. The excessive potassium application inhibited the root system in different degrees. The accumulation of nitrogen, phosphorus, and potassium in roots and leaves increased first and then decreased with the increase of potassium application. The change trend of accumulation of potassium in stems was similar. K1 treatment had a higher accumulation of potassium in organs compared with the K0 level, which increased by 203.84%, 100.77% and 64.32%, respectively. The root indexes were significantly positively correlated with dry weight and potassium accumulation of root except for the total root length. The net photosynthetic rate was significantly positively correlated with root diameter, root volume, root tip number, root dry weight and potassium accumulation of root. Stem and leaf potassium accumulation were significantly positively correlated with dry weight of stem and leaf, and root diameter. In summary, Root architecture is closely related to the uptake and accumulation of potassium in roots, and plays an important role in accumulation of root biomass and leaf photosynthesis. Suitable concentration of potassium fertilizer can improve crop nutrient uptake and biomass accumulation by improving root parameters and leaf photosynthesis. The proper potassium nutrition was 1 g/kg in this experiment which could be used as a reference for jackfruit seedlings fertilization.

Key words： jackfruit; potassium nutrition; photosynthesis; root morphology; nitrogen accumulation

钾作为重要的产量和品质元素,对保障作物稳产高产具有重要作用[1],其在植物体内一般占干物质量的0.2%~4.1%,仅次于氮[2]。大量研究结果表明,钾在植物的整个代谢过程中具有广泛的作用,如促进植株的叶绿素合成和光合作用,提高二氧化碳同化效率[3,4]和碳水化合物的形成与运输,促进蛋白质的形成,调节植物细胞的水势以及气孔运动,激活植物体内多种酶的活性,促进有机酸的代谢等[5,6]。张海燕等[7]研究发现,施钾显著增加甘薯各器官的钾素积累量和产量。季璇等[8]研究发现,施用钾肥显著提高烤烟生物量和烟叶中的钾积累量,且烟叶产量、烟叶钾含量和钾总积累量之间呈极显著正相关。随着人们对钾肥的重视程度提高,我国土壤缺钾现象得到一定缓解。然而常年种植生物量大、产量高的果树将从土壤中吸收带走大量的钾素。近年来,过量施用化肥现象普遍,缺乏合理的施肥策略导致肥料利用率偏低,不仅不能促进作物增产,而且会造成严重的环境污染,不利于农业可持续发展[9]。
菠萝蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）因其果肉营养丰富,种子淀粉含量高,成为我国热带及亚热带地区的特色经济产业,其中海南省种植面积占全国的80%以上,是当地农民重要的经济来源,市场前景广阔。国内关于菠萝蜜合理施肥的研究较少,近年来有关氮肥对菠萝蜜生长的研究已有报道[10],而钾肥对菠萝蜜生物量和氮、磷、钾养分吸收积累等方面的研究尚未见报道。生产实践中缺乏行之有效的养分管理方法,常出现品质不一等现象。因此,本研究以‘马来西亚1号’菠萝蜜嫁接苗为材料,研究钾素处理对菠萝蜜幼苗生长及养分吸收积累的影响,以期为生产上合理施用钾肥提高菠萝蜜产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试土壤采自中国热带农业科学院香料饮料研究所幼龄菠萝蜜种植基地,地理位置18°44°8N,110°11°34E,属典型的热带季风气候,年均气温24.6℃,年降雨量1990~2400 mm。土壤类型为花岗岩发育的砖红壤,质地为砂壤土,pH 7.30,土壤有机质5.0 g/kg,碱解氮28.60 mg/kg,有效磷15.73 mg/kg,速效钾87.75 mg/kg。
供试氮肥为尿素（N 46%）,磷肥为钙镁磷肥（P2O5 12%）,钾肥为氯化钾（K2O 45%）。供试菠萝蜜苗为中国热带农业科学院香料饮料研究所提供的‘马来西亚1号’嫁接苗。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 盆栽试验于2019年1—4月在中国热带农业科学院香料饮料研究所温室进行。试验用土经过2 mm筛后装入直径×高=18 cm× 30 cm的塑料盆中,每盆装土8 kg,移栽一株三叶一心的供试菠萝蜜苗,常规管理。钾肥（K2O）用量参考覃杰凤等[11]提出的幼龄树施肥量（2 g/kg）为基准并上下浮动2个浓度（前期预实验发现K2O用量为3.0 g/kg时,出现明显的烧苗现象,故本试验未统计该处理的数据）,设置5个处理：K0（0 g/kg）、K1（1 g/kg）、K2（1.5 g/kg）、K3（2 g/kg）、K4（2.5 g/kg）,采用完全随机设计,每个处理设置3次重复,每重复6株,总计90株。各处理氮、磷肥用量相同,其中磷肥用量为P2O5 0.3 g/kg,氮肥用量为N 0.6 g/kg,肥料全部作基肥,移栽苗时一次性施入。整个试验培养120 d后测定相关指标。
1.2.2 项目测定 （1）菠萝蜜生长指标测定：种植4个月后开始测定各个指标,每个处理随机选取6株长势较一致的菠萝蜜苗测定生长指标,株高为茎基部到叶片最高点的高度;茎粗用游标卡尺统一测定距茎基部2 cm处。植物样品收获后,用去离子水将植株冲洗3次,分成根、茎、叶三部分,采用烘干称重法测定干物质量。根冠比=根干重/地上部干重。用SPAD-502便携式叶绿素速测仪测定叶绿素含量。采用WinRhizo软件分析根系生长指标[12]。
（2）光合作用测定：每个处理随机选取6株长势较一致的幼苗,选择向阳、生长均匀一致的倒三叶,用LI-6400光合测定仪测定叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）等光合指标。气孔限制值（Ls）算式：Ls=1-Ci/Ca（式中：Ci为胞间CO2浓度;Ca为大气CO2浓度）[13]。测定时间为天气晴朗的上午8：00—11：00,CO2浓度为(400±5)μmol/mol,测定光强为1500 μmol/(m2•s),叶片温度为(25.5±2)℃,空气相对湿度维持在70%左右。采用标准叶室,开放式气路,流速均设定为500 μmol/s。每叶重复测定3次。
（3）各器官离子含量测定：采用鲍士旦[14]的《土壤农化分析》测定各器官离子含量。植株各器官养分累积量为各器官生物量与养分含量乘积之和。

1.3 数据处理

采用SPSS 26.0软件对数据进行单因素方差分析（ANOVA）和Duncan’s法作差异显著性检验。用spearman相关分析菠萝蜜幼苗叶片营养指标与光合参数的相关性。

2 结果与分析

2.1 钾肥处理对菠萝蜜幼苗生长的影响

施用适量钾肥可以显著促进菠萝蜜幼苗生长及生物量的积累（表1）。随着施钾量的增加,菠萝蜜幼苗生物量均呈先升高后降低的趋势,根冠比呈增加趋势。其中K1处理的幼苗生长情况较优,株高、茎粗、叶干重、茎干重、根干重、总干重和根冠比较K0分别显著增加25.41%、16.77%、13.73%、56.64%、230.24%、60.15%和157.89%。根干重和根冠比K2处理较K0分别显著增加135.48%和236.84%,叶干重、茎干重和总干重分别减少34.19%、23.22%和4.19%（P<0.05）。根干重和根冠比K3处理较N0分别增加9.52%和68.42%,叶干重、茎干重和总干重分别减少43.67%、21.07%和28.87%（P<0.05）。根干重和根冠比K4处理的菠萝蜜苗比K0显著增加71.43%和331.58%,其他指标均低于K0处理。
表1 不同钾肥处理菠萝蜜幼苗幼苗生长指标变化

Tab. 1 Growth indexes of jackfruit seedlings under different K levels

处理
Treatment		 株高
Plant height/cm		 茎粗
Stem diameter/mm		 叶干重
Leaf dry weight/g		 茎干重
Stem dry weight/g		 根干重
Root dry weight/g		 总干重
Total dry weight/(g·plant-1)		 根冠比
Ratio of root/shoot/%		 SPAD
K0 65.33±2.38b 7.93±0.16b 14.86±0.13b 7.45±0.11b 4.20±0.03e 26.50±0.21b 0.19±0.00e 63.78±1.84a
K1 81.93±2.10a 9.26±0.35a 16.90±0.20a 11.67±0.27a 13.87±0.11a 42.44±0.45a 0.49±0.01c 63.08±1.75a
K2 71.18±2.43b 8.35±0.33b 9.78±0.31c 5.72±0.10c 9.89±0.10b 25.39±0.49c 0.64±0.01b 62.90±0.92a
K3 67.95±0.94b 8.44±0.20b 8.37±0.10d 5.88±0.10c 4.60±0.09d 18.85±0.17d 0.32±0.01d 63.37±0.76a
K4 52.38±1.78c 6.81±0.13c 5.27±0.06e 3.50±0.10d 7.20±0.05c 15.96±0.19e 0.82±0.01a 57.30±0.68b

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.2 钾肥处理对菠萝蜜幼苗光合特性的影响

图1A结果表明,随着钾肥施用量的增加,菠萝蜜叶片的净光合速率呈先上升后下降的趋势。与K0处理相比,K1、K2处理分别提高菠萝蜜苗净光合速率25.29%和35.00%（P<0.05）,其他施肥处理与K0无显著性差异。
图1 不同钾肥处理菠萝蜜幼苗叶片的光合参数

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Fig. 1 Photosynthetic parameters in leaves of jackfruit seedlings under different K levels

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

随着施钾量的增加,菠萝蜜苗气孔导度呈先上升后下降的趋势（图1B）。在K3处理时达最大值,为0.09 mol/(m2·s),与K2处理无显著性差异,较K0增加78.51%和75.72%（P<0.05）。其他施肥处理与K0无显著性差异。
随着钾肥施用量的增加,菠萝蜜叶片胞间CO2浓度呈先上升后下降的趋势（图1C）。K3处理的胞间CO2浓度值最高,为238.21 μmol/mol,其次是K2处理,较K0处理分别增加32.98%和19.52%（P<0.05）。K4处理的胞间CO2浓度最低。
菠萝蜜叶片的蒸腾速率变化趋势与气孔导度一致（图1D）。在K3处理时达最大值,为1.42 mol/(m2·s),与K2处理无显著性差异,较K0增加48.73%和45.80%（P<0.05）。其他施肥处理与对照无显著性差异。
气孔限制值随着施钾量的增加呈先下降后上升的趋势（图1E）。其中K4、K0处理间无显著性差异,显著高于其他施肥处理。K3处理的气孔限制值最低,较K0减少36.78%（P<0.05）。

2.3 钾肥处理对菠萝蜜根系生长的影响

由图2A、2B、2D、2E可以看出,菠萝蜜苗根系总长度、根系表面积、根系体积和根尖数随着施钾量的增加均呈先上升后下降又上升的趋势,其中K1处理对根系表面积和根系体积的促生作用最显著,较K0处理分别增加84.34%和215.25%,对根系总长度和根尖数分别增加10.65%和46.84%。K4处理对根系总长度的增加趋势最显著,较K0处理增加27.04%,对根系表面积、根系体积和根尖数分别增加32.22%、21.57%和37.77%。K2处理对根尖数的促生效果最显著,较K0处理增加62.70%,对根系表面积和根系体积分别增加9.53%和38.68%,根系总长度减少21.19%。根系平均直径随着施钾量的增加呈先上升后下降的趋势,其中K4处理与K0处理无显著性差异,其他施肥处理分别增加71.92%、38.50%和25.11%（图2C）。
图2 不同钾肥处理菠萝蜜幼苗根系生长指标

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Fig. 2 Root growth indices of jackfruit seedlings under different K levels

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.4 钾肥处理对菠萝蜜各器官离子含量的影响

由表2可以看出,随着施钾量的增加,氮素含量和累积量在根系中均呈先增加后降低再增加的趋势;在茎秆中呈逐渐下降趋势;叶片中氮素含量变化趋势与根系一致,氮素累积量呈先增加后降低的趋势,其中K1处理的根系和叶片氮素累积量最高。磷素在根系中的含量和累积量随着施钾量的增加均呈先增加后降低的趋势,在茎秆和叶片中呈逐渐降低趋势。其中K1处理的根系磷含量和累积量最高,较K0处理分别增加47.55%和386.69%;茎秆和叶片的磷累积量与K0无显著差异,均显著高于其他处理。根系和叶片钾含量随着施钾量的增加呈先降低后增加的趋势,茎秆钾含量呈先增加后降低的趋势,钾素累积量在根茎叶中均呈先增加后降低的趋势,其中K1处理最高,较对照K0处理分别增加203.84%、100.77%和64.32%。
表2 不同钾肥处理菠萝蜜幼苗各器官养分含量

Tab. 2 Nutrient contents of jackfruit seedlings under different K levels

器官
Organ		 处理
Treatment		 氮含量N
content/(mg·g-1)		 氮累积量
N accumulation/mg		 磷含量
P content/(mg·g-1)		 磷累积量
P accumulation/mg		 钾含量K
content/(mg·g-1)		 钾累积量
K accumulation/mg
根 K0 11.26±0.48c 47.24±1.99e 1.43±0.03c 6.01±0.11d 6.63±0.13a 27.83±0.60d
K1 14.57±0.25b 202.18±4.87a 2.11±0.06a 29.25±0.86a 6.10±0.18b 84.56±2.81a
K2 19.43±0.19a 192.17±2.61b 1.07±0.01d 10.58±0.14b 4.86±0.14d 48.05±1.64b
K3 14.29±0.31b 65.60±1.20d 2.01±0.04a 9.23±0.16c 4.55±0.11d 20.89±0.27e
K4 18.56±0.32a 133.53±2.17c 1.55±0.02b 11.13±0.19b 5.27±0.10c 37.94±0.77c
茎 K0 16.86±0.18a 125.48±1.32a 3.53±0.02a 26.27±0.50a 10.63±0.17d 79.21±2.07b
K1 9.69±0.25b 112.99±2.91b 2.18±0.04d 25.45±0.88a 13.61±0.25a 159.03±5.66a
K2 10.24±0.21b 58.54±1.77c 2.36±0.02c 13.50±0.27c 10.66±0.07d 60.95±1.26c
K3 10.45±0.32b 61.60±2.71c 2.58±0.03b 15.15±0.34b 12.96±0.08b 76.23±1.09b
K4 9.81±0.26b 34.28±1.32d 1.87±0.02e 6.52±0.15d 11.99±0.13c 41.90±1.30d
叶 K0 25.38±0.16b 377.20±5.22b 2.96±0.04a 43.96±0.78a 10.48±0.14c 155.68±3.03b
K1 24.74±0.30bc 418.29±8.81a 2.57±0.04b 43.49±0.71a 15.13±0.10a 255.81±3.58a
K2 24.87±0.25bc 243.37±8.56c 2.23±0.02d 21.80±0.81b 9.92±0.18d 97.29±4.76c
K3 26.58±0.28a 222.39±3.06d 2.43±0.03c 20.34±0.31b 11.79±0.16b 98.63±1.86c
K4 24.47±0.18c 128.84±1.68e 2.40±0.03c 12.64±0.17c 15.28±0.21a 80.49±1.47d

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.5 不同钾肥处理下菠萝蜜幼苗营养指标与光合参数相关性分析

表3结果表明,菠萝蜜幼苗净光合速率与根干重、根系平均直径、根系体积、根尖数和根系钾累积量呈显著正相关关系,与根系总长度呈显著负相关关系。叶干重与茎干重呈极显著正相关关系。根系表面积与根干重、根系总长度呈极显著正相关关系;根系平均直径与各器官生物量和根系表面积呈显著正相关关系;根系体积与根干重、叶干重和其他根系生长指标呈显著正相关关系;根尖数与根干重、根系表面积、根系平均直径、根系体积呈显著正相关关系;根系钾累积量与根干重、叶干重以及根系生长指标呈极显著正相关关系;茎秆钾素累积量与茎干重、叶干重和根系平均直径呈极显著正相关关系;叶片钾素累积量与茎干重、叶干重、根系平均直径和茎秆钾素含量呈显著正相关关系。
表3 不同钾肥处理菠萝蜜幼苗营养指标与光合参数相关性分析

Tab. 3 Correlation between the nutritional indices and photosynthetic parameters of jackfruit seedlings under different K levels

指标
Index		 净光合速率(Photo)
Net photosynthetic rate		 根干重(RDW)
Dry weight of root		 茎干重(SDW)
Dry weight of stem		 叶干重(LDW)
Dry weight of leaf		 根系总长度(RL)
Total root length		 根系表面积(RSA)
Total root surface area		 根系平均直径(RD)
Root diameter		 根系体积(RV)
Total root volume		 根尖数(RTN)
Root tip number		 根钾累积量(RK)
Root potassium		 茎钾累积量(SK)
Stem potassium		 叶钾累积量(LK)
Leaf potassium
Photo 1.000
RDW 0.577** 1.000
SDW 0.144 0.162 1.000
LDW 0.217 0.301 0.909** 1.000
RL -0.409* 0.287 -0.077 0.001 1.000
RSA 0.072 0.727** 0.177 0.312 0.784** 1.000
RD 0.766** 0.797** 0.435* 0.511** -0.174 0.362* 1.000
RV 0.398* 0.868** 0.264 0.475** 0.457* 0.843** 0.643** 1.000
RTN 0.617** 0.829** -0.078 0.182 0.166 0.570** 0.685** 0.803** 1.000
RK 0.430* 0.878** 0.267 0.488** 0.471** 0.835** 0.641** 0.973** 0.794** 1.000
SK 0.196 0.148 0.964** 0.829** -0.158 0.101 0.482** 0.168 -0.135 0.177 1.000
LK 0.107 0.189 0.956** 0.941** -0.069 0.184 0.443* 0.297 -0.038 0.300 0.918** 1.000

注：*表示显著相关（P<0.05）,**表示极显著相关（P<0.01）。

Note: * indicates significant correlation (P<0.05), ** indicates extremely significant correlation (P<0.01).

3 讨论

钾素处理直接影响作物的生长发育,是影响作物产量品质的重要元素之一[15,16]。惠薇等[17]研究结果表明,在氮、磷肥等量条件下,适量施用钾肥能明显增加藜麦生物量和氮、磷、钾累积量,且随着钾肥用量的增加而增加,当钾肥用量超过适宜浓度时,生物量和氮、磷、钾累积量呈现下降趋势。这与本试验的研究结果相似,当钾肥浓度从K0增至K1时,促进菠萝蜜的生长发育,当钾肥用量过多时,地上部和地下部生长均受到明显抑制,对地上部的抑制作用大于根系。钾肥在低浓度时对菠萝蜜叶绿素含量无显著影响,当施用量超过一定范围时,叶绿素含量显著降低。这可能是由于低浓度钾与叶绿素重要组成元素镁之间为协同作用,而在高浓度条件下为拮抗作用[18]。
本研究结果表明,钾素对菠萝蜜叶片光合作用调控作用显著。其中,叶片的净光合速率在K2处理时达到最高,继续增加钾素用量,光合速率反而有所下降,说明外源钾素的供应对净光合速率的提高有一定的促进作用,但存在浓度效应。钾素影响光合作用的另一个重要途径是能有效调节气孔运动[19]。本研究中,在适宜供钾范围内,叶片的气孔导度和蒸腾速率随着钾素处理的增加而增大,可见适量钾素供应通过调节气孔开闭给菠萝蜜提供强劲的蒸腾拉力,促进光合原料水和CO2从气孔自由进出[20]。当钾肥用量为K4处理时,Pn、Gs与Ci均显著降低,而气孔限制值Ls增加,此时限制菠萝蜜光合效率的主要因素为气孔限制[21],部分气孔的关闭会抑制蒸腾作用,导致对水分和养分的吸收利用减少[22],也可能是由于参与碳同化的RuBP羧化酶的数量和活性降低及CO2由细胞进入叶绿体时受阻[23],造成光合作用减弱,生物量积累减少,从而阻碍了作物生长。
根系参数变化对扩散抵达根表的养分有效性具有决定性作用,直接影响地上部的养分运输及产量处理[24]。本研究结果表明,适量施用钾肥可促进菠萝蜜毛根或侧根的发育（根尖数增加）,促进对水分和养分的吸收[25]。除K4处理外,根系参数随钾肥施用量的增加均表现出“低钾促进、高钾抑制”的变化模式。表明外源钾的供应对菠萝蜜根系具有高度的可塑性。适宜浓度的钾肥优化了根系在土壤中的空间分布,增大了根系与土壤的接触面积,促进根系生长,提高菠萝蜜对土壤养分的获取能力。K4浓度的钾肥处理后仅菠萝蜜根系平均直径下降,其他参数均有上升趋势,可能是由于过度的钾胁迫诱导了菠萝蜜自身防御机制,通过改变根系构型调整养分和水分的吸收,具体原因有待进一步探究。
干物质的积累分配与转移特性决定了作物的产量[26,27],而干物质量的积累和产量的形成是以养分的吸收为基础。本研究中,当施肥量从K0增至K1处理时,菠萝蜜根、叶对氮、磷的积累吸收量显著增加,根茎叶各器官对钾素的积累吸收量显著增加,当钾肥用量继续增加时,菠萝蜜各器官对钾素的积累吸收量均下降。这与生物量、净光合速率、根系生长指标的变化趋势相似,说明钾肥供应过量或不足,均不利于菠萝蜜生长。表明适宜的生物累积量及合理的养分吸收累积是促进菠萝蜜生长发育最终实现高产的重要因素。
研究表明,根系形态与地上部生长、养分吸收及产量形成存在显著的正相关关系[28,29]。本研究结果显示,菠萝蜜幼苗除根系总长度外,其他根系指标与根干重和根钾累积量均呈显著正相关关系。净光合速率与部分根系指标和根干重呈显著正相关关系,表明根系构型与根系钾素吸收累积量密切相关,对根系生物量的积累和地上部的光合作用具有重要作用。
综上所述,合理施用钾肥可显著改善根系构型和叶片的光合性能,从而促进养分吸收积累,定向调控各器官干物质分配。而过量的钾肥不仅导致菠萝蜜生长受阻,而且造成钾肥浪费。综合试验结果可知,菠萝蜜幼苗生长所需钾肥（K2O）适宜用量为1 g/kg,可作为菠萝蜜苗期施肥的参考值。

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