番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是世界上种植范围最广和食用人数最多的蔬菜之一。番茄属喜钾植物,在生长过程中对钾肥的需求量甚至超过了氮肥,但在实际生产中却普遍存在钾素供给不合理的问题。基于番茄植株的钾素营养生理响应来反馈调控营养液钾素供应是高效利用钾肥的最佳手段,而快速定量获取其钾素营养生理响应是实现营养液钾素反馈调控的根本前提。为此,本研究通过不同营养液供钾水平的基质培番茄栽培试验,从番茄的生长发育、光合生理响应、及叶片含钾量的快速检测三个层面研究番茄植株对营养液钾素供应的生理响应、表征指标及其快速检测方法,从而为研发基质培番茄的营养液钾素反馈调控提供理论依据和技术支撑。本研究通过调整日本园艺试验场的番茄营养液配方,设计了6个梯度的营养液钾素供应进行基质培番茄的栽培试验。结果表明：营养液供钾水平在8～12mmol·L-1试验区的番茄生长发育和果实产量优于其他试验区,4 mmol·L-1试验区的钾素利用效率最高,24 mmol·L-1试验区的果实品质最优。综合考虑植物的生长发育、果实产量、品质形成、及钾素利用效率等因素,建议营养液供钾水平在基质培番茄的花芽分化前期应调控在4～6 mmol·L-1、花芽分化到坐果期应在8mmol·L-1、果实膨大期应在12 mmol·L-1、果实采收期应在16～24 mmol·L-1为宜；选取果实膨大速率和叶片含钾量作为反映不同番茄生长期对营养液钾素供应的营养生理响应表征指标。为了从气体交换和电子传递层面揭示番茄生长发育对营养液钾素供应的响应机制,利用便携式光合仪测量了番茄叶片的光合特性和叶绿素荧光参数。结果表明：采用常规方法测量的番茄叶片的光合和叶绿素荧光参数对定植后第42天和第63天的叶片钾素丰缺的响应较为敏感,但无法及时响应定植后第21天的钾素丰缺状况；基于快速光诱导法测量的各试验区的番茄叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、及蒸腾速率等在定植第21天就存在显著性差异。因此,基于快速光诱导法测量的CO：吸收量及其胞间CO：浓度的一阶导数可以从气体交换和叶肉细胞活性层面揭示番茄叶片对营养液钾素供应的光合生理响应机制。叶片含钾量能够直接反映番茄对营养液钾素供应丰缺的生理响应。本论文通过分析不同营养液供钾水平下基质培番茄叶片在190～2500 nm的分光反射率与其实测叶片含钾量的相关性,选取不同波段的分光反射率进行归一化、多元散射校正、标准正态变换和基线偏移校正等预处理后,基于偏最小二乘法建立了番茄叶片含钾量的光谱估测模型。结果表明,对于定植后第42天和第63天的番茄叶片,采用多元散射校正对190～2500nm波段的分光反射率进行预处理后建立的番茄叶片含钾量的光谱估测模型的验证效果和精度最好,但该方法未能准确估测定植后第21天的番茄叶片含钾量。为了定量估测定植初期的番茄叶片含钾量,本研究利用定植后第21天番茄叶片在300-1100 nm的分光透过率与其叶绿素含量的相关性,选取560nm作为特征波长、940 nm作为参比波长构建光谱特征参数log(T940/T560)用于回归估测叶绿素含量及其叶绿素a/b值,其后利用叶绿素a/b值进行叶片含钾量的回归估测的验证R2为0.72、RMSE为0.79。综上所述,本研究通过不同营养液供钾水平的基质培番茄栽培试验,明确了基于快速光诱导法的光合测量可以从气体交换和电子传递层面反映番茄叶片对营养液钾素供应的光合生理响应,基于分光反射率或分光透过率建立的光谱估测模型可以快速而定量地测量番茄叶片含钾量,基于果实形态测量的果实膨大速率是直接反映番茄果实对营养液钾素供应的营养生理响应表征指标。上述基于快速光诱导法的光合测量、叶片含钾量的光谱定量测量、果实膨大速率的形态测量可以作为植株钾素营养生理响应表征指标的快速定量检测方法,为研发基质培番茄的营养液钾素反馈调控提供技术基础,进而为实现设施番茄的优质高产高效生产提供技术支撑。