施钾量对山东褐土夏玉米产量、效益及钾素平衡的影响

魏建林,张英鹏,崔荣宗*,杨果,马征

山东省农业科学院农业资源与环境研究所,山东济南250100

施钾量对山东褐土夏玉米产量、效益及钾素平衡的影响

魏建林,张英鹏,崔荣宗*,杨果,马征

山东省农业科学院农业资源与环境研究所,山东济南250100

在山东省褐土区夏玉米生产上设计了用钾量0、45、90、180、270 kg/hm25个水平的试验。结果表明:各施钾处理玉米产量均比不施钾处理增加，增产幅度为4.97%～5.59%，施钾90 kg/hm2处理与不施钾处理相比玉米产量增产达到极显著水平，施钾180 kg/hm2和270 kg/hm2处理与不施钾处理玉米产量相比增产达到显著水平，各施钾处理玉米产量之间没有显著差异。经计算得出最高产量施用钾量为174.2 kg/hm2，最经济施用钾量为50.6 kg/hm2，从收获后的样品分析，87%左右的钾积累于玉米秸秆中。随着施钾量的增加，秸秆和籽粒中的钾含量都有增加的趋势。从土壤-作物系统内钾素平衡状况看，施钾204 kg/hm2时可以实现土壤钾素的收支平衡。随着施钾量的增加，钾肥利用率逐渐下降，钾肥当季利用率在17.99%～54.28%。

钾用量;夏玉米;钾素平衡

钾是作物必需的大量营养元素之一，施用钾肥对提高作物产量，改善品质以及提高其抗逆性具有明显作用[1]。近年来，随着农业科技的进步与推广，农民提高了对钾的认识，在农业生产中钾肥的用量有了明显增加[2]。不同地区由于自然条件及种植管理措施的差异，在当地生产上的肥料适宜用量而不一致。褐土是山东省的主要土壤类型之一，主要分布于胶济铁路沿线及鲁中南地区，约占全省耕地面积的21.1%。其成土母质为石灰岩风化物、黄土和洪冲积物。土层深厚、肥力较高[3]，属于传统的农业种植区域，当地农民习惯在生产上投入肥料量较大，以获取高产，但如果肥料施用过量，不仅造成浪费，还会引起环境污染等问题。针对生产现状，在山东省褐土区开展夏玉米钾素适宜用量的研究试验，目的是确定夏玉米生产中钾素的最佳用量，为合理施肥提供理论依据，以指导农业生产实践。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2008年5月至2008年10月在山东省青州市高柳镇廉颇村进行。该试验地块位于鲁北平原南部，处于暖温带半湿润季风气候区。年平均气温13.1℃，年平均降水量641.5 mm。

供试土壤为褐土，质地为轻壤。玉米种植方式是麦田套播，播种前取耕层土壤样品（0～20 cm）采用常规方法分析农化性状[4]。土壤养分状况为:有机质1.58%，碱解氮80.04 mg/kg，有效磷33.71 mg/kg，速效钾151.50 mg/kg。玉米品种为郑单958，株距25 cm，行距60 cm，播种密度60000株/hm2。氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾（加拿大）。

1.2 试验方法与过程

试验为随机区组设计，试验设5个处理，各处理氮磷用量一致，钾用量设置0、45、90、180、270 kg/hm25个水平，重复3次。小区面积40 m2。各处理情况见表1。

表1 玉米各处理肥料用量（kg/hm2）Table 1 Fertilizer levels of the treatments of summer-maize

玉米于2008年5月26日麦田内套播，于6月20日第一次追肥，施用全部的磷钾肥和50%的氮肥，另外50%氮肥于7月22日大喇叭口期第二次追施。

成熟期每个小区地上部全部收获计产，分籽粒和秸秆两部分分别记录。并取各小区有代表性的秸秆样品5株，整株用粉碎机粉碎，混匀后取样。籽粒和粉碎的秸秆样品80°C烘干至恒重，粉碎过2 mm筛，经H2SO4-H2O2消煮，火焰光度计法分别测定全钾含量。

数据用Excel和DPS软件进行统计分析。

土壤钾素盈亏（K2O,kg/hm2）=秸秆吸收钾量+籽粒吸收钾量-当季施入钾量

钾平衡系数=当季施入钾量/(秸秆吸收钾量+籽粒吸收钾量)

钾素利用率(%)=(施钾处理成熟期植株钾积累量-不施钾处理成熟期植株钾积累量)/施钾量×100[5,6]

2 结果与分析

2.1 经济产量分析

从各处理生物产量结果看，增施钾肥会提高玉米的生物产量。施用钾肥45 kg/hm2处理与不施钾处理生物产量没有明显差异，而施用钾肥90 kg/hm2及大于90 kg/hm2处理与不施钾处理生物产量间达到显著性差异水平。从经济产量分析表可知，各施钾处理均比不施钾处理玉米产量增加，增产幅度为4.97%～5.59%，其中以施钾90 kg/hm2处理增产幅度最大，增产玉米377.09 kg/hm2，增产率为5.59%。统计分析显示，施钾45 kg/hm2处理与不施钾处理玉米产量相比增产达到显著性水平，施用钾肥90 kg/hm2及大于90 kg/hm2处理与不施钾处理玉米产量相比增产达到极显著性差异水平，各施钾处理玉米产量之间没有明显性差异。

表2 不同施钾处理生物产量、经济产量及收益分析Table 2 Biological yield、yield and economic efficiency analysis of different K treatments

以施钾量（x）和产量（y）做出肥料效应方程为y=-0.0124x2+4.32x+6797.2(R²=0.8612)，经计算玉米获得最高产量的施钾量为174.2 kg/hm2（图1）。计算钾元素的增产效益可知，施钾45 kg/hm2处理的增产效益最高，每施入1 kg钾可使玉米增产5.99 kg。随着施钾量的增加，每施入1 kg钾元素玉米的增产量逐渐降低。从产值中扣除肥料成本，分析各处理的纯收益，纯收益由高至低的顺序为K45＞K0＞K90＞K135＞K270。经计算最经济的施钾量为50.6 kg/hm2。

图1 钾肥产量效应Fig.1 Effect of Potassium fertilizer on yield

2.2 土壤钾素平衡及钾素利用率分析

钾在作物体内的吸收、转移、分配是玉米养分利用的重要过程，从表3可以看出，从收获后的样品分析，秸秆和籽粒中的钾含量差别较大，前者是后者的6～7倍。随着施钾量的增加，秸秆和籽粒中的钾含量都有增加的趋势。从土壤-作物系统内钾素平衡状况看，除K270处理外，其余各处理玉米季生产上土壤钾均表现不同程度的亏缺，不施钾处理亏缺160.44 kg/hm2，随着施钾量的增加，亏缺逐渐减小，施钾180 kg/hm2时，仅亏缺20.64 kg/hm2，而施钾270 kg/hm2时则表现为盈余61 kg/hm2。以施入钾量与移走钾量之比作为钾平衡系数，随着施钾量增加，平衡系数逐渐增大，经计算可得出施钾204 kg/hm2时可以实现土壤钾素的收支平衡（图2）。从钾肥利用率的计算结果看，钾肥当季利用率在17.99%～54.28%，随着施钾量的增加，钾肥利用率逐渐下降，应根据生产情况，合理确定钾肥用量，提高肥料利用率。

表3 不同施钾处理土壤钾素平衡及钾素利用率分析Table 3 Potassium balance and KUE analysis of different K treatments

图2 施钾量与钾平衡系数关系Fig.2 The relationship of potassium and potassium balance coefficient

3 讨论与结论

本研究中收获后测定玉米秸秆和籽粒中钾的含量结果显示两者差异非常大，秸秆中钾含量约为籽粒的6倍，87%左右的钾积累于玉米秸秆中,与前人的很多研究报道不一致[6～8]，可能与玉米品种不同或样品收集处理方式有关，玉米秸秆在晾干后容易破碎损失影响结果测定，在本试验过程中是将收获后的整株进行粉碎混匀取样分析，相比单株分部位按比例折合分析的方式应更为准确，另外玉米植株中钾含量测定值的高低也与收获前后的气候有一定关系，如有降雨、露水等因素也会导致钾的流失。从玉米收获移走钾量分配看，绝大部分钾保留在玉米秸秆中，如果通过秸秆还田或其他方式及时返回到土壤中，则只需补充少量的钾肥就可以实现土壤钾素平衡。

从试验结果看，在山东省褐土上施钾有助于玉米增产，施钾量在0～90 kg/hm2时，随着施钾量的增加，玉米增产幅度也变大，施钾量在90～270 kg/hm2时，玉米的增产幅度随着施钾量的增加而逐渐降低。从养分的增产效益可以看出，随着施钾量的增加，钾元素的增产效益逐渐下降，当施钾量在45 kg/hm2时钾元素的增产效益最高。由于受当年肥料价格较高因素的限制，增施钾肥虽然增加了产量，但纯收益却没有一定增加。在本试验条件下，夏玉米获得最高产量的施钾量为174.2 kg/hm2；考虑到当年肥料价格，最经济的施钾量为50.6 kg/hm2；从计算土壤钾素平衡结果显示，施钾204 kg/hm2时可以实现土壤钾素的收支平衡。江丽华等2001年在褐土区的试验结果表明当地夏玉米生产上钾肥适宜用量在75～225 kg/hm2[9]，本试验研究结果与之基本一致。

由于玉米生产及钾肥施用效果受土壤肥力、土壤类型、气候及品种等多个因素的影响,不同地区、不同地类之间肥料用量也具有一定的差异。应根据各地区的具体情况进行肥料施用量的合理优化，以实现玉米高产、优质和高效。山东省褐土区玉米生产上建议施钾量在150～200 kg/hm2。

[1]鲁如坤.土壤-植物营养学原理与施肥[M].北京:化学工业出版社,1998

[2]冀建华,李絮花,林志安,等.山东省施肥演变与现状分析[J].磷肥与复肥,2009,24(2):76-78

[3]李彦,于兴伟,高弼模,等.长期施肥对山东三大土类钾有效性及小麦产量的影响[J].中国生态农业学报,2008,16(3):583-586

[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,1999

[5]王宜伦,谭金芳,韩燕来,等.不同施钾量对潮土夏玉米产量、钾素积累及钾肥效率的影响[J].西南农业学报,2009(1):110-113

[6]佟玉欣,李玉影,刘双全,等.钾肥不同施用量对玉米产量和效益及钾素平衡的影响[J].黑龙江农业科学,2010(11):45-48

[7]程明芳,黄绍文,金继运,等.肥料施用对小麦和玉米产量及钾素含量的影响[J].河北农业科学,2006,10(3):40-43

[8]刘淑霞,吴海燕,赵兰坡,等.不同施钾量对玉米钾素吸收利用的影响研究[J].玉米科学,2008,16(4):172-175

[9]江丽华,刘兆辉,张文君,等.高钾土壤冬小麦、夏玉米钾肥适宜用量研究[J].山东农业科学,2004(2):52-54

Effects of Potassium Levels on the Yield,Economic Benefit and Potassium Balance of Summer-maize in Cinnamon Soil of Shandong Province

WEI Jian-lin,ZHANG Ying-peng,CUI Rong-zong*,YANG Guo,MAZheng
Institute of Agricultural Resources and Enviroment,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,China

The study of different potassium(K)levels was conducted on summer-maize production in cinnamon soil area of Shandong Province.Results showed that the maize yields of K treatments were all increased compared with no K treatment with the amplitude from 4.97%to 5.59%.The difference between the treatment with 90 kg/ha K2O and no K treatment was very obvious,the differences between the treatments of 180 kg/ha K2O,270 kg/ha K2O and no K treatment were obvious,but there were no obvious differences among maize yields of the K treatments.According to calculation,the K2O level of the highest maize yield was 174.2 kg/ha,the highest economic K2O level was 50.6 kg/ha.About 87%K2O accumulated in maize straws according to sample analysis.The K2O contents in straw and grain increased with the increase of K2O levels.From the point of potassium balance between soil and crop,204 kg/ha K2O was needed to balance the income and output of soil potaasium.But the potassium(K)use efficiency(KUE)was decreased with the increase of potassium level.The KUE ranged from 17.99%to 54.28%in the experiment.

K level;summer-maize;Potassium balance

S143.3;S513

A

1000-2324(2015)03-0337-04

2013-05-17

2013-11-25

中国-国际植物营养研究所(IPNI)合作项目(NMBF-Shandong-2008);山东省农业科学院青年科研基金项目(2015YQN38)

魏建林(1979-),男,山东省博兴县人,助理研究员,主要从事土壤肥料和农业生态环境方面研究.E-mail:wei_jianlin@163.com

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:rzcui@ipni.ac.cn