钾素生理作用及土壤缺钾原因分析

夏乐

辽宁省种子管理局

钾素生理作用及土壤缺钾原因分析

夏乐

辽宁省种子管理局

钾是作物的营养三要素之一，在作物的生长发育、新陈代谢以及产量形成过程中都具有十分重要的作用。据统计，全世界1.3×109公顷土壤中，受到养分严重胁迫的占22.5%，仅有10.19%是无胁迫或轻度胁迫的土壤，其中在养分胁迫中大约40%的土壤缺钾。中国约70%～80%的耕地养分不足，缺磷（有效磷含量小于5毫克/千克）耕地面积占耕地总面积的51%，缺钾 （有效钾含量小于50毫克/千克）耕地占60%。目前，土壤有效钾素缺乏已极大地限制了作物的生产。我国玉米栽培面积大，且玉米生理需钾量大，钾素不足限制了其产量的进一步提高。

一、钾素的生理作用

钾是作物必需的营养元素之一，也是其体内含量最多的阳离子。钾并不参与植物体内组织、器官等的形成，而是通过促进植物体生理生化活动及代谢反应来行使调节功能。作物的光合作用，物质运输，蛋白质、淀粉、纤维素、木质素的合成等都是在生物催化剂-酶的作用下完成的，而K+是包括上述这些酶在内的60多种酶（归纳为合成酶、氧化还原酶和转移酶三大类）的激活剂，在作物的生长发育以及产量形成过程中具有十分重要的作用。

钾素具有防止植株早衰、延长子粒灌浆时间和增加千粒重的作用。钾在根系吸收NO3-中起促进作用，同时钾能促进氨基酸的运输，尤其运往种子，从而合成更多的蛋白质。许多氨基酸、核酸的形成都需要钾离子的参与。当钾素供应不足时，植物体内蛋白质合成减少，可溶性氨基酸含量明显增加。此外，提高钾素的供应水平可以显著地增加大豆的固氮量，其原因可能是钾素能提高碳水化合物的合成速率和向根部的输送速率，从而为固氮作用提供充足的能量。

钾营养能增强作物的抗倒、抗旱、抗寒、抗盐及抗病害能力。钾是植物细胞中最重要的渗透调节物质，对维持细胞的膨压具有重要的作用。在严重干旱条件下，钾离子的相对贡献率可达48%～58%，不仅可以通过调节细胞的渗透势和调控气孔的开闭以及蒸腾作用来直接提高作物的抗旱性，还可以通过调节作物内源激素的含量来提高其抗旱性。钾对小麦抗寒性有明显的改善作用。研究表明，在盐胁迫环境下，钾素可以减轻水分及离子的不平衡状态，加速代谢进程，使膜蛋白产生适应性变化。当钾素充足时，植物细胞壁增厚，茎秆坚韧，增强植株的抗倒伏能力；抗寄生菌穿透的机械阻力增加，同时作物体内的低分子化合物减少，病原菌缺少食物来源，便阻止了病害的发展。在我国一些偏施氮肥导致病害严重的地区，配施钾肥后病害大为减轻，故有“钾肥似农药”的说法。过量施用钾肥会引起作物的“奢侈吸收”，从肥料合理施用的角度看，是不适宜的。大量施用钾肥会引起淋失和在水中累积，从环境保护角度看，并不十分严重。因为目前在河川湖泊中，钾的浓度已很高，但对藻类的繁殖还没有构成影响。为了有效地维持土壤的K素平衡，必须了解轮作中土壤钾素的循环。土壤钾素的消耗主要是由于作物的吸收和淋失，而钾的补给主要来自肥料和降水。旱地的淋失一般只占吸收量20%以下。

二、土壤缺钾现状及原因分析

作物对钾素的需求量较大，禾谷类作物如水稻、小麦等，形成100千克经济产量所吸收的钾量为2～3千克，油料作物如大豆、花生等，形成100千克经济产量所吸收的钾量接近4千克。且随着产量指标的提升，需钾量呈增加趋势。就玉米而言，春玉米亩产量在336.5～476.5千克的中低产田，需N 10.98～15.60千克、P2O55.32～6.42千克、K2O 10.47～13.31千克，平均每生产100千克籽粒，需N 3.60千克，P2O51.49千克、K2O 3.10千克，氮、磷、钾比例为1∶0.42∶0.88。随着玉米产量的继续增加，尤其是在高度密植的情况下，玉米对钾吸收量与氮相近，甚至超过氮素。有研究表明，亩产量在900千克以上的高产田，需施N 26.7～33.3千克、P2O513.3～20千克、K2O 23.3～40千克，平均每生产100千克籽粒，需N3.33、P2O51.85千克、K2O 3.52千克，氮、磷、钾比例为1∶0.56∶1.06；亩产量在1000千克以上的超高产田，氮、磷、钾比例约为1∶0.42∶1.17。

近年来，我国农田缺钾面积日趋扩大，其主要原因之一是作物产量的迅速增加。随着高产品种的推广、复种指数增加和集约化程度的提高，农田土壤钾的输出呈上升趋势。例如，1980年我国粮食作物单位面积产量为2745千克/公顷，而1992年为4004千克/公顷，这表明上世纪90年代每年每公顷耕地比上世纪80年代以前多消耗44.3千克K2O。由于产量提高造成的土壤钾素消耗增多，导致中低产水平下农田钾素的投入产出平衡失调，这是土壤钾素肥力下降的主要原因，长此下去，土壤钾素的消耗将进一步扩大。原因之二是有机肥用量下降。施用有机肥是补充土壤钾素的主要方法之一，近些年来，由于农村劳动力向城市转移，使需消耗大量劳动力的有机肥积累与施用受到一定程度的制约，故有机肥用量逐年下降。此外，能大量补充土壤钾素不足的秸秆还田技术所占比例太小，未能得以普遍推广。