不同施钾方式对甘薯钾素吸收及产量的影响

汪顺义， 李 欢， 史衍玺

(青岛农业大学资源与环境学院, 山东青岛 266109)



不同施钾方式对甘薯钾素吸收及产量的影响

汪顺义， 李 欢， 史衍玺*

(青岛农业大学资源与环境学院, 山东青岛 266109)

甘薯; 钾肥分期施用; 钾素吸收

甘薯属于典型的喜钾作物，钾肥作为调控甘薯生长的关键因素发挥着不可替代的作用[1]，对甘薯的块根膨大和产量形成具有重要影响[2]。为省时省力并获得可观的产量，甘薯的钾肥施用方式多为“一炮轰”的模式[3]。大量研究表明，甘薯的吸钾高峰处于生长中后期，而苗期吸收量相对较少[4-6]，基施的钾肥容易随雨水流失或被土壤固定，到了甘薯生长后期根系附近钾素浓度相对较低，无法满足后期对钾素的需求[7]。加之钾素扩散速度慢，不能及时迁移到根系附近，形成钾素亏缺区，严重制约了甘薯的钾肥利用效率和产量[8]。分期施肥取得了良好的节肥增产效果[9-11]。本研究利用水肥一体化技术，研究了胶东地区代表性土壤上不同施钾方式对提高钾素的生物有效性及对甘薯生长和产量的作用。

1　材料与方法

1.1试验设计

1.1.2 试验处理试验设4个处理:K0(不施钾肥CK)、K1(钾肥基施)、K2(钾肥1/2基施+1/2封垄期追施)和K3(钾肥全部封垄期施用)，除对照外，3个处理的施钾量均为K2O135kg/hm2，基施N90kg/hm2、P2O575kg/hm2。供试肥料为尿素(N46%)、过磷酸钙(P2O517%)、硫酸钾(K2O50%)。试验采用起垄净作栽培方式，株距0.22m、垄距0.8m，小区面积48m2(7.5m×6.4m)，每个处理3次重复，随机区组排列，每试验小区垄上铺设滴灌带，基施钾肥在移栽后2周以滴灌(文丘里施肥器)形式施入，封垄期追施于移栽后100天以滴灌形式施入。

1.2测定项目与方法

于移栽后50、100、115、130和150天采样，每小区采样15株，共计5次，每次3个重复，记录地上部茎叶鲜重、地下部块根鲜重。到收获期，每个处理随机选取5处，每处9m2进行记产，产量以干重记。地上部茎叶切碎混合均匀后，称取鲜样200g左右，于80℃下烘至恒重。将块根切成粒状均匀混合后取样150g，采取相同方法烘干测定其干物质重。植株的氮钾采用常规分析方法测定[12]。

1.3计算公式

钾收获指数(KHI)=薯块吸钾量/植株总吸钾量;

钾肥偏生产力(kg/kg)=块根产量/施钾量;

钾效率(kg/kg)=薯块产量/(施钾量+土壤供钾量);

每公顷土壤供钾量(kg)=0.2×104×土壤容重×土壤速效钾含量;

钾肥农学利用率(%)=(施钾肥区甘薯产量-对照区甘薯产量)/(钾肥用量×养分含量);

钾肥表观利用率(%)=(施肥区钾吸收量-不施肥区钾吸收量)/施钾量×100;

1.4数据分析

用SPSS(10.0)进行数据统计分析;LSD法比较平均数间的差异显著程度。

2　结果与分析

2.1施钾方式对淀粉型甘薯生长及产量形成的影响

与CK相比，不同类型土壤条件下三种不同施钾方式均显著增产。砂姜黑土条件下K2处理的产量最高(15004kg/hm2)，与K3和K1处理相比分别增产18.7%和10.4%; 但K3和K1处理的产量差异不显著。风沙土条件下K2与K1、K3相比也增产明显，幅度分别为35.3%和17.3%; 其中，K1产量显著高于K3处理(P<0.05)。同一施钾方式的产量在不同类型土壤间差异显著，砂姜黑土总产量高于风沙土，但风沙土的增产幅度高于砂姜黑土(表1)。

表1　施钾方式对甘薯生物量与产量的影响

注(Note): 数值后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

2.2不同施钾方式条件下淀粉型甘薯钾素含量的动态变化

图1　两种类型土壤下不同施钾方式对甘薯钾素含量的动态影响 Fig.1　The effect of potassium application methods on K concentration of sweet potato under the two types of soil

2.3施钾方式对甘薯不同生长时期氮钾累积量比例的影响

氮素是调控地上部“源”器官的生物量关键因素，而钾素在甘薯膨大过程中起到“促流”的关键作用。适量的钾素供应能够促进光合产物向块根的转移，所以甘薯不同生长时期氮钾积累量的比例对产量影响较大，在甘薯膨大后期氮钾比例保持在1 ∶2为宜。如表2所示，K1、K2、K3处理中氮素和钾素积累量均显著高于K0。在甘薯生长前期，K1处理的氮钾积累量均高于K2、K3处理; 在甘薯生长中、后期，氮素吸收量表现为K2>K3>K1且差异显著(P<0.05)。在甘薯生长中期，K2处理吸收氮钾比例高于K1和K3，砂姜黑土与风沙土分别为0.88和0.74; 在甘薯生长后期K2的氮钾比例分别为0.57和0.55。两种类型土壤条件下甘薯各时期内氮钾积累量差异显著(P<0.05)，表现为砂姜黑土大于风沙土。

2.4施钾方式对钾肥利用效率的影响

钾积累量、钾利用效率、钾肥农学利用率等是反映钾肥生物有效性和土壤有效性的重要参数，能反映钾素的吸收与积累效率。如表3所示，三种不同的施钾方式与CK相比，均显著提高了钾素积累量和钾收获指数且K2处理的钾素积累量最高。三种不同施钾方式间相比，K2显著地提高了钾收获指数、钾肥偏生产力、钾效率和钾肥农学利用率。但风沙土条件下钾肥农学利用率、钾效率、钾肥偏生产力比砂姜黑土提高幅度显著。与K1和K3相比，砂姜黑土条件下K2的钾肥表观利用率分别提高了12.5%和8.8%，风沙土条件下K2的钾肥表观利用率分别提高了13.9%和13.2%。在风沙土条件下钾肥1/2基施+1/2封垄期追施更有利于提高钾肥利用率。

表2　不同施钾方式对甘薯氮钾累积量比例值的动态影响

注(Note): 同列数值后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

对收获期各指标与产量进行相关性分析，发现甘薯产量与地上部含钾量、地下部钾含量、钾素积累量有显著正相关性(P<0.05)，较高的甘薯生物量和产量会得到较高的钾素收获指数、钾肥农学利用率。

3　讨论

甘薯产量形成是光合产物的积累与分配的过程，在薯块膨大期地下部生物量的积累对甘薯产量具有显著影响[13-14]。前人研究表明施钾对作物生物量及产量影响显著，施用钾肥后甘薯的生物量显著提高[15]，且施钾时期会对作物产量形成产生显著影响[16]。姚海兰等[9]对甘薯的研究同样表明，分期施钾处理下甘薯膨大后期生物量始终保持较高水平，且产量显著增加。与前人的研究结果相似，本试验中，施钾显著提高了甘薯生物量和产量，钾肥分期施用处理(K2)甘薯生物量和产量显著高于其他处理，不同处理下产量为K2>K1>K3。钾肥分期施用能使甘薯膨大后期的地上部生物量保持较高水平，为地下部提供更多的光合产物，有利于甘薯产量的形成[17]; 钾肥全部基施处理下甘薯生长前期的生物量显著高于其他处理(P<0.05)，可以认为基施钾肥显著提高了甘薯生长前期地上部生物量积累能力。然而钾肥完全后移的方式则不利于甘薯产量的提高，仅在生长后期施用钾肥使甘薯生长前期供钾不足从而导致了产量显著下降[18-19]。

表3　不同施钾方式钾肥利用效率的影响

注(Note): 同列数值后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

钾素是甘薯生产的关键限制因子之一，适当的钾肥运筹机制是保证钾素供应充足、提高甘薯钾素利用率和促进甘薯产量形成的关键因素[8]。宁运旺等[20]研究发现，甘薯钾素吸收的高峰期在生长中期，基施的钾肥因雨水淋洗或土壤固定等原因会导致土壤后期供钾不足，致使钾素利用效率降低，从而限制了产量的增加。王汝娟则认为在甘薯生长后期保持较高钾素含量能获得较高产量[15]。本试验中钾素积累量与产量呈显著正相关关系(P<0.05)。在薯生长前期，K1处理的钾素含量显著高于其他处理(P<0.05)，而在甘薯生长后期，钾素含量在K2处理下达到最大。相关分析表明，甘薯钾素积累量与产量呈显著正相关关系(P<0.05)，甘薯生长后期对钾素的积累对甘薯产量影响显著，可以认为钾肥分期施用同时满足了甘薯生长前期和后期对钾素的需求，从而提高了产量[20]。

协调甘薯源库关系是甘薯高产的前提，氮素与钾素对甘薯“建源”和“扩库”有着直接的影响[21]。前人研究认为，在适宜叶面积指数范围内，氮钾比低则单位叶片所承载的库容足，库容足对光合产物的拉动作用能促进光合生产和同化物运输[22-23]，因此维持一定氮钾比是高产的前提[24]。于振文等[25]研究发现，钾素分期施用显著提高了植株的氮、钾积累量， 吸收效率和生产效率。还有研究认为植株的氮钾吸收比例能影响甘薯根冠比，调控生物量的分配，从而影响甘薯的生长[26-27]。本试验中，钾肥分期施用处理下氮钾积累量显著提高，可以认为钾肥分期施用改变了甘薯生长中后期氮钾吸收比例，有效调控了根冠比，进而促进了光合产物的合理分配，因此促进了产量的形成。

土壤理化性质对甘薯的生长具有显著影响，土壤质地不同，其基础肥力与保水保肥性也会存在差异[28]。本试验结果表明，相同施钾处理甘薯整个生长期内钾素积累量和干物质量均表现为砂姜黑土高于风沙土，但分期施钾处理钾素日积累速率、钾素利用率与增产效应均表现为风沙土大于砂姜黑土，这与王树钿等[29]和武际等[30]的研究一致。可能的原因为: 风沙土中高电荷密度的蒙脱石含量较高，而砂姜黑土中高电荷密度的蛭石较为丰富，从而导致砂姜黑土的固钾能力大于风沙土，降低了砂浆黑土钾素的土壤有效性和生物有效性。

4　结论

施钾能显著提高甘薯产量，但施钾方式不同对甘薯产量有较大影响。钾肥基施的甘薯生物量、钾素含量和钾氮比在甘薯生长前期显著高于其余两种施钾方式; 分期施钾(1/2基施+1/2封垄期追施)提高了甘薯生长后期的生物量、钾素含量和钾氮比，最终显著提高了甘薯产量、钾素利用效率。因此分期施钾是一种合适的施肥方式。分期施钾的增产效果主要取决于土壤类型，在两种类型土壤上试验结果存在差异，分期施钾(1/2基施+1/2封垄期追施)最终产量表现为低钾土壤(风沙土)<中钾土壤(砂姜黑土)，但在养分含量较低的风沙土条件下增加甘薯产量和提高钾素利用率的效果更为显著。

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EffectofKapplicationmethodonKabsorptionandyieldofsweetpotato

WANGShun-yi,LIHuan,SHIYan-xi*

(College of Resources and Environmental Science， Qingdao Agricultural University， Shandong, Qingdao 266109, China)

【Objectives】Potassiumisparticularlyimportantforstarchtuberyieldofsweetpotatoes.Inthisresearch,differentpotassiumapplicationmethodsweretestedinsweetpotatoinJiaozhouCityandJimoCity.【Methods】Twokindsofsoils,ShajiangblacksoilinJiaozhouCityandaeoliansandyinJimoCity,wereusedintheexperiment,andfourtreatmentsweredesigned:K0(CK,nopotassiumfertilizer)，K1(allpotassiumbasalapplied)，K2(halfpotassiumfertilizerasbasalandhalfastopdressingattheridgedcoveredstage)andK3(allpotassiumfertilizertopdressedatridgecoveredstage).【Results】Threepotassiumapplicationssignificantlyincreasedthebiomass,nutrientuptakeandyieldofsweetpotatos.ComparedwithK3andK1inShajiangblacksoil,theyieldofK2wasincreasedby18.7%and10.4%.TheyieldsdifferencesbetweenK3andK1werenotsignificant.Inaeoliansandysoil,theyieldofK2wasincreasedby35.3%and17.3%comparedwithK3andK1,TheyieldinK1wassignificantlyhigherthanthatinK3.ThehighestyieldachievedinK2wassignificantlyhigherthaninK1andK3inboththetwotestedsoiltypes.ComparedwithK1,K2significantlyimprovedthetubergrowthrate,accumulationofpotassiumatlategrowingstages(115daysto150days),potassiumharvestindex,potassiumdayaccumulationrate,partialproductivity,potassiumefficiencyandpotassiumagronomicefficiency.ComparedwithK3andK1,thepotassiumapparentuseefficiencyinK2wasincreasedby12.5%and8.8%inShajiangblacksoil, 13.9%and13.2%inaeoliansandysoil,respectively.Underthesamewayofpotassiumapplication,theaccumulationofnitrogenandpotassium,thebiomassandyieldofsweetpotatoesinshajiangblacksoilwerehigherthaninaeoliansandysoil,butthepotassiumdayaccumulationrateandpotassiumuseefficiencyinaeoliansandysoilwerehigherthaninshajiangblacksoil.【Conclusions】Halfpotassiumasbasaldressingandhalfastopdressingattheridgecoveredstageisanappropriatemethodinaeoliansandysoil.

sweetpotato;postponingpotassiumfertilizerapplication;potassiumabsorption

2014-08-12接受日期: 2015-02-26网络出版日期: 2015-04-21

现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-11-B-14); 青岛市青年专项基金项目(14-2-4-117-jch)资助。

汪顺义(1992—)，男，山东济宁人，硕士研究生，主要从事植物营养研究。E-mail: 644393504@qq.com

E-mail:yanxiyy@163.com

S147.21+1;S531

A

1008-505X(2016)02-0557-08