滴灌施肥条件下甘薯钾肥分期施用的研究

汪顺义,刘 庆,史衍玺,李 欢

(青岛农业大学 资源与环境学院,山东 青岛 266109)



滴灌施肥条件下甘薯钾肥分期施用的研究

汪顺义,刘 庆,史衍玺,李 欢

(青岛农业大学 资源与环境学院,山东 青岛 266109)

为确定甘薯生产中钾肥最佳分期施用时期,采用田间试验方法,利用水肥一体化技术,研究了不同分期施钾方式及时期对甘薯产量形成、钾素吸收利用和收获后土壤养分变化的影响。2013-2014年设CK、K1(钾肥基施)、K2(1/2钾肥基施+1/2钾肥追施)和K3(钾肥0基施+钾肥全部后期施用) 3种不同施钾方式;在K2和K3这2种施钾方式基础上按移栽后75,100,120 d分期施钾的时期各划分3个处理,试验共8个处理,结果表明,从不同施钾方式和时期来看,与钾肥基施相比,75,100 d分期施钾(1/2基施+1/2追施)能增加甘薯100～160 d干质量、氮钾积累量和钾肥利用效率,2013年产量增加13.8%,13.5%,2014年产量增加19.1%,18.6%。甘薯施钾方式采用1/2基施+1/2封垄期追施的方式,施钾时期在移栽后75 d或100 d甘薯对钾肥的吸收量最高。与钾肥全部基施相比,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施处理钾肥生产效率2013年分别提高11.3%,11.5%,2014年分别提高18.6%,19.0%;2013年钾效率分别提高了6.2,6.3个百分点,2014年提高9.4,9.6个百分点;2013年钾肥表观利用率分别提高8.2,6.2个百分点,2014年分别提高9.1,7.7个百分点。滴灌施肥条件下甘薯施钾方式应采用1/2基施+1/2封垄期追施的方式,且施钾时期在移栽后75～100 d为宜。

甘薯;施钾时期;钾肥利用

我国是甘薯种植大国,年均总产量和年均种植面积都居世界首位,甘薯的稳产和高产对于维持农业和相关工业的发展意义重大[1]。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作用,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持,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]。加之距离根系较远的钾素受扩散速度慢的影响不能及时迁移到根系附近,在根系周围出现钾素亏缺区,严重制约甘薯的钾肥利用效率和产量的提高[8]。鉴于此,前人对甘薯钾肥的分期施用进行探索并取得了一定的节肥增减效果[9-10],但是这些研究均在传统的人工追施基础上进行。甘薯的生长特性与小麦、玉米、棉花等作物不同,薯蔓并长期之后甘薯叶片逐渐增多,茎叶开始覆盖地面并封垄。由于肥厚的叶片遮挡,分期施入的钾肥往往难以直接到达甘薯根部被最大效率吸收,传统的后期施钾费时费力且容易扰动甘薯的正常生长,导致施肥效果不佳[11]。

针对“一炮轰”的施肥方式所带来的钾肥利用率低以及甘薯后期脱肥的问题,笔者采用水肥一体化技术进行了钾肥分期施用的初步探讨,研究发现钾肥分期施用能显著提高钾肥利用率及甘薯产量[12]。在此基础上,为明确最佳的分期施钾时期,本试验根据甘薯的需钾特点,进一步探讨不同时期供钾对甘薯产量形成及钾肥利用的影响,为实现甘薯的高产高效栽培和农业可持续发展提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验选用北方主栽淀粉型甘薯品种商薯19号,于2013年5月17日和2014年5月10日在青岛农业大学胶州现代科技示范园布置田间试验。试验地属于暖温带季风气候,降水集中,雨热同季,年平均气温11～14 ℃。胶州实验基地土壤类型为砂姜黑土,2013年基础肥力为:碱解氮40.7 mg/kg;速效磷17.2 mg/kg;速效钾40.8 mg/kg;缓效钾49.6 mg/kg;有机质10.7 g/kg。2014年基础肥力为:碱解氮44.4 mg/kg;速效磷18.2 mg/kg;速效钾49.3 mg/kg;缓效钾53.6 mg/kg;有机质11.4 g/kg。

1.2 试验设计

试验设K1(135 kg/hm2钾肥全部基施)、K2(67.5 kg/hm2钾肥基施+67.5 kg/hm2钾肥追施)和K3(135 kg/hm2钾肥全部后期施用)3种施钾方式;在K2和K3 这2种施钾方式基础上各划分为移栽后75,100,120 d 3个分期施钾时期,再加上CK处理(不施钾肥),试验共8个处理。采用起垄净作栽培方式,栽种密度为50 000株/hm2。薯苗按单垄双行错位扦插,株距0.36 m、垄距1.1 m,小区面积52.8 m2(8.0 m×6.6 m),每个处理3次重复。试验小区垄上铺设滴灌带,基施钾肥在移栽后7 d以滴灌形式施入,追施钾肥在试验处理划定天数以滴灌形式施入。

1.3 测定项目与方法

于移栽后50,100,120,140,160 d采样,每小区采样20株,记录地上部茎叶鲜质量、地下部块根鲜质量,种植160 d后收获并记产。地上部茎叶切碎混合均匀后,称取鲜样200 g左右,于80 ℃下烘至恒重。将块根切成粒状均匀混合后取样150 g,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。收获后每试验小区以5点法采集0～20,20～40 cm土壤样品,风干后用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测土壤速效钾。

1.4 计算公式

钾利用效率(kg/kg)=收获部分产量/植株总吸钾量;钾收获指数=收获部分吸钾量/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/(施肥量+土壤供钾量);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%;钾肥农学利用率=(处理区产量-对照区产量)/(钾肥用量×养分含量)×100%。

1.5 数据分析

用SPSS 18.0(SPSS Institute,Inc.,Cary,NC,USA)进行数据统计分析,方差分析比较处理间的效应差异,LSD法比较平均数间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 甘薯干质量积累及产量形成

干质量动态变化是反映甘薯生长状况重要指标和影响甘薯产量的关键因素。2013与2014年试验结果表明,与CK相比,施钾均能提高甘薯地上和地下部干质量。不同施钾方式相比较,甘薯生长前期K1处理甘薯地上和地下部干质量显著高于K2和K3处理,但160 d(收获期)K2处理地上和地下部干质量增加并高于K1处理;钾肥1/2基施+1/2追施处理地上和地下部干质量高于钾肥全部后期追施处理。K2处理3个不同施钾时期相比,移栽后75 d追施钾肥处理地下部干质量高于其余两处理,移栽后160 d,钾肥1/2基施+1/2 75 d追施地下部干质量和钾肥1/2基施+1/2 100 d追施钾肥地下部干质量差异不显著(表1)。

2013与2014年试验结果均表明,不同施钾方式与CK相比均能显著提高甘薯收获期产量。不同施钾处理方式间相比,K2(钾肥1/2基施+1/2追施)处理产量高于K1(钾肥基施)和K3(钾肥全部后期追施)处理。与钾肥基施相比,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和钾肥1/2基施+100 d 1/2追施2013年产量分别提高13.8%和13.5%,2014年分别提高19.1%和18.6%。75,100 d这2个追钾时期产量差异不显著,但120 d追钾产量则显著降低(P<0.05)。K3(钾肥全部后期追施) 施钾方式下,随着追钾时期的后移,产量逐渐下降,表现为75 d>100 d>120 d(表1)。

表1 施钾时期对甘薯干质量与产量的影响

注:不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。表2-4同。

Note:Different small letters meant significant difference among treatments at 0.05 level.The same as Tab.2-4.

2.2 不同施钾方式对甘薯各生长时期氮钾比例的影响

氮素是调控地上部“源”器官干质量的关键因素,而钾素在甘薯膨大过程中起到“促流”和“扩库”的作用。适量的钾素供应能够促进光合产物向块根的转移,进而调控甘薯T/R(地上部与地下部干质量之比)值,在甘薯膨大后期氮钾比例值保持在1∶2为宜。由表2可以看出,3种施钾方式均能提高甘薯整个生长时期内氮和钾积累量,不同施钾方式间相比较,K1(钾肥基施)能提高甘薯0～50 d氮和钾积累量(P<0.05)。K2(1/2基施+1/2追施)能显著提高100～160 d钾素积累量,K2(1/2基施+1/2追施)施钾方式下,移栽后75,100 d施钾可将甘薯氮钾比值控制在1∶2左右。

2.3 施钾时期对钾肥利用效率的影响

钾积累量、钾利用效率、钾效率和钾肥农学利用率是反映钾肥生物有效性和土壤有效性的重要指标。与钾肥全部基施相比,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施处理钾肥生产效率2013年分别提高11.3%,11.5%,2014年分别提高18.6%,19.0%;2013年钾效率分别提高了6.2,6.3个百分点,2014年提高9.4,9.6个百分点,增幅10%左右;2013年钾肥表观利用率分别提高8.2,6.2个百分点,2014年分别提高9.1,7.7个百分点。同一施钾方式条件下,随移栽天数的推移,钾肥表观利用率呈降低趋势(表3)。

表2 施钾时期对甘薯不同生长时期氮钾比例的影响

表3 不同施钾时期对钾素利用效率的影响

注:KUE.钾利用效率;KHI.钾收获指数;KPE.钾肥生产效率;KE.钾效率;KAE.钾肥农学利用率;KAUE.钾肥表观利用率。表5同。

Note:KUE.Potassium use efficiency;KHI.Potassium harvest index;KPE.Potassium production efficiency;KE.Potassium efficiency;KAE.Potash agriculture efficiency;KAUE.Potash apparent utilization.The same as Tab.5.

2.4 施钾时期对甘薯收获后土壤养分的影响

由表4可以看出,不同施钾方式影响收获后土壤钾素残留量。其中,K2处理75,100 d 这2个施钾时期0～20 cm和20～40 cm土壤钾素残留量最小。这说明甘薯施钾方式采用1/2基施+1/2封垄期追施的方式,施钾时期在移栽后75 d或100 d甘薯对钾肥的吸收量最高。在K2(1/2基施+1/2追施)和K3(钾肥全部追施)2种施钾方式下,随着施钾时期的推移,0～20 cm和20～40 cm土壤速效钾含量呈上升趋势,这说明施钾时期越往后,甘薯对土壤钾素的当季利用率越低。

表4 收获后不同土层土壤速效钾养分含量

2.5 钾营养与产量相关性分析

由表5所示,甘薯产量与钾肥农学利用率、钾肥表观利用率和钾积累量呈显著正相关(P<0.05),甘薯产量与钾肥生产效率和钾效率呈极显著正相关(P<0.01),甘薯产量与收获后土壤钾残留量呈极显著负相关关系(r=-0.88,P<0.01)。土壤钾残留量与钾肥生产效率、钾效率、钾肥农学利用率和钾肥表观利用率呈极显著的负相关关系。

表5 收获期钾营养与产量性状的相关关系

注:*.P<0.05;**.P<0.01。SKA.土壤钾残留量。

Note:*.Significant at the 5% level;**.Significant at the 1% level.SKA.Soil potassium accumulation.

3 讨论与结论

甘薯产量的形成可以认为是光合产物的积累与分配的过程,在薯块膨大期干质量的积累对甘薯产量影响显著[13-14],且干质量是表征甘薯产量形成的关键指标[15-16]。本试验表明,钾肥基施提高了甘薯前期地上部和地下部干质量,起到了建源和提早扩库的目的,而钾肥1/2基施+1/2追施处理甘薯生长中后期维持较高的干质量,从而促进产量的形成,这与姚海兰等[9]研究类似。就不同施钾时期来说,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和钾肥1/2基施+100 d 1/2追施两处理间产量差异较小,而K3处理随施钾时期的推移,产量却显著降低。这主要因为在甘薯生长的中后期,干物质逐渐向地下部转移,分期施用的钾肥能够促进更多的光合产物向地下部运输,有利于甘薯产量的形成[17];如果钾肥全部后期追施,则会出现甘薯生长前期供钾不足,从而导致产量显著下降[18-19]。

甘薯源库关系协调是甘薯高产生理的前提,氮素与钾素对甘薯“建源”和“扩库”有直接的影响[20]。氮钾吸收比反映源、库比例,是库、源协调程度的量化指标,并与流密切相关。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[21-22],因此,维持一定氮钾比是高产的前提[23]。于振文等[24]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。且还有研究认为植株的氮钾吸收比例能影响甘薯根冠比,调控干质量的分配[25-26],从而影响甘薯的生长。本试验中,钾肥分期施用处理下氮钾积累量均得到提高,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,有效的调控了根冠比,进而促进了光合产物的合理分配,因此促进了产量的形成。

宁运旺等[27]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。王汝娟等[15]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。本试验中,钾素积累量与产量呈显著正相关关系(P<0.05)。钾肥1/2基施+1/2追施既能满足甘薯苗期的钾素需求,追施的钾素同时又提供了甘薯封垄后所需的速效养分,使施入的钾肥得以充分利用,从而提高了钾肥的利用率。从不同施钾时期来看,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和钾肥1/2基施+100 d 1/2追施两处理间钾肥利用率差异不大,而钾肥1/2基施+120 d 1/2追施钾肥利用率相对较低。而钾肥全部追施处理随着施钾时期的推移,钾肥被甘薯利用的时间随之减少,进而降低了钾肥当季的利用率。但从甘薯收获后土壤钾素残留值来看,钾肥完全追施处理0～20 cm,20～40 cm土壤速效钾含量丰富,为轮作栽培体系中下一季作物提供了充足的养分。

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干质量、钾素积累量和钾氮比。与钾肥全部基施相比,75,100 d分期施钾(1/2基施+1/2封垄期追施)增产率2013年分别为13.8%,13.5%,2014年分别为19.1%,18.6%,120 d分期施钾(1/2基施+1/2封垄期追施)增产率相对较小。与钾肥全部基施相比,钾肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施处理钾钾肥生产效率2013年分别提高11.3%,11.5%,2014年分别提高18.6%,19.0%;2013年钾效率分别提高了6.2,6.3个百分点,2014年提高9.4,9.6个百分点;2013年钾肥表观利用率分别提高8.2,6.2个百分点,2014年分别提高9.1,7.7个百分点。滴灌施肥条件下甘薯施钾方式应采用1/2基施+1/2封垄期追施的方式,施钾时期在移栽后75～100 d为宜。

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The Research of Potassium Application on Sweet Potato in Integration of Water and Fertilizer Conditions

WANG Shunyi,LIU Qing,SHI Yanxi,LI Huan

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

In order to clarify potash best installment application period of sweet potato.To study the effect of yield formation,potassium uptake and the influence of soil nutrient change after harvest on different installments K and period of sweet potato.And eight treatments were carried out:CK(No potassium fertilizer),K1(Whole potassium basal applied),K2(Half potassium fertilizer as basal and half as top dressing at 75,100,120 d after transplant)and K3(Whole potassium fertilizer top dressed at 75,100,120 d after transplant) at the year of 2013-2014.The results showed that compared with CK,different ways of K application could significantly improve the biomass,nitrogen and potassium accumulation in and yield of sweet potato.From the point of different K ways and period,compared with the basal application of potash,75 d or 100 d stage K (1/2+1/2 Top dressing) could significantly increase sweet potato 100-160 d biomass,N and K accumulation,N and K use efficiency,2013 yield increased by 13.8%,13.5%,2014 yield increased by 19.1%,18.6%.2013 potassium production efficiency increased by 11.3%,11.5%,2014 potassium production efficiency increased by 18.6%,19.0% respectively;2013 potassium efficiency increased by 6.2,6.3 percentage points,2014 potassium efficiency increased by 9.4,9.6 percentage points;2013 potassium apparent use efficiency increased by 8.2,6.2 percentage points,2014 potassium apparent use efficiency increased by 9.1,7.7 percentage points;under the way of conditions of sweet potato,K basal application should use half potassium fertilizer as basal and half as top dressing,and K application period of 75-100 d after transplanting is advisable.

Sweet potato;Postponing potassium fertilizer;Potassium absorption

2016-06-13

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

汪顺义(1992-),男,山东济宁人,在读硕士,主要从事植物营养研究。

李 欢(1983-),男,山东青岛人,副教授,博士,主要从事植物营养研究。

S158;S531

A

1000-7091(2016)05-0210-06

10.7668/hbnxb.2016.05.032