不同钾肥施用量对马铃薯产量、品质及土壤质量的影响

张皓 周丽敏 申双和

摘要：研究不同钾肥施用量对微型马铃薯产量、品质及土壤质量的影响，为马铃薯生产和肥料管理提供科学依据。以微型马铃薯荷兰7号为材料，于2016年3—6月在江苏省南京地区设计6个施钾处理：不施硫酸钾肥（K0，对照）;硫酸钾肥施肥量为300 kg/hm2（K1）、375 kg/hm2（K2）、450 kg/hm2（K3）、525 kg/hm2（K4）和600 kg/hm2（K5），统计马铃薯产量并測定淀粉、蛋白质和维生素C含量以及种植区土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量。结果表明，马铃薯产量及淀粉、蛋白质、维生素C含量的最高值分别出现在K3、K2、K3、K3处理;土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾的含量的最高值分别出现在K4、K3、K2和K5处理。研究认为适量增施钾肥可使马铃薯产量，块茎中淀粉、蛋白质及维生素C含量增加;随着施钾量的增加土壤铵态氮和速效钾的含量均呈增加趋势，而土壤硝态氮和速效磷含量在施钾过量时呈降低趋势。综合马铃薯产量、品质及肥料成本等因素，硫酸钾肥施用量为450 kg/hm2时效果最佳。

关键词：钾肥;马铃薯;产量;生理指标;土壤质量

中图分类号： S532.06  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）11-0116-04

近年来，气候变化对生态与环境产生了重大影响，并严重威胁到了农业生产与粮食安全。马铃薯作为世界第四大粮食作物，亦粮亦菜，具有生育期短、适应性强、营养丰富和经济价值高的特点。其需求量在我国已进入快速增长期，种植面积呈逐年增加趋势[1]。以往北方地区是我国马铃薯的主产区，但近年来，包括南方稻区在内的部分湿润地区已快速发展为马铃薯种植最具潜力的地区之一。

钾是作物维持正常生长发育所需的主要矿质元素之一，在众多生理生化过程中起着至关重要的作用[2-4]。马铃薯作为典型的喜钾作物，钾素在马铃薯的生长发育过程中有着不可或缺的作用。近年来，不少学者就钾肥施用量与马铃薯产量及品质性状的关系开展了相关研究。王文丽等对甘肃省的相关研究表明，适量增施钾肥有利于马铃薯各部分营养元素（氮、磷、钾）和干物质的累积，可使马铃薯淀粉含量及产量增加[5]。高翔等研究发现，在同时控释氮肥和钾肥的基础上，适量增施钾肥可使还原糖含量下降，使马铃薯蛋白质、维生素C和淀粉含量增加，且控释包膜氯化钾较单一钾肥处理对钾肥利用率更高[6]。郭志平等研究同样发现，增施钾肥可促进根系活力，促使马铃薯叶绿素含量和块茎商品率增加，进而影响马铃薯的品质[7]。还有研究表明，硫酸钾较氯化钾对马铃薯的增产效果更好[8-9]。另外，不同地区马铃薯的最适施钾量存在差异。陈功楷等指出，浙江省温州市瓯海区马铃薯的最适硫酸钾肥施用量为375 kg/hm2[10];牟百川等在贵州省铜仁市的研究表明，硫酸钾肥用量为450 kg/hm2时马铃薯增产最明显[11];徐德钦等对浙江省丽水市缙云县马铃薯钾肥施用量的研究指出，该地最优钾肥用量为480 kg/hm2[12]。我国缺钾较为严重的东部地区，不同硫酸钾肥施用量对马铃薯产量形成、品质及土壤质量影响的相关研究还较少。

本研究选用生长期较短、经济效益较高的微型马铃薯，一般可于每年5月底收获，恰好避开了夏季高温时段。采用外施不同用量硫酸钾肥的方法，对比各钾肥水平下马铃薯产量、质量及土壤养分的差异，以期能找到江苏省南京市马铃薯种植的最适钾肥施用量，为钾肥的高效利用与农业生产提供科学有效的指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2016年3—6月在南京信息工程大学农业气象站进行，试验地属于亚热带湿润地区，海拔约为22 m，年均气温为15.6 ℃，年降水量在1 100 mm左右，供试土壤质地为壤质黏土，土壤pH值为6.8。

1.2 试验设计

试验共设6个处理，分别为不施硫酸钾肥（K0，对照）;施硫酸钾肥300 kg/hm2（K1）、375 kg/hm2（K2）、450 kg/hm2（K3）、525 kg/hm2（K4）和600 kg/hm2（K5）。设3个小区作为重复，采用随机组合排列，重复之间留70 cm过道供试验行走，小区面积为4 m×3 m=12 m2。薯种为微型马铃薯荷兰7号，于2016年3月15日播种，6月20日收获。大田试验的播种密度为90 000株/hm2，种前按当地习惯施入有机肥 22 500 kg/hm2，在马铃薯膨大期之前各处理追施硫酸钾复合肥112.5 kg/hm2，均使用固定量器将肥料均匀撒入每个小区。试验期间控制各处理光温、灌溉等环境条件适宜并一致。

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯产量及生理指标的测定 马铃薯成株期时，在大田中每个小区用5点法随机采5株于室内，分别对马铃薯块茎淀粉及蛋白质含量和产量进行测定。其中，淀粉含量采用旋光仪测定;蛋白质含量采用考马斯亮蓝比色法测定;维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚法测定;产量采用1/1 000电子天平测定。

1.3.2 土壤养分指标的测定 播种前和收获后，用土钻钻取表层20 cm土层的土，风干后用于土壤速效钾、速效磷及有效氮含量的测定。其中，土壤硝态氮及铵态氮含量都采用流动注射仪进行测定，土壤速效磷含量用分光光度计测定，速效钾含量用原子吸收光度计测定。

1.4 数据处理

采用Origin 9及SPSS 19对试验数据进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥施用量对马铃薯产量的影响

不同处理下马铃薯产量见图1，马铃薯增施钾肥具有明显的增产效果，相比于对照，在本试验条件下施用钾肥的增产幅度在12%～137%之间，且马铃薯产量随钾肥施用量的增加呈先增后减的趋势。K3处理下马铃薯产量最高，达到 4 651.7 kg/hm2，较K0增加了137%，K2处理下马铃薯产量次之，为4 464.4 kg/hm2，较K0增加了127%。K2和K3处理下的马铃薯产量显著高于其他处理，K1和K4处理差异不显著，K5与K0处理下的产量最低，差异不显著。

增施硫酸钾肥可有效提高马铃薯块茎的淀粉含量，但并不是施钾量越高块茎淀粉含量越大，这与陈学才等的研究结果[17]一致，与尚文艳等马铃薯淀粉含量随钾肥施用量的增加而增加的结果[18]不一致。可能与试验地的选择、马铃薯品种及钾肥梯度的设定不同有关。黄继川等的研究表明，马铃薯蛋白质含量随钾肥用量的增加呈先升后降的趋势[19]，这与本试验研究结果一致。已有学者提出，高等植物维生素C的合成方式有碳链倒位途径、邻酮醛糖途径、L-半乳糖途径和糖醛酸途径等学说[20]，被广泛认可的是L-半乳糖途径，方式为以D-果糖-6-磷酸为起始原料，在一系列酶的作用下经过催化反应，最终生成维生素C[21]。本研究发现施用钾肥后，马铃薯块茎维生素C含量均有升高。这与有关研究结果一致[22]。这可能是由于增施钾肥后马铃薯合成维生素C的原材料增多，相关酶的活性增加，从而使维生素C含量升高。而随着施钾量的增加维生素C合成的促进效应减小，在生产中可适量增施钾肥[23]，从而促进马铃薯营养物质含量的提高而避免肥料的浪费。

不同钾肥施用量下土壤铵态氮含量无显著性差异，这与康小华的研究结果[22]一致，可能是因为土壤铵态氮具有移动性强的特点，可直接被植物吸收利用，且影响因素较多[24]。土壤硝态氮含量先增后减，其变化趋势与马铃薯产量基本一致，硝态氮含量高时，马铃薯产量也高。再者，土壤铵态氮与硝态氮表现出此消彼长的特征，这是由于硝化作用的存在使得铵态氮与硝态氮相互转化所致。适量增施钾肥可以提高土壤速效磷含量，但施用量过多反而会使土壤速效磷含量降低，可能是因为钾肥在一定范围内可以促进根系活力，影响酶的分泌，促进有机态的磷向速效磷转化，但施钾过多时根系吸收较快，致使土壤速效磷因不能及时获得补充而降低[25]。施钾处理下土壤速效钾含量较不施钾处理显著升高，且在一定的硫酸钾肥施用范围内，土壤速效钾含量增幅不大，这可能是因为饱和现象使得钾肥贡献降低[26]。在半湿润的南京地区，降水较多造成钾的淋失和风化严重也可能会影响土壤钾平衡，进而影响土壤速效钾含量[3]。

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