拔节期钾肥施用量对糯高粱物质生产及氮磷钾积累量的影响

2019-08-20李青风高杰彭秋

江苏农业科学 2019年9期

关键词：产量

李青风　高杰　彭秋

摘要：以贵州本地糯高粱红缨子为研究对象，探讨不同钾肥施用量对糯高粱的物质生产和氮、磷、钾积累量的影响。在拔节期设置5个不同的钾肥处理（CK，不施任何肥料;K1，拔节期施入K2O 75 kg/hm2作追肥;K2，拔节期施入K2O 150 kg/hm2作追肥;K3，拔节期施入K2O 225 kg/hm2作追肥;K4，拔节期施入K2O 300 kg/hm2作追肥）。结果表明，施用钾肥可显著提高糯高粱植株株高、叶面积、产量、干物质积累量以及氮、磷、钾积累量，而且均会随着施钾量的增多而提高，在K2O 150 kg/hm2达到最高，施钾量继续增加，其植株株高、叶面积、产量、干物质积累量以及氮、磷、钾积累量反而减小。在移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2做基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2做追肥时，为糯高粱施肥的最佳施用方式。

关键词：糯高粱;产量;干物质积累量;氮、磷、钾积累量

中图分类号： S514.06文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）09-0127-04

高粱[Sorghum bicolor （L.） Moench]是仅次于小麦、水稻、玉米和大麦的世界第五大作物[1]，具有较高的利用价值，广泛应用于酿造业[2]、饲料加工业和生物质能源[3]等领域。氮、磷、钾是作物生长发育的必需元素，是作物产量提高的主要限制因子[4]。氮、磷、钾合理配施有利于协调作物群体与个体生长，促进作物对于养分的吸收与利用，增加作物产量[5]。钾作为植物营养三要素之一，对植物生长发育进程有着重要的营养和生理作用[6-9]，大田施钾可以显著提高作物产量，改善作物品质[10]。已有研究表明，粒用型高粱氮、磷养分吸收高峰在抽穗至灌浆期，而钾的吸收一直延续到成熟期[11]，因此氮、磷、钾养分的吸收利用直接影响作物生长发育。而目前我国有1/4～1/3的耕地土壤普遍缺钾或严重缺钾[12]。因此，如何科学合理地施用钾肥就显得格外重要。

研究表明，高粱籽粒淀粉含量与出酒率显著正相关[13]。钾是影响高粱籽粒产量和品质的重要因子，其在淀粉合成代谢过程中能够活化体内的淀粉合成酶，直接参与淀粉的生物合成[14]。已有研究表明，钾肥的施用方式与籽粒淀粉积累速率以及淀粉含量有一定的关系[15-17]。但有关钾肥施用方式对高粱物質生产特性及氮、磷、钾利用率影响的研究较少，特别是关于糯高粱钾肥合理的基追施比例尚未见报道。笔者所在课题组长期研究表明，钾素的积累量在前期比较低，中后期积累量较高[18-19]，所以本试验在拔节期进行钾肥的追施，共设置5个钾肥施用方式，对糯高粱的干物质积累量、产量以及氮、磷、钾积累量和利用效率进行研究，旨在理论上明确糯高粱物质生产与氮、磷、钾吸收利用之间的关系，以期确定最佳的钾肥施用方式，为糯高粱的高产高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年5—9月在贵州省仁怀市鲁班镇山水村高粱示范基地进行。该试验地属于亚热带湿润季风气候，土壤类型为壤土，经散点取样测定表层（0～20 cm）基础土样全氮含量为2.8 g/kg，速效磷含量为72.1 mg/kg，速效钾含量为117.337 mg/kg，碱解氮含量为853.9 mg/kg，有机质含量为5.50%，pH值为6.5。

1.2 试验设计与材料

本试验共设5个处理：CK，不施任何肥料;K1，[HJ1.45mm]在移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2作基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2作追肥;K2，在移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2作基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2作追肥;K3，在移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2作基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2作追肥;K4，在移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2作基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 300 kg/hm2作追肥。试验所用肥料情况：氮肥由尿素提供，N含量≥46%，磷肥由过磷酸钙提供，P2O5含量≥12%，钾肥由硫酸钾提供，K2O含量≥50%。

供试高粱品种为红缨子，为贵州本地糯高粱品种，由贵州省仁怀市农业技术综合服务站提供。试验采用随机区组设计，小区行长5 m，行距60 cm，8行区，小区面积为24 m2，穴距为 25 cm，一穴双株，每个处理设置3个重复。田间管理同当地。

1.3 样品的采集与分析

土壤样品：于播种前、收获后采集试验地0～20 cm深土壤样品，对土壤背景值进行测定记录。

植物样品：分别于开花期和成熟期在每个小区取长势一致的3株，分为茎、叶、鞘、穗，置于105 ℃鼓风干燥箱杀青 30 min，再将其置于65 ℃烘干至恒质量。称质量后的植株各部分进行粉碎，均匀混合后过1 mm筛子，装入自封袋保存待测。用浓H2SO4消煮，全自动凯氏定氮仪测定植株N含量;用浓HClO4 ∶浓HNO3=1 ∶3的混合液进行消煮，钒钼黄法紫外分光光度计测定全磷含量，火焰光度计测定全钾含量[20]。

1.4 测定项目及方法

株高：成熟期时，自地面至主穗顶部或植株最高处的距离，cm。

穗粒质量：成熟植株主穗籽粒的风干质量。成熟后收获前，从中间行第3株开始，连续取样10株，取下主穗晾干脱粒并清选后分别称质量，计算单穗粒质量的平均数，单位为g，精确到0.1 g。

单株叶面积（cm2）=∑（叶长×最大叶宽）×0.75。

叶面积指数=叶片总面积/土地总面积。

产量（kg/hm2）=小区的平均产量/小区面积×666.67×15。

干物质积累总量（kg/hm2）=单位面积内植株数×单株干质量[21]

氮、磷、钾积累总量（kg/hm2）=单位面积干物质积累总量×植株氮、磷、钾含量[21]。

养分利用效率=（施肥植株地上部分养分积累量-不施肥植株地上部分养分积累量）/施肥量×100%[21]。

养分农艺效率（kg/kg）=（施肥区干物质积累量-不施肥区干物质积累量）/施肥量[19]。

养分农学效率（kg/kg）=（施肥区产量-不施肥区产量）/施肥量[21]。

1.5 数据处理

数据采用Microsoft 2010进行整理与作图，利用 SPSS 19.0 进行方差分析，LSD法检测其显著性。

2 结果与分析

2.1 拔节期钾肥用量对糯高粱植株农艺性状的影响

在高粱生育期间，施用钾肥能显著提高糯高粱的株高、叶面积以及叶面积指数。由表1可知，K2、K3、K4处理的株高与CK相比，差异均显著，K1、K2、K3、K4处理分别较CK增高3.4、25.2、10.2、6.0 cm;K1、K2、K3、K4处理的开花期和成熟期的叶面积以及叶面积指数与CK均存在显著性差异（K4处理的成熟期叶面积指数除外），成熟期叶面积分别较CK增加235.78、359.18、200.28、63.95 cm2;各处理开花期叶面积分别较CK增加240.36、316.64、187.2、149.51 cm2;开花期和成熟期叶面积在施用150 kg/hm2 K2O的处理下达到最高值。

2.2 拔节期钾肥用量对糯高粱产量、干物质积累量的影响

从表2可以看出，钾肥施用量对产量以及干物质积累量均有显著影响。就产量而言，各处理分别增加669.30、712.50、568.65、297.30 kg/hm2，较CK增产14.95%、15.91%、12.70%、6.64%，施入钾肥150 kg/hm2处理产量最高，75 kg/hm2 的处理次之;开花期干物质积累量较CK分别增加957.6、1 978.2、1 885.8、1 583.4 kg/hm2;施钾肥150 kg/hm2的处理干物质积累量最高，225 kg/hm2的处理次之;成熟期干物质积累量较CK分别增加1 707.30、2 711.10、1 567.65、866.25 kg/hm2，施钾肥150 kg/hm2的处理干物质积累量最高，75 kg/hm2的处理次之。

2.3 拔节期钾肥用量对糯高粱产量构成因素的影响

从表3可以看出，不同的钾肥施用量对糯高粱的千粒质量、穗长和单穗粒质量影响均不显著;K2、K3处理的千粒质量分别比CK增加0.53 g和0.23 g;K2处理的千粒质量最高，K3处理次之。穗长和单穗粒质量各处理间较CK的差异不显著，且K2的穗长和单穗粒质量均为最高，穗长比CK增加1.2 cm，单穗粒质量比CK增加9.33 g。穗长和单穗粒质量最低的处理是K4。

2.4 拔节期钾肥用量对开花期的糯高粱氮、磷、钾积累总量的影响

不同钾肥处理对糯高粱开花期氮、磷、钾积累总量有显著影响。由表4可知，K2处理的氮、磷、钾积累总量最高，氮积累量较CK增加28.7%，磷积累量较CK增加了16.8%，钾积累量较CK增加了254.3%，钾积累量增加效果最為显著。K3处理的氮、磷积累总量次之，K1处理的钾积累总量次之。

2.5 拔节期钾肥用量对成熟期的糯高粱氮、磷、钾积累总量的影响

不同钾肥处理对糯高粱开花期氮、磷、钾积累总量具有显著影响。由表5可知，K2处理的氮、磷、钾积累总量最高，氮积累量较CK处理增加32.85%，磷积累量较CK处理增加20.36%，钾积累量较CK处理增加59.33%，钾积累量增加效果显著。K3处理的氮、磷、钾积累总量次之。

2.6 拔节期钾肥用量对糯高粱养分利用率的影响

从表6可以看出，氮、磷、钾的养分利用率均是K2处理最高，特别是钾素利用效率高达85.03%;氮、磷、钾的养分农艺效率也是在K2处理时达到最高值，特别是磷素的养分农艺效率高达90.37 kg/kg;氮、磷、钾的养分农艺效率亦是在K2处理处达到最高。氮素的养分利用率、养分农艺效率以及养分农学效率均是在K4处理最低;磷素的养分利用率在K1处理时最低，它的养分农艺效率和养分农学效率均在K4处理最低;钾素的养分利用效率、养分农学效率以及养分农艺效率均是在K4处理最低。说明在增施钾肥的条件下，只能造成钾素的大量浪费，由此可以看出合理科学施钾的重要性。

2.7 糯高粱产量与干物质、氮、磷、钾积累总量之间的相关性

从表7可以看出，糯高粱产量与干物质积累总量、氮素积累总量、钾素积累总量之间存在显著的正相关关系;干物质积累总量与氮、磷、钾素积累量之间显著正相关;氮素积累量与磷素积累量、钾素积累量之间存在显著的正相关关系;产量与磷素积累量之间相关性不显著。

3 结论与讨论

作物产量的提高与栽培管理密切相关，其中肥料的管理尤为重要[22]。大量研究表明，增施氮肥能够显著改善高粱对于光能的利用，促进光合产物的积累与籽粒产量的形成，起到增产的作用[13-14]。但肥料的过量投入，会使产投比下降[17]。

本试验结果表明，增施钾肥能显著提高糯高粱产量和干物质积累量，花期和成熟期的叶面积增加，氮、磷、钾积累量也有所增加，在150 kg/hm2的钾肥用量时，各指标达到最高值;超过此用量时，叶面积、产量、氮、磷、钾积累量均有所下降。这与王劲松等的研究结果[22]一致。产量构成因子的变化决定了最终作物产量的高低，本研究表明，不同钾肥用量对千粒质量影响不显著，但对穗长及单穗粒质量的影响显著水平，表明钾肥的施用对前期的养分积累起到一定的作用，从而为后期的籽粒灌浆提供了营养保证，提高籽粒的饱满度，因此有所增产。这与高杰等的研究结果[18]一致。

很多研究表明，作物的经济产量与生物产量显著正相关[18，23-24]，本试验研究表明，糯高粱的产量与干物质积累量之间显著正相关，相关系数为0.947，表明物质基础是经济产量的保证;糯高粱产量与氮素、钾素积累量之间显著正相关，与磷素积累量之间相关性不显著。表明在本试验地肥力条件下，限制糯高粱产出的因素是氮素和钾素。

综上所述，K2处理（移栽前施入N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2 作基肥，在拔节期施入N 75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2 作追肥）为糯高粱钾肥施肥的最佳施用方式。

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