钾肥用量对夏大豆干物质、养分累积和产量的影响

2020-09-14齐欣赵亚南司玉坤

湖北农业科学 2020年13期

齐欣赵亚南司玉坤

摘要：为探讨大豆[Glycine max （L. ） Merr. ]适宜的钾肥施用量，于2017年和2018年在河南省临颍县开展2年田间试验，设K2O用量分别为0、60、120、180 kg/hm2 4个钾肥梯度，分析了不同钾肥用量对大豆干物质、养分累积、产量、肥料利用率及经济效益的影响。结果表明，大豆干物质累积量及钾素累积量随着生育期的推进不断增加，开花结荚期至鼓粒期干物质累积速度较快。2017年，成熟期大豆干物质累积量随着施钾量增加呈先增加后降低的趋势，钾素累积量则随施钾量的增加先降低后增加;2018年成熟期干物质累积量和钾素累积量均随着施钾量增加而增加。2017年所有处理间大豆产量差异均不显著，2018年各施钾处理比对照增产34.3%～52.7%，差异均达显著水平，且2018年以K2O用量为120 kg/hm2时产量最高，且该施肥处理的增产效益也最高。因此，豫中地区推荐施钾肥量为K2O 120 kg/hm2 。

关键词：大豆[Glycine max （L.） Merr.];钾肥;产量;干物质;养分

Abstract： In order to discuss the suitable amount of potassium fertilizer for soybean[Glycine max （L.） Merr.]， two-year field trials were conducted in 2017 and 2018 in Linying county， Henan province. Four potassium fertilizer gradients （K2O application amount of 0， 60， 120， 180 kg/hm2） were set up to analyze the effect of K2O amount on soybean dry matter， nutrient accumulation， yield， fertilizer utilization rate and economic benefits. The results showed that the dry matter and nutrient accumulation of soybeans increased continuously with the advance of the growth period， and the dry matter accumulation rate was fast from the flowering and pod-forming stage to the grain-filling stage. In 2017， the dry matter weight of mature soybeans increased first and then decreased with the increase of potassium application amount， and the potassium accumulation continued to increase with the increase of potassium application. The dry matter and potassium accumulation of mature period in 2018 both increased with the amount of potassium increases. In 2017， the yield of soybean had no significant difference among all treatments. In 2018， compared with control that without potassium application， the yield of different potassium application treatments increased by 34.3% to 52.7%， and this difference all reached significant level. The yield and increased economic benefit of applying K2O 120 kg/hm2 was the highest. So， the recommended amount of potash fertilizer is about 120 kg/hm2 K2O in the middle Henan province.

Key words： soybean [Glycine max （L.） Merr.]; potash; yield; dry matter; nutrients

大豆[Glycine max （L.） Merr.]是中國的主要油料作物之一，也是优质蛋白质的重要组成部分[1]。化肥对中国作物生产起着重要的作用，但过量施肥不仅增产效果不明显，还会导致肥料利用率下降、环境污染、养分资源浪费等问题[2]。钾在作物生长代谢方面起着重要作用，钾素与植株叶绿素含量、光合作用强度、硝酸还原酶活性、根瘤固氮等有关，还能够促进水分和其他养分的吸收利用，提高作物抗逆性，提高大豆产量，改善大豆品质[3]。中国很多农户在给大豆施肥时过于依赖种植经验，对钾肥重要性的认识不足，经常会忽视钾肥的施用或过量施用钾肥[4]。不合理施钾可能影响大豆产量和品质，降低经济效益，也会造成中国钾肥资源的浪费。

目前关于大豆氮、磷肥施用量的研究已有很多研究[5，6]，但针对不同钾肥施用量对大豆产量、干物质和养分积累等的影响研究较少。一些关于大豆施钾的影响主要集中在东北大豆产区，且不同地区之间推荐施钾量差异很大[7-10]。河南省是中国大豆种植大省，也是化肥消耗大省，但关于大豆钾肥用量的研究鲜见报道。本研究通过2年田间试验，研究不同钾肥用量对大豆干物质和养分积累、肥料利用率、产量和经济效应益的影响，以明确适宜的钾肥用量，为提高大豆产量、降低成本增加收益提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于河南省漯河市临颍县杜曲镇大郭乡（北纬33°46′，东经113°49′），属于暖温带半湿性气候。于2017年6—10月以及2018年6—10月进行连续2年的田间试验。前茬作物为小麦，秸秆全部还田。试验田土壤类型为潮土，耕层土壤pH为7.2，有机质含量为23.5 g/kg，全氮含量为1.68 g/kg，速效磷含量为10 mg/kg，速效钾含量为84 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设置了4个钾肥施用水平，K2O用量分别为0、60、120、180 kg/hm2，分别用K0（CK）、K60、K120、K180表示。每个处理3次重复，随机区组排列，小区面积5 m×6 m=30 m2。小区之间、重复之间设置保护行。氮肥（N）用量为75 kg/hm2，磷肥（P2O5）用量为90 kg/hm2。氮肥为尿素，含N 46%;磷肥为重过磷酸钙，含P2O5 22.8%;钾肥为氯化钾，含K2O 60%。氮肥、磷肥和钾肥均作基施，施肥方式为种肥同播。2017年大豆供试品种为豫研198，播种日期为2017年6月17日;2018年供试大豆品种为汾豆79，播种日期为2018年6月15日，2年播种密度均为9.7万株/hm2。

1.3 取樣与测定方法

在大豆生长期内，分别于花芽分化期（7月9日）、开花结荚期（7月28日）、鼓粒期（8月19日）和成熟期（9月22日）取样，每小区选取长势均匀的代表性植株3株，取样后置于105 ℃烘箱中杀青30 min，75 ℃烘干至恒重后测定干物重，粉碎后供分析测定。植物样品经H2SO4-H2O2消煮后，用火焰光度法测定全钾[11]。收获时每小区分别取3个1 m2植株进行测产。

1.4 数据处理与分析

分别计算钾素积累量、钾肥偏生产力（PFP）、农学效率（AE）、增产效益等，计算方法如下。

钾素积累量=干物质积累量×钾素含量;

偏生产力=施肥产量/施钾量;

农学效率=（施钾肥区产量-不施钾肥区产量）/施钾量;

钾素收获指数=子粒钾素积累量/植株钾素积累量×100%;

增产效益=（施钾处理产值-不施钾处理产值）-（施钾处理肥料成本-不施钾处理肥料成本）。

大豆和肥料价格按当地平均市场价计算，其中大豆价格为4元/kg，尿素价格为2 500元/t，重过磷酸钙价格为2 500元/t，氯化钾价格为2 900元/t。

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22进行数据计算与统计分析，采用OriginPro2016绘图。处理间差异采用单因素方差分析，用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥用量对大豆干物质累积的影响

由图1可知，各处理大豆干物质累积量随着生育进程而不断增加，开花结荚期至鼓粒期大豆干物质量增加幅度较大。施钾量影响大豆干物质累积量，在花芽分化期和开花结荚期各处理大豆干物质积累量较少且处理间差异较小，至鼓粒期和成熟期，不同处理间干物质累积量差异变大。2017年，大豆在鼓粒期和成熟期的干物质累积量随着施钾量增加均呈先增加后降低的趋势，K60和K120处理均高于对照K0和K180处理，其中鼓粒期差异达显著水平。2018年，在鼓粒期施钾显著提高了大豆干物质累积量，K120和K60处理干物质累积量较高，其次为K180处理;但至成熟期，K180处理干物质累积量较高，显量著高于其他处理，K120处理也显著高于对照K0。

2.2 不同钾肥用量对大豆钾素累积的影响

如图2所示，随着生育进程的推进，大豆植株钾素累积量逐渐提高，不同施钾量对大豆钾素累积的影响2年趋势一致。在花芽分化期和开花结荚期各处理钾素累积量差异较小，至鼓粒期和成熟期不同处理间钾素累积量差异变大。在鼓粒期，2年钾素累积量均先随着施钾量增加而增加，当施钾量为180 kg/hm2时，钾素累积量又降低;在成熟期，K120和K180处理的大豆钾素累积量最多，2017年K180处理显著高于对照K0和K60处理，2018年K120和K180处理均显著高于对照K0和K60处理。

2.3 不同钾肥用量对大豆产量及农艺性状的影响

从表1可以看出，2017年，大豆产量随着施钾量的增加而增加，各施钾处理大豆产量比不施钾对照增产3.3%～10.2%，其中K180处理产量最高，为3 775 kg/hm2，对照K0产量最低，为3 427 kg/hm2;施钾量对大豆的农艺性状也有一定的影响，随着施钾量的增加，百粒重逐渐变大，K180最高，显著高于对照K0;施钾量对于大豆成型荚数没有显著影响，对株高和茎粗的影响也不明显。2018年，大豆的产量随施钾量的增加呈先升高后降低的变化趋势，各施钾处理显著提高了大豆产量，比对照K0增产34.3%～52.7%，其中K120处理产量最高，为5 268 kg/hm2;施钾量对百粒重的影响表现为K180、K60处理的百粒重最大，株高、茎粗和成型荚数则均表现为以K120处理最大。

2.4 不同钾肥用量对钾肥利用率的影响

由表2可知，2017年钾肥偏生产力为21.0～59.0 kg/kg，2018年为26.7～77.2 kg/kg，随着施钾量的增加，大豆钾肥偏生产力呈下降趋势，3个施钾肥处理间差异均达显著水平。2017年钾肥农学效率比较低，仅为1.2～1.9 kg/kg，各施钾处理间无显著差异;2018年钾肥农学效率为7.5～19.7 kg/kg，处理K60和K120显著高于K180。钾收获指数总体随施钾量的增加而降低，2年均以K60处理最高，分别为45.4%和65.1%，显著高于K120和K180处理。

2.5 不同钾肥用量对经济效益的影响

由表3可知，2017年各处理的大豆产值随着施钾量的增加而不断增加，在K180处理下达到最大，K120和K180处理的增产效益明显高于K60，当K2O施用量为180 kg/hm2时，增产效益最高，达870元/hm2;2018年各处理产值和各施肥处理的增产效益随钾肥施用量的增加先升高后降低，且以K120处理最高，分别达21 074、6 920元/hm2。随着钾肥施用量的增加，2017年与2018年的肥料成本呈增加趋势，而产投比均呈下降趋势。

3 小结与讨论

本试验结果表明，施用钾肥不同程度上增加了大豆产量，2017年大豆产量随着钾肥用量增加而增加，在施用K2O 180 kg/hm2时达到最大值，但与CK及K60、K120差异不显著;2018年施钾显著提高了大豆产量，且以120 kg/hm2时产量达到最高，这与前人研究结果一致[12，13]。施用钾肥对产量的影响与其促进大豆干物质和钾素累积有关[14]。2017年和2018年2年试验表明，成熟期的干物质和钾素累积量均为不施钾肥处理最低，施钾量为120 kg/hm2和180 kg/hm2时较高。大豆不同生育期对钾的需求程度不同[15]，在生育前中期对钾的需求较小，即鼓粒期之前是否施用钾肥以及不同施钾量之间大豆干物质及养分累积量的差异较小;开花结荚期后，大豆对钾的需求量增加，大豆干物质和钾素快速累积，随着钾肥用量的增加，各处理间的差异逐渐增大，在鼓粒期分别以K60、K120处理生物量最大。在鼓粒期，K180处理的干物质和钾素累积量均低于K120处理，而成熟期总体高于K120处理，表明过高的钾肥用量下，鼓粒期以后干物质和养分的累积速度仍然很快，但产量并没有显著增加，甚至低于K120处理。

随着钾肥施用量的增加，钾肥利用效率明显下降，这可能与大豆的光合作用及氮素代谢有关。有研究表明[9，16，17]，施钾会提高大豆叶绿素含量和光合速率，促进硝酸还原酶的活性、提高氮的代谢速率，促进大豆生长发育，但施钾量过高后，大豆叶片光合速率、硝态氮含量、硝酸还原酶活性又会降低。从增产效益方面进行分析，施钾肥处理比不施钾肥处理增产3.7%～52.7%，2017年与2018年分别在180、120 kg/hm2时增产效益最可观，分别为870和6 920元/hm2。这表明施钾量达到一定水平后即可满足大豆对钾的需求，进一步增施钾肥不会提高产量，还会导致经济效益的下降。

本研究表明，施用钾肥能提高大豆干物质和钾素累积量，在鼓粒期之前，各施钾水平之间干物质和钾素的累积量差异不显著，鼓粒期之后差异增大。在鼓粒期和成熟期，施钾量为120 kg/hm2时2年大豆的干物质和钾素累积量均显著高于不施钾处理，施K2O量180 kg/hm2处理鼓粒期干物质和钾素累积量低于120 kg/hm2处理，但累积速度很快，在成熟期时高于施K2O量120 kg/hm2处理。施钾提高了大豆产量， 2017年施K2O 120和180 kg/hm2差异不显著，2018年在施K2O量120 kg/hm2时产量达到最高，施K2O量提高至180 kg/hm2后产量有所下降。随着施钾量增加，大豆钾肥利用率下降，增产效益均以施K2O量120 kg/hm2处理最高。综合产量、养分利用率和经济效益等因素，豫中地区大豆推荐施钾量为K2O 120 kg/hm2。

参考文献

[1] 查霆，钟宣伯，周启政，等. 我国大豆产业发展现状及振兴策略[J]. 大豆科学，2018，37（3）：458-463.

[2] 张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报，2008（5）：915-924.

[3] 閆春娟，宋书宏，王文斌，等. 大豆钾营养研究进展[J]. 大豆科学，2009，28（5）：926-930.

[4] 边秀芝，郭金瑞，阎孝贡，等. 吉林中部大豆高产氮磷钾肥适宜用量研究[J]. 大豆科学，2009，28（6）：1123-1125，1129.

[5] 严君，韩晓增，丁娇，等. 东北黑土区大豆生长、结瘤及产量对氮、磷的响应[J]. 植物营养与肥料学报，2014，20（2）：318-325.

[6] 司玉坤，齐欣，武庆慧，等. 氮、磷肥用量对豫中地区大豆产量、干物质及经济效益的影响[J]. 中国农学通报，2019，35（15）：30-34.

[7] 潘品利. 不同钾肥施用量对大豆产量及效益的影响[J]. 广西农学报，2015，30（5）：13-15.

[8] 刘永权，马云龙，韩延朴，等. 白浆土大豆钾肥适宜用量试验初报[J]. 天津农业科学，2009，15（1）：66-68.

[9] 李玉影. 大豆需钾特性及钾肥效应[J]. 植物营养与肥料学报，1998，4（4）：414-418.

[10] 焉莉，王寅，张志丹，等. 吉林省大豆主产区钾肥施用效果研究[J]. 吉林农业大学学报，2015，37（6）：708-714.

[11] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社， 2000.