不同钾肥处理对甘薯养分吸收利用和产量的影响

杨庆飞，许定义，陈 浩，吴建军

（1. 华容县农业综合技术推广中心，湖南 岳阳 414200；2. 华容县农业农村局，湖南 岳阳 414200）

甘薯（Ipomoea batatasLam.）是一种营养价值和工业利用价值都很高的旋花科草本植物[1]。据FAO统计资料，2016 年我国甘薯年种植面积在3.3×106hm2左右，约占世界总面积的30%；总产量7 000 万t 左右，约占世界总产量的40%，是世界甘薯主产国。甘薯产量的持续稳定和提高对于农业和相关工业的可持续发展具有重要意义。

甘薯增施钾肥能够增加植株内钾含量，从而提升其叶绿素含量、光系统Ⅱ活性和净光合速率，增加块根直链淀粉含量，进而提高总淀粉含量与淀粉产量[2]。施钾不仅提高了甘薯的块根重量，还通过促进块根形成期粗根中的IAA、ZR 含量升高和GA3含量降低，提高了初生形成层的活动能力，增加了甘薯的块根数量，块根重量与块根数量的提升共同促进了甘薯产量的增加[3]。藤艳等[4]研究表明，施钾量为300 kg/hm2时，甘薯产量最高。黄艳霞等[5]认为，施钾量（K2O）160 kg/hm2是甘薯高产高效的施钾栽培模式。赵风芹等[6]研究认为施钾可提高地下部干物质分配比率，加单株结薯数和单块薯质量，从而提高甘薯产量，以施钾量为180 kg/hm2时增产幅度最大。然而由于研究品种及土壤性质等因素不同，没有一致的结论，且施钾对甘薯养分吸收利用的影响以及钾在各器官的分配研究较少。

在甘薯栽培生产中，存在着不施、少施或过量施钾肥等盲目施肥的现象，导致钾肥利用率低，不能充分发挥钾肥对甘薯的增产作用，还使土壤中氮、磷、钾比例失调，以致投肥成本提高，产量和品质却下降，降低了甘薯的生产效益，因此，如何提高甘薯的钾素利用效率成为亟待解决的问题。影响钾素利用率的因素有钾肥类型、施钾水平及土壤性质等[7-8]。笔者研究不同施钾水平对淀粉型甘薯湘薯98 的氮、磷、钾养分吸收利用以及产量的影响，试图找出最适施钾水平，为指导合理施用钾肥、提高甘薯的钾肥生产效率提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试验地

供试品种为淀粉型甘薯品种湘薯98（淀粉含量23.14%）。试验于2019 年5—11 月在湖南省岳阳市华容县三封寺镇复兴村进行。试验地属黄壤土，土壤pH 值4.7，有机质含量21.2 g/kg，全氮、全磷、全钾含量分别为1.39、0.931、14.7 g/kg，速效氮、速效磷、速效钾含量分别为127、37、124 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设有不同钾肥施用量6 个处理。各处理氮肥用尿素（含N46%）、磷肥用过磷酸钙（含P2O512%）、钾肥用硫酸钾（含K2O 50%）。详见表1。

表1 各处理有效养分施用量 （kg/hm2）

试验随机区组排列，3 次重复，每个小区种植5 垄，垄长为6.25 m，垄宽0.8 m，株距21 cm，密度60 000株/hm2。2019 年6 月1 日移栽甘薯苗，起垄净作栽培，将各处理氮肥、磷肥、钾肥均作在起垄时作底肥一次性施用。2019年11月15日收获。其余田间管理同常规。

1.3 测定项目及方法

于栽后30、60、90、120 和150 d，在每个小区第一垄连续取5株，测定单株薯重、单株薯数及茎叶重，茎叶切碎装袋。茎叶器官在105℃下杀青15～30 s 后，80℃烘干至恒重，薯块直接以80℃烘干至恒重，烘干称重后粉碎，过80 目筛后取样，用H2SO4-H2O2消煮，用FOSS-8400 凯氏定氮仪测定氮含量、钒钼黄比色法测定磷含量、火焰光度法测定钾含量。收获时测定各小区薯块的大中薯（商品薯，≥100 g/个）及小薯（非商品薯，＜100 g/个）个数及鲜重以及茎叶鲜重。

1.4 计算方法

采用Microsoft Excel 2007 和DPS 7.05 软件进行数据处理和统计分析。

养分积累速率及最大养分积累速率计算：以移栽后天数（X）为自变量，钾、磷、氮积累量分别为依变量（Y），用Logistic 方程Y=K/(1+ae-bx)对甘薯养分积累量进行拟合。通过对方程求一阶导数可得甘薯养分积累速率方程V=Y′=Kabe-bx/(1+ae-bx)2，对方程求二阶导数得Y′′=Kab2e-bx(ae-bx-1)/ (1+ae-bx)3，当Y′′=0 时，出现最大速率，此时的X 值为出现最大速率的时间，把此时的X 值代入速率方程所得即甘薯最大养分积累速率。

有关钾肥养分利用效率及相关参数计算公式如下[9-10]：

植株钾积累量（kg/hm2）=植株干重（kg/hm2）×植株钾含量（g/kg）/1 000

钾收获指数（%）=收获部分吸钾量/植株总吸钾量

钾肥吸收利用率（%）=（施钾区甘薯吸钾量-缺钾区甘薯吸钾量）/施钾量×100

钾肥农学利用率（kg/kg）=（施钾区甘薯块根产量-缺钾区甘薯块根产量）/施钾量

钾肥偏生产力（kg/kg）=施钾区甘薯块根产量/施钾量

钾肥生理利用率（kg/kg）=（施钾区产量-缺钾区产量）/（施钾区植株总吸钾量-缺钾区植株总吸钾量）。

其中，公式中的缺钾区仅氮、磷施用量相同，没有施钾，即试验中的K2 处理。

2 结果与分析

2.1 对养分吸收动态与速率的影响

甘薯钾素积累量随生育期逐渐增加，前期增加缓慢，随后迅速增加，后期逐渐减缓（见图1），且高度符合Logistic 方程Y=K/(1+ae-bx)曲线变化（X 为移栽后天数），决定系数R2均大于0.99（见表2）。同期比较，钾素积累量为K4 ＞K5 ＞K3 ＞K6 ＞K2 ＞K1，施钾较不施钾处理（K1、K2）明显增加。由表3 可知，钾素积累最大速率出现期与施钾量有关，均比不施钾的提早，以施钾量K4 处理即150 kg/hm2时最早，为移栽后68 d，较K1 提早20 d 左右，较K6 提早4 d，且与同时期钾素积累量的大小关系一致，K4 处理的最大积累速率达到1.86 kg/(hm2·d)，说明适量施钾有利于促进甘薯对钾素的早期大量吸收。

表2 甘薯养分积累与移栽后时间的关系的回归方程

表3 甘薯养分积累最大速率及出现时间

甘薯氮和磷的吸收积累动态以及速率的变化规律与钾素基本一致（图1 和表2），也以施钾量K4 处理即150 kg/hm2时最早，均在移栽后63 d；氮最大积累速率以K4 处理最高，磷最大积累速率以K4、K5、K6 处理较高。说明增施钾肥同样能够提高氮、磷的积累速率和积累量。

图1 甘薯养分积累量随时间的变化

2.2 对养分分配和积累的影响

由表4 可知，施钾能提高甘薯各器官氮、磷、钾的积累量，且随着施钾量的增加，养分积累量先增后减，均呈“S”型变化趋势，氮、钾的总积累量要显著高于磷积累量。施钾处理与不施钾的K2 处理相比，氮、磷、钾的积累量分别增加了12.1%～64.8%、9.6%～31.4%、27.0%～67.9%。氮、磷、钾积累的主要器官均在块根。K4、K5 的各器官中的氮、磷、钾积累量均显著高于不施钾肥的K1、K2，说明施钾量为150或者225 kg/hm2时最有利于甘薯各器官的养分积累。

表4 收获期甘薯养分积累量的差异 （kg/hm2）

2.3 钾肥用量对甘薯钾肥利用率的影响

钾肥利用率可用钾肥农学利用率（KAE）、钾肥偏生产力（PFPK）、钾肥吸收利用率（KRE）、钾肥生理利用率（KPE）和钾收获指数（KHI）来表征，这些指标从不同的侧面描述了作物对钾肥的利用效率[11]。从表5 可以看出钾肥生理利用率、钾肥农学利用率与以及钾肥偏生产力随着施钾量增加而呈下降趋势，说明要提高甘薯钾肥利用率必须适当减少钾肥施用量；钾肥吸收利用率、钾收获指数随着施钾量增加而增大，当施钾量为150 kg/hm2（即K4）时达到最大，施钾量继续增加，钾肥吸收利用率和钾收获指数反而下降，K4 处理的KHI 与除了K5 处理外的其他处理差异显著，而各处理KRE 差异不显著。

表5 甘薯钾肥利用率的比较

2.4 施钾量对甘薯结薯及收获期产量的影响

由表6 可以看出产量随着施钾量增大而增加，钾肥增产率为9.12%～15.68%，施钾量达到150 kg/hm2时产量达到最高，钾肥增产率为15.68%，即K4 处理；然后随着施钾量的继续增大，产量逐渐减小。K4 产量最高，与K3、K5 差异不显著，比不施钾肥的K1、K2 以及施钾肥最多的K6 增产达到显著水平，说明适施钾肥能提高甘薯产量；K1 产量最低，与K2 差异不显著，说明仅施氮、磷肥不能达到增产效果。K6 的产量仅略高于K2，差异不显著，说明过施钾肥反而无法达到增产的目标。各处理的商品率均无显著差异，说明适施钾肥对提高商品薯率没有显著作用。

表6 不同处理间甘薯产量的比较

3 讨论与结论

钾离子渗透性强，能够选择性地快速透过生物膜。农田施钾能够提高土壤钾含量，作物能以较高的速度吸收钾离子，当作物体内钾浓度提高时，对土壤中无机氮的吸收具有促进作用，对磷的吸收也有明显影响[12]。王峰等[13]研究表明，在整个生育期内，甘薯钾素积累量变化动态呈“S”型增长曲线。试验证明，不同处理甘薯整个生育期内氮、磷、钾积累量均符合“S”型增长规律，在施钾量达到150 kg/hm2时，甘薯各时期的养分积累量均为最高。施钾肥能使甘薯养分最大积累速率提前，当施钾量达到150 kg/hm2时，氮、磷、钾最大积累速率出现均最早，分别在移栽后63、63、68 d，随着施钾量的增加，氮、磷、钾最大积累速率逐渐延后。K4 的氮和钾最大积累速率分别为2.23 和1.86 kg/(hm2·d)，为各处理最高，而磷最大积累速率为0.39 kg/(hm2·d)，仅比最高的K5 处理低0.01 kg/(hm2·d)。说明施钾量为150 kg/hm2时，甘薯的养分最大积累速率出现最早，且速率最大，能最大提高甘薯的养分积累量，提高为最适施钾量。

施钾能提高甘薯各器官的养分积累量，不仅增加了植株各器官的钾积累量，同时也促进植株氮、磷积累。对甘薯收获期各器官养分积累量分析表明，养分积累的主要器官在块根。施钾量为150 kg/hm2时氮、磷、钾总积累量分别为185.3、26.6 和186.5 kg/hm2，均为最高，与不施钾肥的K1、K2 处理差异显著。

肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的一项重要指标[14]。研究表明，随着施钾量的增高，甘薯KHI和KRE 增大，在施钾量为150 kg/hm2时达到最高值，随着施钾量继续增加而下降。甘薯KAE、KPE、PEPK 均在施钾量为75 kg/hm2时最高，随着施钾量增加而下降，与王宜伦等[9]研究结果一致，表明施钾量越多损失越多，合理适施钾肥是提高钾肥利用率的主要途径。

作物的产量取决于光合作用积累的干物质量以及光合同化物的运输和分配，钾不但可影响作物光合作用，而且能促进光合同化物的输送。甘薯属典型的喜钾作物，增施钾肥有利于提高甘薯植株的同化能力，增强地上部同化产物向地下块根运输的能力，增加干物质积累，提高干物质在块根中的分配率，提高块根产量[15-16]。试验研究表明，适施钾肥能够明显提高甘薯产量，这与前人研究结果一致，甘薯产量随着施钾量的增加呈抛物线变化规律，当施硫酸钾量达到150 kg/hm2时，产量达到最高，增长率达到15.68%。

以淀粉型甘薯湘薯98 作为试验材料，并找到了最佳钾肥用量（150 kg/hm2），对大田生产有一定的指导意义，但仅从施钾量的角度研究了对甘薯产量和养分吸收，钾素积累以及利用效率的影响，对于不同品种钾肥用量和施用钾肥类型等方面还有待进一步研究。