钾肥在旱地马铃薯栽培技术中的应用研究*

刘玉荣，贾双勤，强生军，段文霞

(1. 白银市农业农村局，甘肃白银，730900； 2. 白银区农业农村局，甘肃白银，730900)

0 引言

马铃薯作为我国主要的经济作物，具有营养价值高、耐旱高产、种植成本低、田间操作简单等突出优势，既可作为替代性粮食又可作为食用蔬菜，对于农民增收、推动脱贫攻坚具有重要现实意义[1-3]。白银市位于甘肃省中部、黄河上游，地处黄土高原与腾格里沙漠过渡地带，海拔介于1 275～3 321 m之间，年降水量不足500 mm，是典型的温带大陆性气候。域内昼夜温差大、主产区黄土层深厚、土壤疏松、整体气温较低，有利于病虫害防治、果实成型和淀粉积累，发展马铃薯种植产业具有得天独厚的区位优势，尤其在水利条件较好的沿黄灌区，马铃薯种植及配套产业已成为当地经济支柱[4-6]。

近年来，由于栽培管理技术的相对落后，白银市诸多马铃薯产区存在不同程度的产量下降、品质退化等不良现象，遇秋季连阴多雨的年份，马铃薯晚疫病呈重发态势，减产超过50%以上者较为常见，给农业生产带来了严重威胁。究其原因，在干旱气候条件下，马铃薯栽培与种植过程中的钾肥施用策略存在缺陷，使得马铃薯长期掠夺式利用土壤中的钾元素，最终导致了马铃薯掠夺式利用—土壤严重缺钾—产量、品质下降的恶性循环。

国内研究人员针对马铃薯栽培技术开展了许多有益的研究。李晓倩[7]研究了云南省楚雄州冬春早熟马铃薯高产栽培技术；戚六花等[8]根据云南省陆良县气候特征，立足大田农业生产实践，归纳了马铃薯双膜覆盖栽培技术特点与优势；王江[9]分析了种植不当、管理粗放等不利因素对马铃薯产量的影响；李宏博等[10]立足土地资源的充分利用，阐述了选地、施肥、田间管理、病虫害防治等马铃薯种植管理技术；梁平[11]总结了马铃薯栽培与病虫害防治措施。调研显示有关马铃薯栽培技术的研究多集中于病虫害防治、土地有效利用等方面，而关于钾肥对马铃薯栽培、生长过程的影响研究较为缺乏。本文立足农业生产实践，结合笔者多年的农业技术推广经验，研究了干旱气候条件下马铃薯栽培技术中钾肥的科学应用并提出了指导性钾肥施用方案，供相关试验与农业技术推广参考。

1 马铃薯对钾元素的掠夺式吸收及缺钾形态表现

根据文献[3]可知，马铃薯属于草本浅根类植物，茎包括地上茎和地下茎两部分，地下呈块茎状。马铃薯的繁殖方式分为有性繁殖与无性繁殖两大类，有性繁殖利用种子生长成植株，无性繁殖则分为扦插地上茎与地下块茎繁殖。此外，随着农业科技的长足进步，利用植物组织培养技术培育无病毒植株也得到了广泛应用。

马铃薯生长过程中，通过根系吸收土壤中的水、矿质元素等营养物质。由生物学基本原理，植物根系采用渗透作用的方式吸收水，而对于矿质元素的吸收机理则为主动运输，被选择吸收的矿质元素以离子形式从密度低的土壤中进入密度高的植物根系细胞中，且两侧浓度梯度越大，运输速度越快。钾元素是植物生命活动所必需的大量元素，可有效缓解氮、磷过量导致的枝叶徒长与茎、根系的不协调发育，对于植物正常生长具有重要作用。马铃薯作为典型的高耗钾植物，对钾元素的需求更为旺盛，研究数据表明每生产1 000 kg 鲜薯需吸收氮元素(N)4.4～5.5 kg、磷元素(P)1.8～2.2 kg、钾元素(K)7.9～10.2 kg。氮、磷、钾之比大致为1∶0.4∶2[12]，其中钾元素需求量是氮元素的两倍、磷元素的四倍。在灌溉条件较差或无灌溉条件的干旱地区，天然降水是农作物灌溉的主要形式，土壤含水量较少，导致马铃薯根系两侧存在较大的渗透压与钾元素逆浓度梯度，由于马铃薯的高耗钾特性，促使土壤中的钾元素被马铃薯根系大量吸收，若钾肥施用不当兼之降水偏少，上述钾元素吸收过程更为加剧，最终导致土壤严重缺钾、马铃薯生长障碍的严重后果。

马铃薯对于土壤钾元素含量十分敏感，在土壤缺钾时，可直接通过马铃薯的形态表现进行观察与判断。马铃薯主要吸收吸附于土壤胶体表面的代换性钾和土壤溶液中的钾离子，其可被重复利用，钾元素(离子)被老叶利用之后，向生命力更为旺盛的芽、新叶、根尖组织等处转移，因此缺钾时，首先在较老的叶片上表现出来，如老叶叶脉中间褪绿，伴随出现褐斑，叶片向上卷曲，叶尖叶缘焦枯。马铃薯缺钾时，部分光合作用所必需的色素、酶无法有效合成，导致光合作用大幅减弱，表现为植株生长缓慢，叶片小，呈暗绿色；光合作用的削弱，使得马铃薯细胞内的能量供给不足，不利于淀粉、蛋白质等游记大分子的合成和输送，最终导致产量、品质的严重下降。此外，缺钾还会导致马铃薯根系发育不良，吸收水分、营养物质的性能也随之降低，造成抗病、抗旱、耐盐碱性降低。

2 钾肥对马铃薯块茎生长特性影响的试验研究

2.1 试验田概况

试验于2018—2021年在白银市平川区黄峤镇焦口村进行，当地平均海拔约2 100 m，位于祁连山东延余脉，气候干燥，冬季寒冷且长，风沙霜冻危害频繁；年平均气温8.2 ℃，冬夏温差较大；年降水量不足200 mm，年蒸发量约1 700 mm，全年日照时数2 691 h，无霜期年均143 d，总体属温凉干旱区[13]。试验田随机选择山地旱作农田0.13 hm2(简称山旱地)，地块平整，地力均匀，无人工灌溉条件，全部依靠自然降水灌溉，试验间歇期间，人工翻耕耙耱2次。试验田依次编号为1、2号地块(各0.065 hm2)，其中1号试验田所种植供试马铃薯均露天生长，不铺设地膜，简称为露地；2号试验田所种植供试马铃薯均铺设地膜覆盖，简称为地膜。

2.2 试验材料

供试地膜选用幅宽1 200 mm、厚度0.012 mm的耐老化、可降解农用地面覆盖黑色薄膜。马铃薯选择当地主栽品种青薯9号，该品种宜种植于海拔2 600 m以下区域，具有耐旱、耐寒、抗病性强、商品薯率高等优势，目前已在白银市大规模推广种植；试验之前，薯种置于10 ℃～14 ℃室内恒温环境下催芽10 d左右，以刚露芽为宜[14]。

出于试验成本、环境保护考虑，所施钾肥选用农家肥。农家肥中钾和钙的含量丰富，一般将其视为钾肥，且钾元素多以碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性无机盐形式存在，是利用率较高的速效性钾肥。我国北方农家肥主要包括草木灰、炕土、羊粪、鸡粪、猪粪等，不仅包含有马铃薯生长所必需的各类矿质元素(如钾、钙、镁、磷)，还包含各种微量元素，有利于促进马铃薯的正常生长，其中猪粪养分含量丰富，含氧化钾0.14%，在各类农家肥中钾含量最高，质地较细密，易分解，肥效快，利于形成腐殖质，肥性柔和，是优良、易得的农家肥。平川区黄峤镇焦口村商品猪养殖规模较为可观，试验选用当地所产猪粪作为供试钾肥。

2.3 试验方法

试验针对山旱地在地膜、露地两种不同栽培方式下分别设置两种施钾水平，其一为正常施钾，即施加农家肥(猪粪)22 500～30 000 kg/hm2，折合速效钾31.5～42 kg/hm2；其二为少施或不施钾，即施加农家肥少于3 000 kg/hm2。

1、2号试验田内起梯形垄(近等腰梯形)，垄底宽90 cm，垄面宽60 cm，垄高20 cm，垄间距50 cm。地膜试验田内沿垄铺设黑色薄膜，薄膜两侧深入垄侧土层中10 cm，夯实固定，中部薄膜紧贴垄顶面及侧面土层；露地试验田除不铺设薄膜外，其余试验条件均与地膜试验田相同。

种植时，用播种枪穴播，垄面播两行，在距两边垄沿10 cm处播种，中间行距40 cm，株距40 cm，播种深度10 cm，种植密度62 520株/hm2。地膜覆盖试验田如图1所示。

图1 试验实景

2.4 数据测定与记载

收获期在两类试验田中随机抽取100株统计单株块茎数量，并用游标卡尺测量块茎直径最大部位代表其最大直径，根据最大直径相对大小可将马铃薯块茎划分为特大型块茎(最大直径大于12 cm)、中型块茎(最大直径介于8～12 cm)、小型块茎(最大直径介于5～8 cm)与特小型块茎(最大直径5 cm以下)；两种施钾水平下随机抽取30颗块茎调查并统计形状、芽眼数、芽眼深浅度、表皮平整度和品相；晚疫病流行期间，实时调查并统计病株形成位置、时间与数量；两类试验田中各自收获的马铃薯块茎总质量代表当地马铃薯平均产量。

3 结果与讨论

3.1 钾肥对马铃薯块茎生长特性的影响

3.1.1 钾肥对马铃薯块茎个数的影响

试验结果显示，同一品种马铃薯在山旱地同等地力条件下，不同栽培方式与施钾水平对于马铃薯块茎数量具有重要影响，马铃薯单株块茎数量对比如表1所示。其中中型块茎占总产量的65%～70%，由于大小适中，宜于食用、深加工，可作为商品块茎；大型块茎占总产量的8%～10%，小型及特小型块茎占总产量的15%～30%，此类块茎基本无商品性，尤其是特小型块茎，多用来加工淀粉和做养殖饲料[15]。

表1 马铃薯单株块茎数量对比

正常施钾条件下，不同的栽培方式对马铃薯块茎总量影响较为显著，相较于露地栽培，地膜栽培方式形成特大型、中型块茎数量明显增多，特小型块茎数量不足前者的50%；而在少施或不施钾条件下，地膜栽培方式形成中型块茎数量是露地栽培的近一倍，特小型块茎数量亦明显减少，说明地膜栽培方式对旱地马铃薯种植的较优栽培方式。在相同栽培方式下，正常施钾所形成的块茎总数量及特大型、中型块茎数量均远多于少施或不施钾时。总体而言，钾肥的合理、科学施加以及地膜栽培方式对于马铃薯中型块茎的形成具有积极作用。

3.1.2 钾肥对马铃薯块茎外观的影响

马铃薯块茎外观、品相对比试验结果如表2所示。相较于露地栽培，地膜栽培方式形成的块茎形状圆满，芽眼浅，色泽亮丽；在相同栽培方式下，正常施钾所形成的块茎形状圆满，整齐一致，芽眼浅，表皮光滑，色泽亮丽，更能表现出品种的优良特性，而少施或不施钾所形成的块茎形状参差不齐，表皮凹凸不平，芽眼深，影响食用，品相也较差。不同栽培方式与施钾水平下马铃薯块茎外观如图2所示。

表2 马铃薯块茎外观、品相对比

(a) 露地(正常施钾)

3.1.3 钾肥对马铃薯晚疫病抗性的影响

马铃薯晚疫病由致病疫霉所引起，可导致马铃薯茎叶死亡和块茎腐烂，是严重威胁马铃薯生产种植的毁灭性病害，在适宜病害流行的条件下，植株提前枯死，可造成20%～40%的产量损失，严重者可导致绝收。生产实践中，通过合理配施氮、磷肥，增施钾肥，可有效增强马铃薯抗病性[16-19]。马铃薯晚疫病抗病性对比试验结果如表3所示。

表3 马铃薯晚疫病抗病性对比

晚疫病流行时，正常施钾的地块比不施钾肥的地块中心病株形成时间晚4～7 d、传播速度慢3～4 d，给药剂预防争取了宝贵时间，造成的危害较轻；而不施钾肥的地块中心病株一旦形成，便很快蔓延，8～12 d时约70%的植株茎、叶被致病疫霉侵染，后经2～3 d达高峰期，危害程度重，可见增施钾肥可提高马铃薯植株抗病性，可有效减轻病害发生，能挽回一定的产量和经济损失。

3.2 马铃薯优化栽培方式

由于土地有限，以及受种植习惯、饮食口味和市场需求等因素影响，连茬和近茬种植仍是马铃薯的主要栽培方式，而在实践中存在连茬大幅减产、品质严重退化的现象。根据文献[20-21]，白银市土壤含钾量较为丰富(全钾1.67%，其中可被植物直接吸收利用的速效钾含量为180 mg/kg)，但种植首茬马铃薯后，若不额外补充，土壤速效钾会迅速降低到50～100 mg/kg，下降幅度超过40%。据历年试验数据，不同茬次马铃薯测产数据如表4所示。

表4 马铃薯不同茬次平均产量

山旱地(露地)连茬栽培较近茬栽培马铃薯产量下降近41%，较次近茬栽培下降54%，较远茬栽培下降56%；山旱地(地膜)连茬栽培较近茬栽培减产44%，较次近茬栽培减产57%，较远茬栽培减产58%。总体而言，传统的连茬栽培方式不利于提高马铃薯产量。茬次对马铃薯产量的影响规律如图3所示。

图3 白银市马铃薯不同茬次平均产量变化趋势

不同栽培方式下，马铃薯不同茬次平均产量具有相同的变化趋势，而当轮作间隔超过三年时，对于马铃薯产量的提高已十分有限。

连茬栽培不仅带来土壤矿质元素失调，且马铃薯掠夺性吸收钾元素使得植物根际生态条件更为恶化，不利于间作、套种的其他作物生长，造成土地整体利用率的降低。在保证马铃薯高产、高品质的同时，需兼顾土地利用率与经济效益。结合农业生产经验，本文优化了马铃薯栽培方式，马铃薯种植面积应不超过耕地总面积的三分之一，采取三类作物三年一个轮次的轮作栽培方式，在旱作区采用小麦—豆类—马铃薯或玉米—胡麻—马铃薯的三年轮作茬次为宜，应避免茄科类连茬，并适时施加合理数量的优质钾肥，实现持续稳产高产的目标。

3.3 马铃薯施肥推荐方案

基于马铃薯高耗钾特性及钾肥对马铃薯块茎生长特性的影响，以充分满足马铃薯生长过程中各阶段对营养物质的需求为原则，遵循“基肥为主，追肥为辅”的模式，制定了马铃薯施肥推荐方案，用于指导相关试验或农业生产。

3.3.1 基肥

马铃薯生长期较长(约4～5个月)，基肥对于提高马铃薯产量至关重要，重施含钾量较多的农家肥作为基肥。基肥的施加量根据耕地实际情况、有效钾丰缺程度进行科学评估，兼顾合理施肥与经济效益。本方案以农家肥(充分腐熟的猪粪)为例，结合不同栽培方式，推荐对于多年未种植高耗钾作物(马铃薯、胡麻、甜菜、葵花等)的耕地，可少施或不施；对于近茬种植高耗钾作物的耕地(轮作间隔2～3年)栽培马铃薯时应多施农家肥，施加猪粪22 500～30 000 kg/hm2；而连茬栽培方式下，应重施农家肥，施加猪粪30 000～37 500 kg/hm2，充分补充土壤钾元素含量。基肥在起垄前配合深翻耙耱一次性施入。

3.3.2 苗肥

马铃薯出苗时间较短，在齐苗前应施加1～2次苗肥，以促进幼苗根、叶生长，推荐施加农家肥草木灰、磷酸二铵各750 kg/hm2。苗肥施加时，尽可能避免损伤幼苗，距离根系10 cm处深施。

3.3.3 花肥

现蕾开花期，马铃薯茎叶迅速生长，地上植株基本形成，地下块茎开始形成，随后进入膨大期，这一时期是吸收各类营养物质的高峰期，在团棵至开花前追施钾肥效果最好。应追施农家肥，兼顾补充磷肥，推荐施加腐熟猪粪3 000 kg/hm2，配合磷酸钾、磷酸二铵等600～750 kg/hm2，追肥后培土，促进营养物质的有效吸收。

若现蕾开花期若不具备土壤追肥条件，也可选择根外追肥，多次叶面喷施，浓度为1%的水溶性复合硝酸钾(钾宝)溶液，钾宝具有钾元素含量高、有害残留物少的优点，是目前工业钾肥中质量最优的品种。

此外需要强调的是，在砂性土壤中，施加追肥应采取“少量多次”的方式，避免钾元素流失。

3.3.4 块茎膨大期追肥

8月下旬至9月中旬，马铃薯块茎进入快速膨大期，地上植株和地下块茎同时生长，需要消耗大量养分，根据植株生长情况适量补给，选用转化快、易吸收的速效性复合肥为宜，推荐施加磷酸钾、磷酸二铵450～600 kg/hm2。若植株生长旺盛，可以不补。

3.3.5 施肥配合

马铃薯栽培中各类矿质元素消耗量存在较大差异，其中钾元素需求量最大、氮元素次之、磷元素最少。磷元素在土壤中与水、氧作用，形成大量不溶性无机盐，导致磷肥的利用率最低(20%～30%)，需合理安排各类肥料的使用量，施肥的数量顺序应为钾肥最多、磷肥次之、氮肥最少[22]。钾肥以上述推荐施加量为标准，磷肥主要以磷酸二铵、过磷酸钙、磷酸钙为主，施加量600～750 kg/hm2。

4 结论

1) 分析与归纳了马铃薯在干旱地区对钾元素掠夺性吸收的生物学机理与其缺钾形态表现。

2) 钾肥的科学、合理施加对于提高马铃薯中型块茎产量、改善块茎形状、晚疫病抗性等具有积极作用。

3) 栽培方式对于马铃薯产量具有重要影响，传统的连茬栽培方式不利于提高马铃薯产量，而轮作间隔超过三年时，马铃薯产量的提高已十分有限。基于白银市山旱地不同茬次马铃薯测产数据，优化了旱作区马铃薯茬次安排，推荐采用小麦—豆类—马铃薯或玉米—胡麻—马铃薯的三年轮作方案，且应避免茄科类连茬。

4) 以农家肥为主体，制定了马铃薯施肥推荐方案，包括基肥、苗肥、花肥、花后追肥各个阶段的施加量控制、施加时机选择以及各类肥料配合关系，本着因地制宜的方针，结合近年来当地养猪业的兴起，优质猪粪有一定储量，本文推荐基肥首选猪粪，施加量22 500～30 000 kg/hm2；苗肥以草木灰、磷酸二铵各750 kg/hm2；花肥推荐施加腐熟猪粪3 000 kg/hm2；块茎膨大期追肥推荐施加磷酸钾、磷酸二铵450～600 kg/hm2。