施钾量对马铃薯生长发育及氮磷钾积累分配的影响

刘可心，王克秀，唐铭霞，何 卫，杨雯婷，李 萍，胡建军

（1四川省农业科学院作物研究所，成都 610066；2布拖县农业农村局，四川布拖 616350）

0 引言

马铃薯适应性强，分布范围广，是世界第三、中国第四大粮食作物。2015年，中国正式启动马铃薯主粮化发展战略，明确了马铃薯粮食作物的重要地位，极大促进了中国马铃薯产业发展。2019年，中国马铃薯种植面积约491万hm2，年产量达9182万t[1]。马铃薯同时也是四川最具增产增收潜力的作物，是民族地区、贫困山区重要粮食作物，对贫困地区脱贫致富、乡村振兴及保障粮食安全具有重要意义。

钾是马铃薯生长发育必需的大量元素之一。钾元素对促进光合作用和淀粉形成有重要作用，钾肥充足植株生长健壮，茎秆坚实，抗病力强[2]。马铃薯是喜钾作物，在生长过程中对钾素的需求量极大。研究表明：氮、磷、钾三要素中，每生产1 t鲜薯吸收N、P、K分别为4.38、0.79、6.55 kg，其中钾的吸收量最大[3]，钾对马铃薯同化物的合成、转运和分配及产量形成有重要作用，充足的钾肥供应是获得高产的基础[4]。而中国耕地土壤普遍缺钾，缺钾土壤约占中国耕地面积的23%[5]。钾素供应不足极大限制中国马铃薯产量和品质的提升[6]。研究表明，马铃薯产量的形成与钾元素有密切关系，其产量与土壤速效钾含量呈极显著正相关，且钾对马铃薯产量的影响主要是通过结薯个数增多和大中薯率比例提高来实现的，提高土壤速效钾含量可有效提高马铃薯产量[7-8]。

四川作为中国重要的马铃薯主产区，具有独特的立体气候和得天独厚的生态条件，生产的鲜薯四季供应，周年上市，经济效益好，应用潜力大。但该区地域辽阔，温光等生态条件差异大，生产管理技术区域差异大，生产上偏施氮肥，忽视钾肥。目前诸多学者在施钾量对马铃薯产量和品质影响进行了较多研究[9-12]，但对于四川地区施钾量对氮磷钾养分吸收积累分配的研究鲜有报道。本研究拟通过施钾量对不同生育期植株长势，氮磷钾吸收、积累与分配和产量的影响研究，以期为合理进行钾肥管理，增产增效，提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种‘费乌瑞它’和‘川芋117’均来自四川省农业科学院作物研究所。

1.2 试验设计

1.2.1 马铃薯栽种 试验在四川省农业科学院作物所进行。采用沙土盆栽方式，盆直径36 cm，高32 cm，每盆装土壤14 kg，密度为77160株/hm2。

1.2.2 试验设计 试验采用两因素裂区设计，品种为主区，施钾量为副区，施钾量分别为0、112.5、225、337.5、450 kg/hm2。每处理重复3次，每小区种植10盆马铃薯，总计300盆。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 株高和冠层覆盖度 出苗20天开始，每小区随机选取5株调查株高和冠层覆盖率，每周调查1次，共调查4次。株高用刻度尺测量，冠层覆盖度即绿色茎叶部分面积覆盖土地的百分率用5 cm×5 cm自制框架测量[13]。

1.3.2 干物质含量和氮磷钾 出苗58天每小区随机选取5株，清水冲洗干净并吸干水分，105℃杀青30 min后，80℃烘干至恒重，称取干重，计算干物质含量。所有样品烘干称重后，粉碎并过60目筛，取样袋密封，用于全氮含量（凯氏定氮法）、全磷含量（钒钼黄比色法）、全钾含量（火焰原子吸收分光光度计法）的测定。。

1.3.3 产量 出苗90天收获，每小区随机选取5株记录主茎数和匍匐茎数，收获分单株记录结薯数并称重，计算单株结薯数、单株产量(g)和产量(kg/hm2)。

1.4 数据统计与分析

数据采用DPS 18.10统计软件进行分析，用Micsoft Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 施钾量对马铃薯株高的影响

由图1可知，‘费乌瑞它’株高随施钾量增加先增加后降低，在225 kg/hm2施钾量株高最大，显著大于其他施钾处理，不施钾处理的株高极显著低于所有施钾处理。‘川芋117’株高随施钾量增加基本呈增加趋势，不施钾处理株高显著低于施钾处理，施钾处理之间株高差异不显著。‘川芋117’株高显著大于‘费乌瑞它’。

图1 不同施K量株高变化

2.2 施钾量对马铃薯冠层覆盖度的影响

图2显示，随施钾量增加，2个品种的冠层覆盖度变化规律基本一致，均先增加后降低，在225 kg/hm2施钾量最大。2个品种冠层覆盖度变化大致分为两组，第1组为0 kg/hm2施钾量和112.5 kg/hm2施钾量处理，第2组为225、337.5、450 kg/hm23个高钾处理，第2组的冠层覆盖度显著大于第1组，但第2组3个高钾处理差异不显著。‘费乌瑞它’出苗20～27天，冠层覆盖度增长速度最快，出苗27天各处理差异最大，出苗27～41天，冠层覆盖度继续增加，但增速变小。‘川芋117’出苗27～34天冠层覆盖度增速最大，后稍微减缓，出苗34～41天，第2组高钾处理与第1组差异最大。

图2 不同施K量冠层覆盖度变化

2.3 施钾量对马铃薯氮素积累与分配的影响

由表1可知，不同施钾处理对马铃薯植株和块茎氮含量均有影响，随施钾量增加二者先增高后降低，均在225 kg/hm2钾素处理最高，‘川芋117’块茎氮含量处理之间达显著水平，‘川芋117’植株氮含量大于‘费乌瑞它’，而块茎氮含量则相反。氮素积累量因器官不同而异，随施钾量增加，植株氮素积累量呈上升趋势，处理之间差异显著，而块茎氮素积累量呈先升高后降低趋势，两品种趋势表现一致，‘川芋117’植株氮素积累量显著大于‘费乌瑞它’。氮素在植株与块茎中的分配比例受品种和施钾量影响。‘费乌瑞它’块茎分配比例大于‘川芋117’。随施钾量增大，植株氮素分配量增加，块茎氮素分配比例下降，处理之间差异极显著，2品种均在未施钾处理块茎氮素分配比例最高。

2.4 施钾量对马铃薯磷素积累的影响

各器官磷含量随施钾量增加呈先升高后降低趋势，两品种表现基本一致。随施钾量增高，植株和块茎磷素积累量均先升高后降低，在225 kg/hm2处理时达到最大值，除‘费乌瑞它’块茎外，各器官施钾处理磷素积累量均显著高于未施钾处理，‘川芋117’各器官磷素积累量大于费乌瑞它。氮素在植株与块茎中的分配比例受品种和施钾量影响（表1）。‘费乌瑞它’块茎分配比例大于‘川芋117’。随施钾量增大，植株氮素分配量增加，块茎氮素分配比例下降，处理之间差异极显著，2品种均在未施钾处理块茎氮素分配比例最高（表2）。

表1 施钾量对马铃薯各器官氮素吸收积累和分配的影响（%干物质含量）

表2 施钾量对马铃薯各器官磷素吸收积累和分配的影响（%干物质含量）

2.5 施钾量对马铃薯植株和块茎钾素积累与分配的影响

由表3可知，各器官钾含量与钾积累量表现一致，均随施钾量增加，呈递增趋势，处理之间差异显著，两品种表现一致‘，费乌瑞它’钾含量大于‘川芋117’。钾素在各器官中的分配比例受品种和施钾量影响，植株钾素分配比例随施钾量增加而增加，至337.5 kg/hm2和450 kg/hm22个高钾处理，分配比例最高，两处理差异不显著。块茎钾素分配比例随施钾量增加，呈降低趋势，112.5kg/hm2处理降幅最大，2品种分别降低34.1%和26.5%，之后降幅变小，处理之间差异显著，同样在2个高钾处理趋于稳定。

表3 施钾量对马铃薯各器官钾素吸收积累和分配的影响

2.6 施钾量对马铃薯单株产量及相关指标的影响

由表4可知，随施钾量增加，3个高钾处理的主茎数和匍匐茎数显著大于低钾和未施钾处理，‘费乌瑞它’主茎数大于‘川芋117’，而‘川芋117’匍匐茎数大于‘费乌瑞它’。‘费乌瑞它’与‘川芋117’均在施钾量为225 kg/hm2时单株产量最大，分别为379.3 g/株及426.7 g/株。

表4 施钾量对产量和相关指标的影响

试验结果表明，施钾对马铃薯块茎产量有明显影响（图3），随施钾量增加，产量先增加后降低。当施钾量为225 kg/hm2时，‘费乌瑞它’和‘川芋117’产量最高分别为29263 kg/hm2和32922 kg/hm2，显著高于空白和112.5 kg/hm2处理，分别较对照增产80.3%和55.6%，继续增加施钾量，产量下降。通过对块茎产量和施钾量的拟合曲线表明块茎产量和施钾量之间呈极显著的二次函数关系（图3），依据回归方程，‘费乌瑞它’和‘川芋117’分别在当施钾量为302.8 kg/hm2和253.0 kg/hm2时，可以获得相应最高块茎产量28178 kg/hm2和32902 kg/hm2。

图3 施钾量对产量的影响

3 结论

适当增施钾肥，有利于各器官氮、磷、钾元素的吸收、积累与分配，促进马铃薯生长发育和产量提升。在四川盆地弱光生态条件下，施钾量为225 kg/hm2可获得理想产量，继续增加钾肥用量，产量和经济效益下降。

4 讨论

钾素对马铃薯植株营养生长具有明显的促进作用，但钾素用量过高不利于其健康生长。汤立阳[14]研究发现，增施钾肥可以显著提高马铃薯株高和主茎数，施钾量225 kg/hm2株高最大。杨明君等[15]、樊民夫等[16]研究发现，冠层覆盖度与块茎产量呈显著正相关。本研究同样发现，2个参试品种株高和冠层覆盖度均随施钾量增加先增加后降低，在施钾量225 kg/hm2株高和冠层覆盖度最大。

养分的吸收积累对马铃薯生长发育具有重要影响。研究发现氮素可使马铃薯生育后期光合势维持在较高水平，延缓叶片衰亡，促进块茎发育[17]。氮素含量和氮素分配比例因器官不同而异，全生育期茎叶氮含量大于块茎氮含量[18-19]，本研究同样发现，出苗58天，各处理茎叶氮含量均大于块茎氮含量，且随施钾量增加，氮在块茎中的分配比例降低。马铃薯的生长发育，抗旱和抗寒能力及耐贮性的提高均离不开磷元素[20]。本研究发现，施钾量对各器官磷素含量，积累量和分配比例有明显影响。植株中钾的含量影响作物的抗旱、抗病、耐盐碱等能力，提高植株中的钾含量，对于提高作物产量和改善作物品质具有重要作用[21]。本研究与何佳芳等[22]研究结果一致，表明马铃薯各器官含钾量随施钾量的增多而上升。

匍匐茎的发生是马铃薯块茎形成的必备条件，是决定马铃薯产量的重要基础和前提。本研究发现，随施钾量增加，3个高钾处理的主茎数和匍匐茎数显著大于低钾和未施钾处理，增施钾肥显著提高了马铃薯的匍匐茎数。合理施钾能明显提高马铃薯商品薯率、产量和淀粉含量[23-25]。何佳芳等[22]研究发现，过量施钾对马铃薯的增产不利，植株体内钾素含量超过适量水平后，产量不再随钾素含量的提高而上升。过多的施用钾肥使植株体内钾素含量增加，超过最高产量后吸收的钾素属于奢侈吸收。本研究也获得同样结果，马铃薯产量随施钾量增加，先增加后降低，当施钾量为225 kg/hm2时，‘费乌瑞它’和‘川芋117’均获得最高产量，显著高于空白和112.5 kg/hm2处理，分别较对照增产80.3%和55.6%，继续增加施钾量，产量下降。