施钾量对藜麦养分吸收及产量的影响

赵玺 王致和 宿翠翠 张亚萍 余亚琳 马凤捷 张靖

摘要 ［目的］探究土壤速效钾含量和藜麦养分吸收及产量对不同钾肥施用量的响应规律。［方法］通过田间试验分析了不同钾肥施用量 （0、40、60、80、100 kg/hm2 ） 对土壤速效钾含量、藜麦养分吸收、利用及产量构成的影响。［结果］不同施钾水平下，土壤速效钾含量随藜麦生育期推进呈降低趋势；且施钾量为100 kg/hm2水平下，土壤速效钾含量较高。随施钾量的增加，钾肥贡献率、钾肥农学利用率（KAE）及钾肥吸收利用率（KRE）呈先增后减趋势，钾素偏生产力呈减小趋势；藜麦植株中氮、磷、钾素的含量随施钾量的增加呈先增后减趋势，且均在T3条件下达到最高；产量构成因素以T3处理最高，其产量较T0、T1、T2、T4分别提高102.58%、61.03%、43.14%、20.67%。［结论］施钾80 kg/hm2 可获得较高的藜麦产量及钾肥利用效率，是研究区合理的钾肥施用量。

关键词 施钾量；藜麦；养分吸收；产量构成

中图分类号 S519  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）10-0134-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.030

Abstract ［Objective］ To investigate the response of soil available potassium content， nutrient absorption and yield of quinoa to different potassium application rates.［Method］ Field experiments were conducted to analyze the effects of different potassium application rates （0， 40， 60， 80， 100 kg/hm2） on soil available potassiun content， nutrient absorption， utilization and yield of quinoa.［Result］Under different K application levels， the content of available K in soil decreased with the development of quinoa.The content of soil available K was higher at 100 kg/hm2.With the increase of potassium application， the contribution rate of potassium fertilizer， the agricultural utilization rate of potassium fertilizer （KAE） and the absorption utilization rate of potassium fertilizer （KRE） increased firstly and then decreased obviously， and the partial productivity of potassium fertilizer decreased.The contents of N， P and K in quinoa plants increased first and then decreased.N， P and K were the highest in T3 treatment.Compared with T0， T1， T2 and T4， T3 treatment increased yield by 102.58%， 61.03%， 43.14% and 20.67%， respectively.［Conclusion］Potassium application rate of 80 kg/hm2 could obtain higher yield of quinoa and utilization efficiency of potassium fertilizer， which was a reasonable potassium application rate in the study area.

Key words Potassium level;Quinoa;Nutrient absorption;Yield

藜麥（Chenopodium quinoa Willd）属双子叶藜科草本植物，原产于南美洲，是唯一能满足人体营养需求的全营养食品［1-3］。自2013 年“国际藜麦年”之后，我国山西、青海、甘肃等地陆续开始引进试种。截至2019年，全国藜麦种植面积近1.67万hm2，总产量约2.88万t，种植面积和总产量跃居世界第三。甘肃于2011年成功引进，并推广至省内14个地区35个县区，种植面积逐年扩增，得利于藜麦耐盐碱、耐干旱、耐低温等特性［4］，目前已成为甘肃高海拔、盐碱区、贫瘠区、干旱少雨区的特色经济作物之一。据统计，2019年甘肃藜麦种植面积超过0.6万hm2，占全国藜麦种植面积的40%。

钾是藜麦等作物生长发育的必需元素，目前已有较多学者对钾肥与作物产量、品质、肥料利用率、光合等方面开展了研究，结果表明适量施钾可有效防止作物倒伏，促进番茄、小麦等叶绿素合成及光合作用，进而提高作物产量［5-8］，改善植株氮、磷、钾吸收能力，提高钾肥利用效率［9-10］。随着钾肥用量的增加，植株对氮、磷、钾素吸收量也增加；盆栽藜麦试验表明，当钾肥用量在63 kg/hm2时，藜麦干物质量及植株氮、磷、钾素累积吸收量均最大［11］；钾肥用量的研究集中于小麦、玉米、水稻等大宗作物，对藜麦大田生长的影响报道较少。

在藜麦生产中，普遍存在不施、少施或过量施钾等现象，不仅不利于产量及钾肥利用率的提升，还会使土壤养分失调，且过量施钾同时会增加生产成本。因此，合理施用钾肥、提高钾肥利用效率是保证藜麦高效生产的关键。钾肥利用率受钾肥施用量及土壤特性等影响较大［12-13］。

笔者通过分析不同钾肥施用量对“陇藜1号”钾肥养分吸收利用效率及产量的影响，旨在为指导试验区藜麦合理施钾、提高钾肥利用效率及藜麦优质高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在甘肃省农业工程技术研究院试验基地（武威市凉州区黄羊镇）进行。试验区位于河西走廊东端（102°50′59″E，37°40′29″N），平均海拔1 744.5 m，年平均气温8.2 ℃。多年平均降雨量150 mm，年蒸发量2 400 mm。试验区土壤类型为灌漠土，土壤容重1.29 g/cm3。0～30 cm土层全氮含量0.87 g/kg、有效磷15.5 mg/kg 、速效钾34 mg/kg 、有机质8.51 g/kg、pH 8.53、电导率205.9 μS/cm。

1.2 试验设计 采用随机区组设计，品种为“陇藜1号”。施钾量设4个水平：T1（40 kg/hm2）、T2（60 kg/hm2）、T3（80 kg/hm2）、T4（100 kg/hm2）及不施肥T0（0 kg/hm2 ），共5个处理 ，3 次重复，15个小区，小区面积35 m2，四周設保护带。钾肥采用农用硫酸钾（K2O含量24%）；氮肥采用尿素（纯氮46.4%），磷肥采用过磷酸钙（P2O5 14%），氮、磷、钾肥均于覆膜前以底肥形式一次性施入。采用膜下滴灌，每膜铺设2条滴灌带，一膜种植3行，膜面宽1.2 m，株距30 cm，行距40 cm，采用人工穴播，每穴播种3～5粒种子，播深2～3 cm。于2021年4月16日播种，4月22日出苗，9月10日收获，生育期141 d。于播前、花期及灌浆期灌水，病虫害防治等管理措施同大田。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 测产及考种。藜麦成熟期每个试验小区随机选取5 株长势一致植株，晾干脱粒后测定单株籽粒质量、单株穗重、千粒重等，换算籽粒产量。

1.3.2 土壤速效钾。分别于出苗后第15天起每隔20 d在每个小区随机选3个点用土钻收集0～30 cm的土样，土样风干后过1 mm筛用于测定速效钾含量，采用NH4OAc浸提-火焰光度计法测定方法。

1.3.3 植株样中氮、磷、钾含量的测定。于藜麦出苗后第14天起每隔20 d，每个试验小区随机选取3株长势一致的藜麦植株，置于105  ℃烘箱杀青后80 ℃烘干至恒重，将植株样粉碎，过80目筛后取样，用H2SO4 -H2O消煮，氮素含量测定采用凯氏定氮仪（FOSS-8400），磷素含量测定采用钒钼黄比色法，钾素含量测定采用火焰光度法。

1.3.4 钾肥养分利用效率及相关参数计算。

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

钾肥吸收利用率=（施钾肥区藜麦钾素总累积量-不施钾肥区藜麦钾素总累积量）/钾肥用量×100%

钾肥农学利用率（kg/kg）=（施钾区藜麦产量-缺钾区藜麦产量）/ 施钾量

钾肥偏生产力（kg/kg）= 施钾区藜麦产量 /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）

钾肥贡献率=（施钾肥区藜麦产量-不施钾肥区藜麦产量）/施钾肥区藜麦产量×100%

1.4 数据分析

采用 Microsoft Excel 2017进行数据处理，利用 SPSS 21软件进行统计分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 钾肥施用量对土壤速效钾含量的影响 不同施钾量水平下，藜麦各生长时期土壤速效钾含量见图1。从图1可以看出，各处理土壤速效钾含量在7月26日之前基本呈逐渐降低趋势，7月26日以后趋于平稳。4个施钾处理土壤速效钾含量均明显高于对照处理T0，分别较T0 高5.21%～19.35%、16.67%～67.78%、20.83%～61.47%、6.82%～84.68%，表明施用钾肥能够增加土壤的供钾能力，有效促进藜麦植株对钾素的吸收。土壤中速效钾含量随施钾量的增加而增加，土壤速效钾含量基本呈T4>T3>T2>T1>T0 趋势，处理间差异显著。

2.2 钾肥施用量对藜麦氮、磷、钾素含量的影响

从图2a可以看出，在整个生育期内藜麦地上部氮素吸收量呈上升趋势；出苗后55 d（6月17日）左右各处理藜麦吸收氮素平均为 1.47 % ，而出苗后75、95、115、135 d的地上部氮吸收量平均分别为 2.40%、3.58%、3.49%和3.67% 。与对照处理T0

相比，钾肥处理显著提高了藜麦地上部氮吸收量（P＜0.05），每个生长时期不施钾处理T0植株中氮素含量最低，收获期，施钾处理T1、T2、T3、T4较不施钾处理T0分别高11.27%、18.87%、31.03%、35.84%；同一钾肥施用量条件下各生育期藜麦地上部氮吸收量总体呈先增加后趋于平稳趋势，生长约95 d，藜麦植株中氮素的积累速率较快，其后涨幅不增加。不同生长时期T3和T4施钾处理的植株中氮含量均高于其他处理，但这2个处理间无显著差异。

不同钾肥施用量藜麦植株对磷素的吸收动态见图2b。由图2b可知，全生育期藜麦对磷素吸收量随生育进程呈缓慢上升趋势；与不施钾处理T0对比，施用钾肥可以显著提高藜麦不同生长时期植株对磷素的吸收量，各生长时期施钾处理藜麦植株中磷素含量均高于不施钾处理。出苗后115 d（8月16日）左右，各处理植株中磷素含量基本达到最大，收获期各处理植株中磷素含量增幅不明显，各生长时期藜麦植株中磷素含量在不同钾肥使用量处理中表现各异，整体而言，整个生育期均以T3处理藜麦植株中磷素含量最高，T4次之，不施钾处理T0最低。

不同钾肥施用量藜麦植株中钾素吸收动态见图2c，整体变化趋势与氮素、磷素一致，各处理植株中钾素含量在整个生育过程中持续上升，趋势明显，在成熟期达到最高；出苗后55 d（6月17日）左右各处理藜麦吸收钾素平均为1.80% ，而出苗后75、95、115、135 d时的地上部氮吸收量平均分别为 4.39%、7.07%、7.69%和8.37%。施用钾肥可以提高藜麦植株对钾素的吸收。藜麦植株中钾素含量随着施钾水平的提高而不斷增高，同期比较，钾素积累量基本呈 T4＞T3＞T2＞T1＞T0的规律，其中施钾处理T4藜麦植株中钾素含量较其他处理均大。各处理于收获时钾素累积量均达到峰值，各处理钾素累积量依次为6.67%、6.89%、8.97%、9.47%、9.88%，各处理间差异显著 （P＜0.05）。钾素动态变化在出苗后95 d（7月26日）左右基本趋于稳定，表明适量施用钾肥有利于促进藜麦早期对钾素的大量吸收。

2.3 不同钾肥施用量对藜麦产量构成因素的影响

由表1可知，施钾对藜麦单株穗粒重、千粒重、单株穗重及产量均有一定的影响。其中单株穗粒重随钾肥用量的增加呈先增长后下降趋势，不施钾处理T0最低，为32.49 g，施钾处理T3最高，为41.79 g，T3处理较T0、T1、T2、T4分别提高28.62%、17.52%、10.26%、3.01%；处理T2、T3、T4间存在差异，但差异不显著，但与不施钾处理T0差异显著，不施钾T0和低钾处理T1间差异不显著。

钾肥施用量对藜麦千粒重有一定的影响，藜麦千粒重随着钾肥用量的增加呈先增长后下降趋势，其中不施钾处理T0的千粒重最低，为3.75 g，施钾处理T3的千粒重最高为4.45 g，分别比T0、T1、T2、T4处理高18.67%、12.66%、5.20%、2.77%。各处理藜麦千粒重从大到小依次为T3>T4>T2>T1>T0。其中施钾处理T2、T3、T4间差异不显著，不施钾处理T0和低钾处理T1间差异也不显著，但施钾处理T2、T3、T4与不施钾处理T0间存在显著差异 （P＜0.05）。

钾肥用量对单株穗重有影响，但5个处理藜麦的单株穗重相差不大，单株穗重最高为T3处理，较不施钾处理T0和施钾处理T1、T2、T4分别高25.11%、20.31%、6.39%、4.86%。其中施钾处理T2、T3、T4藜麦单株穗重无显著差异，不施钾处理T0与低钾处理T1间差异不显著，但T2、T3、T4与T0、T1间差异显著。这说明施钾有利于提高藜麦单株穗重。

产量随着施钾量的增加呈先增长后下降趋势，各处理间均存在差异，其中施钾处理T3、T4与不施钾处理T0、施钾处理T1和T2间差异显著。5个处理藜麦产量从高到低依次为T3、T4、T2、T1和T0，施钾能有效提高藜麦的单位面积产量，各施钾处理较不施钾处理单位面积干重分别高25.79%、41.55%、102.58%、67.87%。

2.4 不同钾肥施用量对藜麦钾肥利用效率的影响

通常钾肥利用率用钾肥农学利用率（KAE）、钾肥吸收利用率（KRE）、钾肥生理利用率（KPE）、钾肥偏生产力（PFPK）及钾肥贡献率等来表征。从表2可以看出，钾肥农学利用率（KAE）、钾肥吸收利用率（KRE）以及钾肥贡献率均随着钾肥施用量的增加呈先升高后降低趋势；当钾肥施用量大于80 kg/hm2后，以上3个指标均呈降低趋势，说明钾肥施用量超出一定限值后，藜麦得不到充分的吸收和利用，必须适当减量才能提高藜麦钾肥利用效率；施钾处理T3的KPE和PFPK较施钾处理T2和T4高，处理T1的KPE和PFPK均较高，但该处理钾肥贡献率、KAE及KRE均较低。

3 讨论

土壤钾素按照有效性分为速效钾 （水溶性钾和交换性钾）、缓效钾 （非交换性钾） 及相对无效钾 （矿物钾），其中速效钾含量［14-15］决定土壤中钾素水平。孔庆波等［16］连续3年研究滴灌条件下钾肥减量对香蕉产量及钾素平衡的结果表明，土壤中速效钾、缓效钾及全钾均随着施钾量的增加而增大。不同施钾水平对土壤速效钾含量和养分吸收试验中得出，施用钾肥后土壤速效钾含量显著高于不施用钾肥［17-18］。但曾德武等［19］认为，钾肥施用量对收获后稻田土壤中的磷素、氮素及钾素含量的影响并不明显。该研究表明，与不施用钾肥处理T0相比，施用钾肥的处理明显提高了土壤速效钾含量，收获时，施钾处理T1、T2、T3、T4土壤速效钾分别较不施钾处理T0提高20.45%、65.91%、29.55%、9.09%。土壤中速效钾含量随钾肥施用量的增加而增大，整个生长期内，各处理土壤速效钾含量表现为T4>T3>T2>T1>T0。钾素可以促进作物茎秆伸长、茎秆维管束发育。藜麦出苗后至开花期是藜麦生长的旺盛期，也是钾素的需求高峰期，需要土壤提供大量的钾素，该时段土壤速效钾含量迅速降低，开花后藜麦吸收钾素量明显减少，土壤中的速效钾进行新的平衡转化，使得土壤中的速效钾含量趋于稳定。

钾离子渗透性强，能够快速透过生物膜。施用钾肥能够提高土壤中钾素的含量，使得作物能快速吸收钾离子，当作物体内钾浓度达到一定量时，能够促进植株对土壤中无机氮的吸收，同时也会对磷素的吸收产生影响［20］。王锋等［21］研究认为，甘薯钾素积累量变化呈“S”型增长曲线。施用钾肥能够显著提高剑麻、棉花及藜麦等作物地上部和根系的吸钾量，同时根系吸氮量、地上部和根系吸磷量均有所提高；但过量施用钾肥会使棉花和藜麦等对氮、磷、钾素的吸收量降低［22-23］。该研究得出，藜麦全生育期内氮、磷、钾含量基本符合“S”型增长规律。当钾肥用量从0 kg/hm2增至80 kg/hm2时，随着钾肥施用量的增加，藜麦植株中氮磷钾含量均增加，当钾肥用量高于80 kg/hm2时，藜麦植株中氮、磷、钾含量增幅不大，施钾处理T3与T4间差异不显著。这说明适宜的钾肥施用量能够促进植株对土壤中氮磷钾养分的吸收利用，也是藜麦生长发育的重要因素。

肥料利用率是反映肥料施用量是否合理的重要表征［24］。研究表明，施用钾肥的春大豆钾利用效率极显著低于不施用钾肥处理［25］。杨庆飞等［26］研究认为，随着钾肥施用量的增加，甘薯KRE 呈先增大后降低趋势。该研究表明，随着钾肥施用量的增加，藜麦的钾肥贡献率、KAE和KER均呈先增后减趋势，且在钾肥施用量为80 kg/hm2时，KAE和KER均达到最大值，这与上述研究结果一致。甜荞麦钾生理效率随着钾肥施用量的增加而降低，甜蕎麦植株营养体中钾素利用效率随着施用钾肥而降低，这表明土壤缺钾时能够有效提高钾素利用效率［27］。该研究中，随着施用钾肥量的增加，T1处理中藜麦的KPE和PFPK 较高，T3>T2>T4，虽然T1 处理的KAE和PFPK较高，但藜麦产量和钾素吸收量显著低于T3处理，施钾处理T3的单位面积产量较T4处理高20.67%。由此可知，要在保证产量的前提下，提高作物钾肥利用效率，避免作物营养体对钾素的奢侈吸收［28］。

肥料合理配施是土壤养分实现平衡的途径，对实现资源高效、作物高产和环境保护等具有重要意义［29-30］。Jin［31］认为，养分投入不平衡是导致化肥利用效率低下和环境问题凸显的根源。李新旺等［32］研究认为，长期合理配施化肥能全面提高土壤养分含量和作物产量。研究表明，施用钾肥对促进作物营养器官的生长具有重要作用，并能够提高作物植株对氮、磷、钾等养分的吸收，且向生殖器官进行转移和分配，从而提高作物的产量和品质［33-34］。该研究结果表明，不同施用钾肥量处理下，藜麦单株穗粒重、千粒重、单株穗重及单位面积产量均表现为随着钾肥施用量的增加呈先增加后趋于平稳的变化趋势，当施用钾肥量为80 kg/hm2左右时，各产量构成因素指标均最大，当施加量继续增加时，各指标增幅不大并呈略微降低趋势，不同施钾水平藜麦单位面积产量表现为T3＞T4＞T2＞T1＞T0。水稻、三七、甜荞麦等产量在一定的钾肥施用量范围内随施用钾肥量的增加而增加，当钾肥施用量继续增加时，产量呈下降趋势［17，27，35］，该研究结果与上述作物的研究结果一致。因此，追求藜麦高产稳产需合理施用钾肥才能充分发挥作物的最大生产潜力。

4 结论

施用钾肥能够有效提升土壤供钾能力，促进藜麦植株对氮素、磷素和钾素吸收；其中T4土壤速效钾含量较高，T3处理藜麦植株氮磷钾吸收量较高。T3处理的钾肥利用率及钾肥贡献率显著高于其他处理；施用钾肥能够显著提高藜麦产量，其中T3处理的产量及产量构成因素均优于其他处理。综合藜麦养分吸收、钾肥利用效率及产量等因素，施用80 kg/hm2钾肥更有助于实现藜麦高产，且能提高钾肥利用效率。

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