新型钾肥对鲜食玉米生长和钾素吸收利用与供应影响研究

袁国懋 卢树昌 裴子萱 马志伟 王君平 张彤

摘    要：钾肥对作物生长与土壤供钾水平有重要作用。为了研究新型钾肥对作物生长影响，将新型钾肥材料设计处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 6个不同施钾量水平（0、75、150、225、300、375 kg K2O·hm-2），对鲜食玉米的生长、产量以及肥料效果进行系统研究。结果表明：处理Ⅳ（225 kg K2O·hm-2）的玉米长势最好；处理Ⅴ（300 kg K2O·hm-2）在玉米籽粒、根茎叶等干物质量及钾素吸收量方面均表现最好；处理Ⅳ钾素利用率最高，为58%。在土壤钾素供应方面，土壤当季供钾水平（速效钾）和供钾潜力（缓效钾）均为处理Ⅵ（375 kg K2O·hm-2）最高，处理Ⅳ次之。综合来看，处理Ⅳ（225 kg K2O·hm-2）对鲜食玉米的整体生长及土壤钾素供应表现最佳。

关键词：新型钾肥；鲜食玉米；钾素吸收利用；土壤钾素供应

中图分类号：S143.3+9          文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.06.004

Abstract： Potassium fertilizer plays an important role in crop growth and soil potassium supply level. To study the effect of new potassium fertilizer on crop growth， treatmentⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ six different potassium application levels （0， 75， 150， 225， 300， 375 kg K2O·hm-2） were designed based on the new potassium fertilizer material. The growth， yield and fertilizer effect of fresh maize were systematically studied in this experiment. The results showed that the maize under treatment IV（225 kg K2O·hm-2） had the best growth. The treatment V（300 kg K2O·hm-2） had the best performance in terms of dry matter quality and potassium uptake in corn grains， rhizomes and leaves. The highest utilization rate of potassium treatment IV was 58%. In terms of soil potassium supply， the seasonal potassium supply level （available potassium） and potassium supply potential （slowly available potassium） of soil were the highest in treatment VI（375 kg K2O·hm-2）， followed by treatment IV. Overall， treatment IV （225 kg K2O·hm-2） has the best performance on the fresh food maize growth and soil potassium supply.

Key words： new potash fertilizer; fresh food corn; potassium absorption and utilization; soil potassium supply

作者簡介：郭娟（1998—），女，四川内江人，在读硕士生，从事鱼类生态学研究。

通讯作者简介：曾燏（1981—），男，湖北武汉人，教授，博士，从事鱼类形态与演化、河流生态及重点水生生物保护等研究。

随着种植业结构调整和现代农业高质量发展的推进，人们对鲜食玉米的需求不断加大[1]。由于鲜食玉米的蛋白质含量、含糖量及维生素含量比普通玉米高，且口感好、易于消化，深受广大消费者的青睐[2]，因此，生产上对鲜食玉米产量、品质等相关研究较为普遍。钾素对作物生长有重要作用，如促进根细胞扩张、养分韧皮部运输和提高作物耐盐性[3]。适宜的钾素对玉米的产量和品质均有所提高，但土壤钾元素供应不足或超过适宜范围会对玉米的产量与品质造成不良影响[4]。研究发现，钾肥利用率受施钾量的影响较大[5]，施钾量过高或过低均会造成利用率不高[6]。盲目施用钾肥不仅会降低钾肥吸收利用，还会提高生产成本。本文基于一种新型钾肥材料，开展其在鲜食玉米作物上的生长、产量及钾肥利用状况的深入研究，旨在为提高钾素吸收利用与资源循环利用提供科学遵循。

1 材料与方法

1.1 试验地点

本研究在天津农学院西校区科研基地进行。该基地位于天津市西青区西北部，属暖温带半湿润大陆性季风气候，雨热同期，全年降水量75%以上集中于夏季。试验土壤类型为潮土，质地为轻壤。试验基地土壤熟化程度低，土壤有机质含量不高，氮磷钾供应偏低，保肥性能不高，土壤碱性较高，总体土壤肥力中等偏下。供试土壤具体性状见表1。

1.2 试验材料

供试作物：鲜食甜玉米（‘双甜728），杂交种，夏播生育期约75 d。购于北京四海种业有限责任公司。

供试材料：新型钾肥（硫酸钾钙镁），含钾（K2O）18%、含硫（SO3）48%、含钙（CaO）17%、含镁（MgO）6%，是天津农学院研究团队与中海油企业合作研发的一种新型的硫酸钾钙镁化成复合肥，采用脱硫石膏、卤石膏与钾盐矿融合的新型化工工艺，具有纯度高、养分种类多、释放较慢、吸收利用强等特征。

1.3 试验设计与管理

本试验共设置6个不同施钾量处理，如表2所示。试验小区面积50 m2（5 m×10 m），每个处理重复3次，随机区组设计。6月11日，进行施肥、播种。新型钾肥按照100%基施，磷肥按照90 kg P2O5·hm-2施用，全部基施。氮肥按照180 kg N·hm-2施用，基追比4∶6。种子播深3～4 cm，株行距40 cm×50 cm，种植密度3 000株·hm-2。8月3日进行氮肥追施。10月9日进行收获采样。

1.4 调查采样与测试

在玉米生长前期和中期进行长势调查，包括株高、茎粗、叶长、叶宽、叶色、光合速率等。株高为茎基部至顶叶高度，采用卷尺测量；茎粗为第1节间中部茎的直径，采用游标卡尺测定；叶长、叶宽为顶部倒三叶片，采用卷尺测量，依据公式（1）计算叶面积；叶色为顶部倒三叶，采用叶绿素仪测定；光合速率为顶部倒三叶，采用光合速率仪测定。

叶面积[7]=叶长×叶宽×0.75（1）

试验结束时，采集0～20 cm土样分析钾素性状，采集整株植物样品测定植株鲜干质量、钾养分吸收情况等。土壤速效钾采用醋酸铵浸提，火焰光度计法测定；土壤缓效钾采用热硝酸浸提，火焰光度计法测定；植物钾采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度计法测定。作物吸钾量按照公式（2）进行计算。

作物吸钾量（kg K·hm-2）=生物量（kg·hm-2）×含钾量（%）                      （2）

作物施钾利用率按照公式（3）进行计算。

施钾利用率=（施钾处理玉米吸钾量-不施钾处理玉米吸钾量）/ 施钾量×100%   （3）

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2019进行处理，采用SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理鲜食玉米生长状况

2.1.1 前期长势 由表3可知，不同施钾量处理与处理Ⅰ（对照）相比，均对鲜食玉米的长势有不同程度影响。从株高来看，不同施钾量处理的株高长勢表现为Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，其中处理Ⅳ株高最高，高于处理Ⅰ61.17%，处理Ⅴ次之，处理Ⅰ株高最低，与其他处理间差异显著；从叶色看，处理Ⅳ叶绿素含量最高，比处理Ⅰ高出20.15%；叶片净光合速率中，处理Ⅴ的净光合速率最高，其次为处理Ⅳ，分别比处理Ⅰ高出48.24%、4.98%；叶片数在不同施钾量处理中变化与株高相近，以处理Ⅳ最好，其次为处理Ⅴ；处理Ⅳ的叶面积最好，其次为处理Ⅴ，叶面积的变化趋势与株高和叶片数相近。从前期总体长势看，对鲜食玉米的株高、叶色、净光合速率、叶片数和叶面积较好为处理Ⅳ和处理Ⅴ。

2.1.2 中期长势 由表4看出，中期玉米的株高、茎粗、叶色等指标处理间的差异不显著，较好的为处理Ⅳ、处理Ⅴ和处理Ⅵ；从净光合速率来看，处理Ⅳ最高，其次为处理Ⅴ，分别比处理Ⅰ高出36.32%、33.89%；处理Ⅳ的叶片数最好，其次为处理Ⅵ和处理Ⅴ；玉米叶面积最好的为处理Ⅵ，其次为处理Ⅴ和处理Ⅳ，分别比处理Ⅰ高出16.06%、13.95%、7.15%。从中期总体长势看，处理Ⅳ、处理Ⅴ和处理Ⅵ对鲜食玉米的长势较有利。

2.2 不同处理鲜食玉米干物质量状况

不同施钾量处理对玉米干物质量影响表现出随施钾量增加，先增后降的特征。由试验结果看，玉米总干物质量以处理Ⅴ最高，为18.18×103 kg·hm-2，分别较处理Ⅳ、Ⅵ高7.67%、10.62%，其次为处理Ⅳ，各施钾处理总干物质量均显著高于不施钾的对照处理（图1）；从玉米各部分干物质量状况看，籽粒部分干物质量远高于根茎叶等部分，占总干物质量的70%以上，其中处理Ⅴ的籽粒干物质量最高，为13.07×103 kg·hm-2，其次为处理Ⅳ和Ⅵ；不同施钾处理对籽粒和根茎叶等干物质量的影响表现出与总干物质量一致的特点（图2、图3）。总体来看，玉米籽粒、根茎叶等干物质量均以处理Ⅳ、处理Ⅴ和处理Ⅵ为较高，其中处理Ⅴ为最高。

2.3 不同处理鲜食玉米吸收钾状况

由图4可知，玉米籽粒吸钾量较高的处理为处理Ⅳ、处理Ⅴ和处理Ⅵ，且3个处理间差异显著。其中处理Ⅴ最高，为114.08 kg·hm-2，比处理Ⅰ高出369.75%，其次是处理Ⅳ和处理Ⅵ，分别比处理Ⅰ高出335.80%、303.70%；处理Ⅰ的玉米籽粒吸钾量最低，为24.28 kg·hm-2。

由图5看出，玉米根茎叶等吸钾量表现为Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅱ>Ⅰ。其中处理Ⅲ吸钾量最高，为83.47 kg·hm-2，比处理Ⅰ高出91.72%；其次为处理Ⅴ，比处理Ⅰ高出69.66%；处理Ⅰ的吸钾量最低，为41.43 kg·hm-2。

总体来看，处理Ⅴ总吸钾量最高，为187.95 kg·hm-2，显著高于其他处理，其次为处理Ⅳ、处理Ⅵ和处理Ⅲ（图6）。

2.4 不同处理钾素吸收利用状况

由图7可知，不同施钾量处理的钾素利用率表现为Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ>Ⅵ，鲜食玉米钾素利用率呈现先增长后下降的趋势。其中，处理Ⅳ钾素利用率最高可达58%，其次为处理Ⅲ和处理Ⅴ。从总体趋势来看，处理Ⅳ的对钾肥吸收利用效率最高，而处理Ⅴ和处理Ⅵ对钾肥吸收利用随施钾量的增加而降低。

2.5 不同处理土壤钾素供应状况

基于表1试验土壤供钾状况看，施用不同用量新型钾肥均较未施钾肥处理土壤速效钾当季供应水平有不同程度提高，尤其施钾量最高的处理Ⅵ，土壤速效钾水平显著高于其他处理（图8）。从土壤供钾潜力看，施钾处理较未施钾处理均有所提高，尤其处理Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ土壤缓效钾含量较未施钾处理高46%～50%，但4个处理中土壤供钾潜力差异不显著（图9）。

3 讨论与结论

3.1 讨论

有研究发现，施用钾肥能明显增加玉米的株高、茎粗和产量[8-10]，但并不是施鉀量越高产量越好。侯云鹏等[11]研究发现，随着施钾量的增加，玉米产量增加，当施钾量达到一定值时，玉米产量最高，随着钾肥施用量的继续增加，玉米产量则出现下降。这一发现与本研究结果一致。由此可见，适宜的钾肥用量是玉米高产稳产的关键。

传统化学肥料施用过多可导致农田土壤性质恶化，土壤酸化加剧[12]；且该施肥方式可能会导致土壤养分不均衡，出现缺素症状，对玉米生长、净光合速率和干生物量产生影响[13]。董华芳等[14]研究发现，施用新型钾肥可以提高作物的株高、茎粗、叶长、叶宽等指标，进而促进作物生长。李冬雪等[15]研究发现，施用新型钾肥不仅可以提高作物产量，而且还使土壤速效养分得到有效提升。施钾提高了玉米吐丝后积累养分对籽粒的贡献率，并在一定范围内随施钾量的增加该贡献率呈显著增加趋势[16]。其主要原因为适宜的钾肥用量可提高玉米生育后期光合速率，促进玉米生育后期营养器官中有机物的合成，利于光合产物向籽粒的运输与分配，提高玉米籽粒养分含量[17]。上述结论与本研究结果一致。综合本研究数据来看，与不施钾相比，施用不同梯度的新型钾肥对玉米的长势、生物量、吸钾量等均有不同程度的促进效果。

肥料利用效率反映了作物—土壤—肥料三者间关系的动态参数，由作物产量、养分吸收总量和肥料投入量共同决定[18]。有较多的研究表明，适量施钾可以提高肥料利用率，但随着施钾量增加，肥料利用率呈下降趋势[19]。宋杰等[20]研究发现，施钾提高了夏玉米的肥料收获指数，随钾肥施入量的增加玉米对钾肥的利用效率出现先增大后降低趋势，过量施钾不仅不会显著提高玉米产量，反而会降低钾素利用效率[21]。本研究中钾素利用率的结果与其一致。

3.2 结论

综合前期和中期的长势数据来看处理Ⅳ和处理Ⅴ的玉米长势要好于其他处理；从玉米的干物质量和对钾素的吸收来看，处理Ⅴ最好，有利于促进作物干重积累，提高其物质量，其次是处理Ⅳ；从钾素利用率来看，处理Ⅳ的施钾效率最好；从土壤钾素供应状况来看，土壤速效钾和缓效钾含量均为处理Ⅵ含量最高，处理Ⅳ次之。综合来看，施钾量为225 kg K2O·hm-2的处理Ⅳ表现最佳。

参考文献：

[1] 徐丽， 赵久然， 卢柏山， 等. 我国鲜食玉米种业现状及发展趋势[J]. 中国种业， 2020（10）： 14-18.

[2] 刘夫国， 牛丽影， 李大婧， 等. 鲜食玉米加工利用研究进展[J]. 食品科学， 2012， 33（23）： 375-379.

[3] SUSTR M， SOUKUP A， TYLOVA E. Potassium in root growth and development[J]. Plants， 2019， 8（10）： 435.

[4] 徐云文. 不同施钾量对玉米的影响[J]. 山西农经， 2019（9）： 109， 111.

[5] 张为涛. 控释钾肥对小麦/玉米和烟草养分吸收、产量及土壤养分的影响[D]. 泰安： 山东农业大学， 2017.

[6] 王宜伦， 谭金芳， 韩燕来， 等. 不同施钾量对潮土夏玉米产量、钾素积累及钾肥效率的影响[J]. 西南农业学报， 2009， 22（1）： 110-113.

[7] 徐庆全， 李默， 王振国， 等. 种植密度对土壤水分及高粱生长发育的影响[J]. 北方农业学报， 2019， 47（1）： 24-28.

[8] 陈海军. 钾肥用量对早熟春玉米边单3号产量及农艺性状的影响[J]. 中国种业， 2014（4）： 42-43.

[9] 徐湫. 不同施钾量对玉米产量影响[J]. 农业与技术， 2012， 32（4）： 71.

[10] 马志强， 黄智谋， 刘伟， 等. 不同施钾量对中单509玉米植株性状及产量的影响[J]. 现代农业科技， 2017（1）： 1-3.

[11] 侯云鹏， 杨建， 孔丽丽， 等. 施钾对春玉米产量、养分吸收及分配的影响[J]. 玉米科学， 2015， 23（4）： 124-131.

[12] 蔡泽江， 孙楠， 王伯仁， 等. 长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2011， 17（1）： 71-78.

[13] 杨丽娟， 李贵琴， 桂明珠， 等. 玉米缺素症状的研究[J]. 玉米科学， 2000， 8（2）： 75-79.

[14] 董华芳， 王馨宇， 王勇， 等. 不同新型缓释钾肥在烤烟上的应用效果研究[J]. 现代农业科技， 2021（19）： 6-9， 12.

[15] 李冬雪， 王一柳， 郇威威， 等. 枸溶性钾肥对玉溪烟叶及根区土壤养分含量的影响[J]. 中国农学通报， 2022， 38（7）： 67-73.

[16] 孔丽丽， 侯云鹏， 尹彩侠， 等. 东北春玉米滴灌施肥的适宜种植密度和施钾量研究[J]. 植物营养与肥料学报， 2022， 28（10）： 1755-1769.

[17] 陈建忠， 肖荷霞， 毛彩云， 等. 钾肥对玉米子粒灌浆的影响研究[J]. 玉米科学， 2008， 16（6）： 146-148.

[18] 侯云鹏， 孔丽丽， 徐新朋， 等. 基于养分专家系统推荐施肥在东北玉米上的长期综合效应[J]. 农业工程学报， 2021， 37（19）： 129-138.

[19] 谭杰， 孔凡磊， 曾晖， 等. 川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究[J]. 植物营养与肥料学报， 2016， 22（3）： 838-846.

[20] 宋杰， 王少祥， 李亮， 等. 施钾量对夏玉米氮、磷、钾吸收利用和籽粒产量的影响[J]. 作物学报， 2023， 49（2）： 539-551.

[21] 耿玉辉， 李刚， 曹秀艳， 等. 氮、钾不同营养水平对春玉米氮代谢的影响[J]. 玉米科学， 2009， 17（6）： 101-104.