鉀素生理作用及土壤缺鉀原因分析

夏樂

遼寧省種子管理局

鉀素生理作用及土壤缺鉀原因分析

夏樂

遼寧省種子管理局

鉀是作物的營養(yǎng)三要素之一，在作物的生長發(fā)育、新陳代謝以及產(chǎn)量形成過程中都具有十分重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，全世界1.3×109公頃土壤中，受到養(yǎng)分嚴(yán)重脅迫的占22.5%，僅有10.19%是無脅迫或輕度脅迫的土壤，其中在養(yǎng)分脅迫中大約40%的土壤缺鉀。中國約70%～80%的耕地養(yǎng)分不足，缺磷（有效磷含量小于5毫克/千克）耕地面積占耕地總面積的51%，缺鉀 （有效鉀含量小于50毫克/千克）耕地占60%。目前，土壤有效鉀素缺乏已極大地限制了作物的生產(chǎn)。我國玉米栽培面積大，且玉米生理需鉀量大，鉀素不足限制了其產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。

一、鉀素的生理作用

鉀是作物必需的營養(yǎng)元素之一，也是其體內(nèi)含量最多的陽離子。鉀并不參與植物體內(nèi)組織、器官等的形成，而是通過促進(jìn)植物體生理生化活動及代謝反應(yīng)來行使調(diào)節(jié)功能。作物的光合作用，物質(zhì)運(yùn)輸，蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、木質(zhì)素的合成等都是在生物催化劑-酶的作用下完成的，而K+是包括上述這些酶在內(nèi)的60多種酶（歸納為合成酶、氧化還原酶和轉(zhuǎn)移酶三大類）的激活劑，在作物的生長發(fā)育以及產(chǎn)量形成過程中具有十分重要的作用。

鉀素具有防止植株早衰、延長子粒灌漿時間和增加千粒重的作用。鉀在根系吸收NO3-中起促進(jìn)作用，同時鉀能促進(jìn)氨基酸的運(yùn)輸，尤其運(yùn)往種子，從而合成更多的蛋白質(zhì)。許多氨基酸、核酸的形成都需要鉀離子的參與。當(dāng)鉀素供應(yīng)不足時，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成減少，可溶性氨基酸含量明顯增加。此外，提高鉀素的供應(yīng)水平可以顯著地增加大豆的固氮量，其原因可能是鉀素能提高碳水化合物的合成速率和向根部的輸送速率，從而為固氮作用提供充足的能量。

鉀營養(yǎng)能增強(qiáng)作物的抗倒、抗旱、抗寒、抗鹽及抗病害能力。鉀是植物細(xì)胞中最重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對維持細(xì)胞的膨壓具有重要的作用。在嚴(yán)重干旱條件下，鉀離子的相對貢獻(xiàn)率可達(dá)48%～58%，不僅可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢和調(diào)控氣孔的開閉以及蒸騰作用來直接提高作物的抗旱性，還可以通過調(diào)節(jié)作物內(nèi)源激素的含量來提高其抗旱性。鉀對小麥抗寒性有明顯的改善作用。研究表明，在鹽脅迫環(huán)境下，鉀素可以減輕水分及離子的不平衡狀態(tài)，加速代謝進(jìn)程，使膜蛋白產(chǎn)生適應(yīng)性變化。當(dāng)鉀素充足時，植物細(xì)胞壁增厚，莖稈堅韌，增強(qiáng)植株的抗倒伏能力；抗寄生菌穿透的機(jī)械阻力增加，同時作物體內(nèi)的低分子化合物減少，病原菌缺少食物來源，便阻止了病害的發(fā)展。在我國一些偏施氮肥導(dǎo)致病害嚴(yán)重的地區(qū)，配施鉀肥后病害大為減輕，故有“鉀肥似農(nóng)藥”的說法。過量施用鉀肥會引起作物的“奢侈吸收”，從肥料合理施用的角度看，是不適宜的。大量施用鉀肥會引起淋失和在水中累積，從環(huán)境保護(hù)角度看，并不十分嚴(yán)重。因?yàn)槟壳霸诤哟ê粗校浀臐舛纫押芨?，但對藻類的繁殖還沒有構(gòu)成影響。為了有效地維持土壤的K素平衡，必須了解輪作中土壤鉀素的循環(huán)。土壤鉀素的消耗主要是由于作物的吸收和淋失，而鉀的補(bǔ)給主要來自肥料和降水。旱地的淋失一般只占吸收量20%以下。

二、土壤缺鉀現(xiàn)狀及原因分析

作物對鉀素的需求量較大，禾谷類作物如水稻、小麥等，形成100千克經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所吸收的鉀量為2～3千克，油料作物如大豆、花生等，形成100千克經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所吸收的鉀量接近4千克。且隨著產(chǎn)量指標(biāo)的提升，需鉀量呈增加趨勢。就玉米而言，春玉米畝產(chǎn)量在336.5～476.5千克的中低產(chǎn)田，需N 10.98～15.60千克、P2O55.32～6.42千克、K2O 10.47～13.31千克，平均每生產(chǎn)100千克籽粒，需N 3.60千克，P2O51.49千克、K2O 3.10千克，氮、磷、鉀比例為1∶0.42∶0.88。隨著玉米產(chǎn)量的繼續(xù)增加，尤其是在高度密植的情況下，玉米對鉀吸收量與氮相近，甚至超過氮素。有研究表明，畝產(chǎn)量在900千克以上的高產(chǎn)田，需施N 26.7～33.3千克、P2O513.3～20千克、K2O 23.3～40千克，平均每生產(chǎn)100千克籽粒，需N3.33、P2O51.85千克、K2O 3.52千克，氮、磷、鉀比例為1∶0.56∶1.06；畝產(chǎn)量在1000千克以上的超高產(chǎn)田，氮、磷、鉀比例約為1∶0.42∶1.17。

近年來，我國農(nóng)田缺鉀面積日趨擴(kuò)大，其主要原因之一是作物產(chǎn)量的迅速增加。隨著高產(chǎn)品種的推廣、復(fù)種指數(shù)增加和集約化程度的提高，農(nóng)田土壤鉀的輸出呈上升趨勢。例如，1980年我國糧食作物單位面積產(chǎn)量為2745千克/公頃，而1992年為4004千克/公頃，這表明上世紀(jì)90年代每年每公頃耕地比上世紀(jì)80年代以前多消耗44.3千克K2O。由于產(chǎn)量提高造成的土壤鉀素消耗增多，導(dǎo)致中低產(chǎn)水平下農(nóng)田鉀素的投入產(chǎn)出平衡失調(diào)，這是土壤鉀素肥力下降的主要原因，長此下去，土壤鉀素的消耗將進(jìn)一步擴(kuò)大。原因之二是有機(jī)肥用量下降。施用有機(jī)肥是補(bǔ)充土壤鉀素的主要方法之一，近些年來，由于農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移，使需消耗大量勞動力的有機(jī)肥積累與施用受到一定程度的制約，故有機(jī)肥用量逐年下降。此外，能大量補(bǔ)充土壤鉀素不足的秸稈還田技術(shù)所占比例太小，未能得以普遍推廣。