鉀肥基施利于甘薯塊根產(chǎn)量的形成

張彬彬，史春余*，柳洪鵑，任國(guó)博，孫 哲

（1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，山東泰安 271018；2 山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安 271018）

鉀肥基施利于甘薯塊根產(chǎn)量的形成

張彬彬1，史春余1*，柳洪鵑1，任國(guó)博1，孫 哲2

（1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，山東泰安 271018；2 山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安 271018）

【目的】研究不同施鉀方法對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量形成的影響，可為甘薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)尋找合理的鉀肥施用方法，并闡明其增產(chǎn)機(jī)理。 【方法】選取典型的食用型甘薯品種紅香蕉和北京 553 為試材，于 2013～2014 年兩個(gè)生長(zhǎng)季在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行田間試驗(yàn)。設(shè) 4 個(gè)施鉀處理：不施鉀肥 (CK)、全部鉀肥基施 (JS)、全部鉀肥封壟期追施 (FS)、基施鉀肥和封壟期追施鉀肥各占 50% (1/2JS +1/2FS)。在主莖第 4、5 片展開(kāi)葉上標(biāo)記13CO2，24、48 和 96 h 后取樣，用質(zhì)譜儀 (Isoprime 100) 測(cè)定不同部位的13C 含量。從甘薯栽秧后 50 d 開(kāi)始，每隔 20 d 取樣直到收獲。按根、莖、葉、柄四部分分別稱(chēng)重，將主莖自功能葉所在位置至基部等分為三段，取上、下兩端用于測(cè)定蔗糖含量。收獲期測(cè)定生物產(chǎn)量和塊根產(chǎn)量，計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)。 【結(jié)果】甘薯施用鉀肥能顯著提高生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量，增產(chǎn) 21.33%～34.38%。各施鉀處理之間比較，生物產(chǎn)量差異不顯著，經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量差異顯著，其中基施鉀肥處理的經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量最高。栽秧后 50 d，基施鉀肥處理植株干物質(zhì)積累量和功能葉光合產(chǎn)物在塊根中的分配率都顯著高于其他施鉀處理。栽秧后 50 d 和 110 d，基施鉀肥處理光合產(chǎn)物源端裝載和庫(kù)端卸載的效率顯著高于其他處理，栽秧后 150 d，所有施鉀肥處理趨于一致。栽秧后 50 d，基施鉀肥處理光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)效率顯著高于其他施鉀處理，栽秧后 100 d 和 150 d，施鉀肥處理間效果趨于一致。在栽秧后 50～130 d，基施鉀肥處理的塊根膨大速率一直高于其他施鉀處理。 【結(jié)論】在相同供試土壤和氣候條件下，鉀肥施用時(shí)間越早，越有利于甘薯早發(fā)、快長(zhǎng)，促進(jìn)塊根早形成、快膨大；光合產(chǎn)物由葉片向塊根運(yùn)轉(zhuǎn)效率的高值持續(xù)期越長(zhǎng)，越有利于提高光合產(chǎn)物在塊根中的分配。因此，全部鉀肥基施甘薯經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量最高，是最經(jīng)濟(jì)有效的施肥方法。

甘薯；施鉀方法；塊根產(chǎn)量；光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)效率；塊根膨大速率

甘薯被世界衛(wèi)生組織推薦為理想的天然保健食品，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，甘薯被視為營(yíng)養(yǎng)平衡的優(yōu)質(zhì)食物資源[1]。我國(guó)甘薯 (Ipomoea batatas Lam.) 栽培面積及產(chǎn)量均居世界首位[2]，是重要的工業(yè)原料[3–4]、保健食品原料[5–6]和飼料作物[7–8]。根據(jù)甘薯的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，其為典型的喜鉀作物，有關(guān)鉀肥施用量與塊根產(chǎn)量形成的關(guān)系已經(jīng)有很多報(bào)道，一般認(rèn)為增施鉀肥可以增加生物產(chǎn)量，提高干物質(zhì)在塊根中的分配率，提高塊根產(chǎn)量[9–12]。進(jìn)一步的研究表明，適量供鉀可增加甘薯功能葉的 ATP 含量和塊根的 ATP 和 ABA 含量，塊根呼吸速率和 ATP 酶活性顯著提高，塊根薄壁細(xì)胞內(nèi)含有較多的線粒體和質(zhì)體，有利于塊根迅速膨大，促進(jìn)了碳水化合物由葉片向塊根的運(yùn)輸[11–14]。有關(guān)鉀肥施用時(shí)期及其施用方法也有一些研究，在鉀肥施用時(shí)期的研究中，一般認(rèn)為基施或封壟期追施鉀肥的增產(chǎn)效果較好，莖葉生長(zhǎng)高峰期追施鉀肥的增產(chǎn)效果較差[15,16]；在鉀肥施用方法的研究中，有人認(rèn)為全部鉀肥基施與50% 的鉀肥基施、50% 的鉀肥封壟期追施具有相似的增產(chǎn)效果，也有研究認(rèn)為 50% 的鉀肥基施、50%的鉀肥封壟期追施的增產(chǎn)效果最好[17–19]。但最佳施鉀方法的增產(chǎn)機(jī)理研究尚少。

本研究在大田條件下，通過(guò)設(shè)置不同的施鉀方法，研究甘薯功能葉光合產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)、積累和分配與塊根產(chǎn)量形成的關(guān)系，為甘薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)尋找合理的鉀肥施用方法，并闡明其增產(chǎn)機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為大田試驗(yàn)，于 2013～2014 年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行。供試品種為食用型品種北京 553 和紅香蕉；供試肥料為硫酸鉀、過(guò)磷酸鈣和尿素。2013 年試驗(yàn)地上茬作物為玉米，土壤質(zhì)地為砂壤土，0—20 cm 土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì) 1.69%、堿解氮 73.16 mg/kg、速效磷 (P) 25.10 mg/kg、速效鉀 (K) 70.82 mg/kg；2014 試驗(yàn)地更換為土壤質(zhì)地與2013 年相似的另一地塊，上茬作物為玉米，0—20 cm 土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì) 1.32%、堿解氮 60.48 mg/kg、速效磷 (P) 21.21 mg/kg、速效鉀 (K) 72.56 mg/kg。兩年鉀肥用量均為 K2O 24 g/m2，2013 年設(shè)置不施鉀肥 (CK)、鉀肥全部基施 (JS) 和全部封壟期追施 (FS) 3 個(gè)處理；2014 年設(shè)置不施鉀肥 (CK)、鉀肥全部基施 (JS)、全部封壟期追施 (FS) 和一半基施一半封壟期追施 (1/2JS +1/2FS) 4 個(gè)處理。所有小區(qū)同時(shí)施用尿素 (N 9 g/m2) 和過(guò)磷酸鈣 (P2O59 g/m2) 作為基肥。行距 80 cm，株距 25 cm，小區(qū)面積 16 m2，每個(gè)處理重復(fù) 3 次，隨機(jī)排列。2013 年 5 月 12 日栽秧，10 月 22 日收獲；2014 年 5 月 5 日栽秧，10 月19 日收獲。

1.2 13C 標(biāo)記方法與測(cè)定

在栽秧后 50 d、100 d 和 150 d，選取晴朗無(wú)風(fēng)或少風(fēng)的天氣進(jìn)行標(biāo)記，每個(gè)小區(qū)選擇生長(zhǎng)一致的單株 15 株，于主莖第 4、5 片展開(kāi)葉上標(biāo)記13CO2。標(biāo)記前將欲標(biāo)記葉用聚氯乙烯透明塑料薄膜袋密封，然后用醫(yī)用注射器注入13CO2濃度約為 8% 的氣體 50 mL，透明塑料袋的體積約為 40 mL，在上午10：00～12：00 自然光照下光合同化 40 min，之后撤掉透明塑料袋。標(biāo)記完成后 24 h、48 h 和 96 h 分別取樣，然后將植株分為以下幾個(gè)部分：塊根，標(biāo)記葉，標(biāo)記葉以上的莖葉柄 (簡(jiǎn)稱(chēng)上部莖葉)，標(biāo)記葉以下直至莖基部的莖葉柄 (簡(jiǎn)稱(chēng)下部莖葉)，主莖以外的其他莖葉 (簡(jiǎn)稱(chēng)側(cè)枝)。將莖切段、塊根切片后 105℃ 殺青 30 min，葉片殺青 15 min，在 60℃ 烘箱中烘干粉碎后，用質(zhì)譜儀 (Isoprime 100) 測(cè)定13C。

1.3 取樣和測(cè)定方法

從甘薯封壟期 (栽秧后 50 d 左右) 開(kāi)始，每隔 20 d選擇生長(zhǎng)健壯、整齊具有代表性的植株 5 株，按根、莖、葉、柄四部分分樣稱(chēng)重，分別留取鮮樣于 105℃殺青 (葉片、葉柄 15 min；塊根、莖 30 min)，60℃烘干稱(chēng)重，用于計(jì)算干物質(zhì)積累量。將主莖自功能葉所在位置至基部等分為三段，取上、下兩端記作莖頂部和莖基部，留作干樣，用于測(cè)定蔗糖含量。收獲期測(cè)定生物產(chǎn)量和塊根產(chǎn)量，計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel (2003) 和 DPS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異顯著性。

我國(guó)幅員遼闊，地域?qū)拸V。在北方地區(qū)多要是寒冷的冬季取暖，和傳統(tǒng)的煤炭取暖相比，空調(diào)采暖具有減少污染保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。而我國(guó)的南方地區(qū)在夏季高溫炎熱，也會(huì)利用空調(diào)進(jìn)行防暑降溫的作用。因此，采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用是十分普遍的。伴隨著近些年建筑工程的發(fā)展，很多建筑會(huì)將采暖通風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)安裝在建筑物里面，以一個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立存在，并進(jìn)行控制管理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)在建筑系統(tǒng)的使用超過(guò)了21%，本文就采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及相關(guān)對(duì)策進(jìn)行了探討。

計(jì)算方法如下：

經(jīng)濟(jì)系數(shù) = 收獲期平均單株塊根產(chǎn)量/收獲期平均單株生物產(chǎn)量

塊根膨大速率 [g/(plant·d)] = 前后兩次取樣平均單株塊根鮮重增加量/前后兩次取樣相隔天數(shù)

不同器官13C 同化物分配率 = 該器官13C 積累量/植株13C 積累總量 × 100%

功能葉光合產(chǎn)物向塊根的運(yùn)轉(zhuǎn)效率 (‰/h) =13C標(biāo)記 n 小時(shí)后塊根中13C 同化物分配率/n × 10

2 結(jié)果與分析

2.1 塊根產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)

兩年試驗(yàn)結(jié)果表明，與空白對(duì)照比較，施用鉀肥顯著提高了甘薯生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量，增產(chǎn) 21.33%～34.38% (表 1)。各個(gè)施鉀處理之間相比，生物產(chǎn)量相似，但是塊根產(chǎn)量差異顯著。其中，基施鉀肥處理的塊根產(chǎn)量最高，2014 年 2 個(gè)品種和 2013 年紅香蕉的塊根產(chǎn)量都顯著高于封壟期追施鉀肥處理；1/2基施 +1/2封壟期追施鉀肥處理的塊根產(chǎn)量略低于基施鉀肥處理，但差異不顯著。根據(jù)節(jié)省用工成本、增加效益的原則，本研究認(rèn)為甘薯生產(chǎn)中鉀肥全部作為基肥施用即可。

2.2 植株干物質(zhì)積累和塊根膨大速率

甘薯的干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。由表 2可知，與空白對(duì)照比較，施鉀能提高甘薯植株干物質(zhì)積累量。施鉀處理之間比較，栽秧后 50 d 基施鉀肥處理的干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理，之后與其他施鉀處理相似，說(shuō)明基施鉀肥能使甘薯早發(fā)、快長(zhǎng)，為塊根產(chǎn)量形成奠定良好基礎(chǔ)。

甘薯塊根膨大速率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)有利于甘薯高產(chǎn)，兩年數(shù)據(jù) (表 3) 顯示，施用鉀肥能顯著提高塊根的膨大速率。施鉀處理之間比較，塊根膨大前期 (栽秧后 50 ～90 d)，基施鉀肥處理的膨大速率顯

著高于其它施鉀處理；塊根膨大中期 (栽秧后 90 ～130 d)，基施鉀肥處理的膨大速率仍然高于其它施鉀處理，除 2013 年的北京 553 外都達(dá)到了顯著水平；塊根膨大后期 (栽秧后 130 ～170 d)，雖然基施鉀肥處理的膨大速率低于其它施鉀處理，但是只在栽秧后 150 ～170 d 達(dá)顯著水平，此階段塊根積累的干物質(zhì)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率已經(jīng)很小。因此，在塊根膨大過(guò)程的大部分時(shí)間里，基施鉀肥處理的塊根膨大速率都是最高的。

表2 不同施鉀方法下甘薯植株干物質(zhì)積累量 (g/plant)Table 2 Dry matter accumulation of sweet potato plants affected by potassium application methods

表3 不同施鉀方法下甘薯塊根膨大速率 [g/(plant·d)]Table 3 Bulking rate of root tuber affected by potassium application methods

2.3 功能葉光合產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)分配

2.3.1 塊根膨大過(guò)程中功能葉13C 同化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)分配特點(diǎn) 表 4 數(shù)據(jù)顯示，栽秧后 50 d 的功能葉光合產(chǎn)物，北京 553 主要分配到側(cè)枝中，而紅香蕉主要分配到塊根中；基施鉀肥顯著提高了塊根中的分配比例，降低了側(cè)枝中的分配比例。栽秧后 100 d 的功能葉光合產(chǎn)物，北京 553 對(duì)照處理主要分配到側(cè)枝中，在塊根中的分配比例只有 44.84%，2 個(gè)施鉀處理在塊根中的分配比例都達(dá)到了 55% 以上，顯著高于對(duì)照；紅香蕉對(duì)照處理在塊根中的分配比例為76.84%，2 個(gè)施鉀處理在塊根中的分配比例都顯著高于對(duì)照。栽秧后 150 d 的功能葉光合產(chǎn)物，北京 553對(duì)照處理在塊根中的分配比例為 67.31%，2 個(gè)施鉀處理在塊根中的分配比例顯著高于對(duì)照，其中基施鉀肥處理最高；紅香蕉對(duì)照處理在塊根中的分配比例為 87.58%，2 個(gè)施鉀處理在塊根中的分配比例相似，都顯著高于對(duì)照。

根據(jù)以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著塊根的不斷膨大，功能葉光合產(chǎn)物的分配中心逐漸由側(cè)枝轉(zhuǎn)向塊根。其中，紅香蕉在塊根膨大初期就確立了塊根的同化產(chǎn)物分配中心地位，北京 553 在塊根膨大中期、甚至后期才能確立塊根的同化產(chǎn)物分配中心地位；在整個(gè)塊根膨大期，紅香蕉功能葉光合產(chǎn)物在塊根中的分配比例始終高于北京 553。施用鉀肥顯著提高了功能葉光合產(chǎn)物在塊根中的分配比例，基施鉀肥的效果較好，這可能是基施鉀肥處理經(jīng)濟(jì)系數(shù)高于其它鉀肥處理的重要原因。

表4 不同施鉀方法下塊根膨大過(guò)程功能葉13C 同化物分配比例 (%，2013)Table 4 13C distribution rate in organs affected by potassium application methods during root tuber expanding stage

2.3.2 功能葉光合產(chǎn)物向塊根的運(yùn)轉(zhuǎn)效率 由表 5 數(shù)據(jù)可知，光合產(chǎn)物由功能葉向塊根轉(zhuǎn)運(yùn)的時(shí)間集中在 0～24 h，可以用此時(shí)間段內(nèi)單位時(shí)間塊根中13C同化物增加的比例作為光合產(chǎn)物由葉片向塊根轉(zhuǎn)運(yùn)的效率。結(jié)果表明，施用鉀肥能顯著提高光合產(chǎn)物由葉片向塊根的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，栽秧后 50 d，基施鉀肥處理顯著高于其它施鉀處理和空白對(duì)照；栽秧后 100 d 和 150 d，基施鉀肥處理與其它鉀肥處理相似、并顯著高于空白對(duì)照。說(shuō)明施鉀時(shí)間越早，光合產(chǎn)物由葉片向塊根運(yùn)轉(zhuǎn)效率的高值持續(xù)期越長(zhǎng)，有利于提高光合產(chǎn)物在塊根中的分配率，提高塊根產(chǎn)量。相關(guān)分析顯示，光合產(chǎn)物由葉片向塊根的轉(zhuǎn)運(yùn)效率與產(chǎn)量在塊根膨大前期和后期呈顯著正相關(guān) (r = 0.89*，r = 0.92*)，中期呈極顯著正相關(guān) (r = 0.99**)。

表5 不同施鉀方法下塊根膨大過(guò)程中功能葉片光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)運(yùn)效率 (2013)Table 5 Transportation efficiency of photosynthate affected by potassium application methods during tuber bulking stage

2.4 主要生長(zhǎng)時(shí)期莖蔓不同部位蔗糖含量

由表 6 可知，在塊根膨大的各個(gè)時(shí)期，2 個(gè)品種莖蔓基部的蔗糖含量都高于頂部。施用鉀肥顯著降低了莖蔓基部的蔗糖含量，但是顯著提高了莖蔓頂部的蔗糖含量?；空崽呛拷档涂赡芘c鉀肥促進(jìn)了塊根庫(kù)端光合產(chǎn)物的卸載有關(guān)，而頂部蔗糖含量提高可能與鉀肥促進(jìn)了葉源端光合產(chǎn)物的裝載有關(guān)。

從表 6 還可以看出，各施鉀處理之間比較，栽秧后 70 d 和栽秧后 110 d，基施鉀肥處理的莖蔓基部蔗糖含量降幅、莖蔓頂部蔗糖含量增幅都高于其它施鉀處理；栽秧后 150 d，各施鉀處理的莖蔓基部蔗糖含量降幅、莖蔓頂部蔗糖含量增幅相似。說(shuō)明基施鉀肥對(duì)光合產(chǎn)物源端裝載和庫(kù)端卸載的促進(jìn)效果最好，作用時(shí)間最長(zhǎng)。

3 討論

甘薯是典型的喜鉀肥作物，一般地塊施用鉀肥都有顯著的增產(chǎn)效果，前人圍繞鉀肥施用技術(shù)進(jìn)行了大量研究，包括適宜施用量、合理的施用時(shí)期、以及最佳施用方法等[12–20]，對(duì)于指導(dǎo)甘薯合理施用鉀肥發(fā)揮了良好的作用。但是，在鉀肥施用方法方面，不同研究者的結(jié)論還不一致，姚海蘭等認(rèn)為全部鉀肥基施與 50% 的鉀肥基施、50% 的鉀肥封壟期追施具有相似的增產(chǎn)效果[17]，也有研究認(rèn)為 50% 的鉀肥基施、50% 的鉀肥封壟期追施的增產(chǎn)效果最好[18–19]；另外，最佳施鉀方法的增產(chǎn)機(jī)理研究尚少。本研究是在確定鉀肥適宜施用量的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討鉀肥施用方法與甘薯塊根產(chǎn)量形成的關(guān)系，結(jié)果表明，不同施鉀方法之間，收獲期甘薯的生物產(chǎn)量差異不顯著，但是經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量差異顯著。其中，基施鉀肥處理的塊根產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)最高；1/2基施 +1/2封壟期追施鉀肥處理的塊根產(chǎn)量略低于基施鉀肥處理，但差異不顯著。根據(jù)節(jié)本增效原則，本研究認(rèn)為甘薯生產(chǎn)中全部鉀肥作為基肥施用是最佳的施肥方法。

表6 不同施鉀方法下甘薯主要時(shí)期莖蔓頂部和基部蔗糖含量 (%，2014)Table 6 Sucrose content in the top and base of stem affected by potassium application methods

甘薯作為地下形成產(chǎn)品器官的雙子葉作物，在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中很容易出現(xiàn)地上部莖葉生長(zhǎng)過(guò)旺、地下部塊根膨大緩慢、光合產(chǎn)物在塊根中分配率降低的問(wèn)題，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量下降[10,21-22]。已有研究表明，甘薯光合產(chǎn)物在塊根中的分配率與品種特性有關(guān)[23]，同時(shí)受土壤通氣狀況、水分含量、養(yǎng)分含量等因素的影響[24–27]。其中，鉀素營(yíng)養(yǎng)是影響甘薯光合產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)分配的重要因素之一，許多研究表明，增施鉀肥可以增加甘薯的生物產(chǎn)量，提高塊根庫(kù)的活性和塊根膨大速率，促進(jìn)光合產(chǎn)物由葉片向塊根的運(yùn)輸，提高干物質(zhì)在塊根中的分配率，使塊根產(chǎn)量顯著提高[9–14]。本研究在得到與前人相似結(jié)果的同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，鉀素營(yíng)養(yǎng)通過(guò)促進(jìn)甘薯源端光合產(chǎn)物裝載和庫(kù)端光合產(chǎn)物卸載 (表 6)，提高光合產(chǎn)物由葉片向塊根的轉(zhuǎn)運(yùn)效率 (表 5)，從而顯著提高了各個(gè)時(shí)期功能葉光合產(chǎn)物在塊根中的分配率 (表 4)，因此收獲期的經(jīng)濟(jì)系數(shù)和塊根產(chǎn)量顯著提高 (表 1)。

從 2014 年的研究結(jié)果可以看出，1/2基施 +1/2追施處理的塊根產(chǎn)量特別是經(jīng)濟(jì)系數(shù)介于基施鉀肥處理和封壟期追施鉀肥處理之間，由此推測(cè)該處理的13C 同化物分配和運(yùn)轉(zhuǎn)效率不會(huì)高于基施鉀肥處理。本研究認(rèn)為，在 3 種施鉀方法中，將全部鉀肥作為基肥使用增產(chǎn)效果最好，初步分析其主要原因如下：1) 栽秧后 50 d，植株干物質(zhì)積累量和功能葉光合產(chǎn)物在塊根中的分配率都是基施鉀肥處理顯著高于其他施鉀處理，所以全部鉀肥作為基肥施用不但有利于甘薯早發(fā)、快長(zhǎng)，而且促進(jìn)塊根早形成、快膨大；2) 栽秧后 50 d 和 110 d，基施鉀肥對(duì)光合產(chǎn)物源端裝載和庫(kù)端卸載的促進(jìn)作用明顯好于其他施鉀肥處理，栽秧后 150 d，基施鉀肥處理與其他施鉀處理相似且好于對(duì)照處理，基施鉀肥處理的促進(jìn)效果最好、作用時(shí)間最長(zhǎng)；3) 栽秧后 50 d，基施鉀肥光合產(chǎn)物由葉片向塊根運(yùn)轉(zhuǎn)效率顯著高于其他施鉀處理，栽后 110 d 和 150 d，基施鉀肥處理與其他施鉀處理相似且好于對(duì)照處理，即施鉀時(shí)間越早，光合產(chǎn)物由葉片向塊根運(yùn)轉(zhuǎn)效率的高值持續(xù)期越長(zhǎng)；4)在塊根膨大前期 (栽秧后 50 ～90 d) 和中期 (栽秧后90 ～130 d)，基施鉀肥處理的塊根膨大速率一直高于其他施鉀處理。

4 結(jié)論

將全部鉀肥作為基肥施用不但有利于甘薯早發(fā)、快長(zhǎng)，而且促進(jìn)塊根早形成、快膨大。在塊根膨大過(guò)程中，基施鉀肥處理的功能葉光合產(chǎn)物源端裝載和庫(kù)端卸載能力最強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，基施鉀肥處理的光合產(chǎn)物由葉片向塊根的轉(zhuǎn)運(yùn)效率最高、高效率持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)；基施鉀肥處理的塊根膨大速率最高、高速率持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)?；┾浄侍幚懋a(chǎn)量最高，將全部鉀肥作為基肥施用是最經(jīng)濟(jì)有效的施肥方法。

[1]趙秀玲. 甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分與保健作用[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2008, (10): 58–60. Zhao X L. Nutritional value and health benefits of sweet potato [J]. Food and Nutrition in China, 2008, (10): 58–60.

[2]Food and Agricultural Organization (FAO). FAO statistics [DB/OL]. http://apps.fao.org/, 2012.

[3]Woolfe J A. Sweet potato, an untapped food resource [M]. Cambridge UK: Cambridge University Press, 1992, 45–52.

[4]Zhang L M, Wang Q M, Wang Q C. Sweet potato in China [A]. Loebenstein G, Thottappilly G. The sweet potato [M]. Netherlands: Springer, 2009. 325–358.

[5]王冬梅, 王建玲, 孫妮娜, 等. 紫甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分及開(kāi)發(fā)利用研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, (20): 6762–6763. Wang D M, Wang J L, Sun N N, et al. Nutritional component of purple sweet potato and development[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2014, (20): 6762–6763.

[6]Teow C C, Truong V, McFeeters R F, et al. Antioxidant activities, phonetic and β-carotene contents of sweet potato genotypes with varying flesh colors [J]. Food chemistry, 2007, 103: 829–838.

[7]Hazra P, Chattopadhyay A, Karmakar K, Dutta S. Modern technology in vegetable production [M]. New Delhi: New India Publishing Agency, 2011. 358–370.

[8]馬代夫. 我國(guó)甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干問(wèn)題的思考[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)), 2013, (11): 21–24. Ma D F. Consideration on development of sweet potato industry in China [J]. Agricultural Engineering Techology (Agric. Prod. Proc. Ind.), 2013, (11): 21–24.

[9]楊新筍, 周宏, 程航, 等. 不同鉀肥施用量對(duì)鄂薯5號(hào)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 46(2): 208–209. Yang X S, Zhou H, Cheng H, et al. Effects of different potassium application on yield and quality of Eshu5 [J]. Hubei Agricultural Sciences, 2007, 46(2): 208–209.

[10]王蔭墀, 胡兆盛. 甘薯需肥特性的研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 1981, (1): 7–12. Wang Y C, Hu Z S. Research of fertilizer demand of sweet potato [J]. Shandong Agricultural Sciences, 1981, (1): 7–12.

[11]Bourke R M. Influence of nitrogen and potassium fertilizer on growth of sweet potato in Papua New Guinea [J]. Field Crops Research, 1985, 12: 363–375.

[12]史春余, 王振林, 趙秉強(qiáng), 等. 鉀營(yíng)養(yǎng)對(duì)甘薯某些生理特性和產(chǎn)量形成的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2002, 8(1): 81–85. Shi C Y, Wang Z L, Zhao B Q, et al. Effect of potassium nutrition on some physiological characteristics and yield formation of sweet potato [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2002, 8(1): 81–85.

[13]史春余, 王振林, 郭風(fēng)法, 等. 甘薯塊根膨大過(guò)程中ATP酶活性、ATP和ABA含量的變化[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2002, 22(2): 315–320. Shi C Y, Wang Z L, Guo F F, et al. Changes of ATPase activity, ATP and ABA content in storage roots during storage root thickening of sweet potato [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2002, 22(2): 315–320.

[14]史春余, 王振林, 趙秉強(qiáng), 等. 鉀營(yíng)養(yǎng)對(duì)甘薯塊根薄壁細(xì)胞微結(jié)構(gòu)、14C同化物分配和產(chǎn)量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2002, 8(3): 335–339. Shi C Y, Wang Z L, Zhao B Q, et al. Effects of potassium on the parenchyma cell structure of storage root, the distribution of14C photosynthate and yield in sweet potato [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2002, 8(3): 335–339.

[15]柳洪鵑, 史春余, 柴沙沙, 等. 不同時(shí)期施鉀對(duì)甘薯光合產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力的調(diào)控[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(1): 171–180. Liu H J, Shi C Y, Chai S S, et al. Effect of different potassium application time on the vigor of photosynthate transportations of edible sweet potato (Ipomoea batata L.) [J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(1): 171–180.

[16]任國(guó)博, 史春余, 姚海蘭, 等. 施鉀時(shí)期對(duì)甘薯產(chǎn)量及鉀肥利用率的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料, 2015, (5): 33-36. Ren G B, Shi C Y, Yao H L, et al. Effect of potassium application time on yield and potassium use efficiency of sweet potato [J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015, (5): 33-36.

[17]姚海蘭, 張立明, 史春余, 等. 施鉀時(shí)期對(duì)甘薯植株性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 19(4): 82–85. Yao H L, Zhang L M, Shi C Y, et al. Effects of potassium application period on the plant traits and yield of sweet potato [J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica 2010, 19(4): 82–85.

[18]汪順義, 李歡, 史衍璽. 不同施鉀方式對(duì)甘薯鉀素吸收及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2016, 22(2): 557-576. Wang S Y, L H, S Y S. Effect of K application method on K absorption and yield of sweet potato [J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2016, 22(2): 557-576.

[19]陳曉光, 史春余, 李洪民, 等. 施鉀時(shí)期對(duì)食用甘薯光合特性和塊根淀粉積累的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 24(3): 759–763. Chen X G, Shi C Y, Li H M, et al. Effects of potassium fertilization period on photosynthetic characteristics and storage root starch accumulation of edible sweet potato [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(3): 759–763.

[20]寧運(yùn)旺, 曹炳閣, 朱綠丹, 等. 施鉀水平對(duì)甘薯干物質(zhì)積累與分配和鉀效率的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 28(2): 320–325. Ning Y W, Cao B G, Zhu L D, et al. Effects of potassium application rates on dry matter accumulation, dry matter distribution, and potassium efficiency of sweet potato [J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2012, 28(2): 320–325.

[21]Larry K H, Conrad H M, William H S, Christel H. Influence of N source, N rate and K rate on the yield and mineral concentration of sweet potato [J]. Journal of American Society of Horticulture Science, 1984, 109(3): 294–298.

[22]周全盧. 秋甘薯不同類(lèi)型品種干物質(zhì)積累特性研究[D]. 重慶: 西南大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2007. 41–42. Zhou Q L. Research of dry matter accumulating characters on autumn sweet potato varieties of different types [D]. Chongqing: MS Thesis of Southwest University, 2005. 41–42.

[23]柳洪鵑, 史春余, 柴沙沙, 等. 不同時(shí)產(chǎn)量水平甘薯品種光合產(chǎn)物分配差異及其原因[J]. 作物學(xué)報(bào), 2015, 41(3): 440–447. Liu H J, Shi C Y, Chai S S, et al. Difference and related reason for assimilate distribution of sweet potato varieties with different root tuber yields [J]. Acta Agronomica Sinica, 2015, 41(3): 440–447.

[24]史春余, 王振林, 余松烈. 土壤通氣性對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響及其生理機(jī)制[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2001, 34(2): 173–178. Shi C Y, Wang Z L, Yu S L. Effects of soil aeration on sweet potato yield and its physiological mechanism [J]. Scientia Agricultural Sinica, 2001, 34(2): 173–178.

[25]朱綠丹, 張珮琪, 陳 杰, 等. 不同土壤水分條件下施氮對(duì)甘薯干物質(zhì)積累及塊根品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào): 2013, 29(3): 533–539. Zhu L D, Zhang P Q, Chen J, et al. Effects of nitrogen application on dry matter accumulations and qualities of sweet potato under different soil moistures conditions [J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2013, 29(3): 533–539.

[26]史春余, 王振林, 余松烈. 甘薯光合產(chǎn)物的積累分配及其影響因素[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版), 2001, 32(1): 90–94. Shi C Y, Wang Z L, Yu S L. Accumulation and distribution of photosynthate in sweet potato and the influence factors [J]. Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science), 2001, 32(1): 90–94.

[27]張輝, 張永春, 寧運(yùn)旺, 等. 土壤與肥料對(duì)甘薯生長(zhǎng)調(diào)控的研究進(jìn)展[J]. 土壤通報(bào), 2012, 43(4): 995–1000. Zhang H, Zhang Y C, Ning Y W, et al. Research advances in regulation of soil and fertilizers on growth and development of sweet potato [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2012, 43(4): 995–1000.

Basal application of potassium benefits the yield formation of sweet potato

ZHANG Bin-bin1, SHI Chun-yu1*, LIU Hong-juan1, REN Guo-bo1, SUN Zhe2
( 1 Agronomy College, Shandong Agricultural University/Stale Key Laboratory of Crop Biology, Tai’ an, Shandong 271018, China; 2 Tai’ an Academy of Agricultural Sciences, Tai’ an, Shandong 271000, China )

【Objectives】In order to search the reasonable potassium application method for high and stable root tuber yield of sweet potato and clarify the yield-increasing mechanism, the effect of potassium application methods on yield formation of sweet potato was studied through field experiment and lab analysis. 【Methods】A filed experiment was conducted with two typical edible sweet potato cultivars of Beijing 553 and Hongxiangjiao in 2013 and 2014. The potash application treatments included no K (CK), all applied as basal fertilizer (JS), all applied when the field was completely covered by crop (FS), and half potassium applied as basal fertilizer and half potassium applied when the field was completely covered by crop (1/2JS +1/2FS).13CO2was labeled when the fourth or fifth leaves fully unfolded. Samples for13C detection using Isoprime 100 were collected in 24 h, 48 h and 96 h after labeling. Since the 50 days after transplanting, samples were collected until harvest in interval of 20 days. The samples were divided into four parts: root, stem, leaf and petiole, and weighedseparately. The main stems were parted up, mid and bottom from the functional leaf to the bottom, and the sucrose content was determined. The biomass and yield were investigated and the economic index was calculated at harvest.【Results】All the K application treatments increased the biomass, economic coefficiency and root tuber yields significantly, and the root tuber yields were increased from 21.33% to 34.38%. The biomass of sweet potato were similar in all the K application treatments, but the economic coefficiencies and root tuber yields were significantly different, with the highest in treatment of all potash basal applied (JS). The dry matter accumulation and photosynthate distribution rate in root tuber were significantly higher in JS than in the other treatments at 50 d since planting. Compared with treatment of FS and1/2JS +1/2FS, the photosynthate loading and unloading rate was significantly accelerated in JS at the 50 d and 110 d after planting, and became similar at 150 d after planting; the photosynthate distribution rate to root tubers was significantly higher in JS at 50 d after planting and became similar at 110 d and 150 d after planting; the bulking rate of root tubers in JS was much higher from 50 d to 130 d since planting. 【Conclusions】Earlier application of potassium is in favor of transportation of photosynthate from functional leaves to root tubers, and the rapid transformation could last longer, which will stimulate the expansion of tuber and formation of tuber yield. Therefore, all the potash fertilizer should be basal applied under the tested soil and climate conditions.

sweet potato; potassium application method; root yield; transportation efficiency of photosynthate; bulking rate of root tuber

2016–03–09接受日期：2016–05–26

國(guó)家自然基金項(xiàng)目（31371577）；山東省薯類(lèi)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席專(zhuān)家項(xiàng)目（SDAIT-10-011-01）資助。

張彬彬（1988—），男，河北保定人，碩士研究生，主要從事甘薯生理生態(tài)研究。E-mail：zhangbinli27@126.com

* 通信作者 Tel：0538-8246259，E-mail：scyu@sdau.edu.cn