減量分施鉀肥對旱地馬鈴薯產(chǎn)量和鉀肥利用率的影響

尹 梅，曾慶鳳，張 瓊，侯 俊，張發(fā)奎， 陳 華，陳檢鋒，王志遠(yuǎn)，付利波，蘇 帆

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所， 云南 昆明 650205; 2.云南省會澤縣土壤肥料工作站， 云南 會澤 654299)

鉀是植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，也是肥料三要素之一，作物要獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)需要有充足的鉀素營養(yǎng)。鉀主要分布于植物體內(nèi)的細(xì)胞液中，參與多項(xiàng)生理生化代謝，對植物的光合作用、生長發(fā)育等活動都有重要影響[1-3]，可提高作物的抗逆性和品質(zhì)[1，4]。

馬鈴薯是云南省繼玉米、水稻后的第三大作物，2015年種植面積達(dá)到55.8萬hm2[5]。同其他作物一樣，氮、磷、鉀肥的合理施用是馬鈴薯良好生長和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)[6-9]。馬鈴薯是喜鉀作物，需較多鉀素營養(yǎng)，合理施用鉀肥對馬鈴薯品質(zhì)和產(chǎn)量影響較大[10-12]。鉀素供應(yīng)不足會引起馬鈴薯植株較弱，生長緩慢，抗性較差，塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)下降[13-14]；鉀素過多會引起馬鈴薯某些品質(zhì)指標(biāo)下降[15]，還會增加成本，造成土壤污染[16]。

在云南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)會澤縣開展雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)不同鉀肥用量和施用時期對馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和K肥利用效率的影響研究，為云南旱地馬鈴薯的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)選擇適當(dāng)?shù)拟浄适┯梅桨?，為?jié)本增效提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究地位于云南省曲靖市會澤縣五星鄉(xiāng)竹箐村,海拔2 340 m,試驗(yàn)土壤為山原紅壤坡耕旱地，是云南省典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。該地年均溫11.3℃，年降水量800 mm。前茬是綠肥，當(dāng)?shù)胤N植輪作制度為馬鈴薯-綠肥。

在該地高肥力和低肥力土壤分別開展馬鈴薯減量分期施用鉀肥試驗(yàn)，試驗(yàn)地養(yǎng)分狀況見表1。

表1 試驗(yàn)地養(yǎng)分狀況

兩個試驗(yàn)土壤處理一致，均為8個處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個處理小區(qū)面積為30 m2。試驗(yàn)處理如表2。

表2 各處理施鉀肥量/(kg·hm-2)

純N和P2O5每公頃用量分別為180 kg和60 kg，氮、磷肥全部作底肥一次性施用，鉀肥按照表2不同處理施用。氮肥為含N 46%的普通尿素，磷肥為含P2O512%的普鈣，鉀肥為含K2O 50%的硫酸鉀。

試驗(yàn)于2014年3月14日播種，10月11日收獲。種植密度為54 000 株·hm-2，試驗(yàn)過程中除設(shè)計(jì)處理差異外，其他均采用同樣的管理措施。兩組試驗(yàn)均無灌溉措施，完全靠自然降水。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)前分別在兩個試驗(yàn)地取土，取土深度為20 cm，按S形法采集10個點(diǎn)，分別混合為一個基礎(chǔ)土樣。采用鉻酸鉀容量法測定有機(jī)質(zhì)，玻璃電位法測定pH，半微量凱氏法測定全N，堿解擴(kuò)散法測定堿解N，堿熔·鉬銻抗比色法測定全P，0.5 mol·L-1NaHCO3浸提·鉬銻抗比色法測定速效P，堿熔·火焰光度計(jì)法測定全K，乙酸銨溶液浸提·火焰光度計(jì)法測定速效K[17～19]。

馬鈴薯收獲時,分小區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀測定、測產(chǎn)等。

植株樣品采集：在馬鈴薯收獲時取各處理生長中等的5棵植株，測定其鮮重，105℃殺青后烘干制樣，采用烘干稱重法測定植株干重，采用硫酸-過氧化氫消煮后火焰光度計(jì)法測定植株和薯球樣品全K含量[20]。

相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法：

施鉀效益增加量(元·hm-2)=施鉀區(qū)產(chǎn)值-不施鉀區(qū)產(chǎn)值-施鉀區(qū)鉀肥成本

鉀肥利用率(%)=(施鉀區(qū)吸鉀量-對照區(qū)吸鉀量)/施鉀量×100%

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率(kg·kg-1)=(施鉀區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/施鉀量

鉀肥偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)=施鉀區(qū)產(chǎn)量/鉀肥用量

鉀素經(jīng)濟(jì)學(xué)利用效率(kg·kg-1)=經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量/植株鉀素吸收量

鉀素生物學(xué)利用效率(kg·kg-1)=生物學(xué)產(chǎn)量/植株鉀素吸收量

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用EXCEL和DPS軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量分施鉀肥對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響

表3顯示了兩種肥力土壤中減量分施鉀肥對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響。

在高肥力土壤上，CK處理的大薯數(shù)、中薯數(shù)、結(jié)薯量和薯重均是所有處理中最低的，薯重與其他處理有顯著差異；100% K處理的經(jīng)濟(jì)性狀最好，其大薯數(shù)、小薯數(shù)、結(jié)薯量和薯重都是所有處理中最高的。6個減量施鉀處理的結(jié)薯量和薯重之間有一定差異，但不顯著。在低肥力土壤上，CK處理的各個經(jīng)濟(jì)性狀在所有處理中最差，結(jié)薯量和薯重與其他處理有顯著性差異；90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理結(jié)薯量是所有處理中最高的，90% K(30%+60%)處理薯重較重。

表3 不同處理的馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀

注：同列不同小寫字母代表5%的顯著性差異，下同。

Note: Different small letters in the same columns mean significant difference atP≤0.05 level. The same as below.

高肥力土壤各處理結(jié)薯量與低肥力土壤略有差異，高肥力土壤上各處理大薯數(shù)比例較高，數(shù)量明顯多于低肥力土壤，低肥力土壤則是小薯數(shù)比例高，高肥力土壤各處理薯重高于低肥力土壤，兩個肥力水平土壤上決定薯重的主要因素不是結(jié)薯量,而是大中小薯比例。

2.2 減量分施鉀肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表4表明了減量分施鉀肥試驗(yàn)各處理馬鈴薯產(chǎn)量。

高肥力土壤中，各處理產(chǎn)量從高到低依次為：100% K、90% K(30%+60%)、90% K(40%+50%)、70% K(20%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K、70% K和CK；100% K處理產(chǎn)量最高，與90% K(30%+60%)處理差異不顯著。低肥力土壤上，各處理產(chǎn)量從高到低為：90% K(30%+60%)、70% K(20%+50%)、100% K、90% K(40%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K、70% K和CK；90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理均為產(chǎn)量高的處理，甚至高于100% K處理。

高、低肥力土壤施鉀處理的馬鈴薯產(chǎn)量差異較大，高肥力土壤產(chǎn)量為24 273.61～29 544.44 kg·hm-2，低肥力土壤為14 900.00～17 640.28 kg·hm-2，低肥力土壤中最優(yōu)處理產(chǎn)量也沒有高肥力土壤CK處理產(chǎn)量高。

減量分期施鉀處理對高肥力土壤的產(chǎn)量影響大于對低肥力土壤的影響：在低肥力土壤上，減量分期施鉀處理的產(chǎn)量可不低于100% K處理，但在高肥力土壤上，減量分期施鉀處理的產(chǎn)量均低于100% K處理。

無論在高、低肥力土壤，在施用鉀肥量相同時，鉀肥后期多施的90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理產(chǎn)量高于鉀肥分次施用的90% K(40%+50%)處理和70% K(30%+40%)處理，鉀肥分次施用的90% K(40%+50%)處理和70% K(30%+40%)處理產(chǎn)量均高于鉀肥一次性施用的90% K處理和70% K處理。

表4 不同處理的馬鈴薯產(chǎn)量

2.3 減量分施鉀肥試驗(yàn)馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益分析

表5顯示減量分施鉀肥試驗(yàn)馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益。

高肥力土壤上，扣除成本后，100% K處理凈收益最高，達(dá)到70 762.85 元·hm-2，其他處理收益減少2.50%～29.04%；從凈收益和節(jié)本增效綜合來看，90% K(30%+60%)處理、90% K(40%+50%)處理和70% K(20%+50%)處理也較優(yōu)，雖然凈收益略低于100% K處理，但減少在5%內(nèi)。低肥力土壤上，扣除成本后，90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理凈收益較高，分別達(dá)到41 164.43 元·hm-2和40 898.16 元·hm-2，比100% K處理高3.87%和3.20%；90% K(40%+50%)處理產(chǎn)量雖沒有100% K處理高，但其凈收益卻高137.69 元·hm-2。

高、低肥力土壤施鉀處理的馬鈴薯凈收益差異較大，高肥力土壤為58 071.77～70 762.85 元·hm-2，低肥力土壤為37 250.00～41 164.43 元·hm-2。

2.4 減量分施鉀肥對馬鈴薯鉀肥利用效率的影響

表6顯示在高、低肥力土壤上減量分施鉀肥對馬鈴薯鉀肥利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率、鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀素經(jīng)濟(jì)學(xué)利用效率和生物學(xué)利用效率的影響。

高肥力土壤各處理馬鈴薯的生物量、K量、鉀肥利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力與低肥力土壤有較大差異，高肥力土壤各施鉀處理的總K量為132.47～161.71 kg·hm-2，K肥利用率為22.18%～36.84%，鉀肥農(nóng)學(xué)效率為28.54～58.11 kg·kg-1，鉀肥偏生產(chǎn)力164.14～222.22 kg·kg-1；而低肥力土壤各個施鉀處理的地上部和地下部總K量為97.01～99.00 kg·hm-2，K肥利用率為13.05%～26.57%，鉀肥農(nóng)學(xué)效率為18.28～38.15 kg·kg-1，鉀肥偏生產(chǎn)力94.95～138.13 kg·kg-1。

高肥力土壤上，100% K處理地下和地上部分干重是所有處理中最重的，K量也最高，CK處理的地上、地下干重和K量均在所有處理中最低。低肥力土壤上，90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理的地下部分干重較重，地下部分K量也較高；100% K處理地上部分干重是所有處理中最重的，地上部分K量也最高。

無論是高肥力土壤還是低肥力土壤，鉀肥利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力最高的處理均是70% K(20%+50%)處理，鉀肥利用率和鉀肥農(nóng)學(xué)效率最低的處理為70% K處理，鉀肥偏生產(chǎn)力最低處理為100% K處理；鉀素經(jīng)濟(jì)學(xué)利用效率和生物學(xué)利用效率均是CK處理最高。

表5 各處理馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益

注：馬鈴薯 2.50元·kg-1；尿素2.50元·kg-1；普鈣1.00元·kg-1；硫酸鉀4.50元·kg-1。

Note: Potato 2.50 yuan·kg-1; Urea 2.50 yuan·kg-1; SSP 1.00 yuan·kg-1; K2SO44.50 yuan·kg-1.

表6 不同處理馬鈴薯的K肥利用效率

3 討 論

鉀是馬鈴薯生長過程中需要量較大的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，確定合理的鉀肥施用量和施用方法是提高馬鈴薯鉀肥利用率、實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的關(guān)鍵[20]。有研究表明在馬鈴薯種植中鉀肥一次性基施效果較好，追肥效果差，認(rèn)為早施鉀肥能夠增強(qiáng)植株抗病力，提高大中薯比例, 降低爛薯率, 塊莖大、商品性好[21-22]；而有研究表明在馬鈴薯不同生育期追施鉀肥增產(chǎn)效果明顯[23-25],追肥時期一般在現(xiàn)蕾初期最佳，此時追肥可提高馬鈴薯生育后期葉綠素含量、光合強(qiáng)度，延緩衰老，提高塊莖產(chǎn)量和淀粉含量，提高塊莖商品率[23-24]。

該試驗(yàn)分別在云南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)同一地方的高、低肥力土壤上開展，試驗(yàn)結(jié)果顯示，無論在高肥力還是低肥力土壤上，鉀肥對馬鈴薯生長有重大影響，無鉀肥處理馬鈴薯產(chǎn)量和鉀利用效率均是所有處理中最差的，施鉀處理均優(yōu)于無鉀處理；高肥力土壤和低肥力土壤上的相同處理相比，馬鈴薯產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益、鉀肥利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力等均有較大差異。

在高、低產(chǎn)田的一次性施鉀肥的100% K、90% K和70% K三個處理中，100% K處理均是產(chǎn)量和凈收益最好的處理。這與該試驗(yàn)的目的是為研究馬鈴薯種植中鉀肥的減量高效，試驗(yàn)設(shè)置的肥料用量屬于生產(chǎn)實(shí)踐中中等偏低的用K肥量有關(guān)，一次施用K肥處理的產(chǎn)量收益隨著用K肥量的增加而增加。

減量分施鉀肥的90% K(40%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K(30%+60%)和70% K(20%+50%)四個處理中，在高、低產(chǎn)田中均是90% K(30%+60%)處理產(chǎn)量和收益最高，70% K(20%+50%)處理的鉀肥利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力最高。在施用鉀肥量相同時，后期多施鉀肥的90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理的產(chǎn)量、收益和鉀肥效益等均分別高于分次施用K肥的90% K(40%+50%)處理和70% K(30%+40%)處理。

在高肥力土壤上，100% K處理(常規(guī)施鉀肥)的馬鈴薯產(chǎn)量是最高的，這也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶在馬鈴薯種植中均為一次性基施鉀肥的重要原因之一。高產(chǎn)田地的高產(chǎn)是靠高養(yǎng)分供給來支撐，K肥減量分施處理雖然減少了馬鈴薯的產(chǎn)量，但90% K(30%+60%)處理產(chǎn)量與100% K處理產(chǎn)量并沒有顯著性差異，可見在高肥力土壤上，如果不一味追求高產(chǎn)，可通過鉀肥的減量分施來實(shí)現(xiàn)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益提高和環(huán)境效益優(yōu)化。

在低肥力土壤上，90% K(40%+50%)處理和70% K(20%+50%)處理是產(chǎn)量較高收益較好的兩個處理，產(chǎn)量收益均高于100% K處理(常規(guī)施鉀肥)，因此在馬鈴薯產(chǎn)量并不高的低肥力土壤上，合理施用鉀肥的方式作用更突出，K肥減量而后期多施的處理更可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，獲得高的經(jīng)濟(jì)效益和肥料利用率。

該試驗(yàn)土壤為云南省典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的山原紅壤坡耕旱地，年降水量800 mm，其中80%以上都集中在雨季(6月—9月)，此時正好是馬鈴薯生長的中期和后期，鉀素容易流失，雖然流失量不算大，但是這些流失的鉀素正是作物可以直接利用的水溶性鉀素，來源于施肥和表層土壤中[26-28]。鉀素流失可能是導(dǎo)致高低肥力不同土壤上的馬鈴薯有不同的施肥效果的原因之一：在高肥力土壤上，其基礎(chǔ)肥力水平高，保水保肥能力強(qiáng)，土壤中鉀素流失少，在馬鈴薯大量需要鉀肥的中后期仍然可以正常保證鉀素的供給，使馬鈴薯正常生長；在低肥力土壤上，基礎(chǔ)肥力水平低，保水保肥能力弱，在雨季中土壤鉀素流失相對較多，雖然100% K一次性施用處理的鉀肥用量最多，但由于其流失多，在馬鈴薯需要大量鉀素的中后期不能保證鉀素的供應(yīng)，而鉀肥后期多施的處理雖然用鉀量稍低，但其流失較少，其施用時期正好供給馬鈴薯中后期生長所用，所以在低肥力土壤上，鉀肥施用時期后移的90% K(30%+60%)處理和70% K(20%+50%)處理產(chǎn)量均高于100%的常規(guī)施肥。

4 結(jié) 論

在該地區(qū)，通過試驗(yàn)比較，高肥力土壤上90% K(30%+60%)處理和低肥力土壤上90% K(30%+60%)處理、70% K(20%+50%)處理的產(chǎn)量、收益和鉀肥利用率高，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，達(dá)到節(jié)本增效的目的，所以在云南省當(dāng)?shù)伛R鈴薯旱地種植中，高肥力土壤上推薦施用K2O總量162 kg·hm-2，低肥力土壤上推薦施用K2O總量126～162 kg·hm-2，兩種肥力地塊上鉀肥施用比例均為苗期30%、現(xiàn)蕾期70%。

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