基施鉀肥有效提高內(nèi)蒙古河套灌區(qū)向日葵產(chǎn)量和油分品質(zhì)

段 玉，張 君，安 昊，景宇鵬，靳存旺，趙 娜，李書田

（1 內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2 巴彥淖爾市五原縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古五原 015000；3 巴彥淖爾市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000；4 中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

向日葵 (Helianthus annuus) 是重要的油料作物，2015—2016年全球向日葵的播種面積約為2514萬公頃，總產(chǎn)量4249萬噸，主要分布在俄羅斯、烏克蘭、歐盟、阿根廷、中國、美國等國家[1]。國外以油葵種植為主，食葵面積不足10%。我國2016年向日葵播種面積110萬公頃左右，總產(chǎn)為270萬噸左右[2]，其中以食葵為主，占總量的80%以上。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是我國向日葵的集中產(chǎn)區(qū)[3]，年播種面積在30萬公頃左右，其中90%左右是食用向日葵。

向日葵植株高大，吸收氮磷鉀養(yǎng)分較多，三要素中以吸收鉀最多、氮次之、磷最少。李慶文等[4]在遼寧河淤土和風(fēng)沙土 (1980—1982年) 進(jìn)行的研究表明，生產(chǎn)100 kg食用葵與油用葵籽實(shí)所需的N、P2O5和K2O分別為6.22 kg、1.33 kg和14.6 kg與7.44 kg、1.86 kg和16.6 kg。筆者在內(nèi)蒙古河套地區(qū)(2008—2010) 研究[5]表明, 生產(chǎn) 100 kg 油用向日葵籽實(shí)需要N、P2O5和K2O分別為4.99 kg、1.74 kg和6.78 kg；李書田等[6]認(rèn)為，每生產(chǎn)100 kg向日葵籽實(shí)需要吸收N、P2O5和K2O分別為4.8 kg、1.7 kg和7.2 kg；李曉慧等[7]研究認(rèn)為，食用葵每形成100 kg籽粒約需吸收氮 (N) 3.8～4.9 kg、磷 (P2O5) 1.5～2.1 kg、鉀 (K2O) 8.9～10.3 kg；油用葵約需吸收氮 (N)3.5～4.6 kg、磷 (P2O5) 1.6～2.1 kg、鉀 (K2O) 6.9～9.2 kg?？偟膩砜?，向日葵吸收鉀素是氮素的2倍左右，而生產(chǎn)上鉀肥用量較少。2016年筆者調(diào)查全國向日葵主產(chǎn)區(qū)188個種植戶，N、P2O5和K2O平均施用量為175、111和37 kg/hm2，重視氮磷肥而輕視鉀肥的現(xiàn)象比較普遍[8]。隨著氮磷肥用量的增加、高產(chǎn)品種和高產(chǎn)栽培技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用，產(chǎn)量大幅度提高，作物從土壤中吸收的鉀量也越來越多，致使土壤中鉀的含量逐漸減少，鉀已成為提高產(chǎn)量和保證農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的限制因素之一[9-10]。鉀是作物生長的必需元素，同時也是影響作物的“品質(zhì)元素”，對改善油葵品質(zhì)和出仁率起著重要的作用[11-12]。氯化鉀和硫酸鉀是我國目前使用最為廣泛的兩種鉀肥，既可以單獨(dú)施用，也可以作為生產(chǎn)復(fù)合肥的原料。由于氯化鉀中含有氯離子，有些人認(rèn)為氯是有毒有害物質(zhì)，會對作物產(chǎn)生傷害，另外，還有鹽堿地不宜使用氯化鉀的說法[13]，造成很多種植戶對氯化鉀產(chǎn)生了忌諱，寧愿選擇價格更高、養(yǎng)分含量更低的硫酸鉀作為鉀肥施用。不僅增加了農(nóng)民的生產(chǎn)成本，而且很多硫酸鉀都是在氯化鉀的基礎(chǔ)上采用復(fù)分解的方式生產(chǎn)的，生產(chǎn)過程耗費(fèi)能源[14-15]。河套灌區(qū)耕地土壤氯離子含量普遍較高[16]，大量施用氯化鉀可能會增加土壤中的鹽分含量。本研究選擇向日葵主產(chǎn)區(qū)河套灌區(qū)為研究區(qū)域，采用田間定位試驗(yàn)的方法，開展了不同鉀肥品種和施用方式對向日葵產(chǎn)量、鉀素吸收和籽實(shí)品質(zhì)及土壤鹽分 (Cl–、SO42–) 積累的影響等研究，為確定向日葵最佳鉀肥品種和施鉀方式提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在杭錦后旗陜壩鎮(zhèn)園子渠試驗(yàn)站進(jìn)行，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為6.1～7.6℃，年平均日照時數(shù)為3200小時左右，平均無霜期為126天。降水量稀少，年平均降水量188毫米。土壤類型為灌淤土，地力均勻，前茬玉米，可以引黃河水灌溉和井灌，土壤有機(jī)質(zhì)14.6 g/kg、全氮含量0.9 g/kg、全鉀 (K) 含量19.9 g/kg、堿解氮73 mg/kg、有效磷 (P) 25.6 mg/kg、速效鉀 (K) 140 mg/kg、有效硫51.36 mg/kg、CEC 9.7 cmol/kg、Cl–0.26 g/kg、全鹽含量1.08 g/kg、pH 8.7。

1.2 試驗(yàn)處理

定位試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計加一個不施鉀肥處理，共7個處理。供試肥料為硫酸鉀和氯化鉀，鉀肥分三種施用方式：100%基施 (B)；50%基施 +50%現(xiàn)蕾期追施 (50%B + 50%T)；25%基施 +50%現(xiàn)蕾期追施 + 25%花期追施 (25%B + 50%T +25%T)。三次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積55 m2。除對照小區(qū)不施鉀肥外，其余均施用N 180 kg/hm2、P2O5105 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。試驗(yàn)用氮肥和磷肥分別為尿素和磷酸二銨。氮肥30%開溝作基肥條施，70%氮肥在現(xiàn)蕾期追施，磷肥全部作基肥條施。整個生育期管理同一般生產(chǎn)田，試驗(yàn)用向日葵品種為食用向日葵雜交種‘AD6199’，施肥覆膜后在播種之前灌水1次，灌水量50 mm，現(xiàn)蕾期灌水1次，灌水量40 mm，灌溉水用黃河水，水中含鉀量3.86 mg/L。

1.3 樣品采集與測定

收獲期測定向日葵籽粒產(chǎn)量，莖、葉、籽和花盤干物質(zhì)重，花盤直徑、千粒重、出仁率等。

收獲時取植株樣品 (分莖、葉、籽和花盤)，在70℃下烘干后粉碎過0.2 mm篩，用于分析測定莖、葉、籽和花盤中氮、磷、鉀、氯含量。植物全氮、全磷、全鉀的測定采用H2SO4–H2O2消煮法 (NYT 2017–2011)，植物氯離子的測定采用摩爾法[17]。

向日葵籽粒品質(zhì)測定：粗脂肪含量的測定采用索氏抽取法。油酸、亞油酸、硬脂酸和棕櫚酸采用氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用的方法，測定粗脂肪中混合脂肪酸的組成及含量。礦物質(zhì)采用直接灰化法測定。纖維含量采用酸性洗滌劑法測定。

土壤速效鉀的測定采用乙酸銨提取—火焰光度法。土壤Cl–含量的測定采用硝酸銀滴定法 (摩爾法)，土壤含量采用硫酸鋇比濁法測定，土壤全鹽含量的測定采用殘渣烘干—質(zhì)量法。

1.4 分析計算

鉀肥農(nóng)學(xué)效率 (AEK) = YR/F，YR是施鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)，F(xiàn)是鉀肥施用量。

鉀肥利用率 (NUEK) = (施鉀處理鉀素吸收量 – 不施鉀處理鉀素吸收量)/Fk× 100%

內(nèi)在效率IEK= 向日葵籽實(shí)產(chǎn)量/吸鉀量

吸收效率RIEK= 吸鉀量/籽實(shí)產(chǎn)量 × 100

出仁率 (%) = 籽仁重/籽實(shí)重 × 100

1.5 統(tǒng)計分析方法

試驗(yàn)結(jié)果采用SAS統(tǒng)計軟件和Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥品種和施用方式對向日葵產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀的影響

2.1.1 鉀肥品種和施用方式對向日葵產(chǎn)量的影響3年試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，施用鉀肥向日葵籽實(shí)產(chǎn)量均有增加，增產(chǎn)幅度為318.9～408.1 kg/hm2，平均為369.9 kg/hm2，增產(chǎn)率9.0%～11.6%，平均10.5%，不施鉀肥處理與施用鉀肥處理間差異顯著。

從各施鉀肥處理產(chǎn)量來看，以K2SO425%B +50%T + 25%T產(chǎn)量最高，其次是KCl 25%B + 50%T +25% T，K2SO450%B + 50%T位列第三，分別比對照增產(chǎn)11.6%、11.4%和11.1%。從三年平均來看，硫酸鉀與氯化鉀增產(chǎn)效果相當(dāng)；從施用方式來看，三次施用 ＞ 兩次施用 ＞ 一次基施。鉀肥品種間、施肥方式間沒有顯著差異，鉀肥品種與施肥方式也沒有顯著的交互作用。

2.1.2 鉀肥品種和施用方式對向日葵產(chǎn)量性狀的影響 表2結(jié)果表明，施用鉀肥的花盤直徑增加了0.85～1.37 cm，平均增加1.01 cm，其中以KCl 50%B +50%T最大，其次是K2SO4100%B，與不施鉀肥處理有顯著差異。施用鉀肥向日葵的單盤粒重增加10.1～16.3 g，平均增加13.9 g，平均增幅10.7%，差異顯著，但硫酸鉀與氯化鉀處理之間沒有顯著差異。施用鉀肥向日葵的千粒重均有所增加，增加幅度為6.7～15.3 g，平均增加10.6 g，增幅6.8%。其中KCl 50%B + 50%T、K2SO4100%B和K2SO425%B +50%T + 25%T三個處理的增加幅度達(dá)到顯著水平。施用鉀肥向日葵籽實(shí)出仁率均有所增加，但是所有處理之間沒有顯著差異?？偟膩砜?，施用鉀肥主要對單盤粒重和千粒重影響較大，對花盤直徑和出仁率影響較小。氯化鉀分三次施用或者硫酸鉀一次基施的效果較好。

表1 施用鉀肥對向日葵產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of potash varieties and application modes on sunflower yields

表2 不同鉀肥品種和施用方式對向日葵產(chǎn)量性狀的影響Table 2 Effects of potash varieties and application modes on yield characters of sunflower

2.1.3 鉀肥品種和施用方式對向日葵生物產(chǎn)量的影響 表3結(jié)果表明，施用鉀肥向日葵的葉片產(chǎn)量和花盤產(chǎn)量比對照有所增加，但均未達(dá)到顯著差異水平。莖稈產(chǎn)量比對照增加幅度為11.5%～22.4%，平均為17.7%，除處理K2SO425%B + 50%T + 25%T外，其他處理增產(chǎn)均達(dá)顯著水平，硫酸鉀和氯化鉀各處理間均沒有顯著差異。表明施用鉀肥對向日葵的莖稈產(chǎn)量影響最大，對葉片產(chǎn)量和花盤產(chǎn)量影響相對較小。

2.2 不同鉀肥品種和施用方式對向日葵鉀素吸收效率的影響

2.2.1 不同鉀肥品種和施用方式對向日葵鉀素吸收利用的影響 表4結(jié)果表明，施用鉀肥的向日葵K2O吸收量比對照增加48.2～64.0 kg/hm2，平均增加56.0 kg/hm2，增加幅度為17.3%～23.0%，平均為20.4%。各施鉀處理之間沒有顯著差異。

施鉀處理鉀肥的利用率為40.2%～55.5%，平均為47.7%。兩個鉀肥品種之間基本相同，不同施用方式間也沒有顯著差異。

2.2.2 不同鉀肥品種和施用方式對鉀肥效率的影響從表5結(jié)果看出，向日葵施用鉀肥的農(nóng)學(xué)效率 (每增施1 kg K2O增產(chǎn)向日葵籽實(shí)產(chǎn)量) 為2.66～3.40 kg/kg，平均為3.08 kg/kg，不同鉀肥品種和不同施用方式對向日葵施肥的農(nóng)學(xué)效率沒有顯著影響。

施用鉀肥向日葵吸鉀效率 (每生產(chǎn)100 kg向日葵籽實(shí)吸收K2O量) 平均為8.62 kg/100 kg，比不施鉀肥處理增加幅度為0.49～0.89 kg/100 kg，平均增加0.71 kg/100 kg。方差分析表明，不同鉀肥品種和不同施用方式對向日葵吸鉀效率沒有顯著影響。

表3 鉀肥品種和施用方式對向日葵不同部位產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of potash varieties and application modes on yields of stems, leaves and discs of sunflower

表4 不同鉀肥和施用方式向日葵的鉀素吸收利用Table 4 Effects of potash varieties and application modes on K uptakes and use efficiencies of sunflower

表5 鉀肥品種和施用方式對向日葵鉀素吸收效率的影響Table 5 Effects of potash varieties and application modes on K absorption efficiencies of sunflower

2.3 施鉀方式和品種對向日葵粗脂肪、粗蛋白含量及油分品質(zhì)的影響

施用氯化鉀和硫酸鉀向日葵籽實(shí)的粗脂肪含量均較不施鉀肥有顯著增加，三年平均分別增加2.17和2.74個百分點(diǎn)，平均為2.46個百分點(diǎn)，施用硫酸鉀處理和氯化鉀處理間粗脂肪含量沒有顯著差異。不同施肥方式之間籽實(shí)的粗脂肪含量也沒有顯著性差異 (表 6)。

施用氯化鉀和硫酸鉀向日葵籽實(shí)的粗蛋白含量均較不施鉀肥也有顯著增加，三年平均分別增加1.95和2.45個百分點(diǎn)，平均為2.20個百分點(diǎn)。施用硫酸鉀處理和氯化鉀處理間粗蛋白含量沒有顯著差異。三種施肥方式間粗蛋白含量也沒有顯著差異。鉀肥品種與施肥方式間沒有顯著的交互作用。

表6表明，無論施用硫酸鉀還是氯化鉀，都可以有效增加向日葵籽實(shí)的粗脂肪和粗蛋白含量，而鉀肥品種間及施用方式間效果沒有顯著差異。

向日葵籽實(shí)中的脂肪酸主要是不飽和脂肪酸—亞油酸和油酸，含量占總量的85%以上。施用鉀肥第一年籽實(shí)中的油酸和亞油酸含量增加0.55個百分點(diǎn)，硬脂酸和棕櫚酸含量減少0.08個百分點(diǎn)；施鉀第二年油酸和亞油酸含量增加3.44個百分點(diǎn)，硬脂酸和棕櫚酸含量增加0.49個百分點(diǎn)；施鉀第三年油酸和亞油酸含量增加2.64個百分點(diǎn)，硬脂酸和棕櫚酸含量增加0.42個百分點(diǎn)。從表7可以看出，施用鉀肥主要使不飽和脂肪酸的比例有所提高，增加幅度達(dá)1.72%～2.85%，平均為2.20%，但不同鉀肥品種間和不同施用方式間的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量差異不顯著。

籽實(shí)中的纖維含量和礦物質(zhì)含量 (灰分) 影響籽實(shí)的粗脂肪和粗蛋白含量，從而影響品質(zhì)。施用鉀肥籽實(shí)中的纖維含量比不施鉀肥處理有所降低 (表8)，但差異不顯著。施氯化鉀的纖維含量與施硫酸鉀的沒有顯著差異，施肥方式間也無明顯差異。

表7 鉀肥品種和施用方式對向日葵籽實(shí)油分品質(zhì)的影響Table 7 Effects of potash varieties and applied modes on seed oil quality of sunflower

施氯化鉀和硫酸鉀的處理籽實(shí)礦物質(zhì)含量沒有顯著差異，不同施肥方式間也無顯著差異。

表8 鉀肥品種和施用方式對籽實(shí)纖維和礦物質(zhì)含量的影響Table 8 Effect of potash varieties and application modes on seed fiber and mineral contents of sunflower

3 討論和結(jié)論

內(nèi)蒙古河套及土默川是我國相對富鉀地區(qū)，近年來隨著作物產(chǎn)量的增加，土壤速效鉀含量逐年下降[8]，僅施氮、磷化肥已經(jīng)不能滿足作物高產(chǎn)的需求，特別是需鉀量較高的向日葵。3年鉀肥定位試驗(yàn)結(jié)果表明，在河套灌區(qū)灌淤土上向日葵施用鉀肥增產(chǎn)10.5%，增產(chǎn)效果顯著，其施肥肥效與馬鈴薯相近[18–19]。從產(chǎn)量性狀來看，施用鉀肥向日葵的盤徑、盤粒重、千粒重和出仁率均有所增加，但施用鉀肥主要對單盤粒重和千粒重影響較大。

施用鉀肥使向日葵的秸稈產(chǎn)量顯著增加，而向日葵葉片和花盤的產(chǎn)量差異不顯著，說明施用鉀肥對向日葵秸稈產(chǎn)量影響較大，對葉片和花盤影響相對較小，這與向日葵吸收的鉀素主要集中于秸稈中有關(guān)[20]。不同鉀肥品種和不同施鉀方式對向日葵秸稈產(chǎn)量沒有顯著影響。

施用鉀肥向日葵的吸鉀量顯著增加，鉀肥的利用率平均為47.7%，與國內(nèi)其他人進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究結(jié)果相一致[21-22]。施用鉀肥的農(nóng)學(xué)效率平均為每公斤鉀素可增產(chǎn)籽實(shí)3.08 kg，每生產(chǎn)100公斤向日葵平均吸鉀 (K2O) 8.62 kg，較不施鉀肥相比，對鉀的吸收顯著增加，李書田等[6]、李曉慧等[7]也得到了類似的結(jié)果。在本地區(qū)，施用氯化鉀和硫酸鉀的效果，鉀肥全部基施與基施追施配合的效果，在鉀肥利用率、農(nóng)學(xué)效率和吸鉀效率方面沒有顯著差異。三年定位施用鉀肥試驗(yàn)表明，施用鉀肥向日葵籽實(shí)中的粗脂肪和粗蛋白含量均有增加，分別比不施鉀肥增加2.46和2.20個百分點(diǎn)，而黃仁珠等[23]于1985年在遼寧沈陽草甸河淤土進(jìn)行的油用向日葵試驗(yàn)和任然等[24]于2014年在寧夏銀川堿化土壤進(jìn)行的油用向日葵試驗(yàn)表明，施用鉀肥增加了脂肪含量，蛋白質(zhì)含量有所降低，這還需進(jìn)一步研究。增施鉀肥能夠促進(jìn)亞油酸含量的提高，從而改善油分品質(zhì)。不同鉀肥品種之間和不同施用方式之間的脂肪和蛋白質(zhì)含量沒有顯著差異。

4 結(jié)論

河套灌區(qū)向日葵生產(chǎn)中施用鉀肥可以顯著提高向日葵的籽實(shí)產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)及油分品質(zhì)，施用鉀肥是向日葵優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要措施。

施用鉀肥顯著提高了向日葵單位產(chǎn)量的吸鉀量和吸鉀效率，鉀肥利用率平均達(dá)到47.7%，農(nóng)學(xué)效率平均為3.08 kg/kg，每生產(chǎn)100 kg向日葵籽實(shí)吸收鉀(K2O) 量平均為8.62 kg。

鉀肥品種之間和施肥方式之間沒有顯著差異。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，在本地的向日葵生產(chǎn)中可以選擇價格較低的氯化鉀，采用一次全部基施的方法。