集約化果園鉀肥施用現(xiàn)狀及鉀素表觀平衡狀況研究

許修柱 林瑞坤 蘇達(dá) 許銳能 楊文浩 張世昌 吳良泉

摘要：【目的】明確福建省平和縣集約化蜜柚果園鉀肥施用現(xiàn)狀及鉀素表觀平衡狀況，為指導(dǎo)蜜柚園科學(xué)施用鉀肥提供參考?！痉椒ā?016—2018年，以農(nóng)戶調(diào)研和土壤調(diào)查的方式，獲取福建省平和縣363個(gè)琯溪蜜柚果園的鉀肥施用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及29個(gè)蜜柚園的土壤剖面樣品，對(duì)蜜柚園鉀肥施用現(xiàn)狀、鉀素表觀平衡狀況及土壤鉀素狀況進(jìn)行分析。【結(jié)果】福建省平和縣蜜柚園鉀肥（以K2O計(jì)，下同）平均施用量為955 kg/ha，96%果農(nóng)鉀肥年投入量超過(guò)400 kg/ha，復(fù)合肥是主要鉀素來(lái)源。相關(guān)性分析結(jié)果表明，鉀肥投入量與蜜柚產(chǎn)量無(wú)明顯相關(guān)性，與鉀素表觀平衡具有極顯著的線性相關(guān)（P<0.01），全縣鉀素表觀平衡高達(dá)874 kg/ha，各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）間鉀肥投入量與土壤鉀素平衡狀況變異較大。73%蜜柚果園土壤速效鉀含量超過(guò)120 mg/kg，處于過(guò)量水平。0～20、20～40和40～60 cm土層的土壤速效鉀含量隨土層深度增加而下降，但各層土壤速效鉀含量均處于豐富水平，分別為192.15、144.44和138.88 mg/kg，表層與亞表層間、亞表層與下層間土壤速效鉀含量存在較好的線性關(guān)系?！窘Y(jié)論】福建省平和縣蜜柚園鉀肥施用過(guò)量和鉀素盈余嚴(yán)重等問(wèn)題較突出，過(guò)量的鉀素盈余導(dǎo)致蜜柚園土壤速效鉀含量在表層富集并向深層遷移。今后應(yīng)合理控制鉀肥用量，減少鉀素盈余和淋溶，提高蜜柚果園鉀肥利用率。

關(guān)鍵詞： 琯溪蜜柚;鉀肥;土壤速效鉀;鉀素表現(xiàn)平衡

中圖分類號(hào)： S146? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）03-0533-07

0 引言

【研究意義】鉀是肥料三要素之一，又被稱為品質(zhì)和抗逆元素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中適宜的鉀肥運(yùn)籌有利于提高作物品質(zhì)及逆境適應(yīng)性。隨著農(nóng)業(yè)集約化水平不斷提高，鉀肥施用量不斷上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全國(guó)鉀肥總用量達(dá)619.74萬(wàn)t（折純量）（中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2018）。鉀肥還是我國(guó)重要的戰(zhàn)略資源（汪家銘，2011），但我國(guó)鉀資源嚴(yán)重不足，僅占全球鉀儲(chǔ)量的2%（吳永嬌等，2008），70%鉀肥依靠進(jìn)口，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)鉀肥價(jià)格過(guò)高（孫愛(ài)文等，2009）。生產(chǎn)中受經(jīng)濟(jì)收益驅(qū)動(dòng)，園藝作物鉀肥過(guò)量施用現(xiàn)象較普遍（閆波等，2016），然而，由于缺乏對(duì)鉀肥施用現(xiàn)狀、鉀素平衡狀況及土壤鉀素供應(yīng)狀況的具體分析，生產(chǎn)者通常對(duì)鉀肥施用的合理性缺乏科學(xué)評(píng)估。因此，明確果園鉀肥的施用現(xiàn)狀及鉀素平衡狀況對(duì)于合理施用鉀肥和實(shí)現(xiàn)鉀肥資源的可持續(xù)利用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)多地已出現(xiàn)土壤鉀素虧缺現(xiàn)象，尤其在糧食作物生產(chǎn)體系中較普遍（謝建昌和周健民，1999;劉榮樂(lè)等，2000;Niu et al.，2011;Tan et al.，2012）。1985—1998年，貴州旱地和水田土壤速效鉀含量分別由122.3和120.9 mg/kg下降至89.2和88.6 mg/kg（陳旭暉，2001）;湖北省稻田土壤速效鉀含量從20世紀(jì)80年代至2008年下降10.0%（王偉妮等，2012）;2006—2010年間新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)耕地土壤速效鉀與1979—1984年間相比下降31.66%（吳志勇，2012）。實(shí)際生產(chǎn)中，由于經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，過(guò)量施用鉀肥現(xiàn)象較多，但過(guò)量施用鉀肥不僅不會(huì)進(jìn)一步增加產(chǎn)量，還不利于作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升，甚至導(dǎo)致鉀資源的浪費(fèi)。李書田等（2016）對(duì)蘋果園鉀素平衡狀況的分析結(jié)果表明，鉀肥施用過(guò)量導(dǎo)致不同程度的鉀素盈余，且鉀肥用量越高果實(shí)中鈣、鎂含量降低越明顯。閆波等（2016）研究表明，日光溫室的土壤中由于鉀肥過(guò)量施用導(dǎo)致鉀離子過(guò)高，造成K/Mg比例失調(diào)，進(jìn)而誘導(dǎo)番茄出現(xiàn)缺鎂癥。黃春燕等（2018）研究表明，鉀肥過(guò)量（大于360 kg/ha）會(huì)限制甜菜生長(zhǎng)，抑制光合產(chǎn)物向塊根的運(yùn)輸，塊根干物質(zhì)分配比例及糖含率下降。近年來(lái)，有關(guān)鉀素平衡的研究逐漸增多，并證實(shí)不同的作物種類、鉀肥類型及用量、施鉀方式等均會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀素平衡產(chǎn)生影響（盛婧等，2016;王飛等，2017;王曉等，2017;趙永平等，2017），因此，了解土壤鉀素平衡狀況有助于以此為依據(jù)合理施用鉀肥?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】福建省平和縣被稱作“中國(guó)柚都”，主產(chǎn)琯溪蜜柚，其種植面積已超過(guò)4.0×104 ha，產(chǎn)量及出口量也均居全國(guó)首位（Li et al.，2015）。為追求更高的產(chǎn)量和收益，集約化蜜柚果園生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)量施用化肥的現(xiàn)象非常普遍（李清華等，2016）。然而，目前針對(duì)該縣蜜柚果園鉀肥施用現(xiàn)狀及鉀素平衡狀況的研究較少，不利于蜜柚果園的科學(xué)合理施鉀?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)分析福建省平和縣蜜柚產(chǎn)區(qū)鉀肥投入、階段分配與鉀素來(lái)源構(gòu)成、鉀素平衡狀況等，探究平和縣蜜柚園鉀肥施用及土壤鉀素平衡狀況，為指導(dǎo)蜜柚園科學(xué)施用鉀肥提供參考。

1 材料與方法

1. 1 數(shù)據(jù)調(diào)研及樣品采集

1. 1. 1 鉀肥施用狀況調(diào)研 2016—2018年在琯溪蜜柚的9個(gè)主產(chǎn)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）（小溪鎮(zhèn)、坂仔鎮(zhèn)、蘆溪鎮(zhèn)、九峰鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)、山格鎮(zhèn)、南勝鎮(zhèn)、五寨鄉(xiāng)和安厚鎮(zhèn)）選取363個(gè)具有代表性的果農(nóng)進(jìn)行調(diào)研，主要通過(guò)問(wèn)答調(diào)研方式，記錄農(nóng)戶施用鉀肥的肥料種類、施肥方式、施肥時(shí)間、施肥量及蜜柚產(chǎn)量。

1. 1. 2 土壤剖面樣品采集 在平和縣7個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）中（小溪鎮(zhèn)、坂仔鎮(zhèn)、安厚鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)、山格鎮(zhèn)、南勝鎮(zhèn)和五寨鄉(xiāng)）選取具有代表性的蜜柚園作為采樣點(diǎn)，每個(gè)蜜柚園均采用“S”形移位法采樣，在靠近樹冠內(nèi)側(cè)（避開施肥溝）選擇5棵蜜柚作為5個(gè)采樣株，每個(gè)采樣株分別采集0～20 cm（表層）、20～40 cm（亞表層）、40～60 cm（下層）3個(gè)土層的土壤樣品，采集每個(gè)樣株下對(duì)稱方向的2個(gè)點(diǎn)，將每片蜜柚園所取的土壤樣品分層后均勻混合為3個(gè)獨(dú)立樣品，共采集29片蜜柚園的土壤剖面樣品29個(gè)（周鑫斌等，2010）。

1. 2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1. 2. 1 土壤速效鉀測(cè)定 將土樣風(fēng)干后，按四分法分選并挑揀出雜物，然后對(duì)土樣進(jìn)行細(xì)磨并過(guò)篩（20目和100目孔徑）。采用乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定土壤速效鉀含量（魯如坤，2000）。

1. 2. 2 養(yǎng)分參數(shù)選擇與計(jì)算 鉀養(yǎng)分平衡是指鉀素表觀平衡（以K2O計(jì)，下同），即鉀養(yǎng)分輸入部分僅考慮有機(jī)肥和化肥中鉀素的投入，鉀養(yǎng)分輸出只考慮收獲帶走的鉀?？葜β淙~、修剪物和落花落果最后均歸還果園土壤，不計(jì)入鉀素帶走項(xiàng)。由于成年果樹樹體鉀素累積量趨于穩(wěn)定，且鉀素未帶出果園，因此本研究中樹體吸收部分的鉀未計(jì)入鉀支出項(xiàng)。

鉀素表觀平衡=鉀肥總量（化肥鉀+有機(jī)肥鉀）-

作物鉀帶走量

化肥鉀含量根據(jù)農(nóng)戶施用的肥料包裝袋上所標(biāo)注的養(yǎng)分含量進(jìn)行計(jì)算，有機(jī)肥的鉀含量參考《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》（全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，1999）（表1）。

作物鉀帶走量=蜜柚產(chǎn)量×果實(shí)干重比例×果實(shí)鉀含量

其中，果實(shí)鉀含量為K2O 0.98%，均為本課題組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，果實(shí)干重比例為15%。

1. 2. 3 土壤速效鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo) 參考福建省園地土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)（試行），如表2所示。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 蜜柚園鉀肥施用現(xiàn)狀及鉀素表觀平衡狀況

2. 1. 1 蜜柚園鉀肥施用現(xiàn)狀 平和縣琯溪蜜柚園鉀肥施用現(xiàn)狀如表3所示，該縣琯溪蜜柚主產(chǎn)區(qū)363個(gè)調(diào)研對(duì)象的周年鉀肥平均總投入量為955 kg/ha，主要來(lái)源為化肥鉀和有機(jī)肥鉀;化肥鉀平均投入量為906 kg/ha，有機(jī)肥鉀的平均投入量為49 kg/ha，分別占鉀肥總投入量的95%和5%;各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）間鉀肥施用量存在較大變異，南勝鎮(zhèn)、五寨鄉(xiāng)和九峰鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的鉀肥施用量較高，坂仔鎮(zhèn)和小溪鎮(zhèn)的鉀肥施用量居中，其他鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）鉀肥施用量稍低。為進(jìn)一步了解鉀肥總投入量的分布情況，將鉀肥總投入量等量劃分為5個(gè)等級(jí)，計(jì)算出每個(gè)等級(jí)鉀肥投入量的頻率分布。363個(gè)調(diào)研對(duì)象中有4%果農(nóng)鉀肥投入量低于400 kg/ha，有32%果農(nóng)鉀肥投入量在400～800 kg/ha，有43%果農(nóng)鉀肥投入量在800～1200 kg/ha，有16%果農(nóng)鉀肥投入量達(dá)1200～1600 kg/ha，更有5%果農(nóng)鉀肥投入量超過(guò)1600 kg/ha;果農(nóng)鉀肥投入量主要在400～800 kg/ha和800～1200 kg/ha，合計(jì)占75%。

2. 1. 2 鉀素表觀平衡狀況 由表3可知，全縣363個(gè)調(diào)研對(duì)象的平均鉀素表觀平衡為874 kg/ha，占鉀肥總投入量的92%，約是蜜柚果實(shí)鉀帶走量的11倍。從各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的鉀素表觀平衡狀況分析，南勝鎮(zhèn)、九峰鎮(zhèn)和五寨鄉(xiāng)的鉀素表觀平衡較高，均超過(guò)1000 kg/ha，且這3個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的鉀肥施用總量也較高;山格鎮(zhèn)和霞寨鎮(zhèn)的鉀素表現(xiàn)平衡較低，分別為724和652 kg/ha。

2. 2 鉀肥總投入量與蜜柚產(chǎn)量、鉀素表觀平衡的關(guān)系

對(duì)全縣363個(gè)調(diào)研對(duì)象的蜜柚產(chǎn)量與鉀肥總投入量進(jìn)行相關(guān)性分析，隨著鉀肥總投入量增加，密柚產(chǎn)量并未明顯提高，即蜜柚產(chǎn)量與鉀肥投入量無(wú)明顯相關(guān)性;但鉀肥總投入量與鉀素表觀平衡呈極顯著線性關(guān)系（R2=0.985，P<0.01），表明鉀肥總投入高低是導(dǎo)致鉀素是否盈余的重要原因。

2. 3 鉀肥施用方式及鉀肥種類

2～3月為蜜柚促梢壯花期，鉀肥投入量在整個(gè)年度中最低，平均為184 kg/ha，其中化肥鉀為173 kg/ha、有機(jī)肥鉀為11 kg/ha;4～5月為蜜柚穩(wěn)果期，鉀肥投入量在整個(gè)年度中最高，平均為266 kg/ha，其中化肥鉀為265 kg/ha、有機(jī)肥鉀為1 kg/ha;6～8月為蜜柚壯果期，鉀肥投入量平均為197 kg/ha，全部來(lái)源于化肥鉀;9月～翌年1月為蜜柚采后壯樹期，鉀肥投入量平均為237 kg/ha，其中化肥鉀為197 kg/ha、有機(jī)肥鉀為40 kg/ha。

不同時(shí)期鉀肥施用種類，總體而言，鉀肥主要來(lái)源于復(fù)合肥，而硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀和有機(jī)肥鉀所占比例相對(duì)較少。2～3月的促梢壯花期，鉀肥中82.58%來(lái)源于復(fù)合肥，6.58%來(lái)源于硫酸鉀，0.24%來(lái)源于磷酸二氫鉀，0.16%來(lái)源于硝酸鉀，10.44%來(lái)源于有機(jī)肥。4～5月的穩(wěn)果期，鉀肥中88.91%來(lái)源于復(fù)合肥，8.59%來(lái)源于硫酸鉀，2.12%來(lái)源于硝酸鉀。6～8月的壯果期，鉀肥中96.34%來(lái)源于復(fù)合肥，3.66%來(lái)源于硫酸鉀。9月～翌年1月的采后壯樹期，鉀肥中67.86%來(lái)源于復(fù)合肥，2.92%來(lái)源于硫酸鉀，28.3%來(lái)源于有機(jī)肥。

2. 4 蜜柚園土壤速效鉀狀況

經(jīng)測(cè)定分析土壤樣品的速效鉀含量可知，蜜柚園土壤0～20 cm（表層）、20～40 cm（亞表層）、40～60 cm（下層）的平均土壤速效鉀含量分別為192.15、144.44和138.88 mg/kg。基于土壤速效鉀含量的豐缺指標(biāo)情況（表2），進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)0～20 cm表層土壤速效鉀狀況，可知表層土壤速效鉀含量均處于適宜（中等）水平以上，其中有27%處于適宜（中等）水平，有73%處于豐富水平。

為探討土壤鉀素累積對(duì)不同土層間土壤速效鉀含量變化的影響，按表層土壤速效鉀含量劃分為小于120 mg/kg、120～240 mg/kg和大于240 mg/kg 3個(gè)等級(jí)。隨土層深度增加，土壤速效鉀含量不斷降低;當(dāng)表層土壤速效鉀含量小于120 mg/kg時(shí)，土壤速效鉀含量在各土層間變化不明顯;隨表層土壤速效鉀含量增加，亞表層和下層土壤速效鉀含量逐漸增加，當(dāng)表層土壤速效鉀含量大于240 mg/kg時(shí)，各土層間速效鉀含量明顯增加。同時(shí)，表層與亞表層間、亞表層與下層間土壤速效鉀存在較好的線性關(guān)系，也表明隨著表層土壤速效鉀含量的增加，亞表層和下層土壤速效鉀含量也隨之增加。

3 討論

福建省平和縣是我國(guó)最大的琯溪蜜柚產(chǎn)區(qū)，創(chuàng)全國(guó)縣級(jí)柚類種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值和出口量4個(gè)第一，是全國(guó)最大的柚類生產(chǎn)基地縣和出口基地縣，被譽(yù)為“世界柚鄉(xiāng)”和“中國(guó)柚都”?，F(xiàn)今琯溪蜜柚是平和縣最大宗的農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)及農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展琯溪蜜柚產(chǎn)業(yè)已成為該縣農(nóng)業(yè)增效、果農(nóng)增收的一個(gè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。本研究通過(guò)對(duì)福建省平和縣9個(gè)蜜柚主產(chǎn)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的363個(gè)代表性果農(nóng)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)果農(nóng)為確保蜜柚產(chǎn)量和追求經(jīng)濟(jì)利益，過(guò)量施用鉀肥現(xiàn)象較普遍，鉀肥投入量高達(dá)721～1138 kg/ha。然而，蜜柚產(chǎn)量與鉀肥投入量無(wú)明顯相關(guān)性，鉀肥的高投入并未進(jìn)一步提高蜜柚產(chǎn)量。孫玉桃等（2008）研究指出，鉀肥用量為360 kg/ha時(shí)，柑橘產(chǎn)量可達(dá)較高水平;魯劍巍等（2011）研究表明，臍橙產(chǎn)量達(dá)33.5 t/ha時(shí)的鉀肥優(yōu)化用量為250 kg/ha;曾瑞琴（2012）研究表明，平和縣琯溪蜜柚產(chǎn)量達(dá)75 t/ha時(shí)的鉀肥推薦用量為560 kg/ha;朱宗瑛等（2018）研究表明，當(dāng)18～20年生紐荷爾臍橙的鉀肥用量為450 kg/ha時(shí)，其產(chǎn)量達(dá)最高（34 t/ha）。本研究中蜜柚產(chǎn)量在33～60 t/ha，鉀肥用量卻高達(dá)721～1138 kg/ha，與前人研究結(jié)果相比，在產(chǎn)量相當(dāng)?shù)那闆r下，平和縣蜜柚園施鉀量已遠(yuǎn)超過(guò)適宜推薦用量，且其鉀肥主要來(lái)源于復(fù)合肥。因此，合理控制復(fù)合肥投入量是解決鉀肥過(guò)量施用問(wèn)題的根本。

過(guò)量施用鉀肥導(dǎo)致蜜柚果園鉀素明顯盈余，盈余量達(dá)652～1069 kg/ha，可能是土壤鉀素累積的重要原因。通過(guò)對(duì)29個(gè)果園的土壤速效鉀狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)表層土壤的速效鉀含量達(dá)192.15 mg/kg，有73%的土壤速效鉀超過(guò)120 mg/kg，與章明清等（2003）的研究結(jié)果一致。這表明琯溪蜜柚果園土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的高量鉀肥投入，已不是過(guò)去認(rèn)為的缺鉀狀況。同時(shí)，隨著表層土壤速效鉀含量的增高，亞表層、下層土壤速效鉀含量也相應(yīng)增高，各土層土壤速效鉀含量間存在良好的相關(guān)性，表明蜜柚園盈余的鉀素在土壤中具有較明顯的淋溶現(xiàn)象。廖育林等（2011）、董艷紅等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，土壤速效鉀的淋溶現(xiàn)象與土壤pH有關(guān)，土壤酸性越嚴(yán)重，土壤鉀素越容易淋溶?，g溪蜜柚園地土壤pH為4.25，土壤酸化嚴(yán)重（錢笑杰等，2017;黃綠林，2015），而土壤嚴(yán)重酸化也將進(jìn)一步加劇土壤鉀素淋溶。因此，指導(dǎo)果農(nóng)合理施用化肥及優(yōu)化配方，減少鉀素盈余和過(guò)量累積，將有利于節(jié)約鉀肥資源及提高蜜柚產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 結(jié)論

福建省平和縣蜜柚園鉀肥施用過(guò)量和鉀素盈余嚴(yán)重等問(wèn)題較突出，過(guò)量的鉀素盈余導(dǎo)致蜜柚園土壤速效鉀含量在表層富集并向下層遷移。因此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化蜜柚養(yǎng)分資源管理綜合技術(shù)的研究與應(yīng)用，指導(dǎo)果農(nóng)控制鉀肥用量，尤其是控制化肥鉀的施用，利用測(cè)土配方施肥技術(shù)因土施鉀，減少土壤鉀素盈余，降低土壤養(yǎng)分淋溶損失，提高蜜柚果園鉀肥利用率。

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（責(zé)任編輯 王 暉）