鉀肥用量對夏大豆干物質(zhì)、養(yǎng)分累積和產(chǎn)量的影響

齊欣 趙亞南 司玉坤

摘要：為探討大豆[Glycine max （L. ） Merr. ]適宜的鉀肥施用量，于2017年和2018年在河南省臨潁縣開展2年田間試驗，設(shè)K2O用量分別為0、60、120、180 kg/hm2 4個鉀肥梯度，分析了不同鉀肥用量對大豆干物質(zhì)、養(yǎng)分累積、產(chǎn)量、肥料利用率及經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，大豆干物質(zhì)累積量及鉀素累積量隨著生育期的推進(jìn)不斷增加，開花結(jié)莢期至鼓粒期干物質(zhì)累積速度較快。2017年，成熟期大豆干物質(zhì)累積量隨著施鉀量增加呈先增加后降低的趨勢，鉀素累積量則隨施鉀量的增加先降低后增加;2018年成熟期干物質(zhì)累積量和鉀素累積量均隨著施鉀量增加而增加。2017年所有處理間大豆產(chǎn)量差異均不顯著，2018年各施鉀處理比對照增產(chǎn)34.3%～52.7%，差異均達(dá)顯著水平，且2018年以K2O用量為120 kg/hm2時產(chǎn)量最高，且該施肥處理的增產(chǎn)效益也最高。因此，豫中地區(qū)推薦施鉀肥量為K2O 120 kg/hm2 。

關(guān)鍵詞：大豆[Glycine max （L.） Merr.];鉀肥;產(chǎn)量;干物質(zhì);養(yǎng)分

Abstract： In order to discuss the suitable amount of potassium fertilizer for soybean[Glycine max （L.） Merr.]， two-year field trials were conducted in 2017 and 2018 in Linying county， Henan province. Four potassium fertilizer gradients （K2O application amount of 0， 60， 120， 180 kg/hm2） were set up to analyze the effect of K2O amount on soybean dry matter， nutrient accumulation， yield， fertilizer utilization rate and economic benefits. The results showed that the dry matter and nutrient accumulation of soybeans increased continuously with the advance of the growth period， and the dry matter accumulation rate was fast from the flowering and pod-forming stage to the grain-filling stage. In 2017， the dry matter weight of mature soybeans increased first and then decreased with the increase of potassium application amount， and the potassium accumulation continued to increase with the increase of potassium application. The dry matter and potassium accumulation of mature period in 2018 both increased with the amount of potassium increases. In 2017， the yield of soybean had no significant difference among all treatments. In 2018， compared with control that without potassium application， the yield of different potassium application treatments increased by 34.3% to 52.7%， and this difference all reached significant level. The yield and increased economic benefit of applying K2O 120 kg/hm2 was the highest. So， the recommended amount of potash fertilizer is about 120 kg/hm2 K2O in the middle Henan province.

Key words： soybean [Glycine max （L.） Merr.]; potash; yield; dry matter; nutrients

大豆[Glycine max （L.） Merr.]是中國的主要油料作物之一，也是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要組成部分[1]?；蕦χ袊魑锷a(chǎn)起著重要的作用，但過量施肥不僅增產(chǎn)效果不明顯，還會導(dǎo)致肥料利用率下降、環(huán)境污染、養(yǎng)分資源浪費(fèi)等問題[2]。鉀在作物生長代謝方面起著重要作用，鉀素與植株葉綠素含量、光合作用強(qiáng)度、硝酸還原酶活性、根瘤固氮等有關(guān)，還能夠促進(jìn)水分和其他養(yǎng)分的吸收利用，提高作物抗逆性，提高大豆產(chǎn)量，改善大豆品質(zhì)[3]。中國很多農(nóng)戶在給大豆施肥時過于依賴種植經(jīng)驗，對鉀肥重要性的認(rèn)識不足，經(jīng)常會忽視鉀肥的施用或過量施用鉀肥[4]。不合理施鉀可能影響大豆產(chǎn)量和品質(zhì)，降低經(jīng)濟(jì)效益，也會造成中國鉀肥資源的浪費(fèi)。

目前關(guān)于大豆氮、磷肥施用量的研究已有很多研究[5，6]，但針對不同鉀肥施用量對大豆產(chǎn)量、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累等的影響研究較少。一些關(guān)于大豆施鉀的影響主要集中在東北大豆產(chǎn)區(qū)，且不同地區(qū)之間推薦施鉀量差異很大[7-10]。河南省是中國大豆種植大省，也是化肥消耗大省，但關(guān)于大豆鉀肥用量的研究鮮見報道。本研究通過2年田間試驗，研究不同鉀肥用量對大豆干物質(zhì)和養(yǎng)分積累、肥料利用率、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)益的影響，以明確適宜的鉀肥用量，為提高大豆產(chǎn)量、降低成本增加收益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河南省漯河市臨潁縣杜曲鎮(zhèn)大郭鄉(xiāng)（北緯33°46′，東經(jīng)113°49′），屬于暖溫帶半濕性氣候。于2017年6—10月以及2018年6—10月進(jìn)行連續(xù)2年的田間試驗。前茬作物為小麥，秸稈全部還田。試驗田土壤類型為潮土，耕層土壤pH為7.2，有機(jī)質(zhì)含量為23.5 g/kg，全氮含量為1.68 g/kg，速效磷含量為10 mg/kg，速效鉀含量為84 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置了4個鉀肥施用水平，K2O用量分別為0、60、120、180 kg/hm2，分別用K0（CK）、K60、K120、K180表示。每個處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積5 m×6 m=30 m2。小區(qū)之間、重復(fù)之間設(shè)置保護(hù)行。氮肥（N）用量為75 kg/hm2，磷肥（P2O5）用量為90 kg/hm2。氮肥為尿素，含N 46%;磷肥為重過磷酸鈣，含P2O5 22.8%;鉀肥為氯化鉀，含K2O 60%。氮肥、磷肥和鉀肥均作基施，施肥方式為種肥同播。2017年大豆供試品種為豫研198，播種日期為2017年6月17日;2018年供試大豆品種為汾豆79，播種日期為2018年6月15日，2年播種密度均為9.7萬株/hm2。

1.3 取樣與測定方法

在大豆生長期內(nèi)，分別于花芽分化期（7月9日）、開花結(jié)莢期（7月28日）、鼓粒期（8月19日）和成熟期（9月22日）取樣，每小區(qū)選取長勢均勻的代表性植株3株，取樣后置于105 ℃烘箱中殺青30 min，75 ℃烘干至恒重后測定干物重，粉碎后供分析測定。植物樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，用火焰光度法測定全鉀[11]。收獲時每小區(qū)分別取3個1 m2植株進(jìn)行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

分別計算鉀素積累量、鉀肥偏生產(chǎn)力（PFP）、農(nóng)學(xué)效率（AE）、增產(chǎn)效益等，計算方法如下。

鉀素積累量=干物質(zhì)積累量×鉀素含量;

偏生產(chǎn)力=施肥產(chǎn)量/施鉀量;

農(nóng)學(xué)效率=（施鉀肥區(qū)產(chǎn)量-不施鉀肥區(qū)產(chǎn)量）/施鉀量;

鉀素收獲指數(shù)=子粒鉀素積累量/植株鉀素積累量×100%;

增產(chǎn)效益=（施鉀處理產(chǎn)值-不施鉀處理產(chǎn)值）-（施鉀處理肥料成本-不施鉀處理肥料成本）。

大豆和肥料價格按當(dāng)?shù)仄骄袌鰞r計算，其中大豆價格為4元/kg，尿素價格為2 500元/t，重過磷酸鈣價格為2 500元/t，氯化鉀價格為2 900元/t。

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22進(jìn)行數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析，采用OriginPro2016繪圖。處理間差異采用單因素方差分析，用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥用量對大豆干物質(zhì)累積的影響

由圖1可知，各處理大豆干物質(zhì)累積量隨著生育進(jìn)程而不斷增加，開花結(jié)莢期至鼓粒期大豆干物質(zhì)量增加幅度較大。施鉀量影響大豆干物質(zhì)累積量，在花芽分化期和開花結(jié)莢期各處理大豆干物質(zhì)積累量較少且處理間差異較小，至鼓粒期和成熟期，不同處理間干物質(zhì)累積量差異變大。2017年，大豆在鼓粒期和成熟期的干物質(zhì)累積量隨著施鉀量增加均呈先增加后降低的趨勢，K60和K120處理均高于對照K0和K180處理，其中鼓粒期差異達(dá)顯著水平。2018年，在鼓粒期施鉀顯著提高了大豆干物質(zhì)累積量，K120和K60處理干物質(zhì)累積量較高，其次為K180處理;但至成熟期，K180處理干物質(zhì)累積量較高，顯量著高于其他處理，K120處理也顯著高于對照K0。

2.2 不同鉀肥用量對大豆鉀素累積的影響

如圖2所示，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，大豆植株鉀素累積量逐漸提高，不同施鉀量對大豆鉀素累積的影響2年趨勢一致。在花芽分化期和開花結(jié)莢期各處理鉀素累積量差異較小，至鼓粒期和成熟期不同處理間鉀素累積量差異變大。在鼓粒期，2年鉀素累積量均先隨著施鉀量增加而增加，當(dāng)施鉀量為180 kg/hm2時，鉀素累積量又降低;在成熟期，K120和K180處理的大豆鉀素累積量最多，2017年K180處理顯著高于對照K0和K60處理，2018年K120和K180處理均顯著高于對照K0和K60處理。

2.3 不同鉀肥用量對大豆產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，2017年，大豆產(chǎn)量隨著施鉀量的增加而增加，各施鉀處理大豆產(chǎn)量比不施鉀對照增產(chǎn)3.3%～10.2%，其中K180處理產(chǎn)量最高，為3 775 kg/hm2，對照K0產(chǎn)量最低，為3 427 kg/hm2;施鉀量對大豆的農(nóng)藝性狀也有一定的影響，隨著施鉀量的增加，百粒重逐漸變大，K180最高，顯著高于對照K0;施鉀量對于大豆成型莢數(shù)沒有顯著影響，對株高和莖粗的影響也不明顯。2018年，大豆的產(chǎn)量隨施鉀量的增加呈先升高后降低的變化趨勢，各施鉀處理顯著提高了大豆產(chǎn)量，比對照K0增產(chǎn)34.3%～52.7%，其中K120處理產(chǎn)量最高，為5 268 kg/hm2;施鉀量對百粒重的影響表現(xiàn)為K180、K60處理的百粒重最大，株高、莖粗和成型莢數(shù)則均表現(xiàn)為以K120處理最大。

2.4 不同鉀肥用量對鉀肥利用率的影響

由表2可知，2017年鉀肥偏生產(chǎn)力為21.0～59.0 kg/kg，2018年為26.7～77.2 kg/kg，隨著施鉀量的增加，大豆鉀肥偏生產(chǎn)力呈下降趨勢，3個施鉀肥處理間差異均達(dá)顯著水平。2017年鉀肥農(nóng)學(xué)效率比較低，僅為1.2～1.9 kg/kg，各施鉀處理間無顯著差異;2018年鉀肥農(nóng)學(xué)效率為7.5～19.7 kg/kg，處理K60和K120顯著高于K180。鉀收獲指數(shù)總體隨施鉀量的增加而降低，2年均以K60處理最高，分別為45.4%和65.1%，顯著高于K120和K180處理。

2.5 不同鉀肥用量對經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，2017年各處理的大豆產(chǎn)值隨著施鉀量的增加而不斷增加，在K180處理下達(dá)到最大，K120和K180處理的增產(chǎn)效益明顯高于K60，當(dāng)K2O施用量為180 kg/hm2時，增產(chǎn)效益最高，達(dá)870元/hm2;2018年各處理產(chǎn)值和各施肥處理的增產(chǎn)效益隨鉀肥施用量的增加先升高后降低，且以K120處理最高，分別達(dá)21 074、6 920元/hm2。隨著鉀肥施用量的增加，2017年與2018年的肥料成本呈增加趨勢，而產(chǎn)投比均呈下降趨勢。

3 小結(jié)與討論

本試驗結(jié)果表明，施用鉀肥不同程度上增加了大豆產(chǎn)量，2017年大豆產(chǎn)量隨著鉀肥用量增加而增加，在施用K2O 180 kg/hm2時達(dá)到最大值，但與CK及K60、K120差異不顯著;2018年施鉀顯著提高了大豆產(chǎn)量，且以120 kg/hm2時產(chǎn)量達(dá)到最高，這與前人研究結(jié)果一致[12，13]。施用鉀肥對產(chǎn)量的影響與其促進(jìn)大豆干物質(zhì)和鉀素累積有關(guān)[14]。2017年和2018年2年試驗表明，成熟期的干物質(zhì)和鉀素累積量均為不施鉀肥處理最低，施鉀量為120 kg/hm2和180 kg/hm2時較高。大豆不同生育期對鉀的需求程度不同[15]，在生育前中期對鉀的需求較小，即鼓粒期之前是否施用鉀肥以及不同施鉀量之間大豆干物質(zhì)及養(yǎng)分累積量的差異較小;開花結(jié)莢期后，大豆對鉀的需求量增加，大豆干物質(zhì)和鉀素快速累積，隨著鉀肥用量的增加，各處理間的差異逐漸增大，在鼓粒期分別以K60、K120處理生物量最大。在鼓粒期，K180處理的干物質(zhì)和鉀素累積量均低于K120處理，而成熟期總體高于K120處理，表明過高的鉀肥用量下，鼓粒期以后干物質(zhì)和養(yǎng)分的累積速度仍然很快，但產(chǎn)量并沒有顯著增加，甚至低于K120處理。

隨著鉀肥施用量的增加，鉀肥利用效率明顯下降，這可能與大豆的光合作用及氮素代謝有關(guān)。有研究表明[9，16，17]，施鉀會提高大豆葉綠素含量和光合速率，促進(jìn)硝酸還原酶的活性、提高氮的代謝速率，促進(jìn)大豆生長發(fā)育，但施鉀量過高后，大豆葉片光合速率、硝態(tài)氮含量、硝酸還原酶活性又會降低。從增產(chǎn)效益方面進(jìn)行分析，施鉀肥處理比不施鉀肥處理增產(chǎn)3.7%～52.7%，2017年與2018年分別在180、120 kg/hm2時增產(chǎn)效益最可觀，分別為870和6 920元/hm2。這表明施鉀量達(dá)到一定水平后即可滿足大豆對鉀的需求，進(jìn)一步增施鉀肥不會提高產(chǎn)量，還會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的下降。

本研究表明，施用鉀肥能提高大豆干物質(zhì)和鉀素累積量，在鼓粒期之前，各施鉀水平之間干物質(zhì)和鉀素的累積量差異不顯著，鼓粒期之后差異增大。在鼓粒期和成熟期，施鉀量為120 kg/hm2時2年大豆的干物質(zhì)和鉀素累積量均顯著高于不施鉀處理，施K2O量180 kg/hm2處理鼓粒期干物質(zhì)和鉀素累積量低于120 kg/hm2處理，但累積速度很快，在成熟期時高于施K2O量120 kg/hm2處理。施鉀提高了大豆產(chǎn)量， 2017年施K2O 120和180 kg/hm2差異不顯著，2018年在施K2O量120 kg/hm2時產(chǎn)量達(dá)到最高，施K2O量提高至180 kg/hm2后產(chǎn)量有所下降。隨著施鉀量增加，大豆鉀肥利用率下降，增產(chǎn)效益均以施K2O量120 kg/hm2處理最高。綜合產(chǎn)量、養(yǎng)分利用率和經(jīng)濟(jì)效益等因素，豫中地區(qū)大豆推薦施鉀量為K2O 120 kg/hm2。

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