施鉀量對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育及氮磷鉀積累分配的影響

劉可心，王克秀，唐銘霞，何 衛(wèi)，楊雯婷，李 萍，胡建軍

（1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，成都 610066；2布拖縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川布拖 616350）

0 引言

馬鈴薯適應(yīng)性強(qiáng)，分布范圍廣，是世界第三、中國(guó)第四大糧食作物。2015年，中國(guó)正式啟動(dòng)馬鈴薯主糧化發(fā)展戰(zhàn)略，明確了馬鈴薯糧食作物的重要地位，極大促進(jìn)了中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2019年，中國(guó)馬鈴薯種植面積約491萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量達(dá)9182萬(wàn)t[1]。馬鈴薯同時(shí)也是四川最具增產(chǎn)增收潛力的作物，是民族地區(qū)、貧困山區(qū)重要糧食作物，對(duì)貧困地區(qū)脫貧致富、鄉(xiāng)村振興及保障糧食安全具有重要意義。

鉀是馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育必需的大量元素之一。鉀元素對(duì)促進(jìn)光合作用和淀粉形成有重要作用，鉀肥充足植株生長(zhǎng)健壯，莖稈堅(jiān)實(shí)，抗病力強(qiáng)[2]。馬鈴薯是喜鉀作物，在生長(zhǎng)過程中對(duì)鉀素的需求量極大。研究表明：氮、磷、鉀三要素中，每生產(chǎn)1 t鮮薯吸收N、P、K分別為4.38、0.79、6.55 kg，其中鉀的吸收量最大[3]，鉀對(duì)馬鈴薯同化物的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配及產(chǎn)量形成有重要作用，充足的鉀肥供應(yīng)是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)[4]。而中國(guó)耕地土壤普遍缺鉀，缺鉀土壤約占中國(guó)耕地面積的23%[5]。鉀素供應(yīng)不足極大限制中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的提升[6]。研究表明，馬鈴薯產(chǎn)量的形成與鉀元素有密切關(guān)系，其產(chǎn)量與土壤速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，且鉀對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響主要是通過結(jié)薯個(gè)數(shù)增多和大中薯率比例提高來實(shí)現(xiàn)的，提高土壤速效鉀含量可有效提高馬鈴薯產(chǎn)量[7-8]。

四川作為中國(guó)重要的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，具有獨(dú)特的立體氣候和得天獨(dú)厚的生態(tài)條件，生產(chǎn)的鮮薯四季供應(yīng)，周年上市，經(jīng)濟(jì)效益好，應(yīng)用潛力大。但該區(qū)地域遼闊，溫光等生態(tài)條件差異大，生產(chǎn)管理技術(shù)區(qū)域差異大，生產(chǎn)上偏施氮肥，忽視鉀肥。目前諸多學(xué)者在施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)影響進(jìn)行了較多研究[9-12]，但對(duì)于四川地區(qū)施鉀量對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分吸收積累分配的研究鮮有報(bào)道。本研究擬通過施鉀量對(duì)不同生育期植株長(zhǎng)勢(shì)，氮磷鉀吸收、積累與分配和產(chǎn)量的影響研究，以期為合理進(jìn)行鉀肥管理，增產(chǎn)增效，提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種‘費(fèi)烏瑞它’和‘川芋117’均來自四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 馬鈴薯栽種 試驗(yàn)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所進(jìn)行。采用沙土盆栽方式，盆直徑36 cm，高32 cm，每盆裝土壤14 kg，密度為77160株/hm2。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，施鉀量為副區(qū)，施鉀量分別為0、112.5、225、337.5、450 kg/hm2。每處理重復(fù)3次，每小區(qū)種植10盆馬鈴薯，總計(jì)300盆。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 株高和冠層覆蓋度 出苗20天開始，每小區(qū)隨機(jī)選取5株調(diào)查株高和冠層覆蓋率，每周調(diào)查1次，共調(diào)查4次。株高用刻度尺測(cè)量，冠層覆蓋度即綠色莖葉部分面積覆蓋土地的百分率用5 cm×5 cm自制框架測(cè)量[13]。

1.3.2 干物質(zhì)含量和氮磷鉀 出苗58天每小區(qū)隨機(jī)選取5株，清水沖洗干凈并吸干水分，105℃殺青30 min后，80℃烘干至恒重，稱取干重，計(jì)算干物質(zhì)含量。所有樣品烘干稱重后，粉碎并過60目篩，取樣袋密封，用于全氮含量（凱氏定氮法）、全磷含量（釩鉬黃比色法）、全鉀含量（火焰原子吸收分光光度計(jì)法）的測(cè)定。。

1.3.3 產(chǎn)量 出苗90天收獲，每小區(qū)隨機(jī)選取5株記錄主莖數(shù)和匍匐莖數(shù)，收獲分單株記錄結(jié)薯數(shù)并稱重，計(jì)算單株結(jié)薯數(shù)、單株產(chǎn)量(g)和產(chǎn)量(kg/hm2)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用DPS 18.10統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，用Micsoft Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀量對(duì)馬鈴薯株高的影響

由圖1可知，‘費(fèi)烏瑞它’株高隨施鉀量增加先增加后降低，在225 kg/hm2施鉀量株高最大，顯著大于其他施鉀處理，不施鉀處理的株高極顯著低于所有施鉀處理?！ㄓ?17’株高隨施鉀量增加基本呈增加趨勢(shì)，不施鉀處理株高顯著低于施鉀處理，施鉀處理之間株高差異不顯著?！ㄓ?17’株高顯著大于‘費(fèi)烏瑞它’。

圖1 不同施K量株高變化

2.2 施鉀量對(duì)馬鈴薯冠層覆蓋度的影響

圖2顯示，隨施鉀量增加，2個(gè)品種的冠層覆蓋度變化規(guī)律基本一致，均先增加后降低，在225 kg/hm2施鉀量最大。2個(gè)品種冠層覆蓋度變化大致分為兩組，第1組為0 kg/hm2施鉀量和112.5 kg/hm2施鉀量處理，第2組為225、337.5、450 kg/hm23個(gè)高鉀處理，第2組的冠層覆蓋度顯著大于第1組，但第2組3個(gè)高鉀處理差異不顯著?！M(fèi)烏瑞它’出苗20～27天，冠層覆蓋度增長(zhǎng)速度最快，出苗27天各處理差異最大，出苗27～41天，冠層覆蓋度繼續(xù)增加，但增速變小。‘川芋117’出苗27～34天冠層覆蓋度增速最大，后稍微減緩，出苗34～41天，第2組高鉀處理與第1組差異最大。

圖2 不同施K量冠層覆蓋度變化

2.3 施鉀量對(duì)馬鈴薯氮素積累與分配的影響

由表1可知，不同施鉀處理對(duì)馬鈴薯植株和塊莖氮含量均有影響，隨施鉀量增加二者先增高后降低，均在225 kg/hm2鉀素處理最高，‘川芋117’塊莖氮含量處理之間達(dá)顯著水平，‘川芋117’植株氮含量大于‘費(fèi)烏瑞它’，而塊莖氮含量則相反。氮素積累量因器官不同而異，隨施鉀量增加，植株氮素積累量呈上升趨勢(shì)，處理之間差異顯著，而塊莖氮素積累量呈先升高后降低趨勢(shì)，兩品種趨勢(shì)表現(xiàn)一致，‘川芋117’植株氮素積累量顯著大于‘費(fèi)烏瑞它’。氮素在植株與塊莖中的分配比例受品種和施鉀量影響?！M(fèi)烏瑞它’塊莖分配比例大于‘川芋117’。隨施鉀量增大，植株氮素分配量增加，塊莖氮素分配比例下降，處理之間差異極顯著，2品種均在未施鉀處理塊莖氮素分配比例最高。

2.4 施鉀量對(duì)馬鈴薯磷素積累的影響

各器官磷含量隨施鉀量增加呈先升高后降低趨勢(shì)，兩品種表現(xiàn)基本一致。隨施鉀量增高，植株和塊莖磷素積累量均先升高后降低，在225 kg/hm2處理時(shí)達(dá)到最大值，除‘費(fèi)烏瑞它’塊莖外，各器官施鉀處理磷素積累量均顯著高于未施鉀處理，‘川芋117’各器官磷素積累量大于費(fèi)烏瑞它。氮素在植株與塊莖中的分配比例受品種和施鉀量影響（表1）。‘費(fèi)烏瑞它’塊莖分配比例大于‘川芋117’。隨施鉀量增大，植株氮素分配量增加，塊莖氮素分配比例下降，處理之間差異極顯著，2品種均在未施鉀處理塊莖氮素分配比例最高（表2）。

表1 施鉀量對(duì)馬鈴薯各器官氮素吸收積累和分配的影響（%干物質(zhì)含量）

表2 施鉀量對(duì)馬鈴薯各器官磷素吸收積累和分配的影響（%干物質(zhì)含量）

2.5 施鉀量對(duì)馬鈴薯植株和塊莖鉀素積累與分配的影響

由表3可知，各器官鉀含量與鉀積累量表現(xiàn)一致，均隨施鉀量增加，呈遞增趨勢(shì)，處理之間差異顯著，兩品種表現(xiàn)一致‘，費(fèi)烏瑞它’鉀含量大于‘川芋117’。鉀素在各器官中的分配比例受品種和施鉀量影響，植株鉀素分配比例隨施鉀量增加而增加，至337.5 kg/hm2和450 kg/hm22個(gè)高鉀處理，分配比例最高，兩處理差異不顯著。塊莖鉀素分配比例隨施鉀量增加，呈降低趨勢(shì)，112.5kg/hm2處理降幅最大，2品種分別降低34.1%和26.5%，之后降幅變小，處理之間差異顯著，同樣在2個(gè)高鉀處理趨于穩(wěn)定。

表3 施鉀量對(duì)馬鈴薯各器官鉀素吸收積累和分配的影響

2.6 施鉀量對(duì)馬鈴薯單株產(chǎn)量及相關(guān)指標(biāo)的影響

由表4可知，隨施鉀量增加，3個(gè)高鉀處理的主莖數(shù)和匍匐莖數(shù)顯著大于低鉀和未施鉀處理，‘費(fèi)烏瑞它’主莖數(shù)大于‘川芋117’，而‘川芋117’匍匐莖數(shù)大于‘費(fèi)烏瑞它’?！M(fèi)烏瑞它’與‘川芋117’均在施鉀量為225 kg/hm2時(shí)單株產(chǎn)量最大，分別為379.3 g/株及426.7 g/株。

表4 施鉀量對(duì)產(chǎn)量和相關(guān)指標(biāo)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，施鉀對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量有明顯影響（圖3），隨施鉀量增加，產(chǎn)量先增加后降低。當(dāng)施鉀量為225 kg/hm2時(shí)，‘費(fèi)烏瑞它’和‘川芋117’產(chǎn)量最高分別為29263 kg/hm2和32922 kg/hm2，顯著高于空白和112.5 kg/hm2處理，分別較對(duì)照增產(chǎn)80.3%和55.6%，繼續(xù)增加施鉀量，產(chǎn)量下降。通過對(duì)塊莖產(chǎn)量和施鉀量的擬合曲線表明塊莖產(chǎn)量和施鉀量之間呈極顯著的二次函數(shù)關(guān)系（圖3），依據(jù)回歸方程，‘費(fèi)烏瑞它’和‘川芋117’分別在當(dāng)施鉀量為302.8 kg/hm2和253.0 kg/hm2時(shí)，可以獲得相應(yīng)最高塊莖產(chǎn)量28178 kg/hm2和32902 kg/hm2。

圖3 施鉀量對(duì)產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

適當(dāng)增施鉀肥，有利于各器官氮、磷、鉀元素的吸收、積累與分配，促進(jìn)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提升。在四川盆地弱光生態(tài)條件下，施鉀量為225 kg/hm2可獲得理想產(chǎn)量，繼續(xù)增加鉀肥用量，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益下降。

4 討論

鉀素對(duì)馬鈴薯植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用，但鉀素用量過高不利于其健康生長(zhǎng)。湯立陽(yáng)[14]研究發(fā)現(xiàn)，增施鉀肥可以顯著提高馬鈴薯株高和主莖數(shù)，施鉀量225 kg/hm2株高最大。楊明君等[15]、樊民夫等[16]研究發(fā)現(xiàn)，冠層覆蓋度與塊莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，2個(gè)參試品種株高和冠層覆蓋度均隨施鉀量增加先增加后降低，在施鉀量225 kg/hm2株高和冠層覆蓋度最大。

養(yǎng)分的吸收積累對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)氮素可使馬鈴薯生育后期光合勢(shì)維持在較高水平，延緩葉片衰亡，促進(jìn)塊莖發(fā)育[17]。氮素含量和氮素分配比例因器官不同而異，全生育期莖葉氮含量大于塊莖氮含量[18-19]，本研究同樣發(fā)現(xiàn)，出苗58天，各處理莖葉氮含量均大于塊莖氮含量，且隨施鉀量增加，氮在塊莖中的分配比例降低。馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，抗旱和抗寒能力及耐貯性的提高均離不開磷元素[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，施鉀量對(duì)各器官磷素含量，積累量和分配比例有明顯影響。植株中鉀的含量影響作物的抗旱、抗病、耐鹽堿等能力，提高植株中的鉀含量，對(duì)于提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)具有重要作用[21]。本研究與何佳芳等[22]研究結(jié)果一致，表明馬鈴薯各器官含鉀量隨施鉀量的增多而上升。

匍匐莖的發(fā)生是馬鈴薯塊莖形成的必備條件，是決定馬鈴薯產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)和前提。本研究發(fā)現(xiàn)，隨施鉀量增加，3個(gè)高鉀處理的主莖數(shù)和匍匐莖數(shù)顯著大于低鉀和未施鉀處理，增施鉀肥顯著提高了馬鈴薯的匍匐莖數(shù)。合理施鉀能明顯提高馬鈴薯商品薯率、產(chǎn)量和淀粉含量[23-25]。何佳芳等[22]研究發(fā)現(xiàn)，過量施鉀對(duì)馬鈴薯的增產(chǎn)不利，植株體內(nèi)鉀素含量超過適量水平后，產(chǎn)量不再隨鉀素含量的提高而上升。過多的施用鉀肥使植株體內(nèi)鉀素含量增加，超過最高產(chǎn)量后吸收的鉀素屬于奢侈吸收。本研究也獲得同樣結(jié)果，馬鈴薯產(chǎn)量隨施鉀量增加，先增加后降低，當(dāng)施鉀量為225 kg/hm2時(shí)，‘費(fèi)烏瑞它’和‘川芋117’均獲得最高產(chǎn)量，顯著高于空白和112.5 kg/hm2處理，分別較對(duì)照增產(chǎn)80.3%和55.6%，繼續(xù)增加施鉀量，產(chǎn)量下降。