施鉀量對(duì)寧夏旱區(qū)馬鈴薯干物質(zhì)積累及養(yǎng)分利用特性的影響

韓羽 楊亞亞 吳娜 劉吉利 滿本菊 楊永森

摘要：采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以馬鈴薯青薯9號(hào)為試驗(yàn)材料，設(shè)置7個(gè)鉀肥處理（0、30、60、90、120、150、180 kg/hm2），測(cè)定分析不同施鉀量對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)、養(yǎng)分含量、氮磷鉀素積累、鉀素利用率的影響。結(jié)果表明，施鉀可以提高馬鈴薯的干物質(zhì)量，施鉀量為90 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯地上部干物質(zhì)量、總產(chǎn)量達(dá)到最高，分別比不施鉀處理高11.38%、10.80%。施鉀使馬鈴薯地上部養(yǎng)分含量和養(yǎng)分累積量顯著提高，對(duì)馬鈴薯塊莖養(yǎng)分含量和養(yǎng)分累積量有著積極作用。合適的施鉀量有效提高了農(nóng)學(xué)利用效率、鉀肥吸收利用率、鉀肥生理利用率，促進(jìn)馬鈴薯對(duì)鉀肥的吸收和利用。在寧夏干旱地區(qū)，90 kg/hm2的施鉀量可以促進(jìn)植株對(duì)氮、磷、鉀的吸收與積累，從而提高馬鈴薯干物質(zhì)積累及產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：施鉀量；馬鈴薯；干物質(zhì)；氮磷鉀

中圖分類號(hào)：S532.06??文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??文章編號(hào)：1002-1302（2023）09-0119-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31660376）；寧夏自然科學(xué)基金（編號(hào)：2019AAC03063、2021AAC03094）。

作者簡(jiǎn)介：韓?羽（1996—），男，河北廊坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑锔弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。E-mail：961462625@qq.com。

通信作者：吳?娜，博士，教授，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培研究。E-mail：

馬鈴薯是我國(guó)重要的糧食作物，具有高產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在寧夏旱區(qū)得到廣泛的種植［1］。但寧夏旱區(qū)土壤養(yǎng)分貧瘠，限制了馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，而施肥可以提供馬鈴薯所需的營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)馬鈴薯生長(zhǎng)，繼而達(dá)到更高的產(chǎn)量。鉀肥施用量過多或過少均會(huì)產(chǎn)生不利的影響；過度施肥還會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，造成環(huán)境污染。合理施鉀量不僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高馬鈴薯的抗逆性，減少病害的發(fā)生，對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的提高有促進(jìn)作用［2-3］。王麗麗研究發(fā)現(xiàn)施鉀可以促進(jìn)馬鈴薯全株以及各器官的干物質(zhì)積累，促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)與發(fā)育［4］。姜麗麗等研究發(fā)現(xiàn)，適量施鉀可以提高馬鈴薯有效產(chǎn)量和品質(zhì)，提高馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益［5］。張吉立等研究發(fā)現(xiàn)，合理的施鉀量可以促進(jìn)馬鈴薯對(duì)氮素和磷素的吸收與利用［6］。劉文璐研究發(fā)現(xiàn)，施鉀可以提高馬鈴薯各部分鉀素的積累，促進(jìn)鉀素在馬鈴薯各器官的轉(zhuǎn)移與運(yùn)輸［7］。趙歡等的研究表明，提高施鉀量可以提升馬鈴薯鉀素積累速率，可以促進(jìn)鉀素積累增加［8］。馬鈴薯的最適施鉀量因品種以及栽培環(huán)境的差異而不同［9-10］。前人對(duì)寧夏旱區(qū)馬鈴薯施肥的研究主要集中在氮肥的施用，而施鉀量對(duì)寧夏旱區(qū)馬鈴薯各方面的影響研究較少。本研究分析了施鉀量對(duì)寧夏旱區(qū)馬鈴薯干物質(zhì)以及養(yǎng)分利用的影響，繼而確定鉀肥的最佳用量，期待能夠?yàn)閷幭暮祬^(qū)馬鈴薯的實(shí)際種植與管理提供一定的依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地

試驗(yàn)地位于寧夏海原縣樹臺(tái)鄉(xiāng)大嘴村（36°06′～37°04′N，105°09′～106°10′E），地處海原縣西南部。該區(qū)域總體屬于干旱半干旱帶，土壤以侵蝕黑壚土為主。全年無霜期達(dá)到了149～171 d，年均氣溫 7 ℃，年均降水量429 mm。土壤pH值8.13，土壤含有機(jī)質(zhì)13.69 g/kg、全氮0.66 g/kg、全磷0.7 g/kg、堿解氮40.13 mg/kg、速效磷35.47 mg/kg、速效鉀 173.8 mg/kg。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為馬鈴薯品種青薯9號(hào)，采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)置了7個(gè)鉀肥施用量處理CK、K1、K2、K3、K4、K5、K6，對(duì)應(yīng)施鉀量分別是0、30、60、90、120、150、180 kg/hm2，重復(fù)4次。小區(qū)長(zhǎng)10 m、寬4 m。于4月30日播種，10 月3 日收獲。單壟雙行全覆膜種植，50 000株/hm2，壟距40 cm、壟寬60 cm，株距40 cm、行距50 cm。

氮肥、鉀肥、磷肥分別采用尿素（含N 46%）、硫酸鉀（含K2O 50%）、過磷酸鈣（含P2O5≥12%），其中基肥主要為氮肥（150 kg/hm2）、磷肥（90 kg/hm2），二者均以相同量施用于各個(gè)小區(qū)。

1.3?測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

1.3.1?植株干物質(zhì)測(cè)定?在馬鈴薯出苗后25、45、65、85、105、125 d，從各小區(qū)隨機(jī)選取有代表性的馬鈴薯植株，地上部和塊莖剪成小段，立即分別稱取鮮質(zhì)量；烘干法測(cè)定馬鈴薯地上部和塊莖干物質(zhì)量。

1.3.2?植株養(yǎng)分的測(cè)定?在馬鈴薯成熟期采集植株樣品，將馬鈴薯各部分樣品烘干粉碎并過篩，測(cè)定馬鈴薯全氮、全磷、全鉀含量的方法分別為凱氏蒸餾定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度計(jì)法，并計(jì)算養(yǎng)分累積量。

1.3.3?土壤理化性質(zhì)測(cè)定?在馬鈴薯播種前，取 0～20 cm土樣進(jìn)行風(fēng)干與過篩，分析其主要的理化性質(zhì)。采用火焰光度計(jì)、鉬銻抗比色法、堿解蒸餾法依次測(cè)定速效鉀、速效磷、堿解氮含量；通過重鉻酸鉀容重法來分析土壤中的有機(jī)質(zhì)含量；通過凱氏定氮法來分析全氮含量；此外，采用酸度計(jì)來分析土壤樣品的酸堿度［11］。

1.3.4?塊莖總產(chǎn)量測(cè)定?成熟期對(duì)馬鈴薯進(jìn)行實(shí)收測(cè)產(chǎn)，每小區(qū)選取2個(gè)壟測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量（換算為kg/hm2）。

1.4?計(jì)算方法

鉀肥的偏生產(chǎn)力（kg/kg）=馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量/在施鉀區(qū)中的鉀肥具體用量；

鉀素收獲指數(shù)=塊莖鉀素吸收量/（地上部鉀素吸收量+塊莖鉀素吸收量）；

生理利用率＝（在施鉀區(qū)中的生物量-CK處理的生物量）/（在施鉀區(qū)中的鉀素吸收量-CK處理中的鉀素吸收量）；

吸收利用率=（在施鉀區(qū)中的鉀素吸收量-CK處理的鉀素吸收量）/總施鉀量×100%；

鉀肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（在施鉀區(qū)中的馬鈴薯塊莖產(chǎn)量-CK處理馬鈴薯植株的塊莖產(chǎn)量）/總施鉀量。

1.5?數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007進(jìn)行分析整理，采用SPSS 17.0以及Origin 2018進(jìn)行作圖和方程擬合。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同施鉀量對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累量的影響

由圖1可知，在整個(gè)生育期，地上部干物質(zhì)量總體呈先增加后減少的趨勢(shì)。同一時(shí)期內(nèi)，隨著施鉀量的增加，地上部干物質(zhì)量呈先增加后降低的趨勢(shì)。在出苗25、45、65、85、105、125 d，相較于CK，K3處理分別提高了11.38%、11.49%、24.28%、10.54%、11.52%、10.22%，差異顯著（P<0.05）。由此可知，合適的施鉀量促進(jìn)了馬鈴薯地上部的生長(zhǎng)，過高的施鉀量會(huì)顯著降低地上部干物質(zhì)積累量。

由圖2可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，相同施鉀量下的塊莖干物質(zhì)量呈逐漸上升的趨勢(shì)。在出苗65 d時(shí)，K4處理塊莖干物質(zhì)量最高，但與其他處理相比差異并不顯著。在出苗85、105 d時(shí)，相較于CK，K3處理塊莖干物質(zhì)量分別顯著高了7.11%、8.35%。在出苗125 d時(shí)，相較于CK，K4處理塊莖干物質(zhì)量提高了5.50%，但與其他處理差異并不顯著。由此可知，適量的施鉀量可以加快馬鈴薯塊莖干物質(zhì)的積累，但是對(duì)馬鈴薯最終塊莖干物質(zhì)積累的影響并不顯著。

2.2?不同施鉀量對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累特征參數(shù)的影響

根據(jù)不同的施鉀處理，基于Logistic方程進(jìn)行模擬，對(duì)總干物質(zhì)量積累的過程進(jìn)行分析，決定系數(shù)處于0.992 1～0.998 1之間 由此可以得到物質(zhì)累積特征參數(shù)。隨著施鉀量的增加，生長(zhǎng)速率參數(shù)c呈先增后減的變化特征。K3處理的生長(zhǎng)速率參數(shù)最高，CK處理最低。在施鉀量提高的同時(shí)，a、b、mmax、Gmax的變化趨勢(shì)一致，均先增后減，在CK處理時(shí)值最低，在 K3處理時(shí)值達(dá)到最大，其中K3處理下Gmax比CK、K1、K2、K4、K5、K6處理分別高了8.40%、4.63%、5.86%、1.88%、1.88%、2.65%。進(jìn)一步分析得出，在施鉀量增加時(shí)，馬鈴薯活躍積累天數(shù)P與達(dá)到最大積累速率的天數(shù)tmax的變化趨勢(shì)是一致的，均為先減后增，P和t均是以K3處理最低，CK處理最高，其中K3處理比CK、K1、K2、K4、K5、K6處理分別加快了6、5、3、2、3、4 d（表1）。綜上分析可知，不同施鉀量會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)一定的變化，當(dāng)施鉀量為 90 kg/hm2時(shí)，有利于旱區(qū)馬鈴薯干物質(zhì)的積累。

2.3?不同施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由圖3可知，施用鉀肥可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，分別比不施鉀處理（CK）增加2.13%～10.80%，尤其是K3、K4處理產(chǎn)量顯著高于CK。隨著施鉀量的增加，馬鈴薯產(chǎn)量呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì) 以K3處理的產(chǎn)量最高。當(dāng)施鉀量超過90 kg/hm2時(shí)，鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸降低，表明適量施用鉀肥能夠提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。

2.4?不同施鉀量對(duì)成熟期馬鈴薯養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，隨著施鉀量的增加，馬鈴薯成熟期地上部養(yǎng)分含量和塊莖養(yǎng)分含量呈相同的變化趨勢(shì)，均為先增后減。地上部CK氮含量顯著低于K3、K4處理，分別低了5.96%、4.36%。地上部磷含量0.72%～0.82%，各處理間差異不顯著。施鉀顯著提高地上部鉀含量，CK處理的鉀含量顯著低于其他處理，低了3.96%～6.62%。塊莖氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均以K3處理最高，分別是CK處理的1.42倍、1.12倍、1.08倍，但是各處理間差異不顯著。由此可知，施鉀可以提高馬鈴薯成熟期地上部氮含量和鉀含量，合適的施鉀量對(duì)馬鈴薯地上部磷含量和塊莖的氮磷鉀含量的提高有促進(jìn)作用。

2.5?不同施鉀量對(duì)馬鈴薯成熟期養(yǎng)分累積的影響

由表3可知，在施鉀量提高的過程中，馬鈴薯成熟期地上部、塊莖養(yǎng)分累積量的變化趨勢(shì)是一致的，均為先增后減。相對(duì)于CK，K3處理地上部氮素累積量大幅度提升，增幅達(dá)到了30.49%，K3處理與其他處理間差異不顯著。各處理塊莖氮素累積量分別是K3處理的68.48%～89.55%。地上部最低磷素累積量CK相對(duì)于其他處理明顯更低，低了3.57%～24.43%，地上部最高磷素累積量K3處理顯著高于CK，與其他處理相比，差異并不顯著。K3處理是所有處理中塊莖磷素積累量最高的，各處理間差異不顯著。K3處理是地上部鉀素累積量最高的處理，比CK顯著高了17.49%。CK是地下部鉀素累積量最低的處理，各處理間差異不顯著。綜上所述，施鉀可以提高馬鈴薯成熟期地上部養(yǎng)分累積量，對(duì)馬鈴薯塊莖養(yǎng)分的累積有著促進(jìn)作用。

2.6?不同施鉀量對(duì)馬鈴薯鉀素吸收利用率的影響

由表4可知，馬鈴薯的鉀素收獲指數(shù)是指根據(jù)鉀素累積量來反映塊莖以及營(yíng)養(yǎng)器官之間的分配比例。隨著施鉀量的增加，各處理鉀素收獲指數(shù)先降低后升高，但各處理差異不顯著。在施鉀量增加的過程中，鉀肥農(nóng)學(xué)利用率呈先增后減的特征，K3處理的農(nóng)學(xué)利用率最高。隨著施鉀量的增加，鉀肥吸收利用率表現(xiàn)為先減后增的特征，K3處理鉀肥吸收利用率最高，比K1、K2、K4、K5、K6處理分別提高了4.49%、30.62%、45.62%、160.24%、254.48%。在施鉀量增加時(shí)，偏生產(chǎn)力逐步降低，各處理之間差異顯著，K1處理是K6處理的5.99倍。綜合來看，K3處理的鉀肥吸收利用效率優(yōu)于其他處理。

3?討論

鉀是馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育所需要的大量元素之一，對(duì)同化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移和干物質(zhì)的積累有著重要作用?；贚ogistic方程來擬合馬鈴薯總干物質(zhì)積累，發(fā)現(xiàn)施鉀可以提高馬鈴薯干物質(zhì)的最高積累速率，加快馬鈴薯干物質(zhì)的積累；但是過量施鉀會(huì)降低干物質(zhì)積累量，最終會(huì)影響馬鈴薯產(chǎn)量。此結(jié)果與趙風(fēng)芹等的研究結(jié)果［12-13］一致，即施鉀可以調(diào)控植株不同生育時(shí)期干物質(zhì)的積累與運(yùn)輸，調(diào)節(jié)源庫之間的關(guān)系，最終影響馬鈴薯塊莖的產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，施鉀量對(duì)馬鈴薯地上部和塊莖的影響表現(xiàn)有所不同，適量施鉀可以促進(jìn)馬鈴薯地上部干物質(zhì)的積累，促進(jìn)光合產(chǎn)物從地上部到塊莖的轉(zhuǎn)移與運(yùn)輸，加速馬鈴薯塊莖的干物質(zhì)積累，這與董文等的研究結(jié)果［14］一致。

馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與施鉀量總體表現(xiàn)為正相關(guān)的關(guān)系，但是不同種植地區(qū)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境以及栽培措施的差異造成馬鈴薯的高產(chǎn)施鉀量不同。張吉立等研究了黑龍江地區(qū)馬鈴薯種植施鉀的水平，結(jié)果表明，在施鉀量為112.5 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)積累量較大，養(yǎng)分吸收較高，有利于馬鈴薯的種植［6］。本試驗(yàn)中，施鉀量在0～180 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯總產(chǎn)量呈先增后降的趨勢(shì)，即適當(dāng)提高施鉀量有利于馬鈴薯產(chǎn)量的提高，過量施鉀量會(huì)降低旱區(qū)馬鈴薯的增產(chǎn)效應(yīng)。當(dāng)施鉀量為90 kg/hm2 時(shí)，馬鈴薯的產(chǎn)量提高效果最為明顯。

作物養(yǎng)分累積量是由干物質(zhì)積累與養(yǎng)分含量構(gòu)成的。適量的施鉀量可以提高植株的根系活力，促進(jìn)抗逆能力提高，有利于光合作用順利進(jìn)行，從而形成氨基酸等氮同化物，轉(zhuǎn)運(yùn)到塊莖，最終促進(jìn)氮素的累積［8，15-18］。劉向梅研究表明，適宜的肥料配比可促進(jìn)氮磷鉀向塊莖的積累與分配的提高，對(duì)提高養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)速率有著積極作用［19］。氮磷鉀元素累積量受干物質(zhì)積累與植株養(yǎng)分含量的共同影響。施鉀促進(jìn)了馬鈴薯地上部氮鉀含量的提高，這可能是因?yàn)檫m量施鉀可以提高土壤速效鉀的含量，促進(jìn)植株對(duì)土壤中鉀的吸收與利用，進(jìn)而提高馬鈴薯體內(nèi)的含鉀量［20］。施鉀使得馬鈴薯葉綠素含量增加，促進(jìn)了光合作用，同時(shí)增加了氮的代謝速率，促進(jìn)了馬鈴薯地上部含氮量的提高［21-22］。馬鈴薯地上部磷累積量主要受地上部干物質(zhì)的提高而有所變化，這是由于氮鉀之間存在著一定的互作效應(yīng)，而磷鉀之間存在著拮抗作用，這與吉瑋蓉的研究［23］一致。過量施鉀會(huì)影響地上部養(yǎng)分的吸收與積累，這是由于鉀素的過多吸收阻礙了馬鈴薯對(duì)其他元素的吸收與利用，影響植物體內(nèi)養(yǎng)分需求平衡，最終降低了馬鈴薯的產(chǎn)量［24-25］。合理的施鉀量可以促進(jìn)馬鈴薯塊莖養(yǎng)分積累，對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累以及產(chǎn)量的提高有著促進(jìn)作用，這與楊自超的研究結(jié)果［26］一致。

作物對(duì)肥料的利用效率關(guān)系著生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益，提高鉀肥利用效率，有助于鉀肥的合理施用和作物產(chǎn)量的提高［27-28］。劉文璐研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯鉀肥吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用效率均隨著施鉀量的增加而降低，施鉀越多，鉀的利用效率越低［7］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，馬鈴薯鉀肥吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率均呈先升高后降低趨勢(shì)，在施鉀量為90 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大值，這與劉文璐的研究結(jié)果［7］有一定差異。這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)地區(qū)土壤基礎(chǔ)鉀含量較高，從而對(duì)鉀肥吸收利用效率帶來一定的影響［8］。隨著鉀肥施用量的增加，馬鈴薯偏生產(chǎn)力呈逐漸降低的趨勢(shì)，這與王麗麗的研究結(jié)果一致［4］。農(nóng)學(xué)利用效率4.30～40.97 kg/kg，低于地區(qū)平均農(nóng)學(xué)利用效率（53.40 kg/kg），說明本試驗(yàn)地鉀含量相對(duì)較高，對(duì)植株鉀的吸收與產(chǎn)量的提高有著一定影響［29］。K1、K2、K3處理偏生產(chǎn)力分別為1 162.42、597.88、420.35 kg/kg，高于地區(qū)平均偏生產(chǎn)力，說明K1、K2、K3具有較好的肥料利用效率。

4?結(jié)論

合理的施鉀量可促進(jìn)馬鈴薯干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的提高。在一定范圍內(nèi)，隨著施鉀量的增加，馬鈴薯氮、磷、鉀素累積量都有增加，適量的施鉀量可以提高鉀素吸收利用效率，對(duì)旱區(qū)馬鈴薯的生長(zhǎng)起著促進(jìn)作用。綜合考慮產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用效率，建議寧夏旱區(qū)馬鈴薯的最佳施鉀量為90 kg/hm2。

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