新型鉀肥對鮮食玉米生長和鉀素吸收利用與供應影響研究

袁國懋 盧樹昌 裴子萱 馬志偉 王君平 張彤

摘? ? 要：鉀肥對作物生長與土壤供鉀水平有重要作用。為了研究新型鉀肥對作物生長影響，將新型鉀肥材料設計處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 6個不同施鉀量水平（0、75、150、225、300、375 kg K2O·hm-2），對鮮食玉米的生長、產(chǎn)量以及肥料效果進行系統(tǒng)研究。結果表明：處理Ⅳ（225 kg K2O·hm-2）的玉米長勢最好；處理Ⅴ（300 kg K2O·hm-2）在玉米籽粒、根莖葉等干物質量及鉀素吸收量方面均表現(xiàn)最好；處理Ⅳ鉀素利用率最高，為58%。在土壤鉀素供應方面，土壤當季供鉀水平（速效鉀）和供鉀潛力（緩效鉀）均為處理Ⅵ（375 kg K2O·hm-2）最高，處理Ⅳ次之。綜合來看，處理Ⅳ（225 kg K2O·hm-2）對鮮食玉米的整體生長及土壤鉀素供應表現(xiàn)最佳。

關鍵詞：新型鉀肥；鮮食玉米；鉀素吸收利用；土壤鉀素供應

中圖分類號：S143.3+9? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.06.004

Abstract： Potassium fertilizer plays an important role in crop growth and soil potassium supply level. To study the effect of new potassium fertilizer on crop growth， treatmentⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ six different potassium application levels （0， 75， 150， 225， 300， 375 kg K2O·hm-2） were designed based on the new potassium fertilizer material. The growth， yield and fertilizer effect of fresh maize were systematically studied in this experiment. The results showed that the maize under treatment IV（225 kg K2O·hm-2） had the best growth. The treatment V（300 kg K2O·hm-2） had the best performance in terms of dry matter quality and potassium uptake in corn grains， rhizomes and leaves. The highest utilization rate of potassium treatment IV was 58%. In terms of soil potassium supply， the seasonal potassium supply level （available potassium） and potassium supply potential （slowly available potassium） of soil were the highest in treatment VI（375 kg K2O·hm-2）， followed by treatment IV. Overall， treatment IV （225 kg K2O·hm-2） has the best performance on the fresh food maize growth and soil potassium supply.

Key words： new potash fertilizer; fresh food corn; potassium absorption and utilization; soil potassium supply

作者簡介：郭娟（1998—），女，四川內江人，在讀碩士生，從事魚類生態(tài)學研究。

通訊作者簡介：曾燏（1981—），男，湖北武漢人，教授，博士，從事魚類形態(tài)與演化、河流生態(tài)及重點水生生物保護等研究。

隨著種植業(yè)結構調整和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質量發(fā)展的推進，人們對鮮食玉米的需求不斷加大[1]。由于鮮食玉米的蛋白質含量、含糖量及維生素含量比普通玉米高，且口感好、易于消化，深受廣大消費者的青睞[2]，因此，生產(chǎn)上對鮮食玉米產(chǎn)量、品質等相關研究較為普遍。鉀素對作物生長有重要作用，如促進根細胞擴張、養(yǎng)分韌皮部運輸和提高作物耐鹽性[3]。適宜的鉀素對玉米的產(chǎn)量和品質均有所提高，但土壤鉀元素供應不足或超過適宜范圍會對玉米的產(chǎn)量與品質造成不良影響[4]。研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥利用率受施鉀量的影響較大[5]，施鉀量過高或過低均會造成利用率不高[6]。盲目施用鉀肥不僅會降低鉀肥吸收利用，還會提高生產(chǎn)成本。本文基于一種新型鉀肥材料，開展其在鮮食玉米作物上的生長、產(chǎn)量及鉀肥利用狀況的深入研究，旨在為提高鉀素吸收利用與資源循環(huán)利用提供科學遵循。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本研究在天津農(nóng)學院西校區(qū)科研基地進行。該基地位于天津市西青區(qū)西北部，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，雨熱同期，全年降水量75%以上集中于夏季。試驗土壤類型為潮土，質地為輕壤。試驗基地土壤熟化程度低，土壤有機質含量不高，氮磷鉀供應偏低，保肥性能不高，土壤堿性較高，總體土壤肥力中等偏下。供試土壤具體性狀見表1。

1.2 試驗材料

供試作物：鮮食甜玉米（‘雙甜728），雜交種，夏播生育期約75 d。購于北京四海種業(yè)有限責任公司。

供試材料：新型鉀肥（硫酸鉀鈣鎂），含鉀（K2O）18%、含硫（SO3）48%、含鈣（CaO）17%、含鎂（MgO）6%，是天津農(nóng)學院研究團隊與中海油企業(yè)合作研發(fā)的一種新型的硫酸鉀鈣鎂化成復合肥，采用脫硫石膏、鹵石膏與鉀鹽礦融合的新型化工工藝，具有純度高、養(yǎng)分種類多、釋放較慢、吸收利用強等特征。

1.3 試驗設計與管理

本試驗共設置6個不同施鉀量處理，如表2所示。試驗小區(qū)面積50 m2（5 m×10 m），每個處理重復3次，隨機區(qū)組設計。6月11日，進行施肥、播種。新型鉀肥按照100%基施，磷肥按照90 kg P2O5·hm-2施用，全部基施。氮肥按照180 kg N·hm-2施用，基追比4∶6。種子播深3～4 cm，株行距40 cm×50 cm，種植密度3 000株·hm-2。8月3日進行氮肥追施。10月9日進行收獲采樣。

1.4 調查采樣與測試

在玉米生長前期和中期進行長勢調查，包括株高、莖粗、葉長、葉寬、葉色、光合速率等。株高為莖基部至頂葉高度，采用卷尺測量；莖粗為第1節(jié)間中部莖的直徑，采用游標卡尺測定；葉長、葉寬為頂部倒三葉片，采用卷尺測量，依據(jù)公式（1）計算葉面積；葉色為頂部倒三葉，采用葉綠素儀測定；光合速率為頂部倒三葉，采用光合速率儀測定。

葉面積[7]=葉長×葉寬×0.75（1）

試驗結束時，采集0～20 cm土樣分析鉀素性狀，采集整株植物樣品測定植株鮮干質量、鉀養(yǎng)分吸收情況等。土壤速效鉀采用醋酸銨浸提，火焰光度計法測定；土壤緩效鉀采用熱硝酸浸提，火焰光度計法測定；植物鉀采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度計法測定。作物吸鉀量按照公式（2）進行計算。

作物吸鉀量（kg K·hm-2）=生物量（kg·hm-2）×含鉀量（%）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

作物施鉀利用率按照公式（3）進行計算。

施鉀利用率=（施鉀處理玉米吸鉀量-不施鉀處理玉米吸鉀量）/ 施鉀量×100%? ?（3）

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019進行處理，采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理鮮食玉米生長狀況

2.1.1 前期長勢 由表3可知，不同施鉀量處理與處理Ⅰ（對照）相比，均對鮮食玉米的長勢有不同程度影響。從株高來看，不同施鉀量處理的株高長勢表現(xiàn)為Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，其中處理Ⅳ株高最高，高于處理Ⅰ61.17%，處理Ⅴ次之，處理Ⅰ株高最低，與其他處理間差異顯著；從葉色看，處理Ⅳ葉綠素含量最高，比處理Ⅰ高出20.15%；葉片凈光合速率中，處理Ⅴ的凈光合速率最高，其次為處理Ⅳ，分別比處理Ⅰ高出48.24%、4.98%；葉片數(shù)在不同施鉀量處理中變化與株高相近，以處理Ⅳ最好，其次為處理Ⅴ；處理Ⅳ的葉面積最好，其次為處理Ⅴ，葉面積的變化趨勢與株高和葉片數(shù)相近。從前期總體長勢看，對鮮食玉米的株高、葉色、凈光合速率、葉片數(shù)和葉面積較好為處理Ⅳ和處理Ⅴ。

2.1.2 中期長勢 由表4看出，中期玉米的株高、莖粗、葉色等指標處理間的差異不顯著，較好的為處理Ⅳ、處理Ⅴ和處理Ⅵ；從凈光合速率來看，處理Ⅳ最高，其次為處理Ⅴ，分別比處理Ⅰ高出36.32%、33.89%；處理Ⅳ的葉片數(shù)最好，其次為處理Ⅵ和處理Ⅴ；玉米葉面積最好的為處理Ⅵ，其次為處理Ⅴ和處理Ⅳ，分別比處理Ⅰ高出16.06%、13.95%、7.15%。從中期總體長勢看，處理Ⅳ、處理Ⅴ和處理Ⅵ對鮮食玉米的長勢較有利。

2.2 不同處理鮮食玉米干物質量狀況

不同施鉀量處理對玉米干物質量影響表現(xiàn)出隨施鉀量增加，先增后降的特征。由試驗結果看，玉米總干物質量以處理Ⅴ最高，為18.18×103 kg·hm-2，分別較處理Ⅳ、Ⅵ高7.67%、10.62%，其次為處理Ⅳ，各施鉀處理總干物質量均顯著高于不施鉀的對照處理（圖1）；從玉米各部分干物質量狀況看，籽粒部分干物質量遠高于根莖葉等部分，占總干物質量的70%以上，其中處理Ⅴ的籽粒干物質量最高，為13.07×103 kg·hm-2，其次為處理Ⅳ和Ⅵ；不同施鉀處理對籽粒和根莖葉等干物質量的影響表現(xiàn)出與總干物質量一致的特點（圖2、圖3）?？傮w來看，玉米籽粒、根莖葉等干物質量均以處理Ⅳ、處理Ⅴ和處理Ⅵ為較高，其中處理Ⅴ為最高。

2.3 不同處理鮮食玉米吸收鉀狀況

由圖4可知，玉米籽粒吸鉀量較高的處理為處理Ⅳ、處理Ⅴ和處理Ⅵ，且3個處理間差異顯著。其中處理Ⅴ最高，為114.08 kg·hm-2，比處理Ⅰ高出369.75%，其次是處理Ⅳ和處理Ⅵ，分別比處理Ⅰ高出335.80%、303.70%；處理Ⅰ的玉米籽粒吸鉀量最低，為24.28 kg·hm-2。

由圖5看出，玉米根莖葉等吸鉀量表現(xiàn)為Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅱ>Ⅰ。其中處理Ⅲ吸鉀量最高，為83.47 kg·hm-2，比處理Ⅰ高出91.72%；其次為處理Ⅴ，比處理Ⅰ高出69.66%；處理Ⅰ的吸鉀量最低，為41.43 kg·hm-2。

總體來看，處理Ⅴ總吸鉀量最高，為187.95 kg·hm-2，顯著高于其他處理，其次為處理Ⅳ、處理Ⅵ和處理Ⅲ（圖6）。

2.4 不同處理鉀素吸收利用狀況

由圖7可知，不同施鉀量處理的鉀素利用率表現(xiàn)為Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ>Ⅵ，鮮食玉米鉀素利用率呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢。其中，處理Ⅳ鉀素利用率最高可達58%，其次為處理Ⅲ和處理Ⅴ。從總體趨勢來看，處理Ⅳ的對鉀肥吸收利用效率最高，而處理Ⅴ和處理Ⅵ對鉀肥吸收利用隨施鉀量的增加而降低。

2.5 不同處理土壤鉀素供應狀況

基于表1試驗土壤供鉀狀況看，施用不同用量新型鉀肥均較未施鉀肥處理土壤速效鉀當季供應水平有不同程度提高，尤其施鉀量最高的處理Ⅵ，土壤速效鉀水平顯著高于其他處理（圖8）。從土壤供鉀潛力看，施鉀處理較未施鉀處理均有所提高，尤其處理Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ土壤緩效鉀含量較未施鉀處理高46%～50%，但4個處理中土壤供鉀潛力差異不顯著（圖9）。

3 討論與結論

3.1 討論

有研究發(fā)現(xiàn)，施用鉀肥能明顯增加玉米的株高、莖粗和產(chǎn)量[8-10]，但并不是施鉀量越高產(chǎn)量越好。侯云鵬等[11]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施鉀量的增加，玉米產(chǎn)量增加，當施鉀量達到一定值時，玉米產(chǎn)量最高，隨著鉀肥施用量的繼續(xù)增加，玉米產(chǎn)量則出現(xiàn)下降。這一發(fā)現(xiàn)與本研究結果一致。由此可見，適宜的鉀肥用量是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關鍵。

傳統(tǒng)化學肥料施用過多可導致農(nóng)田土壤性質惡化，土壤酸化加劇[12]；且該施肥方式可能會導致土壤養(yǎng)分不均衡，出現(xiàn)缺素癥狀，對玉米生長、凈光合速率和干生物量產(chǎn)生影響[13]。董華芳等[14]研究發(fā)現(xiàn)，施用新型鉀肥可以提高作物的株高、莖粗、葉長、葉寬等指標，進而促進作物生長。李冬雪等[15]研究發(fā)現(xiàn)，施用新型鉀肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且還使土壤速效養(yǎng)分得到有效提升。施鉀提高了玉米吐絲后積累養(yǎng)分對籽粒的貢獻率，并在一定范圍內隨施鉀量的增加該貢獻率呈顯著增加趨勢[16]。其主要原因為適宜的鉀肥用量可提高玉米生育后期光合速率，促進玉米生育后期營養(yǎng)器官中有機物的合成，利于光合產(chǎn)物向籽粒的運輸與分配，提高玉米籽粒養(yǎng)分含量[17]。上述結論與本研究結果一致。綜合本研究數(shù)據(jù)來看，與不施鉀相比，施用不同梯度的新型鉀肥對玉米的長勢、生物量、吸鉀量等均有不同程度的促進效果。

肥料利用效率反映了作物—土壤—肥料三者間關系的動態(tài)參數(shù)，由作物產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收總量和肥料投入量共同決定[18]。有較多的研究表明，適量施鉀可以提高肥料利用率，但隨著施鉀量增加，肥料利用率呈下降趨勢[19]。宋杰等[20]研究發(fā)現(xiàn)，施鉀提高了夏玉米的肥料收獲指數(shù)，隨鉀肥施入量的增加玉米對鉀肥的利用效率出現(xiàn)先增大后降低趨勢，過量施鉀不僅不會顯著提高玉米產(chǎn)量，反而會降低鉀素利用效率[21]。本研究中鉀素利用率的結果與其一致。

3.2 結論

綜合前期和中期的長勢數(shù)據(jù)來看處理Ⅳ和處理Ⅴ的玉米長勢要好于其他處理；從玉米的干物質量和對鉀素的吸收來看，處理Ⅴ最好，有利于促進作物干重積累，提高其物質量，其次是處理Ⅳ；從鉀素利用率來看，處理Ⅳ的施鉀效率最好；從土壤鉀素供應狀況來看，土壤速效鉀和緩效鉀含量均為處理Ⅵ含量最高，處理Ⅳ次之。綜合來看，施鉀量為225 kg K2O·hm-2的處理Ⅳ表現(xiàn)最佳。

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