鉀肥用量對(duì)滴灌谷子生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

摘 要：【目的】分析新疆北疆谷子適宜鉀肥用量及對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為新疆北疆生態(tài)區(qū)春播谷子高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

【方法】以豫谷18號(hào)為試材，設(shè)5種鉀肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田試驗(yàn)。測(cè)定谷子干物質(zhì)含量積累、葉綠素含量、節(jié)間充實(shí)度、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量等指標(biāo)。

【結(jié)果】隨著施鉀量的增加，各農(nóng)藝指標(biāo)呈現(xiàn)單峰曲線變化，K225處理為峰值，株高、穗長(zhǎng)、穗粗、莖基粗、葉長(zhǎng)及葉寬相比K0處理顯著增加8.1%、26.1%、20.9%、22.6%、12.9%及9.4%。與對(duì)照（0 kg/hm2）相比，施鉀處理使豫谷18號(hào)顯著增產(chǎn)1.2%～6.4%，鉀肥用量 225 kg/hm2處理產(chǎn)量最高，為7 891.1 kg/hm2。與對(duì)照（0 kg/hm2）相比，花后各時(shí)期的葉綠素含量顯著增加，呈先增加后下降的趨勢(shì)，在K225處理下達(dá)到峰值。干物質(zhì)含量積累隨生育期的延長(zhǎng)呈“J”型曲線變化，干物質(zhì)含量積累速率呈單峰曲線變化，最大積累速率在抽穗期-齊穗期達(dá)到頂峰。

【結(jié)論】適量鉀肥施入，對(duì)新疆北疆地區(qū)谷子生長(zhǎng)發(fā)育影響顯著，K225處理為新疆谷子鉀肥最佳施用量。

關(guān)鍵詞：谷子；鉀肥運(yùn)籌；生長(zhǎng)發(fā)育；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S515"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號(hào)：1001-4330（2024）06-1378-08

0 引 言

【研究意義】谷子（Setaria italica）是禾本科狗尾草屬的二倍體，為典型的C4 作物，適播期長(zhǎng)，耐旱、耐瘠，適應(yīng)性廣，可正茬春播、復(fù)種夏播，廣泛種植于干旱、半干旱地區(qū)［1］。河北、山西、內(nèi)蒙古、陜西、遼寧、河南、山東等生態(tài)區(qū)栽培面積較大［2］，新疆谷子主要種植區(qū)包括昌吉回族自治州、塔城地區(qū)、伊犁地區(qū)、博爾塔拉蒙古自治州、阿勒泰地區(qū)、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莸鹊刂?，年均種植面積達(dá)1.33×104 hm2（20萬(wàn)畝），加工廠累計(jì)20余個(gè)，是新疆干旱區(qū)重要糧食作物之一［3］。谷子去殼后為小米，含蛋白質(zhì)11.7%，脂肪4.5%，碳水化合物72.8%，還含有人體所必需的氨基酸和鈣、磷、鐵及維生素A、B1、胡蘿卜素等，可釀酒、制糖［4］。谷子亦是糧草兼用作物，含粗蛋白質(zhì)8%，超過(guò)一般牧草含量的1.5～2倍，而且纖維素少，適口性好。谷子的高產(chǎn)與鉀肥的合理配施關(guān)系密切，適量增施鉀肥對(duì)谷子光合具有明顯促進(jìn)作用，顯著增強(qiáng)谷子抗逆性以及提高小米品質(zhì)［5］。因此，探究新疆谷子最佳鉀肥用量，對(duì)協(xié)調(diào)谷子高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與資源的合理利用有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】作物收獲時(shí)大量鉀素被帶走，進(jìn)而導(dǎo)致土壤鉀素缺乏，尤其在我國(guó)西北谷子主產(chǎn)區(qū)，土壤缺鉀現(xiàn)象尤為突出［6］。近年來(lái)，谷子在新疆栽培面積逐漸增大，且在生產(chǎn)上展現(xiàn)出較高的增產(chǎn)潛力，豫谷18號(hào)、中谷2號(hào)等相繼創(chuàng)造 600 kg/667m2以上高產(chǎn)記錄，與常規(guī)農(nóng)家種相比，豫谷18號(hào)一般具有 15%以上的產(chǎn)量增幅。從產(chǎn)量構(gòu)成因素、根系表觀形態(tài)特征、冠層結(jié)構(gòu)、干物質(zhì)含量累計(jì)等分析了產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)形成的生理基礎(chǔ)［7］。谷子干物質(zhì)積累量隨著施鉀量的增加呈“J”型曲線變化，但過(guò)量施入鉀肥干物質(zhì)含量不再增加［8-9］。施鉀量會(huì)顯著影響作物葉片光合作用，適量增施鉀肥可增強(qiáng)植株葉綠素含量，進(jìn)而提高葉片凈光合速率［10］。鉀肥缺失可導(dǎo)致作物莖稈節(jié)間變短、莖稈抗折強(qiáng)度下降、表皮厚度下降和根系發(fā)育緩慢。適當(dāng)鉀肥可提升谷子基部節(jié)間充實(shí)度、莖稈拉力和機(jī)械強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)，而倒伏指數(shù)及倒伏系數(shù)明顯下降，進(jìn)而改變植株莖稈的生理特性，從而增強(qiáng)谷子植株抗倒伏能力，增產(chǎn)顯著［11］。配施鉀肥有利于增強(qiáng)作物抵抗不良環(huán)境侵害的能力，增加耐逆性，提高適應(yīng)能力，同時(shí)鉀素通過(guò)提升作物的千粒重、穗粒重和穗長(zhǎng)等相關(guān)指標(biāo)來(lái)增加作物產(chǎn)量［12］?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來(lái)，關(guān)于土壤鉀元素流失造成谷子產(chǎn)量下降的有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，但在最佳施鉀量及時(shí)期上存在一定的分歧，且有關(guān)在新疆鉀肥運(yùn)籌模式的研究未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。需以豫谷18號(hào)為試材，設(shè)5種鉀肥用量，研究不同鉀肥用量對(duì)新疆北疆地區(qū)谷子生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以豫谷18號(hào)為試材，設(shè)5種鉀肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田試驗(yàn)。在相同磷肥用量水平下，分析新疆最優(yōu)鉀肥配施量，為進(jìn)一步發(fā)揮品種增產(chǎn)潛力配套高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2022年在新疆昌吉州奇臺(tái)縣坎爾孜鄉(xiāng)西三村（44°02′20.66″N，89°59′39.67″E）進(jìn)行試驗(yàn)，以糧用谷子品種豫谷18號(hào)為試材。

豫谷18號(hào)主要生育期以及生育階段天數(shù)：播種期5月7日，拔節(jié)期6月15日，抽穗期7月17日，成熟期9月2日，全生育期天數(shù)118 d。

試驗(yàn)地前茬為玉米，供試土壤類型為灰漠土。有機(jī)質(zhì)1.4%、全氮0.1%（其中速效氮70.6 mg/kg）、速效磷61.5 mg/kg、速效鉀101.2 mg/kg，土壤pH值為7.9。設(shè)置0（CK，K0）、75（K75）、150（K150）、225（K225）、300（K300） kg/ hm2共5個(gè)鉀肥（含60% K2O）處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積15 m2（5 m × 3 m），小區(qū)周邊2 m隔離帶。鋪膜穴播，寬窄行種植，行株距為（30 +40+30）cm，株距10 cm。人工點(diǎn)播，3～5葉期定苗，每穴2～3顆苗，種植密度75×104 株/hm2，管理措施等同其他大田。圖1

1.2 方 法

1.2.1 測(cè)定指標(biāo)

1.2.1.1 干物質(zhì)含量

于關(guān)鍵時(shí)期（拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期）分別取樣，每次10株，穗、葉、莖鞘分離并稱鮮重，隨后烘干稱重，用于生物產(chǎn)量的測(cè)定［13］。

1.2.1.2 葉綠素含量

用 GLP-YD 手持式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定劍葉中部SPAD 值，每張葉片測(cè)定 3 次，取平均值，具體參照薛香等［14］方法。

1.2.1.3 節(jié)間充實(shí)度

通過(guò)測(cè)量植株基部節(jié)間長(zhǎng)度和鮮重，計(jì)算節(jié)間充實(shí)度（節(jié)間鮮重/節(jié)間長(zhǎng)），參照趙愛(ài)宣等［15］方法。

1.2.1.4 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

在谷子蠟熟期，每個(gè)品種隨機(jī)取樣10 株進(jìn)行進(jìn)行考種，小區(qū)除去邊行測(cè)定籽粒產(chǎn)量［16］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel軟件錄入數(shù)據(jù)并計(jì)算，用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀量對(duì)谷子農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，隨著施鉀量的增加，株高、穗長(zhǎng)、穗粗、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬均呈先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)施鉀量為225 kg /hm2時(shí)，株高、穗長(zhǎng)、穗粗、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬最大，分別為151.6、29.5、29.7、11.4、45.5和3.5 cm；施鉀量150 和300 kg /hm2處理次之，且各處理的株高、穗長(zhǎng)、穗粗、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬與CK差異顯著。節(jié)數(shù)隨著鉀量的變化無(wú)明顯的變化規(guī)律，在300 kg /hm2處理下節(jié)數(shù)最多。表1

2.2 施鉀量對(duì)谷子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

研究表明，施用鉀肥可以增加谷子的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。不同施鉀處理谷子產(chǎn)量增幅在1.2%～6.4%，增產(chǎn)效果達(dá)顯著水平（P＜ 0.05）。各施鉀處理（K75～K150、K225～K300） 之間的產(chǎn)量略有差異，但是未達(dá)顯著水平。谷子的產(chǎn)量隨施鉀量的增加而增加，施鉀量為 225 kg /hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高，為 7 891.1 kg /hm2，相比K0增幅也達(dá)到最大，為 6.4%；但是當(dāng)施鉀量超過(guò)225 kg / hm2時(shí)，產(chǎn)量下降。適量施用鉀肥可以增加谷子產(chǎn)量，過(guò)量施入鉀肥則不利于產(chǎn)量形成。處理K0～K300，隨施鉀量增加，產(chǎn)量構(gòu)成因素呈不斷增加的趨勢(shì)。合理配施鉀肥，各處理的穗粒結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，且更加協(xié)調(diào)，因而產(chǎn)量有了較大幅度的提升。表2

2.3 施鉀量對(duì)谷子葉綠素含量的影響

研究表明，葉片葉綠素含量在花后各時(shí)期均呈單峰曲線變化，各處理顯著高于對(duì)照。施鉀量為 225 kg /hm2時(shí)，各時(shí)期葉綠素含量達(dá)到最高。施鉀量 225 kg/hm2下花后 10、20、30、40、50和60 d 葉綠素含量較K0分別高出 21.8%、22.2%、22.3%、16.7%、19.0%和38.3%?；ê蟛煌瑫r(shí)期谷子葉片中的葉綠素含量不同，其中花后60 d葉片的葉綠素含量最低，鉀肥可增加葉片中的葉綠素含量。除了灌漿前中期，后期葉片SPAD值并不高，各生育期對(duì)鉀肥的需要也不一樣。當(dāng)施鉀量超過(guò)225 kg/hm2，葉片中的葉綠素含量逐漸下降，可見(jiàn)過(guò)量增施鉀肥反而不利?；ê蟾鲿r(shí)期正是谷子產(chǎn)量形成關(guān)鍵時(shí)期，維持葉片較高的葉綠素含量對(duì)提升谷子的光合產(chǎn)物及產(chǎn)量的形成具有關(guān)鍵作用。圖2

2.4 施鉀量對(duì)谷子干物質(zhì)含量積累的影響

研究表明，各處理下干物質(zhì)含量快速積累期出現(xiàn)時(shí)間在拔節(jié)期-灌漿期，最大積累速率期出現(xiàn)時(shí)間平均在播種后 80 d，對(duì)應(yīng)的谷子生育期為抽穗期-齊穗期。與不施鉀相比，施鉀均明顯增加谷子干物質(zhì)含量終極積累量和最大積累速率，豫谷18號(hào)的最終干物質(zhì)含量增幅為 7.7%～35.1%，干物質(zhì)含量最大積累速率增幅比為 18.3%～46.4%。施鉀量（K2O）為 300 kg / hm2時(shí)，在成熟期豫谷18號(hào)的干物質(zhì)含量終極積累量達(dá)到較高水平，為18 g /株； 施鉀量（K2O）為 225 kg / hm2時(shí)，累計(jì)速率達(dá)到最大，為248 g/（株·d）。圖3

2.5 施鉀量對(duì)谷子干物質(zhì)含量分配的影響

研究表明，谷子營(yíng)養(yǎng)器官抽穗后葉的物質(zhì)運(yùn)出量為 0.1～0.5 g/株、莖鞘的物質(zhì)運(yùn)出量0.7～1.3 g/株；葉、莖鞘在穗重增加量的占比分別為 1.0%～5.0%、8.0%～14.0%。莖鞘在產(chǎn)量形成中的貢獻(xiàn)高于葉片。營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)分配量對(duì)谷子產(chǎn)量起著重要作用。穗干重從抽穗至成熟期逐漸增加，葉片干重和莖鞘干重隨著生育期的延長(zhǎng)逐漸減小。隨著施鉀量的增加，谷子穗干重，葉干重，莖鞘干重在抽穗至成熟期均呈遞增趨勢(shì)，適當(dāng)增施鉀肥能促進(jìn)谷子內(nèi)部干物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。表3

2.6 施鉀量對(duì)谷子植株莖稈節(jié)間特性的影響

研究表明，隨著施鉀量的增多，植株基部 2～6節(jié)節(jié)間充實(shí)度整體呈先增加后降低的趨勢(shì)?；?～6節(jié)平均節(jié)間充實(shí)度在225 kg/ hm2處理下最大，相較對(duì)照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%、18.18%。增施鉀肥可以顯著提高充實(shí)度，從而提高莖稈強(qiáng)度，增強(qiáng)谷子抗倒伏能力和增加產(chǎn)量。表4

3 討 論

氮磷鉀合理配施是實(shí)現(xiàn)谷子高產(chǎn)的重要栽培措施。近年來(lái)，實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在重氮磷肥輕鉀肥的現(xiàn)象［17］。鉀肥的合理運(yùn)籌對(duì)谷子生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成至關(guān)重要［18］。增施鉀肥，谷子株高、葉面積及莖粗均呈單峰曲線變化，且在生長(zhǎng)中后期增幅明顯［19］。研究得出相同結(jié)論，施鉀處理的谷子各項(xiàng)農(nóng)藝指標(biāo)均呈單峰曲線變化，在K225處理下達(dá)到峰值。宋淑賢等［12］通過(guò)相關(guān)性分析探明，谷子穗粗、單穗重、穗粒重的顯著增加與增施鉀肥關(guān)系密切。張亞琦等［20］研究表明，鉀肥使雜交谷子產(chǎn)量顯著增加，施鉀小區(qū)相比零鉀肥小區(qū)產(chǎn)量顯著增加8.39%～33.41%。試驗(yàn)結(jié)果表明，谷子的株高、穗長(zhǎng)、穗粗、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬及產(chǎn)量隨著鉀量的增加呈先增加后下降趨勢(shì)，225 kg/ hm2處理下產(chǎn)量為最大，達(dá)到7 891 kg/hm2，且與其他處理差異顯著。谷子葉綠素含量是衡量其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的生理特性之一［19］。研究表明，施鉀能使水稻葉綠素相對(duì)含量顯著提升［18］。前人研究表

明［21，22］，增施鉀肥使水稻成熟期倒一葉至倒三葉葉綠素含量顯著提高。研究表明，隨著鉀肥用量的增加，谷子葉綠素含量呈先增后降的趨勢(shì)，當(dāng)施鉀量為225 kg/hm2時(shí)，各時(shí)期葉綠素含量最高。鉀肥可以促進(jìn)光合作用，增加葉片持綠性，延緩葉片衰老。合理配施鉀肥能促進(jìn)谷子的生長(zhǎng)，利于谷子上部干物質(zhì)積累，為增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)［22］。干物質(zhì)含量及籽粒形成期干物質(zhì)累積的影響依次為氮gt;磷gt;鉀，對(duì)谷子干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響依次為鉀gt;磷gt;氮，表明鉀對(duì)谷子關(guān)鍵生育期干物質(zhì)積累、總干物重、干物質(zhì)累計(jì)速率均有明顯影響［19］。試驗(yàn)得出相同結(jié)論，增施鉀肥顯著增加了籽粒灌漿階段干物質(zhì)含量累積，當(dāng)施鉀肥量225 kg/hm2時(shí)植株干物質(zhì)累計(jì)速率達(dá)到最大。鉀肥在合理范圍內(nèi)能夠顯著提升植株干物質(zhì)積累速率，從而增加谷子的生物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，進(jìn)而增加谷子的產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益。鉀肥可顯著提升作物鉀素吸收效率與積累量，并優(yōu)化花后養(yǎng)分積累與分配，提高養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒產(chǎn)量形成的貢獻(xiàn)率，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量［23］。試驗(yàn)得出，

穗干重從抽穗至成熟期持續(xù)增加，葉片干重和莖鞘干重隨著生育期的延長(zhǎng)逐漸減小；隨著施鉀量的增加，谷子穗干重，葉干重，莖鞘干重在抽穗至成熟期均呈遞增趨勢(shì)，說(shuō)明適當(dāng)增施鉀肥能促進(jìn)谷子內(nèi)干物質(zhì)含量的運(yùn)轉(zhuǎn)。大量研究表明［24-27］，鉀可以促進(jìn)莖稈細(xì)胞壁內(nèi)纖維素的快速積累，增加基部第1、2、3節(jié)間的單位長(zhǎng)度及粗度，使莖稈充實(shí)度提高，抗倒伏能力提升。試驗(yàn)表明，隨著鉀量增多，植株基部 2～6節(jié)節(jié)間充實(shí)度整體呈先增加后降低的趨勢(shì)，在225 kg/ hm2處理下相比對(duì)照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%和18.18%。

4 結(jié) 論

施鉀處理可顯著提高谷子產(chǎn)量，增幅為1.2%～6.4%，且有助于提升谷子的株高、莖粗、莖葉的生物量及產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀，促進(jìn)谷子生長(zhǎng)發(fā)育；在主要生育階段，施鉀亦能顯著提高干物質(zhì)含量積累、相對(duì)葉綠素含量及節(jié)間充實(shí)度，抑制花后葉的衰老，增強(qiáng)莖基粗，提升主要生育階段對(duì)鉀素的吸收。鉀肥施用主要是通過(guò)增加群體穗數(shù)和每穗粒數(shù)而達(dá)到增產(chǎn)效果，新疆北疆谷子鉀肥最佳施用量為225 kg /hm2。

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Effects of potassium fertilizer dosage on growth and yield of drip irrigated millet in northern Xinjiang

Abstract：【Objective】 In order to clarify the appropriate amount of potassium fertilizer and its influence on the growth and development of millet in North Xinjiang， and to provide theoretical basis for high-yield cultivation of spring sowing millet in North Xinjiang.

【Methods】 "Five kinds of potassium fertilizer （0， 75， 150， 225， 300 kg/hm2） were used in field tests with Yugu 18 as test material.Dry matter accumulation， chlorophyll content， internode fullness， agronomic characters and yield of millet were determined.

【Results】 With the increase of potassium application， agronomic indexes showed unimodal curve change， and the highest value was found in K225 treatment.Compared with K0 treatment， plant height， ear length， ear diameter， stem base diameter， leaf length and leaf width were significantly increased by 8.1%， 26.1%， 20.9%， 22.6%， 12.9% and 9.4%.Compared with the control （0 kg/hm2）， Yugu 18 was significantly increased by 1.2%-6.4% under potassium application， and the highest yield was 7，891.1 kg /hm2 under 225 kg/hm2 potassium application.（2） Compared with the control （0 kg/hm2）， chlorophyll content increased significantly in each period after anther， showing a trend of first increasing and then decreasing， and reached the peak value under K225 treatment.The dry matter accumulation showed a \"J\" shaped curve with the extension of growth period， and the dry matter accumulation rate showed a single-peak curve， and the maximum accumulation rate reached its peak from heading stage to full head stage.Moreover， the basal internode fullness increased obviously with the increase of potassium fertilizer.

【Conclusion】 "the application of appropriate potash fertilizer has a significant effect on the growth and development of millet in northern Xinjiang， and K225 treatment is the best application amount of potash fertilizer in Xinjiang.

Key words：millet; potash fertilizer operation and research; growth and development; yield