施鉀量對云南春作馬鈴薯生長發(fā)育及鉀素吸收利用的影響

李寧 劉駿 楊志清 李鳴鳳 張煒

摘要：為明確云南春作馬鈴薯的適宜鉀肥用量，為云南春作馬鈴薯鉀肥合理施用提供理論依據(jù)，以云南主栽馬鈴薯品種青薯9號為試驗(yàn)材料，設(shè)置0、120、240、360 kg/hm²等4個(gè)鉀肥處理，研究不同鉀肥用量對云南春作馬鈴薯生長發(fā)育及鉀素吸收利用的影響。結(jié)果表明，與不施鉀肥相比，施用鉀肥能夠顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量，馬鈴薯平均增產(chǎn) 14 270 kg/hm²，平均增產(chǎn)率為43.1%，其中360 kg/hm²處理下的產(chǎn)量最高，但與240 kg/hm²處理相比沒有顯著差異；同時(shí)，施用鉀肥能夠顯著提高大薯率，與不施鉀肥相比，大薯率平均提高36.19%，中薯率、小薯率分別降低29.16%、45.17%。施用鉀肥能促進(jìn)馬鈴薯植株生長，整個(gè)生育期株高、莖粗分別平均提高13.06%、17.78%；施用鉀肥能顯著增加馬鈴薯整個(gè)生育期各器官的干重、鉀含量及鉀積累量，整個(gè)生育期馬鈴薯全株干重、鉀素積累量平均分別增加32.80%、81.55%；施用鉀肥促進(jìn)了馬鈴薯干物質(zhì)、鉀素向塊莖轉(zhuǎn)運(yùn)，在240 kg/hm²用量下，馬鈴薯塊莖干物質(zhì)、鉀素分配比最大，分別為70.68%、64.92%。然而，隨著鉀肥施用量的增加，鉀肥利用率降低。綜合考慮鉀肥利用效率，云南春作馬鈴薯鉀肥用量以240 kg/hm²為宜。

關(guān)鍵詞：春作馬鈴薯；生長發(fā)育；鉀素吸收利用；云南；施鉀量

中圖分類號：S532.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）06-0105-06

收稿日期：2023-08-20

基金項(xiàng)目：云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（編號：202101AU070098）；云南農(nóng)業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金（編號：KY2022-01）。

作者簡介：李寧（1997—），男，山東濰坊人，碩士研究生，主要從事馬鈴薯施肥與品質(zhì)研究，E-mail：157279793@qq.com；共同第一作者：劉駿（2000—），男，湖北宜昌人，碩士研究生，主要從事作物生理生態(tài)研究，E-mail：1500578619@qq.com。

通信作者：張煒，博士，講師，主要從事作物養(yǎng)分管理研究。E-mail：ynauzw@126.com。

馬鈴薯是茄科一年生草本塊莖作物^[1]，具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、豐產(chǎn)性好、淀粉產(chǎn)量大等特點(diǎn)，是中國主要的蔬菜和糧食兼用作物^[2]。馬鈴薯作為云南省重要的農(nóng)作物，播種面積為4.74×10⁵hm²，種植面積僅次于玉米、水稻^[3-4]。云南省地形多為山地、丘陵，約占全省面積的94%^[5]。云南省獨(dú)特的地形和氣候條件，使其在全國范圍內(nèi)具有周年生產(chǎn)的優(yōu)勢^[6]。云南省是馬鈴薯生產(chǎn)大省，按生產(chǎn)季節(jié)分為云南大春、小春、秋作及冬作馬鈴薯；云南春作馬鈴薯產(chǎn)量占全年馬鈴薯產(chǎn)量的60%以上，是全年馬鈴薯播種的主要模式^[7]。馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)主要受品種特性、外部環(huán)境等因素的影響，其中肥料是影響最大的因素之一^[8]。因此，合理施肥是提高馬鈴薯產(chǎn)量的重要途徑^[9]。

鉀是植物生命活動(dòng)必需的大量元素之一，對植物的生長發(fā)育有著不可替代的作用，植物體內(nèi)酶活化、滲透調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)合成及同化產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)等過程中都有鉀的參與^[10-11]。馬鈴薯對土壤中的鉀元素十分敏感，是典型的喜鉀植物^[12]。前人研究發(fā)現(xiàn)，合理的鉀肥施用量能提高馬鈴薯植株干物質(zhì)積累速率，延長最大速率出現(xiàn)的時(shí)間，增加干物質(zhì)積累量^[13-14]。康小華等研究發(fā)現(xiàn)，不同施鉀水平對馬鈴薯薯塊大小也有影響，增施鉀肥可以提高大薯占比，降低中小薯占比，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量^[15]。吉瑋蓉等測定了試驗(yàn)75、90 d時(shí)馬鈴薯的干物質(zhì)積累量，表明適宜的鉀肥用量對馬鈴薯干物質(zhì)積累有顯著影響^[16]。在作物生產(chǎn)過程中，提高鉀肥利用率可以降低成本投入，增加經(jīng)濟(jì)效益^[17]。有研究表明，在馬鈴薯生產(chǎn)過程中，鉀的吸收利用率呈先升高后下降的趨勢，過高的鉀肥施用量會導(dǎo)致產(chǎn)量、鉀肥利用率降低^[18-19]。因此，適宜的鉀肥施用量是保障馬鈴薯高產(chǎn)高效的重要基礎(chǔ)。

劉潤梅等對云南省11個(gè)州（市）共212個(gè)馬鈴薯種植農(nóng)戶進(jìn)行的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯鉀肥主要依賴有機(jī)肥的投入，超過65%的農(nóng)戶鉀肥施用量低于90 kg/hm^2[20]。有研究發(fā)現(xiàn)，云南省馬鈴薯種植區(qū)土壤存在普遍性缺鉀現(xiàn)象^[21]。因此，明確云南春作馬鈴薯鉀肥適宜用量，對指導(dǎo)云南省春作馬鈴薯鉀肥施用及提高馬鈴薯產(chǎn)量有重要的實(shí)踐意義。本研究通過探討不同鉀肥施用量對云南春作馬鈴薯生長發(fā)育的影響，確定鉀肥的最佳施用量，從而為云南春作馬鈴薯鉀肥的合理施用提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省昆明市云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山試驗(yàn)基地（25°8′13″ N，102°45′4″ E）。土壤類型為紅壤，基本理化性質(zhì)如下：pH值6.51，全氮含量1.54 g/kg，堿解氮含量81.6 mg/kg，速效磷含量 21.2 mg/kg，速效鉀含量41.49 mg/kg。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以云南主栽馬鈴薯品種青薯9號為材料，設(shè)4個(gè)鉀肥（K₂O）梯度，分別為0、120、240、360 kg/hm²，各處理磷肥、氮肥的用量均相同，分別為磷肥（P₂O₅）120 kg/hm²、氮肥225 kg/hm²，其中氮肥70%作為基肥，30%于苗期追肥；鉀肥50%作為基肥，50%于苗期追肥，磷肥全部基施。3種肥料類型為尿素（含46%N）、過磷酸鈣（含12%P₂O₅）、硫酸鉀（含50%K₂O）。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為20 m²，種植密度為6萬株/hm²，馬鈴薯于2022年4月11日播種，5月5日左右出苗，各處理間其他田間措施相同。

1.3? 樣品采集

本試驗(yàn)分別于塊莖形成期、塊莖膨大期和塊莖成熟期進(jìn)行取樣。在試驗(yàn)地種植區(qū)的各個(gè)小區(qū)內(nèi)選擇5株代表性植株，洗凈后將其分為根、莖、葉及塊莖。稱取塊莖重，用游標(biāo)卡尺、米尺測定莖粗、株高。將記錄好數(shù)據(jù)的各處理植物樣品于70 ℃烘箱中烘至恒重，通過稱取植株樣品干重測定馬鈴薯地上部、塊莖干物質(zhì)重，并計(jì)算塊莖含水率。將烘干的植物樣品粉碎后保存，用于后續(xù)測定。

1.4? 測試項(xiàng)目與方法

在馬鈴薯成熟期采集連續(xù)10株馬鈴薯塊莖進(jìn)行產(chǎn)量測定。參照NY/T 1303—2007《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程馬鈴薯》，按大（＞150 g）、中（50～150 g）、?。ǎ?0 g）將馬鈴薯塊莖分為3級^[22]，并計(jì)算大薯率、中薯率、小薯率。植株各部位鉀含量的測定采用鮑士旦的方法^[23]，用H₂SO₄-H₂O₂消煮后，再用火焰光度計(jì)測定鉀含量。

1.5? 數(shù)據(jù)處理

鉀肥利用率的計(jì)算公式如下：

鉀素積累量=各器官鉀含量×各器官生物量/1 000；

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（KAUE）=（施鉀區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量）/鉀肥用量；

鉀肥偏生產(chǎn)力（KPFP）=施鉀區(qū)產(chǎn)量/鉀肥用量；

鉀肥利用率（KUE）=（施鉀區(qū)植株鉀素累積量-對照區(qū)植株鉀素累積量）/鉀肥用量；

1 000 kg塊莖需鉀量=單位面積植株鉀素（K₂O）吸收量×1 000/單位面積產(chǎn)量。

用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法檢驗(yàn)處理間在0.05水平的差異顯著性，用Excel進(jìn)行圖表制作。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 鉀肥對馬鈴薯產(chǎn)量、大中小薯率的影響

由表1可知，施用鉀肥提高了馬鈴薯產(chǎn)量，與不施鉀肥相比，施用鉀肥顯著增產(chǎn)8 644～18 048 kg/hm²，增產(chǎn)率為26.1%～54.5%。360 kg/hm²施鉀量的產(chǎn)量最高，為51 144 kg/hm²，但與240 kg/hm²處理之間差異不顯著。施用鉀肥可以提高大薯率，降低馬鈴薯的小薯率。與不施用鉀肥相比，大薯率平均提高36.19%，中薯率、小薯率分別降低29.16%、45.22%。

2.2? 鉀肥對云南春作馬鈴薯株高、莖粗的影響

由表2可知，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，植株株高及莖粗呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，鉀肥的施用顯著增加了整個(gè)生育期馬鈴薯株高及莖粗。施鉀處理與不施鉀處理相比，3個(gè)生育時(shí)期株高分別提高19.77%、11.60%、7.81%，莖粗分別提高13.68%、21.02%、18.65%。由此看出，鉀肥施用顯著促進(jìn)了馬鈴薯植株的生長。

2.3? 鉀肥對云南春作馬鈴薯干重和分配比的影響

由表3可知，施鉀增加了馬鈴薯各器官干重。與不施鉀肥處理相比，施鉀處理馬鈴薯根、莖、葉、塊莖及全株干重在整個(gè)生育期分別平均提高19.23%、31.96%、16.28%、42.26%、32.08%。塊莖及全株干重在成熟期達(dá)到最大值。隨著生育期的推進(jìn)，馬鈴薯根、莖、葉的干物質(zhì)分配比呈下降趨勢，而塊莖的干物質(zhì)分配比呈上升趨勢（圖1）。與不施鉀相比，成熟期施鉀處理塊莖的干物質(zhì)分配比增加2.90～3.95百分點(diǎn)，240 kg/hm²鉀肥處理的塊莖干物質(zhì)分配比最高，為70.68%。由此可以看出，鉀肥促進(jìn)了馬鈴薯植株各器官干物質(zhì)的積累，并且促進(jìn)了干物質(zhì)向塊莖分配。

2.4? 鉀肥對云南春作馬鈴薯各器官鉀含量的影響

由表4可知，隨著生育期的推進(jìn)，馬鈴薯根、莖、葉、塊莖中的鉀含量均逐漸下降，而施用鉀肥顯著增加了3個(gè)生育期馬鈴薯各器官中的鉀含量。與不施鉀處理相比，施鉀處理馬鈴薯塊莖中的鉀含量在3個(gè)時(shí)期分別增加18.46%～44.68％、12.13%～31.64%、17.74%～37.74%；根中的鉀含量分別增加43.13%～77.52%、49.92%～102.67%、16.47%～45.35%；莖中的鉀含量分別增加43.05%～90.15%、13.86%～39.74%、11.32%～26.34%；葉中的鉀含量分別增加50.67%～97.55%、24.38%～54.43%、8.23%～30.88%。由此可見，鉀肥施用是保障馬鈴薯各器官鉀素營養(yǎng)的重要措施。

2.5? 鉀肥對云南春作馬鈴薯各器官鉀積累量及鉀素分配的影響

由表5可知，施用鉀肥明顯增加了馬鈴薯植株各器官的鉀積累量。與不施鉀肥處理相比，施鉀處理馬鈴薯根、莖、葉、塊莖及全株鉀積累量在整個(gè)生育期分別平均提高了86.80%、83.24%、68.72%、81.67%、81.55%。隨著生育期的推進(jìn)，馬鈴薯根、莖、葉的鉀素分配比呈下降趨勢，而塊莖的鉀素分配比呈上升趨勢（圖2）。與不施鉀相比，成熟期施鉀處理下塊莖中的鉀素分配比增加了4.66～5.49百分點(diǎn)，240 kg/hm²處理的塊莖鉀素分配比最大，為64.92%。由此可見，鉀肥施用促進(jìn)了馬鈴薯植株各器官鉀素積累，并且促進(jìn)了鉀素向塊莖分配。

2.6? 鉀肥對云南春作馬鈴薯鉀肥利用效率的影響

由表6可知，隨著鉀肥施用量的增加，馬鈴薯鉀肥農(nóng)學(xué)效率、鉀肥偏生產(chǎn)力及鉀肥利用率均降低，鉀肥農(nóng)學(xué)效率、鉀肥利用率在各處理間差異不顯著，鉀肥偏生產(chǎn)力在各處理間差異顯著。此外，隨著鉀肥施用量的增加，1 000 kg塊莖需鉀量逐漸增加，相比不施鉀處理提高了11.1%～23.5%。由此可見，鉀肥施用量過高會顯著降低鉀肥利用效率。

3? 討論

馬鈴薯屬喜鉀作物，在整個(gè)生育期對鉀的需求都高于其他元素^[24]。因此，在馬鈴薯生長發(fā)育過程中，必須有充足的鉀素供應(yīng)。當(dāng)鉀肥充足時(shí)，可以促進(jìn)植株生長健壯，增強(qiáng)植株的抗性，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量^[25]。大中薯率是影響馬鈴薯產(chǎn)量的重要因素，增施鉀肥可以提高馬鈴薯大中薯率^[26]。趙永萍等的研究結(jié)果表明，不施鉀或者低施鉀量會造成小薯數(shù)量增加，從而降低馬鈴薯產(chǎn)量；適量增施鉀肥可改善其結(jié)薯量、薯塊重、大薯率等性狀，從而大幅度提高馬鈴薯的產(chǎn)量^[27]。龔成文等研究發(fā)現(xiàn)，施鉀可有效促進(jìn)馬鈴薯植株生長，增加塊莖數(shù)、大中薯鮮重、大中薯率，提高塊莖干重^[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，在施用鉀肥的條件下，馬鈴薯產(chǎn)量平均增加 14 270 kg/hm²，平均增產(chǎn)率為43.1%，相比不施鉀處理，大薯率平均提升36.19%，小薯率降低45.17%。在馬鈴薯生長發(fā)育過程中，如果莖粗偏小，則容易造成倒伏，從而造成產(chǎn)量下降，莖越粗則表明疏導(dǎo)組織越發(fā)達(dá)，對蔗糖的轉(zhuǎn)運(yùn)速度就越快。有研究發(fā)現(xiàn)，施用鉀肥能夠提高馬鈴薯費(fèi)烏瑞它的莖粗^[29-30]。在本研究中，相比不施鉀肥處理，120～360 kg/hm²鉀肥處理下馬鈴薯的株高、莖粗分別提高13.06%、17.78%，由此表明鉀肥可以通過促進(jìn)植株生長來提高馬鈴薯產(chǎn)量，并提高大薯率。馬鈴薯干物質(zhì)積累量及其在各器官中的分配是馬鈴薯產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。馬鈴薯干物質(zhì)積累量及分配是否合理，除了與其品種本身的遺傳特性有關(guān)外，還與其生長的環(huán)境條件有關(guān)，其中包括肥料的施用^[29，31]。張吉立等研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥施用量的增加有利于植物干物質(zhì)積累量的增加^[32]。在本研究中，施用鉀肥提高了馬鈴薯干重及其分配比。塊莖干重、塊莖干物質(zhì)分配比增加可能是由于鉀肥施用量的增加促進(jìn)了干物質(zhì)向塊莖部位運(yùn)輸，提高了塊莖干重及其在全植株中干物質(zhì)的占比^[14]。

鉀肥的施用可以提高馬鈴薯各器官的鉀素積累^[33-34]。前人研究表明，420 kg/hm²鉀肥施用量較不施用鉀肥的處理塊莖鉀積累量增加105.51%，且塊莖鉀積累量明顯大于莖、葉、根，施鉀后，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，植株中的鉀更容易從莖、葉轉(zhuǎn)移到塊莖中積累起來^[35]。趙雪君等發(fā)現(xiàn)，在不同施鉀量處理下，各品種馬鈴薯的鉀素積累量均高于對照^[36]。何佳芳等發(fā)現(xiàn)，隨著鉀肥施用量增加到一定程度以后，馬鈴薯塊莖的鉀含量、鉀積累量增加速度減慢，超過一定程度以后，馬鈴薯對鉀肥屬于奢侈吸收^[37]。本研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥施用增加了馬鈴薯各器官鉀含量及鉀積累量，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，根、莖、葉部位的鉀積累量逐漸降低，塊莖鉀積累量逐漸增加，植株中的鉀積累量隨著生育期的推進(jìn)更多地轉(zhuǎn)移到塊莖中。梁錦秀等發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯鉀肥利用效率和偏生產(chǎn)力均隨著施肥量增加而降低^[38]。本研究發(fā)現(xiàn)，在360 kg/hm²時(shí)塊莖產(chǎn)量最高，鉀肥利用率最低，所以應(yīng)保證產(chǎn)量的同時(shí)兼顧馬鈴薯的鉀肥利用率，從而避免造成鉀肥的浪費(fèi)。

4? 結(jié)論

綜上所述，鉀肥施用通過促進(jìn)植株生長提高了馬鈴薯各器官中干物質(zhì)積累量，增加塊莖產(chǎn)量，并促進(jìn)干物質(zhì)向塊莖分配。同時(shí)，鉀肥施用增加馬鈴薯各器官鉀含量及鉀累積量，促進(jìn)鉀素向塊莖分配。綜合考慮馬鈴薯產(chǎn)量與鉀肥利用率等因素，建議云南春作馬鈴薯鉀肥用量以240 kg/hm²為宜。

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