汪順義， 李 歡， 史衍璽

(青島農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 山東青島 266109)

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不同施鉀方式對甘薯鉀素吸收及產(chǎn)量的影響

汪順義， 李 歡， 史衍璽*

(青島農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 山東青島 266109)

甘薯; 鉀肥分期施用; 鉀素吸收

甘薯屬于典型的喜鉀作物，鉀肥作為調(diào)控甘薯生長的關(guān)鍵因素發(fā)揮著不可替代的作用[1]，對甘薯的塊根膨大和產(chǎn)量形成具有重要影響[2]。為省時省力并獲得可觀的產(chǎn)量，甘薯的鉀肥施用方式多為“一炮轟”的模式[3]。大量研究表明，甘薯的吸鉀高峰處于生長中后期，而苗期吸收量相對較少[4-6]，基施的鉀肥容易隨雨水流失或被土壤固定，到了甘薯生長后期根系附近鉀素濃度相對較低，無法滿足后期對鉀素的需求[7]。加之鉀素擴散速度慢，不能及時遷移到根系附近，形成鉀素虧缺區(qū)，嚴重制約了甘薯的鉀肥利用效率和產(chǎn)量[8]。分期施肥取得了良好的節(jié)肥增產(chǎn)效果[9-11]。本研究利用水肥一體化技術(shù)，研究了膠東地區(qū)代表性土壤上不同施鉀方式對提高鉀素的生物有效性及對甘薯生長和產(chǎn)量的作用。

1　材料與方法

1.1試驗設(shè)計

1.1.2 試驗處理試驗設(shè)4個處理:K0(不施鉀肥CK)、K1(鉀肥基施)、K2(鉀肥1/2基施+1/2封壟期追施)和K3(鉀肥全部封壟期施用)，除對照外，3個處理的施鉀量均為K2O135kg/hm2，基施N90kg/hm2、P2O575kg/hm2。供試肥料為尿素(N46%)、過磷酸鈣(P2O517%)、硫酸鉀(K2O50%)。試驗采用起壟凈作栽培方式，株距0.22m、壟距0.8m，小區(qū)面積48m2(7.5m×6.4m)，每個處理3次重復，隨機區(qū)組排列，每試驗小區(qū)壟上鋪設(shè)滴灌帶，基施鉀肥在移栽后2周以滴灌(文丘里施肥器)形式施入，封壟期追施于移栽后100天以滴灌形式施入。

1.2測定項目與方法

于移栽后50、100、115、130和150天采樣，每小區(qū)采樣15株，共計5次，每次3個重復，記錄地上部莖葉鮮重、地下部塊根鮮重。到收獲期，每個處理隨機選取5處，每處9m2進行記產(chǎn)，產(chǎn)量以干重記。地上部莖葉切碎混合均勻后，稱取鮮樣200g左右，于80℃下烘至恒重。將塊根切成粒狀均勻混合后取樣150g，采取相同方法烘干測定其干物質(zhì)重。植株的氮鉀采用常規(guī)分析方法測定[12]。

1.3計算公式

鉀收獲指數(shù)(KHI)=薯塊吸鉀量/植株總吸鉀量;

鉀肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=塊根產(chǎn)量/施鉀量;

鉀效率(kg/kg)=薯塊產(chǎn)量/(施鉀量+土壤供鉀量);

每公頃土壤供鉀量(kg)=0.2×104×土壤容重×土壤速效鉀含量;

鉀肥農(nóng)學利用率(%)=(施鉀肥區(qū)甘薯產(chǎn)量-對照區(qū)甘薯產(chǎn)量)/(鉀肥用量×養(yǎng)分含量);

鉀肥表觀利用率(%)=(施肥區(qū)鉀吸收量-不施肥區(qū)鉀吸收量)/施鉀量×100;

1.4數(shù)據(jù)分析

用SPSS(10.0)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析;LSD法比較平均數(shù)間的差異顯著程度。

2　結(jié)果與分析

2.1施鉀方式對淀粉型甘薯生長及產(chǎn)量形成的影響

與CK相比，不同類型土壤條件下三種不同施鉀方式均顯著增產(chǎn)。砂姜黑土條件下K2處理的產(chǎn)量最高(15004kg/hm2)，與K3和K1處理相比分別增產(chǎn)18.7%和10.4%; 但K3和K1處理的產(chǎn)量差異不顯著。風沙土條件下K2與K1、K3相比也增產(chǎn)明顯，幅度分別為35.3%和17.3%; 其中，K1產(chǎn)量顯著高于K3處理(P<0.05)。同一施鉀方式的產(chǎn)量在不同類型土壤間差異顯著，砂姜黑土總產(chǎn)量高于風沙土，但風沙土的增產(chǎn)幅度高于砂姜黑土(表1)。

表1　施鉀方式對甘薯生物量與產(chǎn)量的影響

注(Note): 數(shù)值后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

2.2不同施鉀方式條件下淀粉型甘薯鉀素含量的動態(tài)變化

圖1　兩種類型土壤下不同施鉀方式對甘薯鉀素含量的動態(tài)影響 Fig.1　The effect of potassium application methods on K concentration of sweet potato under the two types of soil

2.3施鉀方式對甘薯不同生長時期氮鉀累積量比例的影響

氮素是調(diào)控地上部“源”器官的生物量關(guān)鍵因素，而鉀素在甘薯膨大過程中起到“促流”的關(guān)鍵作用。適量的鉀素供應能夠促進光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)移，所以甘薯不同生長時期氮鉀積累量的比例對產(chǎn)量影響較大，在甘薯膨大后期氮鉀比例保持在1 ∶2為宜。如表2所示，K1、K2、K3處理中氮素和鉀素積累量均顯著高于K0。在甘薯生長前期，K1處理的氮鉀積累量均高于K2、K3處理; 在甘薯生長中、后期，氮素吸收量表現(xiàn)為K2>K3>K1且差異顯著(P<0.05)。在甘薯生長中期，K2處理吸收氮鉀比例高于K1和K3，砂姜黑土與風沙土分別為0.88和0.74; 在甘薯生長后期K2的氮鉀比例分別為0.57和0.55。兩種類型土壤條件下甘薯各時期內(nèi)氮鉀積累量差異顯著(P<0.05)，表現(xiàn)為砂姜黑土大于風沙土。

2.4施鉀方式對鉀肥利用效率的影響

鉀積累量、鉀利用效率、鉀肥農(nóng)學利用率等是反映鉀肥生物有效性和土壤有效性的重要參數(shù)，能反映鉀素的吸收與積累效率。如表3所示，三種不同的施鉀方式與CK相比，均顯著提高了鉀素積累量和鉀收獲指數(shù)且K2處理的鉀素積累量最高。三種不同施鉀方式間相比，K2顯著地提高了鉀收獲指數(shù)、鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀效率和鉀肥農(nóng)學利用率。但風沙土條件下鉀肥農(nóng)學利用率、鉀效率、鉀肥偏生產(chǎn)力比砂姜黑土提高幅度顯著。與K1和K3相比，砂姜黑土條件下K2的鉀肥表觀利用率分別提高了12.5%和8.8%，風沙土條件下K2的鉀肥表觀利用率分別提高了13.9%和13.2%。在風沙土條件下鉀肥1/2基施+1/2封壟期追施更有利于提高鉀肥利用率。

表2　不同施鉀方式對甘薯氮鉀累積量比例值的動態(tài)影響

注(Note): 同列數(shù)值后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

對收獲期各指標與產(chǎn)量進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)甘薯產(chǎn)量與地上部含鉀量、地下部鉀含量、鉀素積累量有顯著正相關(guān)性(P<0.05)，較高的甘薯生物量和產(chǎn)量會得到較高的鉀素收獲指數(shù)、鉀肥農(nóng)學利用率。

3　討論

甘薯產(chǎn)量形成是光合產(chǎn)物的積累與分配的過程，在薯塊膨大期地下部生物量的積累對甘薯產(chǎn)量具有顯著影響[13-14]。前人研究表明施鉀對作物生物量及產(chǎn)量影響顯著，施用鉀肥后甘薯的生物量顯著提高[15]，且施鉀時期會對作物產(chǎn)量形成產(chǎn)生顯著影響[16]。姚海蘭等[9]對甘薯的研究同樣表明，分期施鉀處理下甘薯膨大后期生物量始終保持較高水平，且產(chǎn)量顯著增加。與前人的研究結(jié)果相似，本試驗中，施鉀顯著提高了甘薯生物量和產(chǎn)量，鉀肥分期施用處理(K2)甘薯生物量和產(chǎn)量顯著高于其他處理，不同處理下產(chǎn)量為K2>K1>K3。鉀肥分期施用能使甘薯膨大后期的地上部生物量保持較高水平，為地下部提供更多的光合產(chǎn)物，有利于甘薯產(chǎn)量的形成[17]; 鉀肥全部基施處理下甘薯生長前期的生物量顯著高于其他處理(P<0.05)，可以認為基施鉀肥顯著提高了甘薯生長前期地上部生物量積累能力。然而鉀肥完全后移的方式則不利于甘薯產(chǎn)量的提高，僅在生長后期施用鉀肥使甘薯生長前期供鉀不足從而導致了產(chǎn)量顯著下降[18-19]。

表3　不同施鉀方式鉀肥利用效率的影響

注(Note): 同列數(shù)值后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersmeansignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.

鉀素是甘薯生產(chǎn)的關(guān)鍵限制因子之一，適當?shù)拟浄蔬\籌機制是保證鉀素供應充足、提高甘薯鉀素利用率和促進甘薯產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素[8]。寧運旺等[20]研究發(fā)現(xiàn)，甘薯鉀素吸收的高峰期在生長中期，基施的鉀肥因雨水淋洗或土壤固定等原因會導致土壤后期供鉀不足，致使鉀素利用效率降低，從而限制了產(chǎn)量的增加。王汝娟則認為在甘薯生長后期保持較高鉀素含量能獲得較高產(chǎn)量[15]。本試驗中鉀素積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。在薯生長前期，K1處理的鉀素含量顯著高于其他處理(P<0.05)，而在甘薯生長后期，鉀素含量在K2處理下達到最大。相關(guān)分析表明，甘薯鉀素積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，甘薯生長后期對鉀素的積累對甘薯產(chǎn)量影響顯著，可以認為鉀肥分期施用同時滿足了甘薯生長前期和后期對鉀素的需求，從而提高了產(chǎn)量[20]。

協(xié)調(diào)甘薯源庫關(guān)系是甘薯高產(chǎn)的前提，氮素與鉀素對甘薯“建源”和“擴庫”有著直接的影響[21]。前人研究認為，在適宜葉面積指數(shù)范圍內(nèi)，氮鉀比低則單位葉片所承載的庫容足，庫容足對光合產(chǎn)物的拉動作用能促進光合生產(chǎn)和同化物運輸[22-23]，因此維持一定氮鉀比是高產(chǎn)的前提[24]。于振文等[25]研究發(fā)現(xiàn)，鉀素分期施用顯著提高了植株的氮、鉀積累量， 吸收效率和生產(chǎn)效率。還有研究認為植株的氮鉀吸收比例能影響甘薯根冠比，調(diào)控生物量的分配，從而影響甘薯的生長[26-27]。本試驗中，鉀肥分期施用處理下氮鉀積累量顯著提高，可以認為鉀肥分期施用改變了甘薯生長中后期氮鉀吸收比例，有效調(diào)控了根冠比，進而促進了光合產(chǎn)物的合理分配，因此促進了產(chǎn)量的形成。

土壤理化性質(zhì)對甘薯的生長具有顯著影響，土壤質(zhì)地不同，其基礎(chǔ)肥力與保水保肥性也會存在差異[28]。本試驗結(jié)果表明，相同施鉀處理甘薯整個生長期內(nèi)鉀素積累量和干物質(zhì)量均表現(xiàn)為砂姜黑土高于風沙土，但分期施鉀處理鉀素日積累速率、鉀素利用率與增產(chǎn)效應均表現(xiàn)為風沙土大于砂姜黑土，這與王樹鈿等[29]和武際等[30]的研究一致?？赡艿脑驗? 風沙土中高電荷密度的蒙脫石含量較高，而砂姜黑土中高電荷密度的蛭石較為豐富，從而導致砂姜黑土的固鉀能力大于風沙土，降低了砂漿黑土鉀素的土壤有效性和生物有效性。

4　結(jié)論

施鉀能顯著提高甘薯產(chǎn)量，但施鉀方式不同對甘薯產(chǎn)量有較大影響。鉀肥基施的甘薯生物量、鉀素含量和鉀氮比在甘薯生長前期顯著高于其余兩種施鉀方式; 分期施鉀(1/2基施+1/2封壟期追施)提高了甘薯生長后期的生物量、鉀素含量和鉀氮比，最終顯著提高了甘薯產(chǎn)量、鉀素利用效率。因此分期施鉀是一種合適的施肥方式。分期施鉀的增產(chǎn)效果主要取決于土壤類型，在兩種類型土壤上試驗結(jié)果存在差異，分期施鉀(1/2基施+1/2封壟期追施)最終產(chǎn)量表現(xiàn)為低鉀土壤(風沙土)<中鉀土壤(砂姜黑土)，但在養(yǎng)分含量較低的風沙土條件下增加甘薯產(chǎn)量和提高鉀素利用率的效果更為顯著。

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EffectofKapplicationmethodonKabsorptionandyieldofsweetpotato

WANGShun-yi,LIHuan,SHIYan-xi*

(College of Resources and Environmental Science， Qingdao Agricultural University， Shandong, Qingdao 266109, China)

【Objectives】Potassiumisparticularlyimportantforstarchtuberyieldofsweetpotatoes.Inthisresearch,differentpotassiumapplicationmethodsweretestedinsweetpotatoinJiaozhouCityandJimoCity.【Methods】Twokindsofsoils,ShajiangblacksoilinJiaozhouCityandaeoliansandyinJimoCity,wereusedintheexperiment,andfourtreatmentsweredesigned:K0(CK,nopotassiumfertilizer)，K1(allpotassiumbasalapplied)，K2(halfpotassiumfertilizerasbasalandhalfastopdressingattheridgedcoveredstage)andK3(allpotassiumfertilizertopdressedatridgecoveredstage).【Results】Threepotassiumapplicationssignificantlyincreasedthebiomass,nutrientuptakeandyieldofsweetpotatos.ComparedwithK3andK1inShajiangblacksoil,theyieldofK2wasincreasedby18.7%and10.4%.TheyieldsdifferencesbetweenK3andK1werenotsignificant.Inaeoliansandysoil,theyieldofK2wasincreasedby35.3%and17.3%comparedwithK3andK1,TheyieldinK1wassignificantlyhigherthanthatinK3.ThehighestyieldachievedinK2wassignificantlyhigherthaninK1andK3inboththetwotestedsoiltypes.ComparedwithK1,K2significantlyimprovedthetubergrowthrate,accumulationofpotassiumatlategrowingstages(115daysto150days),potassiumharvestindex,potassiumdayaccumulationrate,partialproductivity,potassiumefficiencyandpotassiumagronomicefficiency.ComparedwithK3andK1,thepotassiumapparentuseefficiencyinK2wasincreasedby12.5%and8.8%inShajiangblacksoil, 13.9%and13.2%inaeoliansandysoil,respectively.Underthesamewayofpotassiumapplication,theaccumulationofnitrogenandpotassium,thebiomassandyieldofsweetpotatoesinshajiangblacksoilwerehigherthaninaeoliansandysoil,butthepotassiumdayaccumulationrateandpotassiumuseefficiencyinaeoliansandysoilwerehigherthaninshajiangblacksoil.【Conclusions】Halfpotassiumasbasaldressingandhalfastopdressingattheridgecoveredstageisanappropriatemethodinaeoliansandysoil.

sweetpotato;postponingpotassiumfertilizerapplication;potassiumabsorption

2014-08-12接受日期: 2015-02-26網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-04-21

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金項目(CARS-11-B-14); 青島市青年專項基金項目(14-2-4-117-jch)資助。

汪順義(1992—)，男，山東濟寧人，碩士研究生，主要從事植物營養(yǎng)研究。E-mail: 644393504@qq.com

E-mail:yanxiyy@163.com

S147.21+1;S531

A

1008-505X(2016)02-0557-08