周 龍，呂 玉，朱啟林，龍光強(qiáng)，湯 利

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南昆明 650201）

施氮與間作對玉米和馬鈴薯鉀吸收與分配的影響

周 龍，呂 玉，朱啟林，龍光強(qiáng)，湯 利*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南昆明 650201）

【目的】探討不同氮水平下間作對作物鉀吸收、分配與利用的影響，為高效施肥提供依據(jù)。 【方法】采用兩年田間小區(qū)試驗(yàn)，以常規(guī)玉米施氮量 N 250 kg/hm2為基礎(chǔ)，設(shè)：不施氮(N0)、1/2 常規(guī)量(N1)、常規(guī)量(N2)、3/2 常規(guī)量(N3)四個(gè)處理，調(diào)查了間作玉米和馬鈴薯對鉀素的吸收、分配及利用效率。 【結(jié)果】隨施氮量增加，單作玉米、間作玉米和單作馬鈴薯產(chǎn)量逐漸增加，以 N2、N3 產(chǎn)量最高，而間作馬鈴薯產(chǎn)量在 N1 水平達(dá)到最高，氮肥用量增加到 N2 反而下降；玉米馬鈴薯有間作增產(chǎn)優(yōu)勢，土地當(dāng)量比 (LER) 隨著施氮水平增加逐漸降低。單作和間作玉米吸鉀量隨著施氮水平提高先增加后減少，在 N1 或 N2 水平鉀吸收達(dá)到最大，單作馬鈴薯吸鉀量隨施氮量增加逐漸增加，間作馬鈴薯則先增加后減少，分別在 N3 和 N1 水平達(dá)到最大。不同施氮水平下，間作玉米較單作玉米提高鉀吸收量 15.7～20.0 kg/hm2(2013 年) 和 22.6～78.3 kg/hm2(2014 年)，在低氮(N0、N1) 水平下增加顯著；玉米鉀吸收量主要集中在秸稈，占鉀吸收總量的 64.5%～75% (2013 年) 和61.6%～74.5% (2014 年)，間作增加的鉀主要分配到了籽粒中，鉀吸收量的分配在馬鈴薯中沒有明顯差異。間作提高了玉米鉀利用效率，對馬鈴薯沒有顯著影響，隨著施氮量增加，鉀吸收土地當(dāng)量比逐漸降低。 【結(jié)論】施氮水平和種植模式對玉米馬鈴薯鉀吸收有極顯著交互作用；在施氮肥為常規(guī)水平的一半，即 N 62.5 kg/hm2時(shí)，間作增產(chǎn)和促進(jìn)鉀吸收潛力達(dá)最大，隨著施氮量的增加，交互作用對鉀的吸收優(yōu)勢逐漸減弱。因此，適當(dāng)施氮可充分發(fā)揮間作促進(jìn)鉀吸收的優(yōu)勢。

間作；玉米；馬鈴薯；氮水平；鉀吸收

營養(yǎng)物質(zhì)之間的相互關(guān)系影響作物對營養(yǎng)元素的吸收利用和產(chǎn)量形成。氮和鉀是作物大量吸收的重要營養(yǎng)元素，它們之間的相互影響及其作物吸收利用一直受到人們的關(guān)注[1–3]。其中，氮對鉀吸收利用主要表現(xiàn)在：一方面，NO3–-N 和 K+離子互為相反電荷，作物在吸收 NO3–-N 的時(shí)候可以通過電荷補(bǔ)償機(jī)制促進(jìn)對 K+的吸收[4]；另一方面，NH4+-N 與 K+因其有相同的化合價(jià)，相似的離子半徑，對土壤的吸附具有代替作用，使其能夠在土壤膠體上競爭同一吸附位點(diǎn)，從而可以促進(jìn)作物根系對 K+的吸收。作物吸收大量的 NH4+-N 后，根際的酸化效應(yīng)明顯，有利于根區(qū)微域土壤 K+的釋放，增加了土壤中的有效鉀含量，更有利于作物對 K+的吸收[1]。對番茄[5]、超高產(chǎn)夏玉米[6]、小麥[7]、烤煙[8]等多種作物研究表明，隨著施氮量的增加，作物的鉀吸收量逐漸增加，但過量施入氮肥后，不僅氮素利用效率降低，還會影響鉀的吸收和利用[9–10]。

間作被認(rèn)為是一種可以提高植物營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用的種植模式。已有報(bào)道關(guān)于小麥和蠶豆、小麥和大豆間作體系顯著提高了鉀吸收 32%～69% 和24%～64%[11–12]。當(dāng)作物由單作變?yōu)殚g作，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中作物之間的關(guān)系除了種內(nèi)關(guān)系，還增加了種間關(guān)系，這種關(guān)系既有互惠，也有競爭[13–14]。此外，間作體系中作物對鉀素的吸收和利用還受氮素供應(yīng)的影響。肖靖秀等[15]對小麥蠶豆間作研究表明，間作和施氮水平均不能顯著提高小麥鉀吸收量，在油菜蠶豆間作中也表明，在不同施氮條件下，單作和間作對油菜地上部鉀吸收量沒有顯著差異[16]。藉此，本文設(shè)置不同氮水平試驗(yàn)，選用我國大面積應(yīng)用的玉米馬鈴薯間作體系，探討不同氮素供應(yīng)和間作種植模式對作物鉀素吸收、分配和利用的影響，以期為闡明間作體系中營養(yǎng)元素相互作用及其吸收利用的機(jī)制奠定基礎(chǔ)，為間作中通過氮肥調(diào)控促進(jìn)鉀肥利用的生產(chǎn)實(shí)踐提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)設(shè)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)尋甸大河橋?qū)嶒?yàn)基地，地處昆明市東北部，N23°32′，E103°13′，海拔1953.5 m，屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，試驗(yàn)土壤為山地紅壤，其土壤理化性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)如表 1。2014年因試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行整體填土改造，試驗(yàn)地改換為同一區(qū)域的另一相鄰地塊。填土改造后土質(zhì)偏粘，肥力較低。

1.2 材料與方法

供試玉米 (Zea mays L)品種為耕源尋單 7 號；馬鈴薯 (Solanum tuberosum L)品種為會澤 2 號，該間作模式在云南地區(qū)的實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。小區(qū)試驗(yàn)采用裂區(qū)區(qū)組設(shè)計(jì)，以種植模式為主處理，施氮量為副處理，每個(gè)處理設(shè) 3 次重復(fù)，共 3 種種植模式，4 個(gè)施氮量水平，12 個(gè)處理，36 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積 32.5 m2。三種種植模式分別為玉米//馬鈴薯(I)，馬鈴薯單作 (MP)，玉米單作 (MM)。單作的玉米株距 25 cm，馬鈴薯株距 35 cm，行距均為 50 cm；間作和單作行株距一致，實(shí)行 2 行玉米、2 行馬鈴薯的種植方式。小區(qū)周邊設(shè)置 1 米的保護(hù)行，種植玉米。

表1 0—20 cm 土壤理化性狀和氣象數(shù)據(jù)Table 1 Physical and chemical properties at the 0–20 cm deep soil and meteorological data

4 個(gè)施氮水平分別是不施肥 (N0)、低氮量 (N1,比常規(guī)施氮減 50%)、常規(guī)氮量 (N2)、高氮量 (N3, 比常規(guī)施氮高 50%)。單作玉米常規(guī)施氮為 250 kg/hm2，分基肥、小喇叭口期追肥和大喇叭口期追肥三次施入，分別占總施氮量 40%、25%、35%。玉米磷鉀肥均以基肥施入，分別施磷 (P2O5) 75 kg/hm2、鉀 (K2O) 75 kg/hm2。單作馬鈴薯常規(guī)施氮為 125 kg/hm2，兩次施入，基肥 60%、現(xiàn)蕾期 40%。馬鈴薯施磷 (P2O5) 75 kg/hm2、鉀 (K2O) 125 kg/ hm2，磷、鉀肥均以基肥形式施入。不同氮水平間作處理的施肥按條帶進(jìn)行，每一條帶的施肥量與相應(yīng)單作相同。試驗(yàn)中所用氮、磷、鉀肥分別為 46% 尿素、14% 普鈣和 50% 硫酸鉀。

1.3 采樣與測定方法

1.3.1 植株樣品 在作物成熟期對作物整個(gè)小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)另取 3 株，玉米按籽粒、莖葉、根，馬鈴薯按塊莖、莖葉收集植株樣品，然后將收集的樣品在 105℃ 殺青 30 min，65～70℃ 烘干至恒重，稱重，粉碎。所有植株樣品含鉀量均采用火焰光度計(jì)法進(jìn)行測定。

1.3.2 土壤樣品 種植前采集試驗(yàn)田 0—20 cm 土層樣品作為初始土樣，以液土比 2.5∶1 測定土壤 pH；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法；土壤全氮采用凱式定氮法；全磷采用鉬銻抗比色法；全鉀采用火焰光度計(jì)法；速效氮采用堿解擴(kuò)散法；速效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀采用火焰光度計(jì)法。

1.4 計(jì)算公式

土地當(dāng)量比 (LER) = (Yim/Ymm) + (Yip/Ymp)

式中，Yim和 Yip分別代表間作玉米和間作馬鈴薯的產(chǎn)量，Ymm和 Ymp分別代表單作玉米和單作馬鈴薯的產(chǎn)量，LER ＞ 1 時(shí)為間作優(yōu)勢，LER ＜ 1 時(shí)為間作劣勢[17]。

鉀養(yǎng)分吸收當(dāng)量比 (KLER) = (Kim/Kmm) + (Kip/Kmp)式中，Kim和 Kip分別代表間作玉米和間作馬鈴薯鉀吸收量，Kmm和 Kmp分別代表單作玉米和單作馬鈴薯鉀吸收量，KLER ＞ 1 時(shí)為鉀素吸收間作優(yōu)勢，KLER ＜ 1 時(shí)為鉀素吸收間作劣勢。

間作相對于單作鉀吸收量的變化用 ?KU 表示：

?KU = {[KUit/(Fm× KUm+ Fp× KUp)] – 1} × 100%式中，KUit為間作玉米馬鈴薯的總吸鉀量；KUm和KUp分別為單作玉米和單作馬鈴薯的吸鉀量；Fm和Fp分別為間作中玉米和馬鈴薯的占地比例，因此，F(xiàn)m= 0.5，F(xiàn)p= 0.5。?KU 的正或負(fù)反映間作吸鉀量相對于單作的增加或減少。單作加權(quán)平均為單作玉米和馬鈴薯鉀吸收量乘以間作中玉米和馬鈴薯的占地比例之和。

鉀素利用效率 (KUTE) = 籽粒(塊莖)產(chǎn)量/整株吸鉀量 (kg/kg)

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及土地當(dāng)量比

施氮和間作影響玉米和馬鈴薯產(chǎn)量。在玉米中，單作和間作玉米產(chǎn)量均隨著氮水平的提高呈增加趨勢，且間作較單作提高玉米產(chǎn)量，但僅在低氮(N0、N1) 水平時(shí)處理間差異顯著。在馬鈴薯中，隨著施氮量的增加，單作馬鈴薯產(chǎn)量逐漸增加，間作馬鈴薯產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；在低氮水平，單作和間作馬鈴薯產(chǎn)量沒有顯著差異，在 N2 (2014 年) 水平和 N3 (2013 年、2014 年) 水平間作馬鈴薯產(chǎn)量顯著低于單作。盡管馬鈴薯在間作中處于劣勢，間作仍具有增產(chǎn)優(yōu)勢，在 N0 水平間作優(yōu)勢最強(qiáng)，間作土地當(dāng)量比兩年分別為 1.63 和 1.29，隨著氮水平的提高，玉米馬鈴薯間作土地當(dāng)量比逐漸降低，兩年趨勢一致。

2.2 玉米馬鈴薯鉀素吸收

施氮影響了玉米和馬鈴薯對鉀的吸收。在單作中，隨著施氮量的增加，兩年玉米鉀吸收量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，馬鈴薯鉀吸收量則隨施氮量的增加而增加，與不施氮處理相比 N1、N2、N3 處理分別提高了 49.4%、54.4%、76.9% (2013 年) 和76.0%、77.2%、95.4% (2014 年)。間作時(shí)，玉米鉀吸收和單作玉米的趨勢一致，但馬鈴薯對鉀的吸收量卻和單作時(shí)明顯不同，表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，以 N1 時(shí)較高。與單作相比，間作有增加玉米鉀吸收量的趨勢，較單作玉米提高鉀吸收量 15.7～20.0 kg/hm2(2013 年) 和 22.6～78.3 kg/hm2(2014 年)，在 N0、N1 水平時(shí)處理間差異顯著。與此不同，馬鈴薯在間作時(shí)具有更低的鉀吸收量，且隨著施氮量的增加，吸收量差異越大，較單作降低 1.0%～113.6% (2013 年) 和 0.6%～127.8% (2014年)。兩年鉀吸收量土地當(dāng)量比均以不施氮處理達(dá)到最大，分別為 1.07 和 1.34，隨著施氮量的增加，玉米馬鈴薯間作鉀吸收量土地當(dāng)量比逐漸減弱。

圖1 不同氮水平下玉米、馬鈴薯間作產(chǎn)量及土地當(dāng)量比Fig. 1 Yields and land equivalent ratio (LER) of intercropped maize and potato under different N levels

玉米馬鈴薯鉀吸收量受施肥和間作顯著影響，通過施氮水平和種植模式對鉀吸收量的交互作用分析表明 (表 2)，施氮水平和種植模式極顯著影響玉米、馬鈴薯鉀吸收量 (P ＜ 0.01)，交互作用對其影響也達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)，施氮水平和間作均對玉米和馬鈴薯鉀吸收有顯著影響，兩年結(jié)果一致。

2.3 玉米馬鈴薯的鉀素分配

由圖 3 可知，在玉米吸收的鉀主要集中在秸稈中，占鉀吸收總量 的 64.5%～75.0% (2013 年) 和61.6%～74.5% (2014 年)，隨著施氮水平提高，單作和間作玉米秸稈鉀吸收量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在 N0 水平 (2013 年) 和 N0、N1、N3 水平 (2014年) 下間作顯著高于單作。玉米籽粒鉀吸收量在 2013年隨施氮水平的提高呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，而 2014年則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。間作玉米較單作提高鉀吸收量，提高的這一部分鉀在 2013 年主要分配到籽粒中，4 個(gè)施氮水平分別提高了 7.4%、5.3%、4.0%、3.4%，2014 年主要分配到秸稈中，分別提高了 12.9%、9.6%、3.3%、–0.4%。在馬鈴薯中，2013年在塊莖和莖葉中鉀養(yǎng)分吸收量各占一半，而 2014年鉀 吸收量主要集中在莖葉中，占鉀吸收總量的47.7%～70.0%。

單作馬鈴薯塊莖鉀吸收量隨施氮水平的提高呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，間作馬鈴薯塊莖鉀吸收量 2013年隨著氮肥水平提高先增加后降低，2014 年逐漸降低。間作馬鈴薯莖葉鉀吸收量隨著施氮水平提高先增加后降低，單作馬鈴薯莖葉 N1、N2、N3 水平鉀吸收量均高于 N0。間作馬鈴薯較單作降低了鉀吸收量。從平均鉀吸收分配量來看，13 年單作馬鈴薯塊莖和莖葉中鉀吸收量各占一半，間作中塊莖鉀吸收量更高，增幅為 41.4%。14 年馬鈴薯鉀吸收主要分配到莖葉中，單作和間作馬鈴薯莖葉鉀吸收量分別是塊莖的 1.8 倍和 1.9 倍，單間作差異不顯著。

圖2 不同氮水平下玉米、馬鈴薯間作鉀吸收量及鉀吸收土地當(dāng)量比Fig. 2 Potassium uptakes and the related land equivalent ratio (KLER) of intercropped maize and potato under different N levels

表2 施氮水平與間作對玉米、馬鈴薯鉀吸收的交互作用 (F 值)Table 2 Interaction of the intercropping and N levels on K uptakes of maize and potato (F value)

2.4 玉米馬鈴薯的鉀素利用效率

單作加權(quán)平均是單作作物按間作比例為權(quán)重加權(quán)平均的養(yǎng)分吸收效率[12]，用于表征單位土地面積不同種植模式養(yǎng)分吸收總量差異。從表 3 可看出，在N0 和 N1 水平，間作系統(tǒng)單位面積鉀吸收量具有顯著優(yōu)勢 (除 2013 年 N1 水平不顯著)，而在 N2、N3水平間作系統(tǒng)顯著低于單作加權(quán)鉀吸收量。間作相對于單作加權(quán)鉀吸收 (?KU) 的計(jì)算結(jié)果也清晰地表明，隨施氮量增加，間作系統(tǒng)單位面積鉀吸收的優(yōu)勢在逐漸降低，在高氮 (N2、N3) 時(shí)已表現(xiàn)為吸收劣勢。由此可知，間作系統(tǒng)在低氮水平較單作系統(tǒng)有增加鉀吸收的優(yōu)勢，隨著氮肥水平的提高，間作優(yōu)勢轉(zhuǎn)為間作劣勢，減少了對鉀的吸收。

從表 3 還可看出，單作和間作玉米對鉀肥的利用效率隨施氮水平提高逐漸增加，2013 年間作在低氮 (N0、N1) 水平顯著高于對應(yīng)的單作，隨施氮水平提高，差異不顯著，而 2014 年施氮量和間作對玉米鉀的利用效率差異不顯著。不同施氮水平對馬鈴薯鉀肥的利用效率沒有顯著影響，但間作較單作有增加馬鈴薯鉀利用效率的趨勢，在 2014 年缺鉀的土壤上更為明顯，N1 和 N3 水平處理間差異顯著，暗示間作在貧瘠的土壤上更有利于鉀的吸收。施氮促進(jìn)玉米對鉀肥的吸收利用，對馬鈴薯沒有顯著影響，但間作均有促進(jìn)玉米和馬鈴薯對鉀吸收的作用。

圖3 不同氮水平下間作玉米、馬鈴薯的鉀素分配Fig. 3 Potassium distribution in the intercropped maize and potato under different N levels

表3 單位面積鉀吸收量和鉀素利用效率Table 3 Potassium uptake and use efficiency per unit area

3 討論

本研究結(jié)果表明，隨著施氮量增加，單作和間作玉米、單作馬鈴薯 (13 年) 產(chǎn)量呈增加趨勢，而單作馬鈴薯 (14 年) 和間作馬鈴薯則先增加后降低。綜合 2 年結(jié)果來看，單間作馬鈴薯產(chǎn)量隨施氮量增加呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定甚至降低的趨勢，且間作馬鈴薯的減產(chǎn)幅度大于單作。主要是馬鈴薯對氮肥用量較敏感，過量施氮將造成產(chǎn)量下降[18–19]。另外，在玉米馬鈴薯間作體系中，玉米處于間作優(yōu)勢地位，且需氮量較高，玉米施氮量與馬鈴薯施氮量同步增加。在高氮處理下，玉米生長得更好，對養(yǎng)分的競爭力更強(qiáng)，抑制了馬鈴薯生長，從而造成間作馬鈴薯高氮減產(chǎn)，這也是間作馬鈴薯減產(chǎn)幅度大于單作的原因。隨著施氮量增加，LER 隨施氮量增加而逐漸降低，這一現(xiàn)象與小麥蠶豆間作、玉米花生間作的研究報(bào)道一致[11,20]。

施氮有助于土壤中 K+釋放和植物對鉀的吸收[3]。大量研究證實(shí)，在一定施氮范圍，棉花[21]、水稻[22]、甜瓜[23]隨施氮量增加，作物鉀吸收量逐漸增加，但過量施氮后，將影響鉀吸收和利用。我們的研究結(jié)果與之一致，隨施氮量增加，間作玉米、單作玉米、間作馬鈴薯鉀吸收量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。鉀吸收量隨施氮量增加而提高主要是由于施氮提高了作物生物量，使地上部帶走更多養(yǎng)分，間接地提高了作物對鉀的吸收量[24]。過量施氮后，將降低作物對鉀的吸收量，這可能是由于過量施氮而供鉀不足時(shí)，植物蛋白質(zhì)合成速率下降，積累的更多蛋白質(zhì)中間產(chǎn)物如腐胺、鯡精胺和多胺等對植物具有毒害作用，造成蛋白質(zhì)合成受阻，降低氮肥利用效率的同時(shí)也減少植物對鉀的吸收[25]。

間作影響作物對土壤養(yǎng)分的吸收利用[26–28]，影響程度因作物品種和間作類型而異。前期研究表明[11]，盆栽小麥和蠶豆間作可以提高小麥鉀吸收量 32%～69%，而對蠶豆鉀吸收量沒有明顯影響，在玉米和辣椒間作中也顯示間作增加了玉米對鉀的吸收量，而間作對辣椒吸鉀量沒有顯著影響[29]。本研究中，玉米馬鈴薯間作提高玉米鉀吸收量 15.7～78.3 kg/hm2，而減少馬鈴薯鉀吸收量 0.6%～127.8%。間作中玉米鉀吸收量高于單作而馬鈴薯鉀吸收量低于單作，這可能是由于在玉米馬鈴薯間作系統(tǒng)中，玉米的空間優(yōu)勢使其獲得更多的光熱資源，合成更多的碳水化合物供給地下部，促使根系下扎和橫向伸展到馬鈴薯根區(qū)，吸收馬鈴薯根區(qū)養(yǎng)分為其所用，因而，造成間作中兩種作物的鉀吸收差異。李玉英等[30]和漆智平[31]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。

在前期研究中對施氮和種植模式對鉀吸收的影響少有報(bào)道，本研究對施氮和種植模式對鉀的吸收進(jìn)行交互作用分析，結(jié)果表明種植模式、施氮量以及種植模式和施氮量的交互作用均對玉米、馬鈴薯鉀吸收有顯著影響。在低氮水平間作優(yōu)勢較顯著，而在高氮水平無間作優(yōu)勢，這可能是因?yàn)樵诟叩椒N間互惠轉(zhuǎn)為種間競爭，且馬鈴薯在后期大量病害發(fā)生，致其減產(chǎn)所致。在田間試驗(yàn)過程中，我們也觀察到后期馬鈴薯發(fā)生晚疫病現(xiàn)象較嚴(yán)重，尤其在高施氮水平，病害更為突出。

進(jìn)一步分析單、間作鉀吸收量加權(quán)平均值，發(fā)現(xiàn)間作鉀吸收量加權(quán)平均值均隨施氮水平的提高先增加后減少，單作隨施肥量的增加而增加，且間作相對于單作加權(quán)平均鉀吸收量也隨著施氮水平的增加逐漸降低，過多的氮肥施用甚至導(dǎo)致間作優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榱觿?。研究表明[32]，不同施肥處理下，間作對小麥鉀吸收量與對氮的吸收量趨勢一致，在低氮水平下間作優(yōu)勢突出，隨著氮肥用量的增加間作優(yōu)勢逐漸消失。單作和間作對玉米與馬鈴薯鉀的利用效率大多數(shù)情況下沒有顯著差異，這與李隆等[15]的研究一致。

本研究結(jié)果在 2013 年和 2014 年存在一定差異，這可能與 2014 年試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行整體填土改造有關(guān)，填土后土質(zhì)偏粘，土壤肥力較低。兩年的土壤理化指標(biāo)(表 1)顯示 ，2013 年土壤中的全量養(yǎng)分(N、P、K) 和速效養(yǎng)分 (N、P、K) 及有機(jī)質(zhì)含量均比 2014 年高。其中，2013 年土壤有機(jī)質(zhì)含量是 2014年的 2.4 倍，全氮和速效氮含量是 2014 年的 3.1 倍和 2.5 倍，全鉀和速效鉀含量是 2014 年的 2.5 倍和4.1 倍，這是導(dǎo)致兩年研究結(jié)果不同的主要原因。同時(shí)，隨著施氮量逐漸增加，2014 年產(chǎn)量、鉀吸收量峰值呈現(xiàn)前移現(xiàn)象。前期研究[2]表明，在土壤缺鉀或施鉀較低時(shí)，施氮對鉀吸收無明顯影響，其氮肥施用還會降低作物對鉀的吸收；而當(dāng)施用足量鉀或更高施鉀量時(shí)，氮肥施用量與吸鉀量呈正比例增加，這與我們的試驗(yàn)結(jié)果一致。盡管如此，兩年試驗(yàn)中間作促進(jìn)鉀吸收的效應(yīng)及其對施氮量的響應(yīng)趨勢仍然一致。不過，我們的研究暗示，間作在低肥力土壤上促進(jìn)鉀吸收的效應(yīng)更好。針對不同肥力土壤條件下，間作對養(yǎng)分吸收利用影響的相關(guān)研究有必要進(jìn)一步深入。

4 結(jié)論

1) 間作和單作馬鈴薯產(chǎn)量對施氮水平反應(yīng)不一，單作條件下，馬鈴薯需要較高的施氮水平 (N 125 或者 187 kg/hm2)，與玉米間作的在施氮水平較低(62.5 kg/hm2) 時(shí)產(chǎn)量較高，這是因?yàn)檩^高的馬鈴薯施氮量進(jìn)一步促進(jìn)了玉米的間作優(yōu)勢，反而抑制了馬鈴薯的生長。

2) 施氮量對玉米和馬鈴薯鉀吸收有顯著影響。單作和間作玉米在正常或更高水平的施氮條件下，對鉀的吸收較多，單作馬鈴薯吸鉀量與玉米一樣，高氮促進(jìn)鉀的吸收，而間作馬鈴薯在正常施氮水平對鉀的吸收最少，當(dāng)施氮水平為正常水平的 50% (N 62.5 kg/hm2) 時(shí)，吸鉀量最多。

3) 在同一施氮水平，間作玉米吸收的鉀高于單作，增加的鉀主要分配到籽粒中，提高了籽粒偏生產(chǎn)力；間作降低了馬鈴薯鉀吸收，但對鉀素分配沒有影響。

4) 施氮水平和間作對玉米、馬鈴薯鉀吸收存在顯著交互作用。在低氮水平下，玉米、馬鈴薯鉀吸收土壤當(dāng)量比大于 1；隨著施氮量提高，鉀吸收土壤當(dāng)量比逐漸減弱，間作促進(jìn)鉀吸收的優(yōu)勢轉(zhuǎn)為劣勢，減少了對鉀的吸收。

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Effects of N application on potassium absorption and distribution of maize and potato in intercropping system

ZHOU Long, Lü Yu, ZHU Qi-lin, LONG Guang-qiang, TANG Li*
( College of Resources and Environmental Sciences, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China )

【Objectives】The study aimed to explore the effects of the intercropping of maize and potato on potassium absorption, distribution and utilization of crops in different N application levels. 【Methods】A 2-year field experiment, included four N levels (unfertilized, N0; 1/2 conventional fertilized, N1; conventional fertilized, N2 and 3/2 conventional fertilized, N3), was conducted to study the effects of the nitrogen fertilization and intercropping on potassium absorption and distribution as well as absorption of maize and potato. 【Results】The yields of maize and potato were increased with the increase of N application in monoculture maize, and intercropping of maize and potato and monoculture potato, the yields were the maxima in the N2 and N3 levels. However, yields of intercropping potato first increased then reduced, the maximum was in the N1 level. Intercropping of maize and potato had advantage of the yield increases, and land equivalent ratio (LER) reduces with the increased of N application. The potassium uptakes of monoculture maize and intercropping maize were first increased and then decreased with the increase of nitrogen application, and reached the maxima in the N1 or N2 levels. The potassium uptakes of potato were increased with the rise of N application in monoculture, andfirst increased then reduced in the intercropping, reached the maxima in the N3 and N1 levels, respectively. The intercropping increased potassium uptakes of maize by 15.7–20.0 kg/hm2(2013) and 22.6–78.3 kg/hm2(2014) than those of the monoculture, and the difference was significant in the low N levels (N0 and N1). The potassium uptakes of maize were mainly concentrated in the straw, accounting for 64.5%–75% of the total potassium absorption (2013) and 61.6%–74.5% (2014), and the increased potassium was mainly allocated to the grain. However, potassium distribution of potato was no significantly different. The intercropping raised potassium use efficiency of maize, and had no significant effect on potato. Potassium absorption of LER was decreased with the increase of N application. 【Conclusions】There is very significant interaction between the nitrogen application and the intercropping on potassium uptakes of maize and potato. When the N application level is 50% of currently used level (62.5 kg/hm2), the potential of increasing yields and potassium uptakes in the intercropping is the maximum. The potassium uptakes of the interaction will gradually be weakened with the increase of N application. Therefore, appropriate N application is neccessary for promoting potassium uptakes in the intercropping system of maize and potato.

intercropping; maize; potato; N level; potassium uptake

S147.2; S344.2

A

1008–505X(2016)06–1485–09

2015–11–25 接受日期：2016–03–11

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41361065, 41201289, 31210103906）資助。

周龍（1990—），男，云南楚雄人，碩士研究生，主要從事施肥與作物養(yǎng)分吸收利用研究。E-mail：287834727@qq.com

* 通信作者 Tel: 0871-65227650, E-mail: tangli7650@163.com