楊慶飛，許定義，陳 浩，吳建軍

（1. 華容縣農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)推廣中心，湖南 岳陽 414200；2. 華容縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南 岳陽 414200）

甘薯（Ipomoea batatasLam.）是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和工業(yè)利用價(jià)值都很高的旋花科草本植物[1]。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)資料，2016 年我國(guó)甘薯年種植面積在3.3×106hm2左右，約占世界總面積的30%；總產(chǎn)量7 000 萬t 左右，約占世界總產(chǎn)量的40%，是世界甘薯主產(chǎn)國(guó)。甘薯產(chǎn)量的持續(xù)穩(wěn)定和提高對(duì)于農(nóng)業(yè)和相關(guān)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

甘薯增施鉀肥能夠增加植株內(nèi)鉀含量，從而提升其葉綠素含量、光系統(tǒng)Ⅱ活性和凈光合速率，增加塊根直鏈淀粉含量，進(jìn)而提高總淀粉含量與淀粉產(chǎn)量[2]。施鉀不僅提高了甘薯的塊根重量，還通過促進(jìn)塊根形成期粗根中的IAA、ZR 含量升高和GA3含量降低，提高了初生形成層的活動(dòng)能力，增加了甘薯的塊根數(shù)量，塊根重量與塊根數(shù)量的提升共同促進(jìn)了甘薯產(chǎn)量的增加[3]。藤艷等[4]研究表明，施鉀量為300 kg/hm2時(shí)，甘薯產(chǎn)量最高。黃艷霞等[5]認(rèn)為，施鉀量（K2O）160 kg/hm2是甘薯高產(chǎn)高效的施鉀栽培模式。趙風(fēng)芹等[6]研究認(rèn)為施鉀可提高地下部干物質(zhì)分配比率，加單株結(jié)薯數(shù)和單塊薯質(zhì)量，從而提高甘薯產(chǎn)量，以施鉀量為180 kg/hm2時(shí)增產(chǎn)幅度最大。然而由于研究品種及土壤性質(zhì)等因素不同，沒有一致的結(jié)論，且施鉀對(duì)甘薯養(yǎng)分吸收利用的影響以及鉀在各器官的分配研究較少。

在甘薯栽培生產(chǎn)中，存在著不施、少施或過量施鉀肥等盲目施肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致鉀肥利用率低，不能充分發(fā)揮鉀肥對(duì)甘薯的增產(chǎn)作用，還使土壤中氮、磷、鉀比例失調(diào)，以致投肥成本提高，產(chǎn)量和品質(zhì)卻下降，降低了甘薯的生產(chǎn)效益，因此，如何提高甘薯的鉀素利用效率成為亟待解決的問題。影響鉀素利用率的因素有鉀肥類型、施鉀水平及土壤性質(zhì)等[7-8]。筆者研究不同施鉀水平對(duì)淀粉型甘薯湘薯98 的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收利用以及產(chǎn)量的影響，試圖找出最適施鉀水平，為指導(dǎo)合理施用鉀肥、提高甘薯的鉀肥生產(chǎn)效率提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)地

供試品種為淀粉型甘薯品種湘薯98（淀粉含量23.14%）。試驗(yàn)于2019 年5—11 月在湖南省岳陽市華容縣三封寺鎮(zhèn)復(fù)興村進(jìn)行。試驗(yàn)地屬黃壤土，土壤pH 值4.7，有機(jī)質(zhì)含量21.2 g/kg，全氮、全磷、全鉀含量分別為1.39、0.931、14.7 g/kg，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為127、37、124 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)有不同鉀肥施用量6 個(gè)處理。各處理氮肥用尿素（含N46%）、磷肥用過磷酸鈣（含P2O512%）、鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%）。詳見表1。

表1 各處理有效養(yǎng)分施用量 （kg/hm2）

試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)種植5 壟，壟長(zhǎng)為6.25 m，壟寬0.8 m，株距21 cm，密度60 000株/hm2。2019 年6 月1 日移栽甘薯苗，起壟凈作栽培，將各處理氮肥、磷肥、鉀肥均作在起壟時(shí)作底肥一次性施用。2019年11月15日收獲。其余田間管理同常規(guī)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于栽后30、60、90、120 和150 d，在每個(gè)小區(qū)第一壟連續(xù)取5株，測(cè)定單株薯重、單株薯數(shù)及莖葉重，莖葉切碎裝袋。莖葉器官在105℃下殺青15～30 s 后，80℃烘干至恒重，薯塊直接以80℃烘干至恒重，烘干稱重后粉碎，過80 目篩后取樣，用H2SO4-H2O2消煮，用FOSS-8400 凱氏定氮儀測(cè)定氮含量、釩鉬黃比色法測(cè)定磷含量、火焰光度法測(cè)定鉀含量。收獲時(shí)測(cè)定各小區(qū)薯塊的大中薯（商品薯，≥100 g/個(gè)）及小薯（非商品薯，＜100 g/個(gè)）個(gè)數(shù)及鮮重以及莖葉鮮重。

1.4 計(jì)算方法

采用Microsoft Excel 2007 和DPS 7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

養(yǎng)分積累速率及最大養(yǎng)分積累速率計(jì)算：以移栽后天數(shù)（X）為自變量，鉀、磷、氮積累量分別為依變量（Y），用Logistic 方程Y=K/(1+ae-bx)對(duì)甘薯養(yǎng)分積累量進(jìn)行擬合。通過對(duì)方程求一階導(dǎo)數(shù)可得甘薯養(yǎng)分積累速率方程V=Y′=Kabe-bx/(1+ae-bx)2，對(duì)方程求二階導(dǎo)數(shù)得Y′′=Kab2e-bx(ae-bx-1)/ (1+ae-bx)3，當(dāng)Y′′=0 時(shí)，出現(xiàn)最大速率，此時(shí)的X 值為出現(xiàn)最大速率的時(shí)間，把此時(shí)的X 值代入速率方程所得即甘薯最大養(yǎng)分積累速率。

有關(guān)鉀肥養(yǎng)分利用效率及相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下[9-10]：

植株鉀積累量（kg/hm2）=植株干重（kg/hm2）×植株鉀含量（g/kg）/1 000

鉀收獲指數(shù)（%）=收獲部分吸鉀量/植株總吸鉀量

鉀肥吸收利用率（%）=（施鉀區(qū)甘薯吸鉀量-缺鉀區(qū)甘薯吸鉀量）/施鉀量×100

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施鉀區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量-缺鉀區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量）/施鉀量

鉀肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施鉀區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量/施鉀量

鉀肥生理利用率（kg/kg）=（施鉀區(qū)產(chǎn)量-缺鉀區(qū)產(chǎn)量）/（施鉀區(qū)植株總吸鉀量-缺鉀區(qū)植株總吸鉀量）。

其中，公式中的缺鉀區(qū)僅氮、磷施用量相同，沒有施鉀，即試驗(yàn)中的K2 處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)與速率的影響

甘薯鉀素積累量隨生育期逐漸增加，前期增加緩慢，隨后迅速增加，后期逐漸減緩（見圖1），且高度符合Logistic 方程Y=K/(1+ae-bx)曲線變化（X 為移栽后天數(shù)），決定系數(shù)R2均大于0.99（見表2）。同期比較，鉀素積累量為K4 ＞K5 ＞K3 ＞K6 ＞K2 ＞K1，施鉀較不施鉀處理（K1、K2）明顯增加。由表3 可知，鉀素積累最大速率出現(xiàn)期與施鉀量有關(guān)，均比不施鉀的提早，以施鉀量K4 處理即150 kg/hm2時(shí)最早，為移栽后68 d，較K1 提早20 d 左右，較K6 提早4 d，且與同時(shí)期鉀素積累量的大小關(guān)系一致，K4 處理的最大積累速率達(dá)到1.86 kg/(hm2·d)，說明適量施鉀有利于促進(jìn)甘薯對(duì)鉀素的早期大量吸收。

表2 甘薯養(yǎng)分積累與移栽后時(shí)間的關(guān)系的回歸方程

表3 甘薯養(yǎng)分積累最大速率及出現(xiàn)時(shí)間

甘薯氮和磷的吸收積累動(dòng)態(tài)以及速率的變化規(guī)律與鉀素基本一致（圖1 和表2），也以施鉀量K4 處理即150 kg/hm2時(shí)最早，均在移栽后63 d；氮最大積累速率以K4 處理最高，磷最大積累速率以K4、K5、K6 處理較高。說明增施鉀肥同樣能夠提高氮、磷的積累速率和積累量。

圖1 甘薯養(yǎng)分積累量隨時(shí)間的變化

2.2 對(duì)養(yǎng)分分配和積累的影響

由表4 可知，施鉀能提高甘薯各器官氮、磷、鉀的積累量，且隨著施鉀量的增加，養(yǎng)分積累量先增后減，均呈“S”型變化趨勢(shì)，氮、鉀的總積累量要顯著高于磷積累量。施鉀處理與不施鉀的K2 處理相比，氮、磷、鉀的積累量分別增加了12.1%～64.8%、9.6%～31.4%、27.0%～67.9%。氮、磷、鉀積累的主要器官均在塊根。K4、K5 的各器官中的氮、磷、鉀積累量均顯著高于不施鉀肥的K1、K2，說明施鉀量為150或者225 kg/hm2時(shí)最有利于甘薯各器官的養(yǎng)分積累。

表4 收獲期甘薯養(yǎng)分積累量的差異 （kg/hm2）

2.3 鉀肥用量對(duì)甘薯鉀肥利用率的影響

鉀肥利用率可用鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（KAE）、鉀肥偏生產(chǎn)力（PFPK）、鉀肥吸收利用率（KRE）、鉀肥生理利用率（KPE）和鉀收獲指數(shù)（KHI）來表征，這些指標(biāo)從不同的側(cè)面描述了作物對(duì)鉀肥的利用效率[11]。從表5 可以看出鉀肥生理利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率與以及鉀肥偏生產(chǎn)力隨著施鉀量增加而呈下降趨勢(shì)，說明要提高甘薯鉀肥利用率必須適當(dāng)減少鉀肥施用量；鉀肥吸收利用率、鉀收獲指數(shù)隨著施鉀量增加而增大，當(dāng)施鉀量為150 kg/hm2（即K4）時(shí)達(dá)到最大，施鉀量繼續(xù)增加，鉀肥吸收利用率和鉀收獲指數(shù)反而下降，K4 處理的KHI 與除了K5 處理外的其他處理差異顯著，而各處理KRE 差異不顯著。

表5 甘薯鉀肥利用率的比較

2.4 施鉀量對(duì)甘薯結(jié)薯及收獲期產(chǎn)量的影響

由表6 可以看出產(chǎn)量隨著施鉀量增大而增加，鉀肥增產(chǎn)率為9.12%～15.68%，施鉀量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最高，鉀肥增產(chǎn)率為15.68%，即K4 處理；然后隨著施鉀量的繼續(xù)增大，產(chǎn)量逐漸減小。K4 產(chǎn)量最高，與K3、K5 差異不顯著，比不施鉀肥的K1、K2 以及施鉀肥最多的K6 增產(chǎn)達(dá)到顯著水平，說明適施鉀肥能提高甘薯產(chǎn)量；K1 產(chǎn)量最低，與K2 差異不顯著，說明僅施氮、磷肥不能達(dá)到增產(chǎn)效果。K6 的產(chǎn)量?jī)H略高于K2，差異不顯著，說明過施鉀肥反而無法達(dá)到增產(chǎn)的目標(biāo)。各處理的商品率均無顯著差異，說明適施鉀肥對(duì)提高商品薯率沒有顯著作用。

表6 不同處理間甘薯產(chǎn)量的比較

3 討論與結(jié)論

鉀離子滲透性強(qiáng)，能夠選擇性地快速透過生物膜。農(nóng)田施鉀能夠提高土壤鉀含量，作物能以較高的速度吸收鉀離子，當(dāng)作物體內(nèi)鉀濃度提高時(shí)，對(duì)土壤中無機(jī)氮的吸收具有促進(jìn)作用，對(duì)磷的吸收也有明顯影響[12]。王峰等[13]研究表明，在整個(gè)生育期內(nèi)，甘薯鉀素積累量變化動(dòng)態(tài)呈“S”型增長(zhǎng)曲線。試驗(yàn)證明，不同處理甘薯整個(gè)生育期內(nèi)氮、磷、鉀積累量均符合“S”型增長(zhǎng)規(guī)律，在施鉀量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)，甘薯各時(shí)期的養(yǎng)分積累量均為最高。施鉀肥能使甘薯養(yǎng)分最大積累速率提前，當(dāng)施鉀量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)，氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)均最早，分別在移栽后63、63、68 d，隨著施鉀量的增加，氮、磷、鉀最大積累速率逐漸延后。K4 的氮和鉀最大積累速率分別為2.23 和1.86 kg/(hm2·d)，為各處理最高，而磷最大積累速率為0.39 kg/(hm2·d)，僅比最高的K5 處理低0.01 kg/(hm2·d)。說明施鉀量為150 kg/hm2時(shí)，甘薯的養(yǎng)分最大積累速率出現(xiàn)最早，且速率最大，能最大提高甘薯的養(yǎng)分積累量，提高為最適施鉀量。

施鉀能提高甘薯各器官的養(yǎng)分積累量，不僅增加了植株各器官的鉀積累量，同時(shí)也促進(jìn)植株氮、磷積累。對(duì)甘薯收獲期各器官養(yǎng)分積累量分析表明，養(yǎng)分積累的主要器官在塊根。施鉀量為150 kg/hm2時(shí)氮、磷、鉀總積累量分別為185.3、26.6 和186.5 kg/hm2，均為最高，與不施鉀肥的K1、K2 處理差異顯著。

肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)[14]。研究表明，隨著施鉀量的增高，甘薯KHI和KRE 增大，在施鉀量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最高值，隨著施鉀量繼續(xù)增加而下降。甘薯KAE、KPE、PEPK 均在施鉀量為75 kg/hm2時(shí)最高，隨著施鉀量增加而下降，與王宜倫等[9]研究結(jié)果一致，表明施鉀量越多損失越多，合理適施鉀肥是提高鉀肥利用率的主要途徑。

作物的產(chǎn)量取決于光合作用積累的干物質(zhì)量以及光合同化物的運(yùn)輸和分配，鉀不但可影響作物光合作用，而且能促進(jìn)光合同化物的輸送。甘薯屬典型的喜鉀作物，增施鉀肥有利于提高甘薯植株的同化能力，增強(qiáng)地上部同化產(chǎn)物向地下塊根運(yùn)輸?shù)哪芰?，增加干物質(zhì)積累，提高干物質(zhì)在塊根中的分配率，提高塊根產(chǎn)量[15-16]。試驗(yàn)研究表明，適施鉀肥能夠明顯提高甘薯產(chǎn)量，這與前人研究結(jié)果一致，甘薯產(chǎn)量隨著施鉀量的增加呈拋物線變化規(guī)律，當(dāng)施硫酸鉀量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高，增長(zhǎng)率達(dá)到15.68%。

以淀粉型甘薯湘薯98 作為試驗(yàn)材料，并找到了最佳鉀肥用量（150 kg/hm2），對(duì)大田生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義，但僅從施鉀量的角度研究了對(duì)甘薯產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收，鉀素積累以及利用效率的影響，對(duì)于不同品種鉀肥用量和施用鉀肥類型等方面還有待進(jìn)一步研究。