摘 要：為明確滴灌條件下不同施鉀量對春玉米鉀素運轉(zhuǎn)效率、產(chǎn)量及鉀素利用率的影響，以天賜19號為供試材料，設(shè)置6個不同梯度施鉀量處理：K0（0 kg/hm²）、K1（60 kg/hm²）、K2（120 kg/hm²）、K3（180 kg/hm²）、K4（240 kg/hm²）、K5（300 kg/hm²）。結(jié)果表明：適量施用鉀肥可以促進玉米干物質(zhì)積累和鉀素積累，提高作物對鉀素的吸收和轉(zhuǎn)運能力，提高植株養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運效率，K3處理葉、莖的轉(zhuǎn)運效率和鉀素貢獻率最高，分別為37.96%、59.68%、18.35%、22.56%；施鉀肥處理（K1—K5）2019年的玉米產(chǎn)量均高于不施鉀肥（K0）處理，其中K3處理的玉米產(chǎn)量最高，為15 883.35 kg/hm²，較K0處理增產(chǎn)24.01%；各處理在2019年、2020年的鉀肥偏生產(chǎn)力均隨著生育期推移呈顯著性降低，而K3處理的鉀肥農(nóng)學效率均最高，分別為25.49、13.23 kg/kg。因此，當施鉀量為180 kg/hm²時更有利于玉米生長，2019年、2020年的玉米產(chǎn)量分別為15 883.35、14 183.35 kg/hm²。結(jié)合2年產(chǎn)量回歸模擬方程，提出最佳施鉀量為168.36～180 kg/hm²。

關(guān)鍵詞：春玉米；水肥一體化；鉀；吸收；產(chǎn)量

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A

玉米是我國第一大糧食作物，也是重要的飼用作物和工業(yè)原料，2019年我國玉米總消費量為2.75億t，其中飼用消費、工業(yè)消費、食用消費、種用消費占比分別為53.78%、36.53%、2.88%、0.36%[1]。玉米產(chǎn)量高低及其品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到我國的糧食安全、畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展及經(jīng)濟發(fā)展。在耕地總量減少和極端天氣事件頻發(fā)的情況下，為保障糧食安全，挖掘玉米增產(chǎn)潛力，提高玉米單產(chǎn)和總產(chǎn)成為中國乃至世界亟待解決的問題。

鉀素是作物不可缺少的大量元素之一，鉀素可提高作物產(chǎn)量，改良作物品質(zhì)。鉀素與其他元素相比，具有再循環(huán)、滲透性強、流動性高等特點。寧夏地區(qū)土壤鉀素相對豐富，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們不注重鉀肥的施用，往往忽略了推薦施肥量中鉀肥的用量；但是隨著土壤中鉀素的消耗和損失，土壤的供鉀能力降低，鉀素缺乏越來越引起人們的重視[2]。鉀是玉米生長過程中重要的元素之一，具有促進葉綠素合成，改善葉綠體結(jié)構(gòu)，提高CO₂同化率等作用[3]，還有利于光合產(chǎn)物向貯藏器官轉(zhuǎn)移[4]。合理施用鉀肥可以增強光合產(chǎn)物在玉米體內(nèi)的運轉(zhuǎn)，對植株生長及產(chǎn)量形成的影響很大[5]。有關(guān)研究[6]表明，當作物缺乏鉀素，葉片的鉀含量會明顯降低，葉片凈光合速率也隨之降低，進而引起其他參數(shù)降低。適當增施鉀肥可以提高玉米產(chǎn)量和鉀肥利用率[7]。但是，過量施用鉀肥會導致作物營養(yǎng)過剩，反而引起產(chǎn)量降低。有研究表明，當施鉀量≤210 kg/hm²，隨著施鉀量的增加，玉米產(chǎn)量呈上升趨勢，當施鉀量超過210 kg/hm²，玉米產(chǎn)量開始下降。目前，關(guān)于鉀肥對玉米產(chǎn)量的影響研究較多，但是在水肥一體化[8-10]條件下施鉀量對玉米產(chǎn)量的影響的研究較少。本試驗研究不同施鉀量對水肥一體化滴灌條件下春玉米吸收鉀及產(chǎn)量的影響，以期為提高玉米產(chǎn)量、節(jié)水施肥及鉀素調(diào)控提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為天賜19號，由陜西省種業(yè)集團有限責任公司選育。供試肥料為尿素，w（N）=46%；磷酸一銨，w（P205）=61%，w（N）=12%；硫酸鉀（K₂O），由中國農(nóng)資集團生產(chǎn)。肥料均為水溶性。

1.2 試驗地基本情況

試驗地位于寧夏農(nóng)墾平吉堡農(nóng)場六隊。前茬作物為玉米，耕層土壤肥力均衡，底肥條件好，灌溉排水便利，土壤鹽堿含量低。土壤類型為淺灰色石灰土，質(zhì)地為輕壤土。試驗采用滴灌方式。前茬作物玉米收獲后進行深翻滅茬。0～20 cm土層理化性質(zhì)如表1所示。

1.3 試驗設(shè)計

試驗年份為2019年、2020年，采取隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置6個不同鉀肥處理，分別為K0（0 kg/hm²）、K1（60 kg/hm²）、K2（120 kg/hm²）、K3（180 kg/hm²）、K4（240 kg/hm²）、K5（300 kg/hm²），每個施鉀處理設(shè)3次重復，共計18個小區(qū)。氮、磷肥為常規(guī)用量，分別為300、138 kg/hm²，溶于水后施入。每個小區(qū)種植 6行玉米，平均每小區(qū)面積為 33 m²（長 10 m、寬 3.3 m），單粒播種。采取寬、窄行種植，寬行70 cm，窄行40 cm，平均行間距為55 cm，每株之間的距離為18.6 cm，3個重復小區(qū)為1個滴灌單元。每隔2行鋪設(shè)1根滴灌帶，滴灌帶鋪設(shè)在窄行內(nèi)，種植密度控制在 6 500株/666.7 m²。

1.4 水肥管理

在種植前不施基肥，種植后各肥料均溶于水后施入。在玉米整個生育期共施肥8次：苗期1次，施入8%；拔節(jié)期—大喇叭口期3次，施入42%；抽雄期—吐絲期1次，施入14%；灌漿期3次，施入36%。玉米整個生育期共滴水10次，總用水量為2 475 m3/hm²。

1.5 測定方法及指標

在玉米苗期于每個處理中選擇長勢一致的5株植株定株，在拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期測定干物質(zhì)質(zhì)量和鉀素含量。將玉米植株樣品按照不同器官（莖、葉、穗）裝入檔案袋，置于烘箱烘干，冷卻后稱質(zhì)量。采用濃硫酸-雙氧水消煮、火焰光度法測定全鉀。有關(guān)計算公式：鉀肥偏生產(chǎn)力（PFPN，kg/kg）=施鉀處理籽粒產(chǎn)量/施鉀量；鉀肥農(nóng)學利用率（AE，kg/kg）=（施鉀區(qū)籽粒產(chǎn)量-無鉀區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施鉀量；鉀素吸收利用率=（施鉀區(qū)作物總吸鉀量-不施鉀區(qū)作物總吸鉀量）/施鉀量×100%；植株鉀素積累量（kg/hm²）=植株干物質(zhì)質(zhì)量×植株全鉀含量；營養(yǎng)器官鉀素轉(zhuǎn)移量（kg/hm²）=抽雄期營養(yǎng)器官鉀素積累量-成熟期營養(yǎng)器官鉀素積累量；鉀素轉(zhuǎn)移率=營養(yǎng)器官鉀素轉(zhuǎn)移量/抽雄期營養(yǎng)器官鉀素積累量×100%；鉀素貢獻率=營養(yǎng)器官鉀素轉(zhuǎn)移量/成熟期籽粒中鉀積累量×100%。

玉米成熟后，在每個小區(qū)內(nèi)選取2行進行調(diào)查，隨機選取5株測定穗位高度，統(tǒng)計每行玉米植株總數(shù)。收獲中間2行稱取鮮質(zhì)量，按照平均穗質(zhì)量隨機選取20穗，帶回實驗室進行考種，計算玉米實際產(chǎn)量（按含水率14%計算）。

1.6 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)分析及作圖采用Excel、DPS、Origin 2021軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀量對玉米地上部干物質(zhì)積累的影響

圖1為各處理玉米不同器官的干物質(zhì)量。玉米各器官干物質(zhì)量隨生育期的推移均呈顯著上升趨勢，但在灌漿期以后，葉片與莖鞘中的干物質(zhì)量呈下降趨勢。不同處理玉米各器官干物質(zhì)量均存在顯著差異，在灌漿期K3處理的葉片及莖鞘中干物質(zhì)量顯著高于其他處理，其葉片干物質(zhì)量較K0、K1、K2、K4、K5處理分別高15.58%、13.38%、12.28%、3.25%、13.30%，其莖鞘中干物質(zhì)量較K0、K1、K2、K4、K5處理分別高8.13%、3.11%、2.69%、0.36%、1.17%。玉米穗中的干物質(zhì)量在成熟期最高，其中K3處理顯著高于其他處理，較K0、K1、K2、K4、K5處理分別高6.19%、6.02%、2.37%、0.45%、1.25%。這說明在灌漿以后干物質(zhì)逐漸由葉片、莖鞘中轉(zhuǎn)移到籽粒中。

2.2 不同施鉀量對玉米地上部營養(yǎng)器官花前和花后鉀素積累的影響

玉米地上部營養(yǎng)器官花前、花后鉀素積累量的變化見表2。開花前，鉀素積累量隨著施鉀量增加而增加，其中K3處理顯著高于其他處理，為10.07 g/株，花前鉀素積累占比為36.73%～44.37%；開花后，各處理的鉀素積累量之間沒有顯著差異，其中K3處理的積累量最高，為12.63 g/株，花后鉀素積累占比為55.63%～63.27%，隨著施鉀量增加而降低。

2.3 施鉀量對玉米鉀素運轉(zhuǎn)的影響

由表3可知不同施鉀量對玉米鉀素運轉(zhuǎn)及貢獻的影響。不同處理葉片中的鉀素運轉(zhuǎn)量、鉀素運轉(zhuǎn)率、鉀素貢獻率大小依次為K3、K4、K5、K1、K0，K3處理與其他處理相比增幅分別為32.00%～85.33%、8.77%～25.82%、6.84%～48.15%。各處理莖中的鉀素運轉(zhuǎn)量、鉀素運轉(zhuǎn)率、鉀素貢獻率大小依次為K3、K1、K2、K0、K5、K4，各處理間無顯著差異，K3處理與K0相比增幅分別為162.22%、39.33%和47.16%。

2.4 不同施鉀量對玉米鉀肥利用率的影響

不同施鉀量對玉米鉀肥利用率的影響見表4。2019年、2020年各處理鉀肥偏生產(chǎn)力均隨施鉀量增加而降低，2019年鉀肥偏生產(chǎn)力較2020年高7.42%～16.22%。試驗中各處理的鉀肥農(nóng)學效率均隨著施鉀量增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中K3處理的鉀肥農(nóng)學效率最高，2019年與2020年分別為25.49、13.23 kg/kg。

2.5 不同施鉀量對玉米產(chǎn)量的影響

2.5.1 不同施鉀量下玉米產(chǎn)量回歸方程 玉米產(chǎn)量隨施鉀量的動態(tài)變化如圖2所示。根據(jù)施鉀量梯度與產(chǎn)量進行回歸擬合得出一元二次方程：2019年為y= -0.090 2x² + 30.373x + 12 789，R² = 0.889 9；2020年為y=-0.061 4x² + 23.075x + 11 568，R² = 0.876 8。求極值，2019年x=168.36 kg/hm²，2020年x=187.91 kg/hm²，表明2019年、2020年施鉀量分別為168.36 、187.91 kg/hm²時，產(chǎn)量最大值分別為y=15 334.21 kg/hm²，y=13 735.98 kg/hm²。

2.5.2 不同施鉀量對玉米產(chǎn)量形成的影響 不同施鉀量對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響如表5所示。2019—2020年玉米產(chǎn)量均隨施鉀量增加呈先上升后下降的趨勢。2019年K3處理的玉米產(chǎn)量顯著高于其他處理，為15 883.35 kg/hm²；2020年各處理之間沒有顯著差異，其中K3處理的產(chǎn)量最高，為14 183.35 kg/hm²。玉米產(chǎn)量在不同施鉀量處理下的變化不同，說明K3處理更有利于春玉米穗部生長。結(jié)合回歸擬合方程，可知水肥一體化條件下合理施用鉀肥有利于玉米產(chǎn)量提高。

2.5.3 不同施鉀量下玉米經(jīng)濟效益的變化 不同施鉀量處理的經(jīng)濟效益如表6所示。各處理產(chǎn)量大小依次為K3、K2、K4、K1、K5、K0，其中K3處理的玉米產(chǎn)量顯著高于其他處理，且其總收入、總支出和凈收益顯著高于其他處理。結(jié)合產(chǎn)量及經(jīng)濟效益，得出該地區(qū)的最佳施鉀量為180 kg/hm²。

3 討論與結(jié)論

養(yǎng)分的轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移效率是營養(yǎng)器官養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移輸出的重要指標，營養(yǎng)體鉀的再分配對籽粒品質(zhì)有重要意義。侯云鵬等[11]研究表明，施入適量鉀肥可以促進玉米鉀素由營養(yǎng)器官向生殖器官運輸，提高玉米干物質(zhì)的運轉(zhuǎn)量、運轉(zhuǎn)率以及貢獻率。試驗表明，隨施鉀量的增加，玉米葉、莖干物質(zhì)的運轉(zhuǎn)量、運轉(zhuǎn)率以及貢獻率均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，當施鉀量為180 kg/hm²時其達到最大，這與前人的研究結(jié)果相符。不施鉀肥或施入過多鉀肥則不利于玉米干物質(zhì)積累。有關(guān)研究顯示，干物質(zhì)積累量符合標準曲線的變化，且其運移隨生長點的變化而變化，在營養(yǎng)生長期主要進行葉、莖的生物量積累，在抽穗期，干物質(zhì)逐漸向果穗中轉(zhuǎn)移，到玉米成熟期，穗中的干物質(zhì)達到最大值[12]。試驗表明，玉米葉片和莖的干物質(zhì)積累隨生育時期的推移逐漸增加，到灌漿期這2種器官的干物質(zhì)積累量達到最大，在成熟期又緩慢下降；玉米穗的干物質(zhì)積累隨生育期的推移逐漸增加，在成熟期達到最大值，這與劉克禮等[13]的研究結(jié)果一致，說明在適宜的鉀肥條件下，玉米器官干物質(zhì)的積累會顯著增加，從而使玉米產(chǎn)量提高，不施鉀肥或施入過多鉀肥則不利于玉米干物質(zhì)的積累。鉀素的吸收主要集中在生長前期，有研究發(fā)現(xiàn)，玉米對鉀素的吸收主要集中在吐絲期前，在后期吸收較少[14-15]，本試驗表明，花前鉀素積累占比較少，為36.73%～44.37%，而花后鉀素積累占比高于花前，為55.63%～63.27%。花后鉀素積累占比高于花前，說明適量的鉀肥可以促進玉米鉀素運轉(zhuǎn)，為籽粒灌漿提供保障。肥料利用效率是檢驗一種施肥方式是否合理的重要指標，鉀素利用效率的不同指標反映鉀素對玉米生物量、籽粒產(chǎn)量的貢獻，有研究表明，鉀肥的不同運籌模式對玉米鉀素的吸收和利用影響不同。在高產(chǎn)條件下，隨著施鉀量的增加，玉米的產(chǎn)量、鉀肥農(nóng)學效率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而鉀肥偏生產(chǎn)力呈逐漸下降的趨勢。本試驗表明，鉀肥偏生產(chǎn)力均隨著施鉀量增加而降低，而鉀肥農(nóng)學效率隨施鉀量增加呈先上升后下降的趨勢，這與李波等[16]的研究結(jié)果相符。

合理施用鉀肥是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)的措施之一。鉀肥充足時，玉米的生長發(fā)育狀況良好，莖稈粗壯，產(chǎn)量高；鉀肥虧缺，植株瘦弱，籽粒小，產(chǎn)量低[17]。有關(guān)研究表明，玉米產(chǎn)量與施鉀量存在正相關(guān)性[17]。施入適量鉀肥可以提高玉米產(chǎn)量[4，18-19]，但施肥過量時增產(chǎn)效果降低。本試驗表明，玉米產(chǎn)量隨施鉀量增加呈先上升后下降的趨勢，在K3處理下玉米產(chǎn)量達到最大值，此時產(chǎn)量為14 183.35 kg/hm²，且施鉀量為180 kg/hm²時的穗粒數(shù)和穗粒質(zhì)量均高于其他處理。可見，當施鉀量為180 kg/hm²時，玉米穗粒質(zhì)量有所提高，從而使產(chǎn)量提高。合理施用鉀肥不僅可以增產(chǎn)，而且可以增收，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)高效，對農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重要意義[20-21]。綜上所述，在水肥一體化條件下，施鉀量為180 kg/hm²是當?shù)剽浄首罴咽┯昧俊?/p>

參考文獻：

[1] 譚向勇.我國玉米市場供求狀況及其發(fā)展趨勢分析[J].中國糧食經(jīng)濟，1997（2）：23-25.

[2] 鄧國凱，魏秀云.寧夏引黃灌區(qū)土壤鉀素狀況及鉀素肥力的演變[J].寧夏農(nóng)林科技，1998（5）：7-9.

[3] 侯云鵬，楊建，孔麗麗，等.施鉀對春玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及分配的影響[J].玉米科學，2015，23（4）：124-131.

[4] WILLIAM T.Potassium influences on yield and quality production for maize，wheat，soybean and cotton[J].Physiologic Plantarum，2008，133（4）：670-681.

[5] 劉淑霞，吳海燕，趙蘭坡.不同施鉀量對玉米鉀素吸收利用的影響研究[J].玉米科學，2008（4）：172-175.

[6] 陸志峰，魯劍巍，潘勇輝，等.鉀素調(diào)控植物光合作用的生理機制[J].植物生理學報，2016，52（12）：1773-1784.

[7] 王春蓮，鞠方成.鉀肥施用對“新丹336”玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響[J].遼東學院學報（自然科學版），2017，24（4）：259-262.

[8] 宋英博.不同施鉀量處理對玉米倒伏率、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學報，2021，37（30）：14-18.

[9] 范雅芳，孫繼穎，高聚林，等.鉀肥對玉米光合、熒光特性及鉀素吸收效率的影響[J].分子植物育種，2023，21（1）：337-348.

[10] 張翼飛，于崧，楊克軍，等.不同氮鉀配比對玉米莖稈形態(tài)力學特性及籽粒產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學雜志，2019，38（6）：1741-1750.

[11] 侯云鵬，張磊，孔麗麗.施鉀對不同肥力土壤玉米鉀素吸收、分配及產(chǎn)量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2013，21（11）：1333-1339.

[12] 尹彩俠，李前，孔麗麗.覆膜滴灌施肥條件下鉀肥運籌對玉米產(chǎn)量及鉀素吸收利用的影響[J].東北農(nóng)業(yè)科學，2020，45（3）：35-40.

[13] 劉克禮，劉景輝.春玉米干物質(zhì)積累、分配與轉(zhuǎn)移規(guī)律的研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)牧學院學報，1994（1）：1-10.

[14] 何萍，金繼運，李文娟.施鉀對高油玉米和普通玉米吸鉀特性及子粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2005（5）：620-626.

[15] 李颯，彭云峰，于鵬.不同年代玉米品種干物質(zhì)積累與鉀素吸收及其分配[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2011，17（2）：325-332.

[16] 李波，張吉旺，靳立斌，等.施鉀量對高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量和鉀素利用的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2012，18（4）：832-838.

[17] 王遠東.鉀肥對玉米品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].上海農(nóng)業(yè)科技，2012（3）：127-128.

[18] WU P N，WANG Y L，LI P F， et al.Effects of straw returning combined with nitrogen fertilizer on spring maize yield and soil physicochemical properties under drip irrigation condition in Yellow River pumping irrigation area， Ningxia， China[J].The Journal of Applied Ecology，2019，30（12）：4177-4185.

[19] YU X Q，JIANG Z H，WANG J H， et al.Effect of reduced nitrogen fertilization on carbon footprint in spring maize-late rice production system.[J].The Journal of Applied Ecology，2019，30（4）：1397-1403.

[20] 慕瑞瑞.不同施鉀量對滴灌水肥一體化春玉米產(chǎn)量和淀粉形成的影響[D].銀川：寧夏大學，2019.

[21] 王佳，慕瑞瑞，楊喬喬，等.滴灌水肥一體化下施鉀量對寧夏春玉米葉綠素熒光特性與產(chǎn)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學報，2021，33（8）：1347-1357.

Effect of different potassium applications on potassium uptake and yield of spring maize under fertigation

Wang Xiaoping Kang Jianhong Tian Zhonghong Wang Jia Mu Ruirui Xu Can

（1. School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan 750021， China；

2. Ningxia Agricultural Reclamation， Agriculture， Forestry and Animal Husbandry Technology Promotion Service Center， Yinchuan 750021， China）

Abstract： In order to explore the effect of potassium application on potassium operation efficiency， yield and potassium utilization rate of spring maize. Six treatments with different potassium application gradients， namely K0（0 kg/hm2）， K1（60 kg/hm2）， K2（120 kg/hm2）， K3（180 kg/hm2）， K4（240 kg/hm2） and K5（300 kg/hm2）， were used on the Tianci 19 as the test material. Reasonable potassium application can improve the accumulation of dried material and potassium， promote potassium absorption and transport capacity， as well as plant nutrient transport efficiency. The K3 treatment had the highest transport efficiency and potassium contribution of leaves and stems， 37.96%， 59.68%， 18.35%， and 22.56%， respectively； the maize yield in 2019 was higher in all potassium fertilizer treatments （K1—K5） than in no potassium fertilizer （K0） treatment， with the highest maize yield in K3 treatment， 15 883.35 kg/hm2. Therefore， the potassium application of 180 kg/hm2 was more favorable to maize growth， which brought maize yield of 15 883.35 kg/hm2 and 14 183.35 kg/hm2 respectively in 2019 and 2020. Combined with the 2-year yield regression simulation equation， the optimal potassium application rate is 168.36～180 kg/hm2.

Key words： spring maize； fertigation； potassium application； potassium absorption； yield （責任編輯 魏 樂）