鉀肥用量對甜蕎麥產量和鉀素利用效率的影響

侯迷紅，范 富，宋桂云，蘇雅樂，紀鳳輝

(1內蒙古民族大學農學院，內蒙古通遼028043;2通遼市土壤肥料工作站，內蒙古通遼028000)

蕎麥(Fagopyrum esculentum Moench)屬于蓼科(Polygonaceae)，蕎麥屬 (Fagopyrum Gaerth)植物［1］，別名烏麥、花麥或三角麥，有苦蕎 ［F．tararium(L．)Gaertn］、 甜 蕎 (F． esculentum Moench)、金蕎麥［F．cymosum(Trey．)Meisn］、齒翅野蕎(F．gracilipesvar odontopterum)4種，蕎麥在全球分布很廣，但主要集中在北半球，中國是主要的蕎麥生產國之一，我國常見的栽培種有苦蕎(韃靼蕎麥)和甜蕎(普通蕎麥)2種，北部為甜蕎主產區，西南部為苦蕎主產區。蕎麥富含蛋白質、脂肪以及蘆丁、槲皮素、蕎醇等黃酮類物質，具有較高的營養及藥用價值［2］，在食品、飲料、藥品、化妝品以及黃酮類產品方面的開發應用受到人們的青睞。近年來，關于蕎麥形態分類、種質資源與遺傳育種、生物技術、食品加工、產品貿易、營養與保健等方面的研究逐漸增多［3］。隨著人們飲食結構的改變和生活水平的提高，國內外對蕎麥的需求日益增長［4］。內蒙古是甜蕎麥的主產區之一［5］，通遼市庫倫旗的蕎麥種植面積在全區位居首位，每年種植達2.67萬hm2左右，正常年蕎麥產量4000萬kg，約占全國總產量的三分之一［6］。蕎麥作為庫倫旗具有明顯地區優勢的經濟作物，為農業增產、增收、農村經濟發展做出了較大貢獻。

蕎麥是需鉀較多的作物之一［7］，實際生產中，因缺乏科學合理的施肥技術指導，通遼市庫倫旗蕎麥生產中鉀肥施用不足或盲目施用現象普遍存在。由于作物對鉀素的吸收利用除了受環境因子、品種間基因差異影響外，還受鉀肥用量的影響。目前關于鉀肥施用量對作物產量和鉀素利用效率影響的研究多數是針對玉米、水稻和小麥等［8－12］主要作物進行的，而有關不同鉀肥用量對庫倫旗大粒蕎產量、鉀素吸收利用效率特征影響方面的研究尚未有系統的報道。為此，本文通過在通遼市庫倫旗設置甜蕎麥田間鉀肥肥效試驗，進一步分析了鉀肥用量對蕎麥產量、鉀素吸收利用效率等的影響，以期為通遼市庫倫旗甜蕎麥的合理高效施鉀提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2009和2010年連續兩年在通遼市庫倫旗扣河子鎮進行。試驗地位于北緯42°40'，東經121°20'，海拔460 m，年平均降水量450 mm，無霜期156 d，年有效積溫3200℃，雨熱同季，降水主要集中在7～9月份，屬溫帶半干旱大陸性季風氣候區。試驗地土壤為栗褐土，是通遼市庫倫旗典型的地帶性土壤類型，0—20 cm耕層土壤含有機質8.9 g/kg、堿解氮72.5 mg/kg、速效磷3.8 mg/kg、速效鉀62.4 mg/kg、pH 8.1。供試甜蕎麥品種為當地推廣應用的大粒蕎品種。2009年7月12日播種，9月11日收獲，期間降水19次，總降水量310 mm，2010年7月9日播種，9月8日收獲，期間降水22次，總降水量340 mm。

1.2 試驗設計

試驗設4個鉀肥水平處理，分別為 K2O 0、22.5、45、67.5 kg/hm2，以 K0、K22.5、K45、K67.5表示。每個處理重復3次，試驗小區面積20 m2(寬2 m，長10 m)，田間隨機區組排列。氮、磷肥用量各處理一致，均為 N 60 kg/hm2、P2O545 kg/hm2，磷、鉀肥全部做基肥，氮肥總量的20%做基肥，其余在甜蕎麥現蕾期一次性追施。氮肥為尿素(含 N 46%)，磷肥為重過磷酸鈣(含P2O546%)、鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。甜蕎麥條播，平均行距40 cm，株距6 cm;小區設1 m保護行。生育期內按當地生產習慣進行管理，及時防治病、蟲、草害。

1.3 測定項目與方法

在甜蕎麥播種前，采用5點梅花式取耕層土壤(0—20 cm)樣品，自然風干后，過1 mm篩，測定土壤pH值、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，過0.15 mm篩，測定土壤有機質含量。土壤pH值采用電位法測定(水土比5∶1)，土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮采用堿解擴散法，速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法，速效鉀采用1 mol/L中性NH4OAc浸提—火焰光度法測定［13］。

甜蕎麥成熟收獲前各小區選取長勢一致的代表性植株30株，人工脫粒后分籽粒和莖稈兩部分制樣，置于烘箱中經105℃殺青0.5 h后80℃烘干，粉碎，采用H2SO4－H2O2消煮，火焰光度計測定植株籽粒和莖稈鉀含量［13］。收獲時按小區單打單收，統計籽粒和莖稈產量。

有關參數的計算方法如下［14－15］:

植株鉀素累積量(TKA，kg/hm2)=植株干重×植株鉀含量

鉀素生理效率(KPE，kg/kg)=生物量/植株鉀素累積量

鉀素利用效率(KUE，kg/kg)=籽粒產量/植株鉀素累積量

鉀肥農學利用率(AEK，kg/kg)=(施鉀區籽粒產量－無鉀區籽粒產量)/施鉀量

鉀肥生理利用率(KPUE，kg/kg)=(施鉀區籽粒產量－無鉀區籽粒產量)/(施鉀區植株總吸鉀量－無鉀區植株總吸鉀量)

鉀肥效率(KFE，kg/kg)=籽粒產量/施鉀量

鉀肥利用率(KFUE，%)=(施鉀區植株總吸鉀量－無鉀區植株總吸鉀量)/施鉀量×100

試驗數據采用Microsoft Excel 2007和DPS7.05進行處理和方差分析，LSD法進行處理間多重比較。

2 結果與分析

2.1 鉀肥用量對甜蕎麥產量的影響

從表1可以看出，施用鉀肥能顯著提高甜蕎麥籽粒產量和莖稈產量，但籽粒產量卻表現為隨施鉀量的增加呈先增后降的趨勢。本試驗中兩年的結果表明，K45處理的籽粒產量最高，2009和2010年分別比K0處理高 53.3%和 53.4%，比 K22.5處理高10.6%和9.8%;而過量施鉀產量并未隨之提高，反而有所下降，K67.5處理2009年和2010年籽粒產量較最高產量(K45處理)分別下降了7.7%和7.1%;K45處理與其他各處理間的差異均達顯著水平，各施鉀處理的籽粒產量均顯著高于不施鉀處理(K0)。

兩年的結果還顯示，施鉀可促進莖稈產量的顯著增加，隨施鉀量的增加莖稈產量呈逐漸上升趨勢，施鉀后莖稈產量2009年和2010年分別比不施鉀提高了31.7% ～41.4%和35.6% ～41.8%，且差異顯著。K45和K67.5處理間秸稈產量沒有顯著差異，但與K22.5處理間差異均達顯著水平。甜蕎麥收獲指數的高低表明甜蕎麥籽粒產量在生物學總產量中所占比例的大小。本試驗結果表明，甜蕎麥收獲指數明顯受鉀肥施用量的影響，其順序為K45＞K22.5＞K67.5=K0，K45處理收獲指數最大，說明施鉀45 kg/hm2可以充分發揮甜蕎麥的產量潛力。

表1 鉀肥用量對甜蕎麥產量的影響Table 1 Effect of K application rates on buckwheat yield

線性加平臺模式、二次型加平臺模式、二次多項式模式、指數曲線模式、平方根模式通常用于擬合作物產量和施肥量的關系［16］。本研究選擇擬合度最高的二次多項式模式，將兩年的甜蕎麥產量和鉀肥用量進行擬合，得到一元二次肥料效應方程Y1=－0.262X12+24.229X1+1053.65(2009年)和Y2=－0.274X22+25.367X2+1095.75(2010年)(見圖1)，兩年的甜蕎麥產量和施肥量之間的相關系數均達到0.999(見表2)，說明產量和施鉀量之間關系高度相關。對肥料效應方程進行F檢驗(見表3)，其F值均大于F0.05，表明甜蕎麥產量和施鉀量之間的函數模型與實際情況擬合較好。利用肥料效應方程進行計算，求得2009年和2010年最高產量的施鉀量分別為46.2 kg/hm2和46.3 kg/hm2，最高產量分別為1614 kg/hm2和1682 kg/hm2。

圖1 產量與施鉀量間的模型擬合Fig．1 The models describing relationships between K2O rates and grain yield of buckwheat

表2 回歸統計Table 2 Regression statistics

表3 肥料效應方程顯著性檢驗Table 3 The fertilizer effect equation significance test

2.2 鉀肥用量對甜蕎麥含鉀量的影響

從表4可以看出，施鉀能顯著增加甜蕎麥籽粒的含鉀量，隨施鉀量的增加，籽粒含鉀量呈先增后降的趨勢，兩年結果的趨勢一致。2009和2010年K45處理的籽粒含鉀量均最高，分別比K0處理顯著增加了4.8%和5.1%。繼續增加鉀肥用量，甜蕎麥籽粒含鉀量反而有所下降，K67.5處理比K45處理籽粒含鉀量分別下降1.2%和0.8%，但兩處理間差異沒有達到顯著水平。

施鉀能顯著增加甜蕎麥莖稈中的含鉀量，隨鉀肥用量增加其含鉀量顯著提高。兩年結果顯示，甜蕎麥莖稈中的含鉀量各施鉀處理分別比不施鉀肥提高了8.3% ～19.8%(2009)和7.9% ～19.4%(2010)。甜蕎麥莖稈含鉀量，除K45與K67.5處理間差異不顯著外，其它各處理間差異均達顯著水平。從試驗整體結果來看，甜蕎麥籽粒含鉀量相對穩定，受鉀肥用量影響相對較小，莖稈含鉀量受鉀肥用量影響較大，可見增施鉀肥主要促進了甜蕎麥莖稈含鉀量的提高。

表4 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素含量的影響(%)Table 4 Effect of K application rates on potassium contents of buckwheat

2.3 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素累積量的影響

從表5可以看出，2009和2010年甜蕎麥籽粒鉀素累積量均隨鉀肥用量的增加呈先增后降的趨勢。3個施鉀處理中，甜蕎麥籽粒鉀素累積量均以K45處理最高，分別比K0高出60.7%和61.2%，過量施鉀籽粒鉀素累積量并未隨之提高，反而有所下降，2009年和2010年籽粒鉀素累積量K67.5處理較K45分別下降了8.8%和7.9%。甜蕎麥莖稈鉀素累積量和地上部植株鉀素總累積量均隨施鉀量的增加逐漸上升，在 K67.5處理時達最高，且均顯著高于K22.5和K45處理。兩年的試驗結果表明，鉀素在甜蕎麥各部位的分配比例明顯受鉀肥用量的影響，鉀肥用量越高，鉀素在籽粒中的分配比例相對越小，與K0處理相比，2009年 K22.5、K45和 K67.5處理的籽粒鉀素分配比例分別下降了0.07、0.21、1.78個百分點，2010年分別下降了0.25、0.26、1.62個百分點。在莖稈中的分配比例相對較大，但各處理間差異不顯著。

表5 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素累積量的影響Table 5 Effect of K application rates on potassium accumulation of buckwheat

2.4 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素養分利用效率的影響

鉀素利用效率可用鉀素生理效率(反映作物吸收鉀量對生物量的貢獻)和鉀素利用效率(反映作物吸收鉀量對籽粒產量的貢獻)表征。從施鉀對甜蕎麥鉀素利用效率的分析結果可以看出(表6)，不同鉀肥用量下甜蕎麥鉀素利用效率存在明顯差異，從整體來看甜蕎麥鉀素生理效率和鉀素利用效率均隨鉀肥用量的增加而下降。在本試驗條件下，兩年的試驗結果表明，甜蕎麥鉀素生理效率除K45和K67.5處理間差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平。鉀素利用效率K67.5處理與各處理間差異均達顯著水平，其他各處理間差異均未達顯著水平，說明適量施鉀有助于植株對鉀素的吸收。

施鉀量顯著影響甜蕎麥鉀肥利用率。從分析結果可以看出，不同鉀肥用量下甜蕎麥鉀肥利用效率存在明顯差異。整體來看甜蕎麥鉀肥農學利用率、生理利用率、鉀肥效率和鉀肥利用率均隨鉀肥用量的增加顯著下降，說明要提高甜蕎麥鉀肥利用率必須適當減少鉀肥施用量。

3 討論

1)施鉀肥對作物產量的影響前人已經進行了較多研究［17－20］，其結果表明，鉀肥對作物高產有重要作用，但鉀肥用量需在適宜范圍之內才能充分發揮作物的最大生產潛力。本研究結果顯示，從增產方面考慮，甜蕎麥適宜鉀肥用量為45 kg/hm2左右，這與前人研究的鉀肥用量對玉米、小麥、水稻和油菜等作物產量的影響結果相似，但甜蕎麥鉀肥適宜用量較少，這可能是由于不同種類的作物其營養遺傳因素不同所致。

表6 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素養分利用效率的影響Table 6 Effect of K application rates on potassium nutrient use efficiency of buckwheat

2)李銀水等［20］研究認為，油菜籽粒含鉀量相對穩定，受鉀肥用量影響相對較小，角殼和莖稈含鉀量受鉀肥用量的影響較大，增施鉀肥主要促進了油菜角殼和莖稈鉀含量的提高。本試驗結果表明，甜蕎麥籽粒含鉀量隨鉀肥用量的增加而提高的幅度相對較小，甜蕎麥莖稈含鉀量隨鉀肥用量增加而明顯提高，與李銀水等對油菜籽的研究結果相似。

楊波等［19］對水稻的研究結果表明，隨著施鉀量的增加，水稻鉀素積累總量增加，鉀素收獲指數下降。在本研究中，甜蕎麥植株鉀素總累積量隨施鉀量增加而增加，但是籽粒中分配比例卻隨之下降，與楊波等的研究結果一致。表明甜蕎麥過多增施鉀肥只能增加作物體內的養分含量，沒有表現出對經濟產量的貢獻。因此，鉀肥施用時應綜合考慮甜蕎麥鉀素在籽粒和秸稈中的分配比例和產量的平衡關系，以期獲得最大經濟效益。目前我國鉀肥資源比較短缺，大量施用化學鉀肥既浪費鉀礦資源又要花費大量資金，而甜蕎麥秸稈中殘留大量鉀，所以建議甜蕎麥收獲后秸稈還田，既可以培肥地力又可補充土壤鉀素，提高土壤鉀素的供應能力。

3)我國鉀肥資源狀況和鉀肥產業發展決定了我國鉀肥供應問題需要從合理施用鉀肥及循環利用的途徑去解決，而調控鉀肥需求則需要依靠科學的鉀肥施用技術。對作物鉀素利用效率的不同指標反映鉀素對作物生物量、籽粒產量的貢獻。汪自強等［21］研究發現，春大豆的鉀利用效率施鉀處理極顯著低于不施鉀處理。本研究結果顯示，甜蕎麥鉀生理效率和鉀素利用效率均隨施鉀量的增加而減小，表明施鉀使甜蕎麥植株營養體鉀利用效率降低，缺鉀時鉀素利用效率相對較高，與汪自強等的研究結果趨勢一致。

在本研究中，隨著鉀肥用量的增加，甜蕎麥鉀肥農學利用率、鉀肥生理利用率、鉀肥效率和鉀肥利用率均下降，與王宜倫等［17］研究的夏玉米鉀肥效率和鉀肥當季回收率均隨施鉀量的增加而減少的結果相一致，說明減少鉀肥施用量是提高鉀肥利用率的有效途徑之一。甜蕎麥品種大粒蕎在施鉀為K2O 22.5 kg/hm2條件下，鉀肥利用率較高，但作物產量低，達不到高產的要求。由于鉀素效率的高低，除施肥和環境因素外，作物品種可能是一重要的決定因子，因此要兼顧產量和利用效率時必須尋求鉀高效的蕎麥品種。本研究僅僅從施鉀量的角度研究了對甜蕎麥產量和鉀素利用效率的影響，對于不同品種鉀肥用量和利用效率等方面還有待進一步研究。

4 結論

在本試驗條件下，施鉀能提高甜蕎麥籽粒產量、促進甜蕎麥對鉀素的吸收和累積，施鉀45 kg K2O/hm2時，甜蕎麥籽粒產量、籽粒含鉀量和籽粒鉀素累積量均達到最高。通過二次曲線模擬，在施鉀量為K2O 46.2 kg/hm2(2009年)和46.3 kg/hm2(2010年)時達到最高產量。鉀素生理效率、鉀素利用效率、鉀肥農學利用率、鉀肥生理利用率、鉀肥效率和鉀肥利用率均隨鉀肥用量的增加而下降，施鉀量為K2O 22.5 kg/hm2時，甜蕎麥鉀肥利用效率最高。因此在內蒙古通遼市庫倫旗區域，要同時兼顧甜蕎麥的高產和鉀高效，其適宜施鉀量應為22.5 ～45 kg/hm2。

［1］ 趙鋼，唐宇，王安虎，馬榮．中國的蕎麥資源及其藥用價值［J］．中國野生植物資源，2007，(2):31－32.Zhao G，Tang Y，Wang A H，Ma R．Buckwheat resources and its medical-value in China［J］．Chinese Wild Plant Resour．，2007，(2):31－32.

［2］ Wang Q R，Oruta T，Wang L．Reseach and development of new products from bitter buckwheat［M］．Curr．Adv．Buckwheat Res．，1995．873－879.

［3］ 西北農林科技大學．國際蕎麥研究最新成果［J］．國際學術動態，2008，(1):14－16.Northwest A＆F University． Thelatestachievementsofthe international buckwheat research［J］．Int．Acad．Dev．，2008，(1):14－16.

［4］ 程黔．近年我國雜糧市場發展狀況［J］．糧食與油脂，2008，(8):33－35.Cheng Q．The development of cereals market in China in recent years［J］．Food Grease，2008，(8):33－35.

［5］ 馮佰利，姚愛華，高金峰，等．中國蕎麥優勢區域布局與開發研究［J］．中國農學通報，2005，21(3):375－377.Feng B L，Yao A H，Gao J F et al．Study on regional distribution and development of buckwheat in China［J］．Chin．Agric．Sci．Bull．，2005，21(3):375－377.

［6］ 盛晉華，張雄杰，陜方．內蒙古自治區蕎麥生產開發現狀與對策［J］．作物雜志，2009，(3):1－4.ShengJH， Zhang X J， Shan F． Currentstatus and countermeasure of buckwheat production and industry in the Inner Mongolia［J］．Crops，2009，(3):1－4.

［7］ 林汝法．中國蕎麥［M］．北京:中國農業出版社，1994.97－105.Lin R F．Buckwheat in China［M］．Bejing:China Agriculture Press，1994.97－105.

［8］ 何萍，金繼運，李文娟，等．施鉀對高油玉米和普通玉米吸鉀特性及子粒和品質的影響［J］．植物營養與肥料學報，2005，11(5):620－626.He P，Jin J Y，Li W J et al．Comparison of potassium absoption，yield and quality between high-oil and common corn affected by potassium application［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2005，11(5):620－626.

［9］ 李波，張吉旺，靳立斌，等．施鉀量對高產夏玉米產量和鉀素利用的影響［J］．植物營養與肥料學報，2012，18(4):832－838.Li B，Zhang J W，Jin L B et al．Effects of K fertilization on yield，K use efficiency of summer maize under high yield conditions［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2012，18(4):832－838.

［10］ 王強盛，甄若宏，丁艷鋒，等．鉀肥用量對優質粳稻鉀素積累利用及稻米品質的影響［J］．中國農業科學，2004，7(10):1444－1450.Wang Q S，Zhen R H，Ding Y F et al．Effects of potassium fertilizer application rates on plant potassium accumulation and grain quality of japonica rice［J］．Sci．Agric．Sin．，2004，7(10):1444－1450.

［11］ 宋桂云，徐正進，陳溫福，等．田間低鉀對不同穗型水稻鉀的吸收和利用效率的影響［J］．華北農學報，2006，21(6):89－94.Song G Y，Xu Z J，Chen W F et al．Influences of low potash on K absorption and use efficiency of different panicle rice variety［J］．Acta Agric．Boreali-Sin．，2006，21(6):89－94.

［12］ 鄒春琴，李振聲，李繼云．鉀利用效率不同的小麥品種各生育器官鉀營養特點［J］．中國農業科學，2002，35(3):340－344.Zou C Q，Li Z S，Li J Y．Characteristics of potassium nutrition of six wheat cultvars at different growth stages［J］．Sci．Agric．Sin．，2002，35(3):340－344.

［13］ 鮑士旦．土壤農化分析［M］．北京:中國農業出版社，2000.Bao S D．Agricultural chemistry analysis in soil［M］．Beijing:China Agriculture Press，2000.

［14］ 易鎮邪，王璞，陳平平，屠乃美．氮肥類型對夏玉米氮素吸收和利用的影響［J］．植物營養與肥料學報，2008，14(3):472－478.Yi Z X，Wang P，Chen P P，Tu N M．Effect of different types of nitrogen fertilizer on nitrogen absorption and utilization of summer maize(Zea mays L．)［J］．Plant Nutr．Fert．Sci．，2008，14(3):472－478.

［15］ 霍中洋，葛鑫，張洪程，等．施氮方式對不同專用小麥氮素吸收及氮肥利用率的影響［J］．作物學報，2004，30(5):449－454.Huo Z Y，Ge X，Zhang H C et al．Effect of different nitrogen application types on N-absorption and N-utilization rate of specific use cultivars of wheat［J］．Acta Agron．Sin．，2004，30(5):449－454.

［16］ Cerrato M E，Blackmer A M． Comparison of models for describing corn yield response to nitrogen fertilizer［J］．Agron．J．，1990，82:138－143.

［17］ 王宜倫，譚金芳，韓燕來，苗玉紅．不同施鉀量對潮土夏玉米產量、鉀素積累及鉀肥效率的影響［J］．西南農業學報，2009，22(1):110－113.Wang Y L，Tan J F，Han Y L，Miao Y H．Effects of different potassium fertilizer application rates on yield，plant K accumulation of summer maize and K－efficiency in alluvial soil［J］．Southwest China J．Agric．Sci．，2009，22(1):110－113.

［18］ 王宜倫，苗玉紅，譚金芳，等．不同施鉀量對砂質潮土冬小麥產量、鉀效率及土壤鉀素平衡的影響［J］．土壤通報，2010，41(1):160－163.Wang Y l，Miao Y H，Tan J F et al．Effects of different potassium fertilizer application rates on yield，K-efficiency of winter wheat and soil available K balance in sandy Chao soil［J］．Chin．J．Soil Sci．，2010，41(1):160－163.

［19］ 楊波，任萬軍，楊文鈺，等．不同種植方式下鉀肥用量對水稻鉀素吸收利用及產量的影響［J］．雜交水稻，2008，23(5):60－64.Yang B，Ren W J，Yang W Y et al．Effects of applying amounts of potassium fertilizer on potassium uptake and utilization and grain yield in rice under different planting modes［J］．Hybrid Rice，2008，23(5):60－64.

［20］ 李銀水，魯劍巍，廖星，等．鉀肥用量對油菜產量及鉀素利用效率的影響［J］．中國油料作物學報，2011，33(2):152－156.Li Y S，Lu J W，Liao X et al．Effect of potassium application rate on yield and fertilizer-potassium utilization efficiency in rapeseed［J］．Chin．J．Oil Crop Sci．，2011，33(2):152－156.

［21］ 汪自強，董明遠．不同鉀水平下春大豆品種的鉀利用效率研究［J］．大豆科學，1996，(3):202－207.Wang Z Q，Dong M Y．Potassium use efficiency of spring soybean under various potassium supply［J］．Soyb．Sci．，1996，(3):202－207.