不同鉀肥處理對甘薯養分吸收利用和產量的影響

楊慶飛，許定義，陳 浩，吳建軍

（1. 華容縣農業綜合技術推廣中心，湖南 岳陽 414200；2. 華容縣農業農村局，湖南 岳陽 414200）

甘薯（Ipomoea batatasLam.）是一種營養價值和工業利用價值都很高的旋花科草本植物[1]。據FAO統計資料，2016 年我國甘薯年種植面積在3.3×106hm2左右，約占世界總面積的30%；總產量7 000 萬t 左右，約占世界總產量的40%，是世界甘薯主產國。甘薯產量的持續穩定和提高對于農業和相關工業的可持續發展具有重要意義。

甘薯增施鉀肥能夠增加植株內鉀含量，從而提升其葉綠素含量、光系統Ⅱ活性和凈光合速率，增加塊根直鏈淀粉含量，進而提高總淀粉含量與淀粉產量[2]。施鉀不僅提高了甘薯的塊根重量，還通過促進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能力，增加了甘薯的塊根數量，塊根重量與塊根數量的提升共同促進了甘薯產量的增加[3]。藤艷等[4]研究表明，施鉀量為300 kg/hm2時，甘薯產量最高。黃艷霞等[5]認為，施鉀量（K2O）160 kg/hm2是甘薯高產高效的施鉀栽培模式。趙風芹等[6]研究認為施鉀可提高地下部干物質分配比率，加單株結薯數和單塊薯質量，從而提高甘薯產量，以施鉀量為180 kg/hm2時增產幅度最大。然而由于研究品種及土壤性質等因素不同，沒有一致的結論，且施鉀對甘薯養分吸收利用的影響以及鉀在各器官的分配研究較少。

在甘薯栽培生產中，存在著不施、少施或過量施鉀肥等盲目施肥的現象，導致鉀肥利用率低，不能充分發揮鉀肥對甘薯的增產作用，還使土壤中氮、磷、鉀比例失調，以致投肥成本提高，產量和品質卻下降，降低了甘薯的生產效益，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等[7-8]。筆者研究不同施鉀水平對淀粉型甘薯湘薯98 的氮、磷、鉀養分吸收利用以及產量的影響，試圖找出最適施鉀水平，為指導合理施用鉀肥、提高甘薯的鉀肥生產效率提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗地

供試品種為淀粉型甘薯品種湘薯98（淀粉含量23.14%）。試驗于2019 年5—11 月在湖南省岳陽市華容縣三封寺鎮復興村進行。試驗地屬黃壤土，土壤pH 值4.7，有機質含量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 試驗設計

試驗設有不同鉀肥施用量6 個處理。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 各處理有效養分施用量 （kg/hm2）

試驗隨機區組排列，3 次重復，每個小區種植5 壟，壟長為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。

1.3 測定項目及方法

于栽后30、60、90、120 和150 d，在每個小區第一壟連續取5株，測定單株薯重、單株薯數及莖葉重，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 凱氏定氮儀測定氮含量、釩鉬黃比色法測定磷含量、火焰光度法測定鉀含量。收獲時測定各小區薯塊的大中薯（商品薯，≥100 g/個）及小薯（非商品薯，＜100 g/個）個數及鮮重以及莖葉鮮重。

1.4 計算方法

采用Microsoft Excel 2007 和DPS 7.05 軟件進行數據處理和統計分析。

養分積累速率及最大養分積累速率計算：以移栽后天數（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)對甘薯養分積累量進行擬合。通過對方程求一階導數可得甘薯養分積累速率方程V=Y′=Kabe-bx/(1+ae-bx)2，對方程求二階導數得Y′′=Kab2e-bx(ae-bx-1)/ (1+ae-bx)3，當Y′′=0 時，出現最大速率，此時的X 值為出現最大速率的時間，把此時的X 值代入速率方程所得即甘薯最大養分積累速率。

有關鉀肥養分利用效率及相關參數計算公式如下[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（%）=收獲部分吸鉀量/植株總吸鉀量

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

鉀肥農學利用率（kg/kg）=（施鉀區甘薯塊根產量-缺鉀區甘薯塊根產量）/施鉀量

鉀肥偏生產力（kg/kg）=施鉀區甘薯塊根產量/施鉀量

鉀肥生理利用率（kg/kg）=（施鉀區產量-缺鉀區產量）/（施鉀區植株總吸鉀量-缺鉀區植株總吸鉀量）。

其中，公式中的缺鉀區僅氮、磷施用量相同，沒有施鉀，即試驗中的K2 處理。

2 結果與分析

2.1 對養分吸收動態與速率的影響

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），決定系數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期與施鉀量有關，均比不施鉀的提早，以施鉀量K4 處理即150 kg/hm2時最早，為移栽后68 d，較K1 提早20 d 左右，較K6 提早4 d，且與同時期鉀素積累量的大小關系一致，K4 處理的最大積累速率達到1.86 kg/(hm2·d)，說明適量施鉀有利于促進甘薯對鉀素的早期大量吸收。

表2 甘薯養分積累與移栽后時間的關系的回歸方程

表3 甘薯養分積累最大速率及出現時間

甘薯氮和磷的吸收積累動態以及速率的變化規律與鉀素基本一致（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 甘薯養分積累量隨時間的變化

2.2 對養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，養分積累量先增后減，均呈“S”型變化趨勢，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時最有利于甘薯各器官的養分積累。

表4 收獲期甘薯養分積累量的差異 （kg/hm2）

2.3 鉀肥用量對甘薯鉀肥利用率的影響

鉀肥利用率可用鉀肥農學利用率（KAE）、鉀肥偏生產力（PFPK）、鉀肥吸收利用率（KRE）、鉀肥生理利用率（KPE）和鉀收獲指數（KHI）來表征，這些指標從不同的側面描述了作物對鉀肥的利用效率[11]。從表5 可以看出鉀肥生理利用率、鉀肥農學利用率與以及鉀肥偏生產力隨著施鉀量增加而呈下降趨勢，說明要提高甘薯鉀肥利用率必須適當減少鉀肥施用量；鉀肥吸收利用率、鉀收獲指數隨著施鉀量增加而增大，當施鉀量為150 kg/hm2（即K4）時達到最大，施鉀量繼續增加，鉀肥吸收利用率和鉀收獲指數反而下降，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 施鉀量對甘薯結薯及收獲期產量的影響

由表6 可以看出產量隨著施鉀量增大而增加，鉀肥增產率為9.12%～15.68%，施鉀量達到150 kg/hm2時產量達到最高，鉀肥增產率為15.68%，即K4 處理；然后隨著施鉀量的繼續增大，產量逐漸減小。K4 產量最高，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 增產達到顯著水平，說明適施鉀肥能提高甘薯產量；K1 產量最低，與K2 差異不顯著，說明僅施氮、磷肥不能達到增產效果。K6 的產量僅略高于K2，差異不顯著，說明過施鉀肥反而無法達到增產的目標。各處理的商品率均無顯著差異，說明適施鉀肥對提高商品薯率沒有顯著作用。

表6 不同處理間甘薯產量的比較

3 討論與結論

鉀離子滲透性強，能夠選擇性地快速透過生物膜。農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，當作物體內鉀濃度提高時，對土壤中無機氮的吸收具有促進作用，對磷的吸收也有明顯影響[12]。王峰等[13]研究表明，在整個生育期內，甘薯鉀素積累量變化動態呈“S”型增長曲線。試驗證明，不同處理甘薯整個生育期內氮、磷、鉀積累量均符合“S”型增長規律，在施鉀量達到150 kg/hm2時，甘薯各時期的養分積累量均為最高。施鉀肥能使甘薯養分最大積累速率提前，當施鉀量達到150 kg/hm2時，氮、磷、鉀最大積累速率出現均最早，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，甘薯的養分最大積累速率出現最早，且速率最大，能最大提高甘薯的養分積累量，提高為最適施鉀量。

施鉀能提高甘薯各器官的養分積累量，不僅增加了植株各器官的鉀積累量，同時也促進植株氮、磷積累。對甘薯收獲期各器官養分積累量分析表明，養分積累的主要器官在塊根。施鉀量為150 kg/hm2時氮、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重要指標[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時達到最高值，隨著施鉀量繼續增加而下降。甘薯KAE、KPE、PEPK 均在施鉀量為75 kg/hm2時最高，隨著施鉀量增加而下降，與王宜倫等[9]研究結果一致，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。

作物的產量取決于光合作用積累的干物質量以及光合同化物的運輸和分配，鉀不但可影響作物光合作用，而且能促進光合同化物的輸送。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，增強地上部同化產物向地下塊根運輸的能力，增加干物質積累，提高干物質在塊根中的分配率，提高塊根產量[15-16]。試驗研究表明，適施鉀肥能夠明顯提高甘薯產量，這與前人研究結果一致，甘薯產量隨著施鉀量的增加呈拋物線變化規律，當施硫酸鉀量達到150 kg/hm2時，產量達到最高，增長率達到15.68%。

以淀粉型甘薯湘薯98 作為試驗材料，并找到了最佳鉀肥用量（150 kg/hm2），對大田生產有一定的指導意義，但僅從施鉀量的角度研究了對甘薯產量和養分吸收，鉀素積累以及利用效率的影響，對于不同品種鉀肥用量和施用鉀肥類型等方面還有待進一步研究。