施鉀量對藜麥養分吸收及產量的影響

趙璽 王致和 宿翠翠 張亞萍 余亞琳 馬鳳捷 張靖

摘要 ［目的］探究土壤速效鉀含量和藜麥養分吸收及產量對不同鉀肥施用量的響應規律。［方法］通過田間試驗分析了不同鉀肥施用量 （0、40、60、80、100 kg/hm2 ） 對土壤速效鉀含量、藜麥養分吸收、利用及產量構成的影響。［結果］不同施鉀水平下，土壤速效鉀含量隨藜麥生育期推進呈降低趨勢；且施鉀量為100 kg/hm2水平下，土壤速效鉀含量較高。隨施鉀量的增加，鉀肥貢獻率、鉀肥農學利用率（KAE）及鉀肥吸收利用率（KRE）呈先增后減趨勢，鉀素偏生產力呈減小趨勢；藜麥植株中氮、磷、鉀素的含量隨施鉀量的增加呈先增后減趨勢，且均在T3條件下達到最高；產量構成因素以T3處理最高，其產量較T0、T1、T2、T4分別提高102.58%、61.03%、43.14%、20.67%。［結論］施鉀80 kg/hm2 可獲得較高的藜麥產量及鉀肥利用效率，是研究區合理的鉀肥施用量。

關鍵詞 施鉀量；藜麥；養分吸收；產量構成

中圖分類號 S519? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）10-0134-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.030

Abstract ［Objective］ To investigate the response of soil available potassium content， nutrient absorption and yield of quinoa to different potassium application rates.［Method］ Field experiments were conducted to analyze the effects of different potassium application rates （0， 40， 60， 80， 100 kg/hm2） on soil available potassiun content， nutrient absorption， utilization and yield of quinoa.［Result］Under different K application levels， the content of available K in soil decreased with the development of quinoa.The content of soil available K was higher at 100 kg/hm2.With the increase of potassium application， the contribution rate of potassium fertilizer， the agricultural utilization rate of potassium fertilizer （KAE） and the absorption utilization rate of potassium fertilizer （KRE） increased firstly and then decreased obviously， and the partial productivity of potassium fertilizer decreased.The contents of N， P and K in quinoa plants increased first and then decreased.N， P and K were the highest in T3 treatment.Compared with T0， T1， T2 and T4， T3 treatment increased yield by 102.58%， 61.03%， 43.14% and 20.67%， respectively.［Conclusion］Potassium application rate of 80 kg/hm2 could obtain higher yield of quinoa and utilization efficiency of potassium fertilizer， which was a reasonable potassium application rate in the study area.

Key words Potassium level;Quinoa;Nutrient absorption;Yield

藜麥（Chenopodium quinoa Willd）屬雙子葉藜科草本植物，原產于南美洲，是唯一能滿足人體營養需求的全營養食品［1-3］。自2013 年“國際藜麥年”之后，我國山西、青海、甘肅等地陸續開始引進試種。截至2019年，全國藜麥種植面積近1.67萬hm2，總產量約2.88萬t，種植面積和總產量躍居世界第三。甘肅于2011年成功引進，并推廣至省內14個地區35個縣區，種植面積逐年擴增，得利于藜麥耐鹽堿、耐干旱、耐低溫等特性［4］，目前已成為甘肅高海拔、鹽堿區、貧瘠區、干旱少雨區的特色經濟作物之一。據統計，2019年甘肅藜麥種植面積超過0.6萬hm2，占全國藜麥種植面積的40%。

鉀是藜麥等作物生長發育的必需元素，目前已有較多學者對鉀肥與作物產量、品質、肥料利用率、光合等方面開展了研究，結果表明適量施鉀可有效防止作物倒伏，促進番茄、小麥等葉綠素合成及光合作用，進而提高作物產量［5-8］，改善植株氮、磷、鉀吸收能力，提高鉀肥利用效率［9-10］。隨著鉀肥用量的增加，植株對氮、磷、鉀素吸收量也增加；盆栽藜麥試驗表明，當鉀肥用量在63 kg/hm2時，藜麥干物質量及植株氮、磷、鉀素累積吸收量均最大［11］；鉀肥用量的研究集中于小麥、玉米、水稻等大宗作物，對藜麥大田生長的影響報道較少。

在藜麥生產中，普遍存在不施、少施或過量施鉀等現象，不僅不利于產量及鉀肥利用率的提升，還會使土壤養分失調，且過量施鉀同時會增加生產成本。因此，合理施用鉀肥、提高鉀肥利用效率是保證藜麥高效生產的關鍵。鉀肥利用率受鉀肥施用量及土壤特性等影響較大［12-13］。

筆者通過分析不同鉀肥施用量對“隴藜1號”鉀肥養分吸收利用效率及產量的影響，旨在為指導試驗區藜麥合理施鉀、提高鉀肥利用效率及藜麥優質高效生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在甘肅省農業工程技術研究院試驗基地（武威市涼州區黃羊鎮）進行。試驗區位于河西走廊東端（102°50′59″E，37°40′29″N），平均海拔1 744.5 m，年平均氣溫8.2 ℃。多年平均降雨量150 mm，年蒸發量2 400 mm。試驗區土壤類型為灌漠土，土壤容重1.29 g/cm3。0～30 cm土層全氮含量0.87 g/kg、有效磷15.5 mg/kg 、速效鉀34 mg/kg 、有機質8.51 g/kg、pH 8.53、電導率205.9 μS/cm。

1.2 試驗設計 采用隨機區組設計，品種為“隴藜1號”。施鉀量設4個水平：T1（40 kg/hm2）、T2（60 kg/hm2）、T3（80 kg/hm2）、T4（100 kg/hm2）及不施肥T0（0 kg/hm2 ），共5個處理 ，3 次重復，15個小區，小區面積35 m2，四周設保護帶。鉀肥采用農用硫酸鉀（K2O含量24%）；氮肥采用尿素（純氮46.4%），磷肥采用過磷酸鈣（P2O5 14%），氮、磷、鉀肥均于覆膜前以底肥形式一次性施入。采用膜下滴灌，每膜鋪設2條滴灌帶，一膜種植3行，膜面寬1.2 m，株距30 cm，行距40 cm，采用人工穴播，每穴播種3～5粒種子，播深2～3 cm。于2021年4月16日播種，4月22日出苗，9月10日收獲，生育期141 d。于播前、花期及灌漿期灌水，病蟲害防治等管理措施同大田。

1.3 測定內容與方法

1.3.1 測產及考種。藜麥成熟期每個試驗小區隨機選取5 株長勢一致植株，晾干脫粒后測定單株籽粒質量、單株穗重、千粒重等，換算籽粒產量。

1.3.2 土壤速效鉀。分別于出苗后第15天起每隔20 d在每個小區隨機選3個點用土鉆收集0～30 cm的土樣，土樣風干后過1 mm篩用于測定速效鉀含量，采用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定方法。

1.3.3 植株樣中氮、磷、鉀含量的測定。于藜麥出苗后第14天起每隔20 d，每個試驗小區隨機選取3株長勢一致的藜麥植株，置于105? ℃烘箱殺青后80 ℃烘干至恒重，將植株樣粉碎，過80目篩后取樣，用H2SO4 -H2O消煮，氮素含量測定采用凱氏定氮儀（FOSS-8400），磷素含量測定采用釩鉬黃比色法，鉀素含量測定采用火焰光度法。

1.3.4 鉀肥養分利用效率及相關參數計算。

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

鉀肥吸收利用率=（施鉀肥區藜麥鉀素總累積量-不施鉀肥區藜麥鉀素總累積量）/鉀肥用量×100%

鉀肥農學利用率（kg/kg）=（施鉀區藜麥產量-缺鉀區藜麥產量）/ 施鉀量

鉀肥偏生產力（kg/kg）= 施鉀區藜麥產量 /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）

鉀肥貢獻率=（施鉀肥區藜麥產量-不施鉀肥區藜麥產量）/施鉀肥區藜麥產量×100%

1.4 數據分析

采用 Microsoft Excel 2017進行數據處理，利用 SPSS 21軟件進行統計分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 鉀肥施用量對土壤速效鉀含量的影響 不同施鉀量水平下，藜麥各生長時期土壤速效鉀含量見圖1。從圖1可以看出，各處理土壤速效鉀含量在7月26日之前基本呈逐漸降低趨勢，7月26日以后趨于平穩。4個施鉀處理土壤速效鉀含量均明顯高于對照處理T0，分別較T0 高5.21%～19.35%、16.67%～67.78%、20.83%～61.47%、6.82%～84.68%，表明施用鉀肥能夠增加土壤的供鉀能力，有效促進藜麥植株對鉀素的吸收。土壤中速效鉀含量隨施鉀量的增加而增加，土壤速效鉀含量基本呈T4>T3>T2>T1>T0 趨勢，處理間差異顯著。

2.2 鉀肥施用量對藜麥氮、磷、鉀素含量的影響

從圖2a可以看出，在整個生育期內藜麥地上部氮素吸收量呈上升趨勢；出苗后55 d（6月17日）左右各處理藜麥吸收氮素平均為 1.47 % ，而出苗后75、95、115、135 d的地上部氮吸收量平均分別為 2.40%、3.58%、3.49%和3.67% 。與對照處理T0

相比，鉀肥處理顯著提高了藜麥地上部氮吸收量（P＜0.05），每個生長時期不施鉀處理T0植株中氮素含量最低，收獲期，施鉀處理T1、T2、T3、T4較不施鉀處理T0分別高11.27%、18.87%、31.03%、35.84%；同一鉀肥施用量條件下各生育期藜麥地上部氮吸收量總體呈先增加后趨于平穩趨勢，生長約95 d，藜麥植株中氮素的積累速率較快，其后漲幅不增加。不同生長時期T3和T4施鉀處理的植株中氮含量均高于其他處理，但這2個處理間無顯著差異。

不同鉀肥施用量藜麥植株對磷素的吸收動態見圖2b。由圖2b可知，全生育期藜麥對磷素吸收量隨生育進程呈緩慢上升趨勢；與不施鉀處理T0對比，施用鉀肥可以顯著提高藜麥不同生長時期植株對磷素的吸收量，各生長時期施鉀處理藜麥植株中磷素含量均高于不施鉀處理。出苗后115 d（8月16日）左右，各處理植株中磷素含量基本達到最大，收獲期各處理植株中磷素含量增幅不明顯，各生長時期藜麥植株中磷素含量在不同鉀肥使用量處理中表現各異，整體而言，整個生育期均以T3處理藜麥植株中磷素含量最高，T4次之，不施鉀處理T0最低。

不同鉀肥施用量藜麥植株中鉀素吸收動態見圖2c，整體變化趨勢與氮素、磷素一致，各處理植株中鉀素含量在整個生育過程中持續上升，趨勢明顯，在成熟期達到最高；出苗后55 d（6月17日）左右各處理藜麥吸收鉀素平均為1.80% ，而出苗后75、95、115、135 d時的地上部氮吸收量平均分別為 4.39%、7.07%、7.69%和8.37%。施用鉀肥可以提高藜麥植株對鉀素的吸收。藜麥植株中鉀素含量隨著施鉀水平的提高而不斷增高，同期比較，鉀素積累量基本呈 T4＞T3＞T2＞T1＞T0的規律，其中施鉀處理T4藜麥植株中鉀素含量較其他處理均大。各處理于收獲時鉀素累積量均達到峰值，各處理鉀素累積量依次為6.67%、6.89%、8.97%、9.47%、9.88%，各處理間差異顯著 （P＜0.05）。鉀素動態變化在出苗后95 d（7月26日）左右基本趨于穩定，表明適量施用鉀肥有利于促進藜麥早期對鉀素的大量吸收。

2.3 不同鉀肥施用量對藜麥產量構成因素的影響

由表1可知，施鉀對藜麥單株穗粒重、千粒重、單株穗重及產量均有一定的影響。其中單株穗粒重隨鉀肥用量的增加呈先增長后下降趨勢，不施鉀處理T0最低，為32.49 g，施鉀處理T3最高，為41.79 g，T3處理較T0、T1、T2、T4分別提高28.62%、17.52%、10.26%、3.01%；處理T2、T3、T4間存在差異，但差異不顯著，但與不施鉀處理T0差異顯著，不施鉀T0和低鉀處理T1間差異不顯著。

鉀肥施用量對藜麥千粒重有一定的影響，藜麥千粒重隨著鉀肥用量的增加呈先增長后下降趨勢，其中不施鉀處理T0的千粒重最低，為3.75 g，施鉀處理T3的千粒重最高為4.45 g，分別比T0、T1、T2、T4處理高18.67%、12.66%、5.20%、2.77%。各處理藜麥千粒重從大到小依次為T3>T4>T2>T1>T0。其中施鉀處理T2、T3、T4間差異不顯著，不施鉀處理T0和低鉀處理T1間差異也不顯著，但施鉀處理T2、T3、T4與不施鉀處理T0間存在顯著差異 （P＜0.05）。

鉀肥用量對單株穗重有影響，但5個處理藜麥的單株穗重相差不大，單株穗重最高為T3處理，較不施鉀處理T0和施鉀處理T1、T2、T4分別高25.11%、20.31%、6.39%、4.86%。其中施鉀處理T2、T3、T4藜麥單株穗重無顯著差異，不施鉀處理T0與低鉀處理T1間差異不顯著，但T2、T3、T4與T0、T1間差異顯著。這說明施鉀有利于提高藜麥單株穗重。

產量隨著施鉀量的增加呈先增長后下降趨勢，各處理間均存在差異，其中施鉀處理T3、T4與不施鉀處理T0、施鉀處理T1和T2間差異顯著。5個處理藜麥產量從高到低依次為T3、T4、T2、T1和T0，施鉀能有效提高藜麥的單位面積產量，各施鉀處理較不施鉀處理單位面積干重分別高25.79%、41.55%、102.58%、67.87%。

2.4 不同鉀肥施用量對藜麥鉀肥利用效率的影響

通常鉀肥利用率用鉀肥農學利用率（KAE）、鉀肥吸收利用率（KRE）、鉀肥生理利用率（KPE）、鉀肥偏生產力（PFPK）及鉀肥貢獻率等來表征。從表2可以看出，鉀肥農學利用率（KAE）、鉀肥吸收利用率（KRE）以及鉀肥貢獻率均隨著鉀肥施用量的增加呈先升高后降低趨勢；當鉀肥施用量大于80 kg/hm2后，以上3個指標均呈降低趨勢，說明鉀肥施用量超出一定限值后，藜麥得不到充分的吸收和利用，必須適當減量才能提高藜麥鉀肥利用效率；施鉀處理T3的KPE和PFPK較施鉀處理T2和T4高，處理T1的KPE和PFPK均較高，但該處理鉀肥貢獻率、KAE及KRE均較低。

3 討論

土壤鉀素按照有效性分為速效鉀 （水溶性鉀和交換性鉀）、緩效鉀 （非交換性鉀） 及相對無效鉀 （礦物鉀），其中速效鉀含量［14-15］決定土壤中鉀素水平。孔慶波等［16］連續3年研究滴灌條件下鉀肥減量對香蕉產量及鉀素平衡的結果表明，土壤中速效鉀、緩效鉀及全鉀均隨著施鉀量的增加而增大。不同施鉀水平對土壤速效鉀含量和養分吸收試驗中得出，施用鉀肥后土壤速效鉀含量顯著高于不施用鉀肥［17-18］。但曾德武等［19］認為，鉀肥施用量對收獲后稻田土壤中的磷素、氮素及鉀素含量的影響并不明顯。該研究表明，與不施用鉀肥處理T0相比，施用鉀肥的處理明顯提高了土壤速效鉀含量，收獲時，施鉀處理T1、T2、T3、T4土壤速效鉀分別較不施鉀處理T0提高20.45%、65.91%、29.55%、9.09%。土壤中速效鉀含量隨鉀肥施用量的增加而增大，整個生長期內，各處理土壤速效鉀含量表現為T4>T3>T2>T1>T0。鉀素可以促進作物莖稈伸長、莖稈維管束發育。藜麥出苗后至開花期是藜麥生長的旺盛期，也是鉀素的需求高峰期，需要土壤提供大量的鉀素，該時段土壤速效鉀含量迅速降低，開花后藜麥吸收鉀素量明顯減少，土壤中的速效鉀進行新的平衡轉化，使得土壤中的速效鉀含量趨于穩定。

鉀離子滲透性強，能夠快速透過生物膜。施用鉀肥能夠提高土壤中鉀素的含量，使得作物能快速吸收鉀離子，當作物體內鉀濃度達到一定量時，能夠促進植株對土壤中無機氮的吸收，同時也會對磷素的吸收產生影響［20］。王鋒等［21］研究認為，甘薯鉀素積累量變化呈“S”型增長曲線。施用鉀肥能夠顯著提高劍麻、棉花及藜麥等作物地上部和根系的吸鉀量，同時根系吸氮量、地上部和根系吸磷量均有所提高；但過量施用鉀肥會使棉花和藜麥等對氮、磷、鉀素的吸收量降低［22-23］。該研究得出，藜麥全生育期內氮、磷、鉀含量基本符合“S”型增長規律。當鉀肥用量從0 kg/hm2增至80 kg/hm2時，隨著鉀肥施用量的增加，藜麥植株中氮磷鉀含量均增加，當鉀肥用量高于80 kg/hm2時，藜麥植株中氮、磷、鉀含量增幅不大，施鉀處理T3與T4間差異不顯著。這說明適宜的鉀肥施用量能夠促進植株對土壤中氮磷鉀養分的吸收利用，也是藜麥生長發育的重要因素。

肥料利用率是反映肥料施用量是否合理的重要表征［24］。研究表明，施用鉀肥的春大豆鉀利用效率極顯著低于不施用鉀肥處理［25］。楊慶飛等［26］研究認為，隨著鉀肥施用量的增加，甘薯KRE 呈先增大后降低趨勢。該研究表明，隨著鉀肥施用量的增加，藜麥的鉀肥貢獻率、KAE和KER均呈先增后減趨勢，且在鉀肥施用量為80 kg/hm2時，KAE和KER均達到最大值，這與上述研究結果一致。甜蕎麥鉀生理效率隨著鉀肥施用量的增加而降低，甜蕎麥植株營養體中鉀素利用效率隨著施用鉀肥而降低，這表明土壤缺鉀時能夠有效提高鉀素利用效率［27］。該研究中，隨著施用鉀肥量的增加，T1處理中藜麥的KPE和PFPK 較高，T3>T2>T4，雖然T1 處理的KAE和PFPK較高，但藜麥產量和鉀素吸收量顯著低于T3處理，施鉀處理T3的單位面積產量較T4處理高20.67%。由此可知，要在保證產量的前提下，提高作物鉀肥利用效率，避免作物營養體對鉀素的奢侈吸收［28］。

肥料合理配施是土壤養分實現平衡的途徑，對實現資源高效、作物高產和環境保護等具有重要意義［29-30］。Jin［31］認為，養分投入不平衡是導致化肥利用效率低下和環境問題凸顯的根源。李新旺等［32］研究認為，長期合理配施化肥能全面提高土壤養分含量和作物產量。研究表明，施用鉀肥對促進作物營養器官的生長具有重要作用，并能夠提高作物植株對氮、磷、鉀等養分的吸收，且向生殖器官進行轉移和分配，從而提高作物的產量和品質［33-34］。該研究結果表明，不同施用鉀肥量處理下，藜麥單株穗粒重、千粒重、單株穗重及單位面積產量均表現為隨著鉀肥施用量的增加呈先增加后趨于平穩的變化趨勢，當施用鉀肥量為80 kg/hm2左右時，各產量構成因素指標均最大，當施加量繼續增加時，各指標增幅不大并呈略微降低趨勢，不同施鉀水平藜麥單位面積產量表現為T3＞T4＞T2＞T1＞T0。水稻、三七、甜蕎麥等產量在一定的鉀肥施用量范圍內隨施用鉀肥量的增加而增加，當鉀肥施用量繼續增加時，產量呈下降趨勢［17，27，35］，該研究結果與上述作物的研究結果一致。因此，追求藜麥高產穩產需合理施用鉀肥才能充分發揮作物的最大生產潛力。

4 結論

施用鉀肥能夠有效提升土壤供鉀能力，促進藜麥植株對氮素、磷素和鉀素吸收；其中T4土壤速效鉀含量較高，T3處理藜麥植株氮磷鉀吸收量較高。T3處理的鉀肥利用率及鉀肥貢獻率顯著高于其他處理；施用鉀肥能夠顯著提高藜麥產量，其中T3處理的產量及產量構成因素均優于其他處理。綜合藜麥養分吸收、鉀肥利用效率及產量等因素，施用80 kg/hm2鉀肥更有助于實現藜麥高產，且能提高鉀肥利用效率。

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