侯迷紅，范 富，宋桂云，蘇雅樂，紀(jì)鳳輝

(1內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼028043;2通遼市土壤肥料工作站，內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)區(qū)，西南部為苦蕎主產(chǎn)區(qū)。蕎麥富含蛋白質(zhì)、脂肪以及蘆丁、槲皮素、蕎醇等黃酮類物質(zhì)，具有較高的營養(yǎng)及藥用價(jià)值［2］，在食品、飲料、藥品、化妝品以及黃酮類產(chǎn)品方面的開發(fā)應(yīng)用受到人們的青睞。近年來，關(guān)于蕎麥形態(tài)分類、種質(zhì)資源與遺傳育種、生物技術(shù)、食品加工、產(chǎn)品貿(mào)易、營養(yǎng)與保健等方面的研究逐漸增多［3］。隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變和生活水平的提高，國內(nèi)外對蕎麥的需求日益增長［4］。內(nèi)蒙古是甜蕎麥的主產(chǎn)區(qū)之一［5］，通遼市庫倫旗的蕎麥種植面積在全區(qū)位居首位，每年種植達(dá)2.67萬hm2左右，正常年蕎麥產(chǎn)量4000萬kg，約占全國總產(chǎn)量的三分之一［6］。蕎麥作為庫倫旗具有明顯地區(qū)優(yōu)勢的經(jīng)濟(jì)作物，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。

蕎麥?zhǔn)切桠涊^多的作物之一［7］，實(shí)際生產(chǎn)中，因缺乏科學(xué)合理的施肥技術(shù)指導(dǎo)，通遼市庫倫旗蕎麥生產(chǎn)中鉀肥施用不足或盲目施用現(xiàn)象普遍存在。由于作物對鉀素的吸收利用除了受環(huán)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(guān)于鉀肥施用量對作物產(chǎn)量和鉀素利用效率影響的研究多數(shù)是針對玉米、水稻和小麥等［8－12］主要作物進(jìn)行的，而有關(guān)不同鉀肥用量對庫倫旗大粒蕎產(chǎn)量、鉀素吸收利用效率特征影響方面的研究尚未有系統(tǒng)的報(bào)道。為此，本文通過在通遼市庫倫旗設(shè)置甜蕎麥田間鉀肥肥效試驗(yàn)，進(jìn)一步分析了鉀肥用量對蕎麥產(chǎn)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(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2009和2010年連續(xù)兩年在通遼市庫倫旗扣河子鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)地位于北緯42°40'，東經(jīng)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(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)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(jī)質(zhì)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(dāng)?shù)赝茝V應(yīng)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)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(gè)處理重復(fù)3次，試驗(yàn)小區(qū)面積20 m2(寬2 m，長10 m)，田間隨機(jī)區(qū)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(xiàn)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(qū)設(shè)1 m保護(hù)行。生育期內(nèi)按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行管理，及時(shí)防治病、蟲、草害。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

在甜蕎麥播種前，采用5點(diǎn)梅花式取耕層土壤(0—20 cm)樣品，自然風(fēng)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(jī)質(zhì)含量。土壤pH值采用電位法測定(水土比5∶1)，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮采用堿解擴(kuò)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(qū)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(jīng)105℃殺青0.5 h后80℃烘干，粉碎，采用H2SO4－H2O2消煮，火焰光度計(jì)測定植株籽粒和莖稈鉀含量［13］。收獲時(shí)按小區(qū)單打單收，統(tǒng)計(jì)籽粒和莖稈產(chǎn)量。

有關(guān)參數(shù)的計(jì)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(chǎn)量/植株鉀素累積量

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率(AEK，kg/kg)=(施鉀區(qū)籽粒產(chǎn)量－無鉀區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施鉀量

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

鉀肥效率(KFE，kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/施鉀量

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

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和DPS7.05進(jìn)行處理和方差分析，LSD法進(jìn)行處理間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥用量對甜蕎麥產(chǎn)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(chǎn)量和莖稈產(chǎn)量，但籽粒產(chǎn)量卻表現(xiàn)為隨施鉀量的增加呈先增后降的趨勢。本試驗(yàn)中兩年的結(jié)果表明，K45處理的籽粒產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量較最高產(chǎn)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(dá)顯著水平，各施鉀處理的籽粒產(chǎn)量均顯著高于不施鉀處理(K0)。

兩年的結(jié)果還顯示，施鉀可促進(jìn)莖稈產(chǎn)量的顯著增加，隨施鉀量的增加莖稈產(chǎn)量呈逐漸上升趨勢，施鉀后莖稈產(chǎn)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(chǎn)量沒有顯著差異，但與K22.5處理間差異均達(dá)顯著水平。甜蕎麥?zhǔn)斋@指數(shù)的高低表明甜蕎麥籽粒產(chǎn)量在生物學(xué)總產(chǎn)量中所占比例的大小。本試驗(yàn)結(jié)果表明，甜蕎麥?zhǔn)斋@指數(shù)明顯受鉀肥施用量的影響，其順序?yàn)镵45＞K22.5＞K67.5=K0，K45處理收獲指數(shù)最大，說明施鉀45 kg/hm2可以充分發(fā)揮甜蕎麥的產(chǎn)量潛力。

表1 鉀肥用量對甜蕎麥產(chǎn)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(xiàng)式模式、指數(shù)曲線模式、平方根模式通常用于擬合作物產(chǎn)量和施肥量的關(guān)系［16］。本研究選擇擬合度最高的二次多項(xiàng)式模式，將兩年的甜蕎麥產(chǎn)量和鉀肥用量進(jìn)行擬合，得到一元二次肥料效應(yīng)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(chǎn)量和施肥量之間的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.999(見表2)，說明產(chǎn)量和施鉀量之間關(guān)系高度相關(guān)。對肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn)(見表3)，其F值均大于F0.05，表明甜蕎麥產(chǎn)量和施鉀量之間的函數(shù)模型與實(shí)際情況擬合較好。利用肥料效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算，求得2009年和2010年最高產(chǎn)量的施鉀量分別為46.2 kg/hm2和46.3 kg/hm2，最高產(chǎn)量分別為1614 kg/hm2和1682 kg/hm2。

圖1 產(chǎn)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(tǒng)計(jì)Table 2 Regression statistics

表3 肥料效應(yīng)方程顯著性檢驗(yàn)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(jié)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(xù)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(dá)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(jié)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(dá)顯著水平。從試驗(yàn)整體結(jié)果來看，甜蕎麥籽粒含鉀量相對穩(wěn)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(jìn)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(gè)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(shí)達(dá)最高，且均顯著高于K22.5和K45處理。兩年的試驗(yàn)結(jié)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(gè)百分點(diǎn)，2010年分別下降了0.25、0.26、1.62個(gè)百分點(diǎn)。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(yǎng)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(xiàn))和鉀素利用效率(反映作物吸收鉀量對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn))表征。從施鉀對甜蕎麥鉀素利用效率的分析結(jié)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(yàn)條件下，兩年的試驗(yàn)結(jié)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(dá)顯著水平。鉀素利用效率K67.5處理與各處理間差異均達(dá)顯著水平，其他各處理間差異均未達(dá)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(jié)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(nóng)學(xué)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(dāng)減少鉀肥施用量。

3 討論

1)施鉀肥對作物產(chǎn)量的影響前人已經(jīng)進(jìn)行了較多研究［17－20］，其結(jié)果表明，鉀肥對作物高產(chǎn)有重要作用，但鉀肥用量需在適宜范圍之內(nèi)才能充分發(fā)揮作物的最大生產(chǎn)潛力。本研究結(jié)果顯示，從增產(chǎn)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(chǎn)量的影響結(jié)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(yǎng)遺傳因素不同所致。

表6 鉀肥用量對甜蕎麥鉀素養(yǎng)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(rèn)為，油菜籽粒含鉀量相對穩(wěn)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(jìn)了油菜角殼和莖稈鉀含量的提高。本試驗(yàn)結(jié)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(jié)果相似。

楊波等［19］對水稻的研究結(jié)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(shù)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(jié)果一致。表明甜蕎麥過多增施鉀肥只能增加作物體內(nèi)的養(yǎng)分含量，沒有表現(xiàn)出對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。因此，鉀肥施用時(shí)應(yīng)綜合考慮甜蕎麥鉀素在籽粒和秸稈中的分配比例和產(chǎn)量的平衡關(guān)系，以期獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。目前我國鉀肥資源比較短缺，大量施用化學(xué)鉀肥既浪費(fèi)鉀礦資源又要花費(fèi)大量資金，而甜蕎麥秸稈中殘留大量鉀，所以建議甜蕎麥?zhǔn)斋@后秸稈還田，既可以培肥地力又可補(bǔ)充土壤鉀素，提高土壤鉀素的供應(yīng)能力。

3)我國鉀肥資源狀況和鉀肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展決定了我國鉀肥供應(yīng)問題需要從合理施用鉀肥及循環(huán)利用的途徑去解決，而調(diào)控鉀肥需求則需要依靠科學(xué)的鉀肥施用技術(shù)。對作物鉀素利用效率的不同指標(biāo)反映鉀素對作物生物量、籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。汪自強(qiáng)等［21］研究發(fā)現(xiàn)，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(jié)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?duì)I養(yǎng)體鉀利用效率降低，缺鉀時(shí)鉀素利用效率相對較高，與汪自強(qiáng)等的研究結(jié)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(nóng)學(xué)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(dāng)季回收率均隨施鉀量的增加而減少的結(jié)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(chǎn)量低，達(dá)不到高產(chǎn)的要求。由于鉀素效率的高低，除施肥和環(huán)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(chǎn)量和利用效率時(shí)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(chǎn)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(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，施鉀能提高甜蕎麥籽粒產(chǎn)量、促進(jìn)甜蕎麥對鉀素的吸收和累積，施鉀45 kg K2O/hm2時(shí)，甜蕎麥籽粒產(chǎn)量、籽粒含鉀量和籽粒鉀素累積量均達(dá)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(shí)達(dá)到最高產(chǎn)量。鉀素生理效率、鉀素利用效率、鉀肥農(nóng)學(xué)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(shí)，甜蕎麥鉀肥利用效率最高。因此在內(nèi)蒙古通遼市庫倫旗區(qū)域，要同時(shí)兼顧甜蕎麥的高產(chǎn)和鉀高效，其適宜施鉀量應(yīng)為22.5 ～45 kg/hm2。

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