汪順義,劉 慶,史衍璽,李 歡

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,山東 青島 266109)

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滴灌施肥條件下甘薯鉀肥分期施用的研究

汪順義,劉 慶,史衍璽,李 歡

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,山東 青島 266109)

為確定甘薯生產(chǎn)中鉀肥最佳分期施用時(shí)期,采用田間試驗(yàn)方法,利用水肥一體化技術(shù),研究了不同分期施鉀方式及時(shí)期對(duì)甘薯產(chǎn)量形成、鉀素吸收利用和收獲后土壤養(yǎng)分變化的影響。2013-2014年設(shè)CK、K1(鉀肥基施)、K2(1/2鉀肥基施+1/2鉀肥追施)和K3(鉀肥0基施+鉀肥全部后期施用) 3種不同施鉀方式;在K2和K3這2種施鉀方式基礎(chǔ)上按移栽后75,100,120 d分期施鉀的時(shí)期各劃分3個(gè)處理,試驗(yàn)共8個(gè)處理,結(jié)果表明,從不同施鉀方式和時(shí)期來看,與鉀肥基施相比,75,100 d分期施鉀(1/2基施+1/2追施)能增加甘薯100～160 d干質(zhì)量、氮鉀積累量和鉀肥利用效率,2013年產(chǎn)量增加13.8%,13.5%,2014年產(chǎn)量增加19.1%,18.6%。甘薯施鉀方式采用1/2基施+1/2封壟期追施的方式,施鉀時(shí)期在移栽后75 d或100 d甘薯對(duì)鉀肥的吸收量最高。與鉀肥全部基施相比,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施處理鉀肥生產(chǎn)效率2013年分別提高11.3%,11.5%,2014年分別提高18.6%,19.0%;2013年鉀效率分別提高了6.2,6.3個(gè)百分點(diǎn),2014年提高9.4,9.6個(gè)百分點(diǎn);2013年鉀肥表觀利用率分別提高8.2,6.2個(gè)百分點(diǎn),2014年分別提高9.1,7.7個(gè)百分點(diǎn)。滴灌施肥條件下甘薯施鉀方式應(yīng)采用1/2基施+1/2封壟期追施的方式,且施鉀時(shí)期在移栽后75～100 d為宜。

甘薯;施鉀時(shí)期;鉀肥利用

我國是甘薯種植大國,年均總產(chǎn)量和年均種植面積都居世界首位,甘薯的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)對(duì)于維持農(nóng)業(yè)和相關(guān)工業(yè)的發(fā)展意義重大[1]。甘薯屬于典型的喜鉀作物,鉀肥作為調(diào)控甘薯生長的關(guān)鍵因素發(fā)揮著不可替代作用,對(duì)甘薯的塊根膨大和產(chǎn)量形成具有重要影響[2]。為省時(shí)省力并獲得可觀的產(chǎn)量,甘薯的鉀肥施用方式多為“一炮轟”的模式[3]。大量研究表明，甘薯的吸鉀高峰處于生長中后期,而苗期吸收量相對(duì)較少[4-6],基施的鉀肥容易隨雨水流失或被土壤固持,到了甘薯生長后期根系附近鉀素濃度相對(duì)較低,無法滿足后期對(duì)鉀素的需求[7]。加之距離根系較遠(yuǎn)的鉀素受擴(kuò)散速度慢的影響不能及時(shí)遷移到根系附近,在根系周圍出現(xiàn)鉀素虧缺區(qū),嚴(yán)重制約甘薯的鉀肥利用效率和產(chǎn)量的提高[8]。鑒于此,前人對(duì)甘薯鉀肥的分期施用進(jìn)行探索并取得了一定的節(jié)肥增減效果[9-10],但是這些研究均在傳統(tǒng)的人工追施基礎(chǔ)上進(jìn)行。甘薯的生長特性與小麥、玉米、棉花等作物不同,薯蔓并長期之后甘薯葉片逐漸增多,莖葉開始覆蓋地面并封壟。由于肥厚的葉片遮擋,分期施入的鉀肥往往難以直接到達(dá)甘薯根部被最大效率吸收,傳統(tǒng)的后期施鉀費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易擾動(dòng)甘薯的正常生長,導(dǎo)致施肥效果不佳[11]。

針對(duì)“一炮轟”的施肥方式所帶來的鉀肥利用率低以及甘薯后期脫肥的問題,筆者采用水肥一體化技術(shù)進(jìn)行了鉀肥分期施用的初步探討,研究發(fā)現(xiàn)鉀肥分期施用能顯著提高鉀肥利用率及甘薯產(chǎn)量[12]。在此基礎(chǔ)上,為明確最佳的分期施鉀時(shí)期,本試驗(yàn)根據(jù)甘薯的需鉀特點(diǎn),進(jìn)一步探討不同時(shí)期供鉀對(duì)甘薯產(chǎn)量形成及鉀肥利用的影響,為實(shí)現(xiàn)甘薯的高產(chǎn)高效栽培和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)選用北方主栽淀粉型甘薯品種商薯19號(hào),于2013年5月17日和2014年5月10日在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代科技示范園布置田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地屬于暖溫帶季風(fēng)氣候,降水集中,雨熱同季,年平均氣溫11～14 ℃。膠州實(shí)驗(yàn)基地土壤類型為砂姜黑土,2013年基礎(chǔ)肥力為:堿解氮40.7 mg/kg;速效磷17.2 mg/kg;速效鉀40.8 mg/kg;緩效鉀49.6 mg/kg;有機(jī)質(zhì)10.7 g/kg。2014年基礎(chǔ)肥力為:堿解氮44.4 mg/kg;速效磷18.2 mg/kg;速效鉀49.3 mg/kg;緩效鉀53.6 mg/kg;有機(jī)質(zhì)11.4 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)K1(135 kg/hm2鉀肥全部基施)、K2(67.5 kg/hm2鉀肥基施+67.5 kg/hm2鉀肥追施)和K3(135 kg/hm2鉀肥全部后期施用)3種施鉀方式;在K2和K3 這2種施鉀方式基礎(chǔ)上各劃分為移栽后75,100,120 d 3個(gè)分期施鉀時(shí)期,再加上CK處理(不施鉀肥),試驗(yàn)共8個(gè)處理。采用起壟凈作栽培方式,栽種密度為50 000株/hm2。薯苗按單壟雙行錯(cuò)位扦插,株距0.36 m、壟距1.1 m,小區(qū)面積52.8 m2(8.0 m×6.6 m),每個(gè)處理3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)壟上鋪設(shè)滴灌帶,基施鉀肥在移栽后7 d以滴灌形式施入,追施鉀肥在試驗(yàn)處理劃定天數(shù)以滴灌形式施入。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

于移栽后50,100,120,140,160 d采樣,每小區(qū)采樣20株,記錄地上部莖葉鮮質(zhì)量、地下部塊根鮮質(zhì)量,種植160 d后收獲并記產(chǎn)。地上部莖葉切碎混合均勻后,稱取鮮樣200 g左右,于80 ℃下烘至恒重。將塊根切成粒狀均勻混合后取樣150 g,采取相同方法烘干測(cè)定其干物質(zhì)重。植株的氮鉀采用常規(guī)分析方法。收獲后每試驗(yàn)小區(qū)以5點(diǎn)法采集0～20,20～40 cm土壤樣品,風(fēng)干后用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)土壤速效鉀。

1.4 計(jì)算公式

鉀利用效率(kg/kg)=收獲部分產(chǎn)量/植株總吸鉀量;鉀收獲指數(shù)=收獲部分吸鉀量/植株總吸鉀量;鉀肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=塊根產(chǎn)量/施鉀量;鉀效率(kg/kg)=薯塊產(chǎn)量/(施肥量+土壤供鉀量);鉀肥表觀利用率= (施肥區(qū)鉀吸收量-不施肥區(qū)鉀吸收量)/施鉀量×100%;鉀肥農(nóng)學(xué)利用率=(處理區(qū)產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)產(chǎn)量)/(鉀肥用量×養(yǎng)分含量)×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 18.0(SPSS Institute,Inc.,Cary,NC,USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,方差分析比較處理間的效應(yīng)差異,LSD法比較平均數(shù)間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯干質(zhì)量積累及產(chǎn)量形成

干質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化是反映甘薯生長狀況重要指標(biāo)和影響甘薯產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。2013與2014年試驗(yàn)結(jié)果表明,與CK相比,施鉀均能提高甘薯地上和地下部干質(zhì)量。不同施鉀方式相比較,甘薯生長前期K1處理甘薯地上和地下部干質(zhì)量顯著高于K2和K3處理,但160 d(收獲期)K2處理地上和地下部干質(zhì)量增加并高于K1處理;鉀肥1/2基施+1/2追施處理地上和地下部干質(zhì)量高于鉀肥全部后期追施處理。K2處理3個(gè)不同施鉀時(shí)期相比,移栽后75 d追施鉀肥處理地下部干質(zhì)量高于其余兩處理,移栽后160 d,鉀肥1/2基施+1/2 75 d追施地下部干質(zhì)量和鉀肥1/2基施+1/2 100 d追施鉀肥地下部干質(zhì)量差異不顯著(表1)。

2013與2014年試驗(yàn)結(jié)果均表明,不同施鉀方式與CK相比均能顯著提高甘薯收獲期產(chǎn)量。不同施鉀處理方式間相比,K2(鉀肥1/2基施+1/2追施)處理產(chǎn)量高于K1(鉀肥基施)和K3(鉀肥全部后期追施)處理。與鉀肥基施相比,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和鉀肥1/2基施+100 d 1/2追施2013年產(chǎn)量分別提高13.8%和13.5%,2014年分別提高19.1%和18.6%。75,100 d這2個(gè)追鉀時(shí)期產(chǎn)量差異不顯著,但120 d追鉀產(chǎn)量則顯著降低(P<0.05)。K3(鉀肥全部后期追施) 施鉀方式下,隨著追鉀時(shí)期的后移,產(chǎn)量逐漸下降,表現(xiàn)為75 d>100 d>120 d(表1)。

表1 施鉀時(shí)期對(duì)甘薯干質(zhì)量與產(chǎn)量的影響

注:不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。表2-4同。

Note:Different small letters meant significant difference among treatments at 0.05 level.The same as Tab.2-4.

2.2 不同施鉀方式對(duì)甘薯各生長時(shí)期氮鉀比例的影響

氮素是調(diào)控地上部“源”器官干質(zhì)量的關(guān)鍵因素,而鉀素在甘薯膨大過程中起到“促流”和“擴(kuò)庫”的作用。適量的鉀素供應(yīng)能夠促進(jìn)光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)移,進(jìn)而調(diào)控甘薯T/R(地上部與地下部干質(zhì)量之比)值,在甘薯膨大后期氮鉀比例值保持在1∶2為宜。由表2可以看出,3種施鉀方式均能提高甘薯整個(gè)生長時(shí)期內(nèi)氮和鉀積累量,不同施鉀方式間相比較,K1(鉀肥基施)能提高甘薯0～50 d氮和鉀積累量(P<0.05)。K2(1/2基施+1/2追施)能顯著提高100～160 d鉀素積累量,K2(1/2基施+1/2追施)施鉀方式下,移栽后75,100 d施鉀可將甘薯氮鉀比值控制在1∶2左右。

2.3 施鉀時(shí)期對(duì)鉀肥利用效率的影響

鉀積累量、鉀利用效率、鉀效率和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率是反映鉀肥生物有效性和土壤有效性的重要指標(biāo)。與鉀肥全部基施相比,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施處理鉀肥生產(chǎn)效率2013年分別提高11.3%,11.5%,2014年分別提高18.6%,19.0%;2013年鉀效率分別提高了6.2,6.3個(gè)百分點(diǎn),2014年提高9.4,9.6個(gè)百分點(diǎn),增幅10%左右;2013年鉀肥表觀利用率分別提高8.2,6.2個(gè)百分點(diǎn),2014年分別提高9.1,7.7個(gè)百分點(diǎn)。同一施鉀方式條件下,隨移栽天數(shù)的推移,鉀肥表觀利用率呈降低趨勢(shì)(表3)。

表2 施鉀時(shí)期對(duì)甘薯不同生長時(shí)期氮鉀比例的影響

表3 不同施鉀時(shí)期對(duì)鉀素利用效率的影響

注:KUE.鉀利用效率;KHI.鉀收獲指數(shù);KPE.鉀肥生產(chǎn)效率;KE.鉀效率;KAE.鉀肥農(nóng)學(xué)利用率;KAUE.鉀肥表觀利用率。表5同。

Note:KUE.Potassium use efficiency;KHI.Potassium harvest index;KPE.Potassium production efficiency;KE.Potassium efficiency;KAE.Potash agriculture efficiency;KAUE.Potash apparent utilization.The same as Tab.5.

2.4 施鉀時(shí)期對(duì)甘薯收獲后土壤養(yǎng)分的影響

由表4可以看出,不同施鉀方式影響收獲后土壤鉀素殘留量。其中,K2處理75,100 d 這2個(gè)施鉀時(shí)期0～20 cm和20～40 cm土壤鉀素殘留量最小。這說明甘薯施鉀方式采用1/2基施+1/2封壟期追施的方式,施鉀時(shí)期在移栽后75 d或100 d甘薯對(duì)鉀肥的吸收量最高。在K2(1/2基施+1/2追施)和K3(鉀肥全部追施)2種施鉀方式下,隨著施鉀時(shí)期的推移,0～20 cm和20～40 cm土壤速效鉀含量呈上升趨勢(shì),這說明施鉀時(shí)期越往后,甘薯對(duì)土壤鉀素的當(dāng)季利用率越低。

表4 收獲后不同土層土壤速效鉀養(yǎng)分含量

2.5 鉀營養(yǎng)與產(chǎn)量相關(guān)性分析

由表5所示,甘薯產(chǎn)量與鉀肥農(nóng)學(xué)利用率、鉀肥表觀利用率和鉀積累量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),甘薯產(chǎn)量與鉀肥生產(chǎn)效率和鉀效率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),甘薯產(chǎn)量與收獲后土壤鉀殘留量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.88,P<0.01)。土壤鉀殘留量與鉀肥生產(chǎn)效率、鉀效率、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率和鉀肥表觀利用率呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表5 收獲期鉀營養(yǎng)與產(chǎn)量性狀的相關(guān)關(guān)系

注:*.P<0.05;**.P<0.01。SKA.土壤鉀殘留量。

Note:*.Significant at the 5% level;**.Significant at the 1% level.SKA.Soil potassium accumulation.

3 討論與結(jié)論

甘薯產(chǎn)量的形成可以認(rèn)為是光合產(chǎn)物的積累與分配的過程,在薯塊膨大期干質(zhì)量的積累對(duì)甘薯產(chǎn)量影響顯著[13-14],且干質(zhì)量是表征甘薯產(chǎn)量形成的關(guān)鍵指標(biāo)[15-16]。本試驗(yàn)表明,鉀肥基施提高了甘薯前期地上部和地下部干質(zhì)量,起到了建源和提早擴(kuò)庫的目的,而鉀肥1/2基施+1/2追施處理甘薯生長中后期維持較高的干質(zhì)量,從而促進(jìn)產(chǎn)量的形成,這與姚海蘭等[9]研究類似。就不同施鉀時(shí)期來說,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和鉀肥1/2基施+100 d 1/2追施兩處理間產(chǎn)量差異較小,而K3處理隨施鉀時(shí)期的推移,產(chǎn)量卻顯著降低。這主要因?yàn)樵诟适砩L的中后期,干物質(zhì)逐漸向地下部轉(zhuǎn)移,分期施用的鉀肥能夠促進(jìn)更多的光合產(chǎn)物向地下部運(yùn)輸,有利于甘薯產(chǎn)量的形成[17];如果鉀肥全部后期追施,則會(huì)出現(xiàn)甘薯生長前期供鉀不足,從而導(dǎo)致產(chǎn)量顯著下降[18-19]。

甘薯源庫關(guān)系協(xié)調(diào)是甘薯高產(chǎn)生理的前提,氮素與鉀素對(duì)甘薯“建源”和“擴(kuò)庫”有直接的影響[20]。氮鉀吸收比反映源、庫比例,是庫、源協(xié)調(diào)程度的量化指標(biāo),并與流密切相關(guān)。前人研究認(rèn)為,在適宜葉面積指數(shù)范圍內(nèi),氮鉀比低則單位葉片所承載的庫容足,庫容足對(duì)光合產(chǎn)物的拉動(dòng)作用能促進(jìn)光合生產(chǎn)和同化物運(yùn)輸[21-22],因此,維持一定氮鉀比是高產(chǎn)的前提[23]。于振文等[24]研究發(fā)現(xiàn)鉀素分期施用顯著提高了植株的氮、鉀積累量、吸收效率和生產(chǎn)效率。且還有研究認(rèn)為植株的氮鉀吸收比例能影響甘薯根冠比,調(diào)控干質(zhì)量的分配[25-26],從而影響甘薯的生長。本試驗(yàn)中,鉀肥分期施用處理下氮鉀積累量均得到提高,可以認(rèn)為鉀肥分期施用改變了甘薯生長中、后期氮鉀吸收比例,有效的調(diào)控了根冠比,進(jìn)而促進(jìn)了光合產(chǎn)物的合理分配,因此促進(jìn)了產(chǎn)量的形成。

寧運(yùn)旺等[27]研究發(fā)現(xiàn),甘薯鉀素吸收的高峰期在生長中期,基施的鉀肥因雨水淋洗或土壤固定等原因會(huì)導(dǎo)致土壤后期供鉀不足,致使鉀素利用效率降低,從而限制了產(chǎn)量的增加。王汝娟等[15]則認(rèn)為在甘薯生長后期保持較高鉀素含量能獲得較高產(chǎn)量。本試驗(yàn)中,鉀素積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。鉀肥1/2基施+1/2追施既能滿足甘薯苗期的鉀素需求,追施的鉀素同時(shí)又提供了甘薯封壟后所需的速效養(yǎng)分,使施入的鉀肥得以充分利用,從而提高了鉀肥的利用率。從不同施鉀時(shí)期來看,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和鉀肥1/2基施+100 d 1/2追施兩處理間鉀肥利用率差異不大,而鉀肥1/2基施+120 d 1/2追施鉀肥利用率相對(duì)較低。而鉀肥全部追施處理隨著施鉀時(shí)期的推移,鉀肥被甘薯利用的時(shí)間隨之減少,進(jìn)而降低了鉀肥當(dāng)季的利用率。但從甘薯收獲后土壤鉀素殘留值來看,鉀肥完全追施處理0～20 cm,20～40 cm土壤速效鉀含量豐富,為輪作栽培體系中下一季作物提供了充足的養(yǎng)分。

分期施鉀(1/2基施+1/2封壟期追施)提高了甘薯生長后期的干質(zhì)量、鉀素積累量和鉀氮比。與鉀肥全部基施相比,75,100 d分期施鉀(1/2基施+1/2封壟期追施)增產(chǎn)率2013年分別為13.8%,13.5%,2014年分別為19.1%,18.6%,120 d分期施鉀(1/2基施+1/2封壟期追施)增產(chǎn)率相對(duì)較小。與鉀肥全部基施相比,鉀肥1/2基施+75 d 1/2追施和1/2基施+100 d 1/2追施處理鉀鉀肥生產(chǎn)效率2013年分別提高11.3%,11.5%,2014年分別提高18.6%,19.0%;2013年鉀效率分別提高了6.2,6.3個(gè)百分點(diǎn),2014年提高9.4,9.6個(gè)百分點(diǎn);2013年鉀肥表觀利用率分別提高8.2,6.2個(gè)百分點(diǎn),2014年分別提高9.1,7.7個(gè)百分點(diǎn)。滴灌施肥條件下甘薯施鉀方式應(yīng)采用1/2基施+1/2封壟期追施的方式,施鉀時(shí)期在移栽后75～100 d為宜。

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The Research of Potassium Application on Sweet Potato in Integration of Water and Fertilizer Conditions

WANG Shunyi,LIU Qing,SHI Yanxi,LI Huan

(College of Resources and Environmental Science,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China)

In order to clarify potash best installment application period of sweet potato.To study the effect of yield formation,potassium uptake and the influence of soil nutrient change after harvest on different installments K and period of sweet potato.And eight treatments were carried out:CK(No potassium fertilizer),K1(Whole potassium basal applied),K2(Half potassium fertilizer as basal and half as top dressing at 75,100,120 d after transplant)and K3(Whole potassium fertilizer top dressed at 75,100,120 d after transplant) at the year of 2013-2014.The results showed that compared with CK,different ways of K application could significantly improve the biomass,nitrogen and potassium accumulation in and yield of sweet potato.From the point of different K ways and period,compared with the basal application of potash,75 d or 100 d stage K (1/2+1/2 Top dressing) could significantly increase sweet potato 100-160 d biomass,N and K accumulation,N and K use efficiency,2013 yield increased by 13.8%,13.5%,2014 yield increased by 19.1%,18.6%.2013 potassium production efficiency increased by 11.3%,11.5%,2014 potassium production efficiency increased by 18.6%,19.0% respectively;2013 potassium efficiency increased by 6.2,6.3 percentage points,2014 potassium efficiency increased by 9.4,9.6 percentage points;2013 potassium apparent use efficiency increased by 8.2,6.2 percentage points,2014 potassium apparent use efficiency increased by 9.1,7.7 percentage points;under the way of conditions of sweet potato,K basal application should use half potassium fertilizer as basal and half as top dressing,and K application period of 75-100 d after transplanting is advisable.

Sweet potato;Postponing potassium fertilizer;Potassium absorption

2016-06-13

青島市青年專項(xiàng)基金項(xiàng)目(14-2-4-117-jch);現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CARS-11-B-14)

汪順義(1992-),男,山東濟(jì)寧人,在讀碩士,主要從事植物營養(yǎng)研究。

李 歡(1983-),男,山東青島人,副教授,博士,主要從事植物營養(yǎng)研究。

S158;S531

A

1000-7091(2016)05-0210-06

10.7668/hbnxb.2016.05.032