施钾量对淀粉型甘薯徐薯26产量形成及钾利用的影响

李韦柳等

摘 要 以淀粉型甘薯徐薯26为试验材料，研究了不同钾肥施用量对干物质积累与分配、光合特性、产量、块根淀粉含量及钾肥利用率等的影响。结果表明，适量施钾可提高块根膨大速率，有利于同化物向地下运输，降低T/R值，提高叶片光合速率，提高鲜薯产量和淀粉产量。因此，在土壤钾含量为78 mg/kg的试验条件下，综合考虑鲜薯产量、淀粉产量和钾肥利用率等指标，淀粉型甘薯徐薯26的最佳施钾量为K2O 375 kg/hm2。

关键词 甘薯；施钾量；产量；钾肥利用率

中图分类号 S668.1 文献标识码 A

Abstract The objective of this study was to clarify the effects of different amount of potassium application on dry matter accumulation and distribution， photosynthetic characteristics， yield， storage root starch accumulation，potassium use efficiency of starchy sweet potato variety Xushu26. The results showed that，the application of adequate potassium increased the storage root thickening rate， accelerated the photosynthate translocation to storage root， reduced the T/R ratio in plants. Potassium application also improved the leaf photosynthetic rate， increased fresh storage root yield and starch yield. Therefore， under this experimental condition， considering fresh storage root yield and starch yield， and potassium efficiency for the production of storage roots， the amount of potassium fertilizer of 375 kg/hm2 was appropriate for starchy sweet potato variety Xushu26.

Key words Sweet potato；Potassium application rate；Yield；Potassium use efficiency

甘薯[Ipomoea batatas L.（Lam.）]是重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源用块根作物。随着甘薯作为可再生能源原料的作用日益受到关注，各育种单位陆续选育出淀粉型甘薯新品种应用于生产，以徐州甘薯研究中心培育出的一系列高淀粉甘薯品种在中国推广应用较大。近年来，广西甘薯种植面积保持在20万hm2左右，甘薯的消费类型主要有鲜食、加工、菜用和饲料等，其中甘薯加工主要包括传统的制作甘薯粉丝和薯脯，以及近年来兴起的利用淀粉型甘薯生产淀粉和利用特用品种提取色素等。例如广西罗城科潮基业科技发展有限公司天河镇银汉淀粉厂主要利用徐薯27[1]、桂粉2号[2]、徐薯26[3]、桂能红1号[4]等淀粉型品种为原料生产甘薯淀粉，该厂年产甘薯淀粉1万t，每年需求鲜甘薯4万多t，种植甘薯成为当地农民增收的重要途径之一。

甘薯是一种典型喜钾作物，钾对糖和淀粉的形成与转化有重要作用，缺钾影响糖类向淀粉的转变和运输[5-8]，施钾能提高干物质在块根中的分配比例，促进块根中淀粉的合成，提高块根产量和改善品质[8-17]。大量研究表明，不同基因型品种对钾素的吸收和利用存在明显差异[16-22]，前人对淀粉型品种的钾素研究的结论也并不一致。史春余等[8]对“徐薯18”及杨新笋[13]等对“鄂薯5号”的研究表明，适当施钾肥能提高产量，同时增加块根淀粉含量；而柳洪鹃[23]等对“济徐23”的研究表明，施钾对块根淀粉含量的影响不大，但能提高淀粉产量。周全卢等对“西成薯007”[14]的研究表明，施钾能有效提高鲜薯产量，但对薯干和干物率的作用不明显；而梁金平[15]对“龙薯24号”的研究表明，适当增施钾肥可同时提高鲜薯和薯干产量，但不施钾处理的干物率明显高于施钾处理的。目前，针对高淀粉品种“徐薯26”的钾营养研究尚未见报道。本试验以淀粉型甘薯徐薯26为试验材料，研究不同钾肥施用量对淀粉型甘薯干物质积累与分配、光合特性、产量、淀粉含量和钾肥利用率等的影响，以期为淀粉型甘薯的高产栽培和提高钾肥生产效率提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为江苏徐州甘薯研究中心育成的淀粉型品种徐薯26。供试肥料为尿素（N含量46%）、过磷酸钙（P2O5含量12%）和硫酸钾（K2O含量50%）。试验在广西农业科学院武鸣里建试验基地进行，试验地土壤为砂壤土，土质疏松，pH值7.34，有机质13.8 g/kg，全氮0.079%，全磷0.05%，全钾0.51%，碱解氮76 mg/kg，有效磷（P2O5）15 mg/kg， 速效钾（K2O）78 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设计为钾肥单因素试验，固定氮肥（N： 225 kg/hm2）和磷肥（P2O5：112.5 kg/hm2）用量，共设5个处理，分别为K0：全生育期不施钾（对照）、K125：125 kg/hm2、K250：250 kg/hm2、K375：375 kg/hm2、K500：500 kg/hm2。氮、磷、钾肥全部做基肥一次性施入。采用随机区组田间排列，小区面积26 m2（6.5 m×4 m），株距0.25 m，行距1.0 m，每小区4垄，3次重复，四周设保护行。于8月4日栽插，12月12日收获，生育期130 d。

1.2.2 取样方法和测定项目 叶片相对叶绿素含量和光合速率测定，分别在植后30、50、70、90、110 d选取每小区固定5株的顶端第6～8片展开叶进行，测定时间为上午9：30～11：30。相对叶绿素含量用叶绿素计（SPAD-502型，日本）进行测定，在叶片前、中、后3个部位各测1次然后取平均值，避开叶脉；光合速率采用CI340光合仪进行测定。

于植后50、70、90、110、130 d每小区选取连续的5株连根挖起，分地上部（茎、 叶、 柄）和地下部（块根）分别称鲜重、干重，计算块根干物率、T/R值及块根膨大速率等，粉碎后的块根干样用于测定淀粉含量。有关参数的计算方法如下[24-27]：

干物率——（样品烘干至恒重/鲜重）×100%；

T/R值——植株地上部干重/地下部干重；

干样淀粉含量-蒽酮比色法；

块根膨大速率[g/（plant·d）]=（下一次取样时平均单株块根鲜重-上一次取样时平均单株块根鲜重）/上下两次取样所间隔的天数；

钾肥贡献率（KCR，%）=（施钾区产量-不施钾区产量）/施钾区产量×100%；

钾肥偏生产力（KPFP， kg/kg）=施钾区产量/施钾量；

钾肥农学利用率（KAE，kg/kg）=（施钾区产量-不施钾区产量）/施钾量。

1.3 数据统计与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理与画图，应用SPSS17.0进行单因素方差分析和Duncans多重比较分析（p≤0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同施钾量对块根膨大速率的影响

如图1所示，块根的膨大速率随生育期的推进呈先升高后降低的趋势，峰值均出现在植后70～90 d之间。施钾处理的块根膨大速率均高于不施钾处理的。在块根膨大高峰期（植后70～90 d），与K0处理相比，K125、K250、K375与K500处理的块根膨大速率分别提高了32.10%、41.12%、47.54%、54.45%；在块根膨大后期（110～130 d），与K0处理相比，K125、K250、K375与K500处理的块根膨大速率分别提高了13.79%、33.20%、40.50%、28.04%。说明施用钾肥有利于块根保持较高的膨大速率。

2.2 不同施钾量对块根干物质积累量及T/R值的影响

如图2所示，施钾处理的块根干物质积累量在薯块膨大的各个时期均大于不施钾处理的，但不同施钾处理对块根干物质积累量的影响不一样。在薯块膨大前中期（植后50～90 d），K375处理的块根干物质积累量始终保持最高，达显著水平；在薯块膨大后期（植后130 d），与K0处理相比，K125、K250、K375与K500处理的块根干物质积累量分别提高了16.95%、27.42%、38.27%、36.26%，达显著水平，但K375和K500两处理之间差异不显著，说明施用钾肥有利于块根干物质积累，但施用量达一定水平后提高程度有所减缓。

不同施钾量对甘薯T/R值的影响如图3所示，T/R值呈前高后低的趋势，表明随着生育期的推进，干物质向地下部的分配比例逐步增加。各时期，施钾处理的T/R值均低于不施肥处理的，其中在植后130 d，与K0处理相比，K125、K250、K375、K500处理的T/R值分别降低了17.07%、26.25%、30.46%、29.47%，达显著水平。表明施用钾肥能够促进淀粉型甘薯由地上营养生长为主及时转入地下块根生长为主。

2.3 不同施钾量对甘薯功能叶相对叶绿素含量（SPAD值）和光合速率的影响

由表1可看出，甘薯功能叶相对叶绿素含量（SPAD值）呈现出前期和中期较高，后期逐渐降低的趋势，由于降低程度不同，到块根膨大后期（植后110 d），各处理之间的差异达到最大，具体表现为：K375>K500>K250=K125>K0。

由表2可看出，甘薯功能叶光合速率表现为随生育期的推进首先逐步提高，峰值均出现在植后70 d，然后在植后90 d迅速降低；在植后110 d，与K0处理相比，K125、K250、K375与K500处理分别提高了5.78%、10.40%、11.22%、7.59%，除K125处理不显著外，其他处理均达显著水平，但各施钾处理间差异不显著。

2.4 不同施钾量对块根产量和品质的影响

由表3可看出，施钾处理的鲜薯产量均高于不施钾处理的，与K0处理相比，K125、K250、K375、K500处理的鲜薯产量分别提高了16.45%、26.18%、36.39%和35.71%，达显著水平，但K375和K500两处理间差异不显著。不同处理的干物率为K375>K250>K500>K125>K0，除K375处理与K0处理差异达显著水平外，其余处理间差异不显著。施钾处理的干样淀粉含量均高于不施钾处理的，达显著水平，K125、K250、K375、K500处理的干样淀粉含量分别比K0处理的提高了2.24%、4.68%、7.82%和6.62%。施钾处理的薯干产量均高于不施钾处理的，与K0处理相比，K125、K250、K375、K500处理的薯干产量分别提高了16.95%、27.42%、38.27%和36.31%，达显著水平，但K375和K500两处理间差异不显著。淀粉产量由薯干产量和干样淀粉含量共同决定，各处理间差异显著，以处理K375最高，分别比K0、K125、K250、K500处理的淀粉产量提高了49.1%、24.7%、11.8%和2.6%。以上分析说明，施用钾肥对提高块根鲜薯产量、干物率、干样淀粉含量、薯干产量和淀粉产量作用明显，尤其当施钾量为375 kg/hm2时，块根淀粉产量明显优于其他处理的。

2.5 不同施钾量对甘薯钾肥贡献率、钾肥偏生产力和钾肥农学利用率的影响

肥料的贡献率、农学利用率和偏生产力是表示养分利用率的常用定量指标，可以从不同侧面描述作物对肥料的利用率。从表4可以看出，以鲜薯产量为目标产物的钾肥贡献率为K375>K500>K250>K125，K375处理和K500处理显著高于K250、K125处理，但K375和K500处理间差异不显著；以薯干产量为目标产物的钾肥贡献率K375>K500>K250>K125，但K375和K500处理间差异不显著；以淀粉产量为目标产物的钾肥贡献率各处理间均达显著差异，以处理K375最高，达32.93%，分别比K125、K250、K500处理的提高了101.16%、31.51%、5.58%。在不同钾肥用量条件下，甘薯以鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量为目标产物的钾肥偏生产力均存在明显差异，同样随施钾量的增加而降低，且各处理间均达显著差异。甘薯以鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量为目标产物的钾肥农学利用率同样随施钾量的增加而降低，除K250和K375处理间差异不显著外，其他各处理间均达显著差异。说明适当增加钾肥施用量对提高甘薯产量具有一定作用，但过高钾肥用量会降低钾肥利用率。

3 讨论与结论

前人针对兼用型品种“鲁薯7号”[12]和高淀粉型品种“鄂薯5号”[13]的研究表明，增施钾肥可降低光合势增加净同化率，促进光合产物向块根运输，提高干物质在块根中的分配率，从而提高产量。周全卢等[14]对高淀粉型品种“西成薯007”的研究表明，钾肥能有效提高植株的同化能力，同时增强地上部同化产物向地下块根运输的能力，降低T/R值，从而提高生物产量和块根产量，但对薯干和干物率的贡献在低钾和高钾水平间没有显著差异。梁金平[15]对“龙薯24号”的研究表明，适当增施钾肥，可增加干物质向块根中的分配比例，提高鲜薯和薯干产量，但不施钾处理的干物率明显高于施钾处理的。而本研究表明，增施钾肥能延长淀粉型甘薯徐薯26的叶片绿期，提高生长旺盛期的有效光合速率，促进同化物向地下运输，加快块根膨大及物质积累，降低T/R值，从而提高鲜薯和薯干产量，而施钾对块根干物率影响不显著。有研究表明，施用钾肥能提高甘薯块根淀粉含量[10-14，16，17]，也有研究表明，施钾对块根淀粉含量的影响不大，但能提高淀粉产量[9，23，28]。本研究表明，施用钾肥能同时提高产量和淀粉含量，最终提高淀粉产量，但施钾量达到一定水平后提高程度均有所下降。

在本试验条件下，综合鲜薯产量、薯干产量、淀粉含量、淀粉产量和钾肥的贡献率、钾肥利用率来看，淀粉型甘薯徐薯26的最佳施钾量为K2O 375 kg/hm2。施钾量较低时，无论是块根膨大速率还是钾肥贡献率等指标均较低，对提高产量和淀粉含量作用不明显；而施钾量达到一定水平后（K2O 500 kg/hm2），鲜薯产量和淀粉产量的提高程度均有所下降，差异不显著，而且钾肥农学利用率也较低，尤其是当施钾量达到K2O 500 kg/hm2时，以淀粉产量为目标产物的钾肥贡献率不增返降甚至低于施钾量K2O 375 kg/hm2的，造成钾肥浪费。试验结果可为徐薯26的高产栽培提供参考。

本试验只研究了一个淀粉型品种，具有一定的局限性；且在不同钾肥用量条件下，淀粉型甘薯不同生长时期的块根直链淀粉和支链淀粉含量积累情况，以及影响淀粉合成的相关酶活性等还有待进一步研究。

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