减量分施钾肥对旱地马铃薯产量和钾肥利用率的影响

尹 梅，曾庆凤，张 琼，侯 俊，张发奎， 陈 华，陈检锋，王志远，付利波，苏 帆

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所， 云南 昆明 650205; 2.云南省会泽县土壤肥料工作站， 云南 会泽 654299)

钾是植物生长发育必需的营养元素，也是肥料三要素之一，作物要获得优质高产需要有充足的钾素营养。钾主要分布于植物体内的细胞液中，参与多项生理生化代谢，对植物的光合作用、生长发育等活动都有重要影响[1-3]，可提高作物的抗逆性和品质[1，4]。

马铃薯是云南省继玉米、水稻后的第三大作物，2015年种植面积达到55.8万hm2[5]。同其他作物一样，氮、磷、钾肥的合理施用是马铃薯良好生长和优质高产的基础[6-9]。马铃薯是喜钾作物，需较多钾素营养，合理施用钾肥对马铃薯品质和产量影响较大[10-12]。钾素供应不足会引起马铃薯植株较弱，生长缓慢，抗性较差，块茎产量和品质下降[13-14]；钾素过多会引起马铃薯某些品质指标下降[15]，还会增加成本，造成土壤污染[16]。

在云南省马铃薯主产区会泽县开展雨养农业区不同钾肥用量和施用时期对马铃薯的经济性状、产量、经济效益和K肥利用效率的影响研究，为云南旱地马铃薯的优质生产选择适当的钾肥施用方案，为节本增效提供理论依据和技术基础。

1 材料与方法

1.1 试验设计

研究地位于云南省曲靖市会泽县五星乡竹箐村,海拔2 340 m,试验土壤为山原红壤坡耕旱地，是云南省典型的雨养农业区。该地年均温11.3℃，年降水量800 mm。前茬是绿肥，当地种植轮作制度为马铃薯-绿肥。

在该地高肥力和低肥力土壤分别开展马铃薯减量分期施用钾肥试验，试验地养分状况见表1。

表1 试验地养分状况

两个试验土壤处理一致，均为8个处理3次重复，随机区组排列，每个处理小区面积为30 m2。试验处理如表2。

表2 各处理施钾肥量/(kg·hm-2)

纯N和P2O5每公顷用量分别为180 kg和60 kg，氮、磷肥全部作底肥一次性施用，钾肥按照表2不同处理施用。氮肥为含N 46%的普通尿素，磷肥为含P2O512%的普钙，钾肥为含K2O 50%的硫酸钾。

试验于2014年3月14日播种，10月11日收获。种植密度为54 000 株·hm-2，试验过程中除设计处理差异外，其他均采用同样的管理措施。两组试验均无灌溉措施，完全靠自然降水。

1.2 测定项目与方法

试验前分别在两个试验地取土，取土深度为20 cm，按S形法采集10个点，分别混合为一个基础土样。采用铬酸钾容量法测定有机质，玻璃电位法测定pH，半微量凯氏法测定全N，碱解扩散法测定碱解N，碱熔·钼锑抗比色法测定全P，0.5 mol·L-1NaHCO3浸提·钼锑抗比色法测定速效P，碱熔·火焰光度计法测定全K，乙酸铵溶液浸提·火焰光度计法测定速效K[17～19]。

马铃薯收获时,分小区进行经济性状测定、测产等。

植株样品采集：在马铃薯收获时取各处理生长中等的5棵植株，测定其鲜重，105℃杀青后烘干制样，采用烘干称重法测定植株干重，采用硫酸-过氧化氢消煮后火焰光度计法测定植株和薯球样品全K含量[20]。

相关参数计算方法：

施钾效益增加量(元·hm-2)=施钾区产值-不施钾区产值-施钾区钾肥成本

钾肥利用率(%)=(施钾区吸钾量-对照区吸钾量)/施钾量×100%

钾肥农学利用率(kg·kg-1)=(施钾区产量-对照区产量)/施钾量

钾肥偏生产力(kg·kg-1)=施钾区产量/钾肥用量

钾素经济学利用效率(kg·kg-1)=经济学产量/植株钾素吸收量

钾素生物学利用效率(kg·kg-1)=生物学产量/植株钾素吸收量

数据统计分析采用EXCEL和DPS软件处理。

2 结果与分析

2.1 减量分施钾肥对马铃薯经济性状的影响

表3显示了两种肥力土壤中减量分施钾肥对马铃薯经济性状的影响。

在高肥力土壤上，CK处理的大薯数、中薯数、结薯量和薯重均是所有处理中最低的，薯重与其他处理有显著差异；100% K处理的经济性状最好，其大薯数、小薯数、结薯量和薯重都是所有处理中最高的。6个减量施钾处理的结薯量和薯重之间有一定差异，但不显著。在低肥力土壤上，CK处理的各个经济性状在所有处理中最差，结薯量和薯重与其他处理有显著性差异；90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理结薯量是所有处理中最高的，90% K(30%+60%)处理薯重较重。

表3 不同处理的马铃薯经济性状

注：同列不同小写字母代表5%的显著性差异，下同。

Note: Different small letters in the same columns mean significant difference atP≤0.05 level. The same as below.

高肥力土壤各处理结薯量与低肥力土壤略有差异，高肥力土壤上各处理大薯数比例较高，数量明显多于低肥力土壤，低肥力土壤则是小薯数比例高，高肥力土壤各处理薯重高于低肥力土壤，两个肥力水平土壤上决定薯重的主要因素不是结薯量,而是大中小薯比例。

2.2 减量分施钾肥对马铃薯产量的影响

表4表明了减量分施钾肥试验各处理马铃薯产量。

高肥力土壤中，各处理产量从高到低依次为：100% K、90% K(30%+60%)、90% K(40%+50%)、70% K(20%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K、70% K和CK；100% K处理产量最高，与90% K(30%+60%)处理差异不显著。低肥力土壤上，各处理产量从高到低为：90% K(30%+60%)、70% K(20%+50%)、100% K、90% K(40%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K、70% K和CK；90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理均为产量高的处理，甚至高于100% K处理。

高、低肥力土壤施钾处理的马铃薯产量差异较大，高肥力土壤产量为24 273.61～29 544.44 kg·hm-2，低肥力土壤为14 900.00～17 640.28 kg·hm-2，低肥力土壤中最优处理产量也没有高肥力土壤CK处理产量高。

减量分期施钾处理对高肥力土壤的产量影响大于对低肥力土壤的影响：在低肥力土壤上，减量分期施钾处理的产量可不低于100% K处理，但在高肥力土壤上，减量分期施钾处理的产量均低于100% K处理。

无论在高、低肥力土壤，在施用钾肥量相同时，钾肥后期多施的90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理产量高于钾肥分次施用的90% K(40%+50%)处理和70% K(30%+40%)处理，钾肥分次施用的90% K(40%+50%)处理和70% K(30%+40%)处理产量均高于钾肥一次性施用的90% K处理和70% K处理。

表4 不同处理的马铃薯产量

2.3 减量分施钾肥试验马铃薯的经济效益分析

表5显示减量分施钾肥试验马铃薯的经济效益。

高肥力土壤上，扣除成本后，100% K处理净收益最高，达到70 762.85 元·hm-2，其他处理收益减少2.50%～29.04%；从净收益和节本增效综合来看，90% K(30%+60%)处理、90% K(40%+50%)处理和70% K(20%+50%)处理也较优，虽然净收益略低于100% K处理，但减少在5%内。低肥力土壤上，扣除成本后，90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理净收益较高，分别达到41 164.43 元·hm-2和40 898.16 元·hm-2，比100% K处理高3.87%和3.20%；90% K(40%+50%)处理产量虽没有100% K处理高，但其净收益却高137.69 元·hm-2。

高、低肥力土壤施钾处理的马铃薯净收益差异较大，高肥力土壤为58 071.77～70 762.85 元·hm-2，低肥力土壤为37 250.00～41 164.43 元·hm-2。

2.4 减量分施钾肥对马铃薯钾肥利用效率的影响

表6显示在高、低肥力土壤上减量分施钾肥对马铃薯钾肥利用率、钾肥农学效率、钾肥偏生产力、钾素经济学利用效率和生物学利用效率的影响。

高肥力土壤各处理马铃薯的生物量、K量、钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力与低肥力土壤有较大差异，高肥力土壤各施钾处理的总K量为132.47～161.71 kg·hm-2，K肥利用率为22.18%～36.84%，钾肥农学效率为28.54～58.11 kg·kg-1，钾肥偏生产力164.14～222.22 kg·kg-1；而低肥力土壤各个施钾处理的地上部和地下部总K量为97.01～99.00 kg·hm-2，K肥利用率为13.05%～26.57%，钾肥农学效率为18.28～38.15 kg·kg-1，钾肥偏生产力94.95～138.13 kg·kg-1。

高肥力土壤上，100% K处理地下和地上部分干重是所有处理中最重的，K量也最高，CK处理的地上、地下干重和K量均在所有处理中最低。低肥力土壤上，90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理的地下部分干重较重，地下部分K量也较高；100% K处理地上部分干重是所有处理中最重的，地上部分K量也最高。

无论是高肥力土壤还是低肥力土壤，钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力最高的处理均是70% K(20%+50%)处理，钾肥利用率和钾肥农学效率最低的处理为70% K处理，钾肥偏生产力最低处理为100% K处理；钾素经济学利用效率和生物学利用效率均是CK处理最高。

表5 各处理马铃薯的经济效益

注：马铃薯 2.50元·kg-1；尿素2.50元·kg-1；普钙1.00元·kg-1；硫酸钾4.50元·kg-1。

Note: Potato 2.50 yuan·kg-1; Urea 2.50 yuan·kg-1; SSP 1.00 yuan·kg-1; K2SO44.50 yuan·kg-1.

表6 不同处理马铃薯的K肥利用效率

3 讨 论

钾是马铃薯生长过程中需要量较大的矿质营养元素，确定合理的钾肥施用量和施用方法是提高马铃薯钾肥利用率、实现节本增效的关键[20]。有研究表明在马铃薯种植中钾肥一次性基施效果较好，追肥效果差，认为早施钾肥能够增强植株抗病力，提高大中薯比例, 降低烂薯率, 块茎大、商品性好[21-22]；而有研究表明在马铃薯不同生育期追施钾肥增产效果明显[23-25],追肥时期一般在现蕾初期最佳，此时追肥可提高马铃薯生育后期叶绿素含量、光合强度，延缓衰老，提高块茎产量和淀粉含量，提高块茎商品率[23-24]。

该试验分别在云南省马铃薯主产区同一地方的高、低肥力土壤上开展，试验结果显示，无论在高肥力还是低肥力土壤上，钾肥对马铃薯生长有重大影响，无钾肥处理马铃薯产量和钾利用效率均是所有处理中最差的，施钾处理均优于无钾处理；高肥力土壤和低肥力土壤上的相同处理相比，马铃薯产量、经济效益、钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力等均有较大差异。

在高、低产田的一次性施钾肥的100% K、90% K和70% K三个处理中，100% K处理均是产量和净收益最好的处理。这与该试验的目的是为研究马铃薯种植中钾肥的减量高效，试验设置的肥料用量属于生产实践中中等偏低的用K肥量有关，一次施用K肥处理的产量收益随着用K肥量的增加而增加。

减量分施钾肥的90% K(40%+50%)、70% K(30%+40%)、90% K(30%+60%)和70% K(20%+50%)四个处理中，在高、低产田中均是90% K(30%+60%)处理产量和收益最高，70% K(20%+50%)处理的钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力最高。在施用钾肥量相同时，后期多施钾肥的90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理的产量、收益和钾肥效益等均分别高于分次施用K肥的90% K(40%+50%)处理和70% K(30%+40%)处理。

在高肥力土壤上，100% K处理(常规施钾肥)的马铃薯产量是最高的，这也是当地农户在马铃薯种植中均为一次性基施钾肥的重要原因之一。高产田地的高产是靠高养分供给来支撑，K肥减量分施处理虽然减少了马铃薯的产量，但90% K(30%+60%)处理产量与100% K处理产量并没有显著性差异，可见在高肥力土壤上，如果不一味追求高产，可通过钾肥的减量分施来实现马铃薯经济效益提高和环境效益优化。

在低肥力土壤上，90% K(40%+50%)处理和70% K(20%+50%)处理是产量较高收益较好的两个处理，产量收益均高于100% K处理(常规施钾肥)，因此在马铃薯产量并不高的低肥力土壤上，合理施用钾肥的方式作用更突出，K肥减量而后期多施的处理更可以实现优质高产，获得高的经济效益和肥料利用率。

该试验土壤为云南省典型雨养农业区的山原红壤坡耕旱地，年降水量800 mm，其中80%以上都集中在雨季(6月—9月)，此时正好是马铃薯生长的中期和后期，钾素容易流失，虽然流失量不算大，但是这些流失的钾素正是作物可以直接利用的水溶性钾素，来源于施肥和表层土壤中[26-28]。钾素流失可能是导致高低肥力不同土壤上的马铃薯有不同的施肥效果的原因之一：在高肥力土壤上，其基础肥力水平高，保水保肥能力强，土壤中钾素流失少，在马铃薯大量需要钾肥的中后期仍然可以正常保证钾素的供给，使马铃薯正常生长；在低肥力土壤上，基础肥力水平低，保水保肥能力弱，在雨季中土壤钾素流失相对较多，虽然100% K一次性施用处理的钾肥用量最多，但由于其流失多，在马铃薯需要大量钾素的中后期不能保证钾素的供应，而钾肥后期多施的处理虽然用钾量稍低，但其流失较少，其施用时期正好供给马铃薯中后期生长所用，所以在低肥力土壤上，钾肥施用时期后移的90% K(30%+60%)处理和70% K(20%+50%)处理产量均高于100%的常规施肥。

4 结 论

在该地区，通过试验比较，高肥力土壤上90% K(30%+60%)处理和低肥力土壤上90% K(30%+60%)处理、70% K(20%+50%)处理的产量、收益和钾肥利用率高，可获得较好的经济效益和环境效益，达到节本增效的目的，所以在云南省当地马铃薯旱地种植中，高肥力土壤上推荐施用K2O总量162 kg·hm-2，低肥力土壤上推荐施用K2O总量126～162 kg·hm-2，两种肥力地块上钾肥施用比例均为苗期30%、现蕾期70%。

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