基施钾肥有效提高内蒙古河套灌区向日葵产量和油分品质

段 玉，张 君，安 昊，景宇鹏，靳存旺，赵 娜，李书田

（1 内蒙古农牧业科学院资源环境与检测技术研究所，内蒙古呼和浩特 010031；2 巴彦淖尔市五原县农业技术推广中心，内蒙古五原 015000；3 巴彦淖尔市农牧业科学院，内蒙古巴彦淖尔 015000；4 中国农科院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

向日葵 (Helianthus annuus) 是重要的油料作物，2015—2016年全球向日葵的播种面积约为2514万公顷，总产量4249万吨，主要分布在俄罗斯、乌克兰、欧盟、阿根廷、中国、美国等国家[1]。国外以油葵种植为主，食葵面积不足10%。我国2016年向日葵播种面积110万公顷左右，总产为270万吨左右[2]，其中以食葵为主，占总量的80%以上。内蒙古河套灌区是我国向日葵的集中产区[3]，年播种面积在30万公顷左右，其中90%左右是食用向日葵。

向日葵植株高大，吸收氮磷钾养分较多，三要素中以吸收钾最多、氮次之、磷最少。李庆文等[4]在辽宁河淤土和风沙土 (1980—1982年) 进行的研究表明，生产100 kg食用葵与油用葵籽实所需的N、P2O5和K2O分别为6.22 kg、1.33 kg和14.6 kg与7.44 kg、1.86 kg和16.6 kg。笔者在内蒙古河套地区(2008—2010) 研究[5]表明, 生产 100 kg 油用向日葵籽实需要N、P2O5和K2O分别为4.99 kg、1.74 kg和6.78 kg；李书田等[6]认为，每生产100 kg向日葵籽实需要吸收N、P2O5和K2O分别为4.8 kg、1.7 kg和7.2 kg；李晓慧等[7]研究认为，食用葵每形成100 kg籽粒约需吸收氮 (N) 3.8～4.9 kg、磷 (P2O5) 1.5～2.1 kg、钾 (K2O) 8.9～10.3 kg；油用葵约需吸收氮 (N)3.5～4.6 kg、磷 (P2O5) 1.6～2.1 kg、钾 (K2O) 6.9～9.2 kg。总的来看，向日葵吸收钾素是氮素的2倍左右，而生产上钾肥用量较少。2016年笔者调查全国向日葵主产区188个种植户，N、P2O5和K2O平均施用量为175、111和37 kg/hm2，重视氮磷肥而轻视钾肥的现象比较普遍[8]。随着氮磷肥用量的增加、高产品种和高产栽培技术的大面积推广应用，产量大幅度提高，作物从土壤中吸收的钾量也越来越多，致使土壤中钾的含量逐渐减少，钾已成为提高产量和保证农产品品质的限制因素之一[9-10]。钾是作物生长的必需元素，同时也是影响作物的“品质元素”，对改善油葵品质和出仁率起着重要的作用[11-12]。氯化钾和硫酸钾是我国目前使用最为广泛的两种钾肥，既可以单独施用，也可以作为生产复合肥的原料。由于氯化钾中含有氯离子，有些人认为氯是有毒有害物质，会对作物产生伤害，另外，还有盐碱地不宜使用氯化钾的说法[13]，造成很多种植户对氯化钾产生了忌讳，宁愿选择价格更高、养分含量更低的硫酸钾作为钾肥施用。不仅增加了农民的生产成本，而且很多硫酸钾都是在氯化钾的基础上采用复分解的方式生产的，生产过程耗费能源[14-15]。河套灌区耕地土壤氯离子含量普遍较高[16]，大量施用氯化钾可能会增加土壤中的盐分含量。本研究选择向日葵主产区河套灌区为研究区域，采用田间定位试验的方法，开展了不同钾肥品种和施用方式对向日葵产量、钾素吸收和籽实品质及土壤盐分 (Cl–、SO42–) 积累的影响等研究，为确定向日葵最佳钾肥品种和施钾方式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在杭锦后旗陕坝镇园子渠试验站进行，属中温带大陆性季风气候，年平均气温为6.1～7.6℃，年平均日照时数为3200小时左右，平均无霜期为126天。降水量稀少，年平均降水量188毫米。土壤类型为灌淤土，地力均匀，前茬玉米，可以引黄河水灌溉和井灌，土壤有机质14.6 g/kg、全氮含量0.9 g/kg、全钾 (K) 含量19.9 g/kg、碱解氮73 mg/kg、有效磷 (P) 25.6 mg/kg、速效钾 (K) 140 mg/kg、有效硫51.36 mg/kg、CEC 9.7 cmol/kg、Cl–0.26 g/kg、全盐含量1.08 g/kg、pH 8.7。

1.2 试验处理

定位试验采用二因素裂区设计加一个不施钾肥处理，共7个处理。供试肥料为硫酸钾和氯化钾，钾肥分三种施用方式：100%基施 (B)；50%基施 +50%现蕾期追施 (50%B + 50%T)；25%基施 +50%现蕾期追施 + 25%花期追施 (25%B + 50%T +25%T)。三次重复，随机排列，小区面积55 m2。除对照小区不施钾肥外，其余均施用N 180 kg/hm2、P2O5105 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。试验用氮肥和磷肥分别为尿素和磷酸二铵。氮肥30%开沟作基肥条施，70%氮肥在现蕾期追施，磷肥全部作基肥条施。整个生育期管理同一般生产田，试验用向日葵品种为食用向日葵杂交种‘AD6199’，施肥覆膜后在播种之前灌水1次，灌水量50 mm，现蕾期灌水1次，灌水量40 mm，灌溉水用黄河水，水中含钾量3.86 mg/L。

1.3 样品采集与测定

收获期测定向日葵籽粒产量，茎、叶、籽和花盘干物质重，花盘直径、千粒重、出仁率等。

收获时取植株样品 (分茎、叶、籽和花盘)，在70℃下烘干后粉碎过0.2 mm筛，用于分析测定茎、叶、籽和花盘中氮、磷、钾、氯含量。植物全氮、全磷、全钾的测定采用H2SO4–H2O2消煮法 (NYT 2017–2011)，植物氯离子的测定采用摩尔法[17]。

向日葵籽粒品质测定：粗脂肪含量的测定采用索氏抽取法。油酸、亚油酸、硬脂酸和棕榈酸采用气相色谱–质谱联用的方法，测定粗脂肪中混合脂肪酸的组成及含量。矿物质采用直接灰化法测定。纤维含量采用酸性洗涤剂法测定。

土壤速效钾的测定采用乙酸铵提取—火焰光度法。土壤Cl–含量的测定采用硝酸银滴定法 (摩尔法)，土壤含量采用硫酸钡比浊法测定，土壤全盐含量的测定采用残渣烘干—质量法。

1.4 分析计算

钾肥农学效率 (AEK) = YR/F，YR是施钾肥的产量反应，F是钾肥施用量。

钾肥利用率 (NUEK) = (施钾处理钾素吸收量 – 不施钾处理钾素吸收量)/Fk× 100%

内在效率IEK= 向日葵籽实产量/吸钾量

吸收效率RIEK= 吸钾量/籽实产量 × 100

出仁率 (%) = 籽仁重/籽实重 × 100

1.5 统计分析方法

试验结果采用SAS统计软件和Microsoft Excel 2010软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥品种和施用方式对向日葵产量和产量性状的影响

2.1.1 钾肥品种和施用方式对向日葵产量的影响3年试验结果（表1）表明，施用钾肥向日葵籽实产量均有增加，增产幅度为318.9～408.1 kg/hm2，平均为369.9 kg/hm2，增产率9.0%～11.6%，平均10.5%，不施钾肥处理与施用钾肥处理间差异显著。

从各施钾肥处理产量来看，以K2SO425%B +50%T + 25%T产量最高，其次是KCl 25%B + 50%T +25% T，K2SO450%B + 50%T位列第三，分别比对照增产11.6%、11.4%和11.1%。从三年平均来看，硫酸钾与氯化钾增产效果相当；从施用方式来看，三次施用 ＞ 两次施用 ＞ 一次基施。钾肥品种间、施肥方式间没有显著差异，钾肥品种与施肥方式也没有显著的交互作用。

2.1.2 钾肥品种和施用方式对向日葵产量性状的影响 表2结果表明，施用钾肥的花盘直径增加了0.85～1.37 cm，平均增加1.01 cm，其中以KCl 50%B +50%T最大，其次是K2SO4100%B，与不施钾肥处理有显著差异。施用钾肥向日葵的单盘粒重增加10.1～16.3 g，平均增加13.9 g，平均增幅10.7%，差异显著，但硫酸钾与氯化钾处理之间没有显著差异。施用钾肥向日葵的千粒重均有所增加，增加幅度为6.7～15.3 g，平均增加10.6 g，增幅6.8%。其中KCl 50%B + 50%T、K2SO4100%B和K2SO425%B +50%T + 25%T三个处理的增加幅度达到显著水平。施用钾肥向日葵籽实出仁率均有所增加，但是所有处理之间没有显著差异。总的来看，施用钾肥主要对单盘粒重和千粒重影响较大，对花盘直径和出仁率影响较小。氯化钾分三次施用或者硫酸钾一次基施的效果较好。

表1 施用钾肥对向日葵产量的影响Table 1 Effects of potash varieties and application modes on sunflower yields

表2 不同钾肥品种和施用方式对向日葵产量性状的影响Table 2 Effects of potash varieties and application modes on yield characters of sunflower

2.1.3 钾肥品种和施用方式对向日葵生物产量的影响 表3结果表明，施用钾肥向日葵的叶片产量和花盘产量比对照有所增加，但均未达到显著差异水平。茎秆产量比对照增加幅度为11.5%～22.4%，平均为17.7%，除处理K2SO425%B + 50%T + 25%T外，其他处理增产均达显著水平，硫酸钾和氯化钾各处理间均没有显著差异。表明施用钾肥对向日葵的茎秆产量影响最大，对叶片产量和花盘产量影响相对较小。

2.2 不同钾肥品种和施用方式对向日葵钾素吸收效率的影响

2.2.1 不同钾肥品种和施用方式对向日葵钾素吸收利用的影响 表4结果表明，施用钾肥的向日葵K2O吸收量比对照增加48.2～64.0 kg/hm2，平均增加56.0 kg/hm2，增加幅度为17.3%～23.0%，平均为20.4%。各施钾处理之间没有显著差异。

施钾处理钾肥的利用率为40.2%～55.5%，平均为47.7%。两个钾肥品种之间基本相同，不同施用方式间也没有显著差异。

2.2.2 不同钾肥品种和施用方式对钾肥效率的影响从表5结果看出，向日葵施用钾肥的农学效率 (每增施1 kg K2O增产向日葵籽实产量) 为2.66～3.40 kg/kg，平均为3.08 kg/kg，不同钾肥品种和不同施用方式对向日葵施肥的农学效率没有显著影响。

施用钾肥向日葵吸钾效率 (每生产100 kg向日葵籽实吸收K2O量) 平均为8.62 kg/100 kg，比不施钾肥处理增加幅度为0.49～0.89 kg/100 kg，平均增加0.71 kg/100 kg。方差分析表明，不同钾肥品种和不同施用方式对向日葵吸钾效率没有显著影响。

表3 钾肥品种和施用方式对向日葵不同部位产量的影响Table 3 Effects of potash varieties and application modes on yields of stems, leaves and discs of sunflower

表4 不同钾肥和施用方式向日葵的钾素吸收利用Table 4 Effects of potash varieties and application modes on K uptakes and use efficiencies of sunflower

表5 钾肥品种和施用方式对向日葵钾素吸收效率的影响Table 5 Effects of potash varieties and application modes on K absorption efficiencies of sunflower

2.3 施钾方式和品种对向日葵粗脂肪、粗蛋白含量及油分品质的影响

施用氯化钾和硫酸钾向日葵籽实的粗脂肪含量均较不施钾肥有显著增加，三年平均分别增加2.17和2.74个百分点，平均为2.46个百分点，施用硫酸钾处理和氯化钾处理间粗脂肪含量没有显著差异。不同施肥方式之间籽实的粗脂肪含量也没有显著性差异 (表 6)。

施用氯化钾和硫酸钾向日葵籽实的粗蛋白含量均较不施钾肥也有显著增加，三年平均分别增加1.95和2.45个百分点，平均为2.20个百分点。施用硫酸钾处理和氯化钾处理间粗蛋白含量没有显著差异。三种施肥方式间粗蛋白含量也没有显著差异。钾肥品种与施肥方式间没有显著的交互作用。

表6表明，无论施用硫酸钾还是氯化钾，都可以有效增加向日葵籽实的粗脂肪和粗蛋白含量，而钾肥品种间及施用方式间效果没有显著差异。

向日葵籽实中的脂肪酸主要是不饱和脂肪酸—亚油酸和油酸，含量占总量的85%以上。施用钾肥第一年籽实中的油酸和亚油酸含量增加0.55个百分点，硬脂酸和棕榈酸含量减少0.08个百分点；施钾第二年油酸和亚油酸含量增加3.44个百分点，硬脂酸和棕榈酸含量增加0.49个百分点；施钾第三年油酸和亚油酸含量增加2.64个百分点，硬脂酸和棕榈酸含量增加0.42个百分点。从表7可以看出，施用钾肥主要使不饱和脂肪酸的比例有所提高，增加幅度达1.72%～2.85%，平均为2.20%，但不同钾肥品种间和不同施用方式间的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量差异不显著。

籽实中的纤维含量和矿物质含量 (灰分) 影响籽实的粗脂肪和粗蛋白含量，从而影响品质。施用钾肥籽实中的纤维含量比不施钾肥处理有所降低 (表8)，但差异不显著。施氯化钾的纤维含量与施硫酸钾的没有显著差异，施肥方式间也无明显差异。

表7 钾肥品种和施用方式对向日葵籽实油分品质的影响Table 7 Effects of potash varieties and applied modes on seed oil quality of sunflower

施氯化钾和硫酸钾的处理籽实矿物质含量没有显著差异，不同施肥方式间也无显著差异。

表8 钾肥品种和施用方式对籽实纤维和矿物质含量的影响Table 8 Effect of potash varieties and application modes on seed fiber and mineral contents of sunflower

3 讨论和结论

内蒙古河套及土默川是我国相对富钾地区，近年来随着作物产量的增加，土壤速效钾含量逐年下降[8]，仅施氮、磷化肥已经不能满足作物高产的需求，特别是需钾量较高的向日葵。3年钾肥定位试验结果表明，在河套灌区灌淤土上向日葵施用钾肥增产10.5%，增产效果显著，其施肥肥效与马铃薯相近[18–19]。从产量性状来看，施用钾肥向日葵的盘径、盘粒重、千粒重和出仁率均有所增加，但施用钾肥主要对单盘粒重和千粒重影响较大。

施用钾肥使向日葵的秸秆产量显著增加，而向日葵叶片和花盘的产量差异不显著，说明施用钾肥对向日葵秸秆产量影响较大，对叶片和花盘影响相对较小，这与向日葵吸收的钾素主要集中于秸秆中有关[20]。不同钾肥品种和不同施钾方式对向日葵秸秆产量没有显著影响。

施用钾肥向日葵的吸钾量显著增加，钾肥的利用率平均为47.7%，与国内其他人进行的大量试验研究结果相一致[21-22]。施用钾肥的农学效率平均为每公斤钾素可增产籽实3.08 kg，每生产100公斤向日葵平均吸钾 (K2O) 8.62 kg，较不施钾肥相比，对钾的吸收显著增加，李书田等[6]、李晓慧等[7]也得到了类似的结果。在本地区，施用氯化钾和硫酸钾的效果，钾肥全部基施与基施追施配合的效果，在钾肥利用率、农学效率和吸钾效率方面没有显著差异。三年定位施用钾肥试验表明，施用钾肥向日葵籽实中的粗脂肪和粗蛋白含量均有增加，分别比不施钾肥增加2.46和2.20个百分点，而黄仁珠等[23]于1985年在辽宁沈阳草甸河淤土进行的油用向日葵试验和任然等[24]于2014年在宁夏银川碱化土壤进行的油用向日葵试验表明，施用钾肥增加了脂肪含量，蛋白质含量有所降低，这还需进一步研究。增施钾肥能够促进亚油酸含量的提高，从而改善油分品质。不同钾肥品种之间和不同施用方式之间的脂肪和蛋白质含量没有显著差异。

4 结论

河套灌区向日葵生产中施用钾肥可以显著提高向日葵的籽实产量和营养品质及油分品质，施用钾肥是向日葵优质高产的重要措施。

施用钾肥显著提高了向日葵单位产量的吸钾量和吸钾效率，钾肥利用率平均达到47.7%，农学效率平均为3.08 kg/kg，每生产100 kg向日葵籽实吸收钾(K2O) 量平均为8.62 kg。

钾肥品种之间和施肥方式之间没有显著差异。从经济角度考虑，在本地的向日葵生产中可以选择价格较低的氯化钾，采用一次全部基施的方法。