施钾量对宁夏旱区马铃薯产量和品质的影响

杨永森，杨亚亚，吴娜,，刘吉利，者永清，满本菊，麻仲花

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021;2.宁夏大学生态环境学院，宁夏 银川 750021)

马铃薯是中国五大主食之一，因为能适应各种各样的生长环境，从而得到了广泛的种植，种植面积呈现逐年增长的趋势。作为宁夏农业发展的支柱产业，马铃薯对促进当地经济发展极为重要[1]。青薯9号品种抗病虫害、抗旱性突出，丰产性好，品质优良，在宁夏普遍种植[2]。肥料作为马铃薯的“粮食”，是马铃薯生长中不可缺少的物质基础。而钾素是马铃薯吸收最多的元素，具有较强的移动性，且随着生育时期的推进，马铃薯各器官含钾量均有所不同[3-4]。钾是多种酶的活化剂，可促进蛋白质、核酸、碳水化合物的合成，增施钾肥能使马铃薯茎叶健康生长，加速有机物合成与积累，促进薯块膨大[5-6]。

贾豪等[7]的研究表明，每生产1 000 kg马铃薯块茎需要吸收的K2O量为3.7 kg。有研究表明，适宜的施钾量，可使马铃薯产量和品质效果更佳[8-10]；还有研究认为施钾量在适宜的范围内，马铃薯的经济效益最高[11-12]。目前，由于宁夏旱区农业生产中习惯施用氮磷肥[13-14]，钾肥施用过少，从而导致土壤养分不均衡，影响了当地马铃薯的产量与品质以及马铃薯产业的发展[15-19]。因此，本研究针对宁夏旱区马铃薯钾肥施用问题，研究了不同施钾量对马铃薯产量、产量构成、品质以及经济效益的影响，从而筛选出适合宁夏旱区马铃薯的最佳施钾量，为当地马铃薯科学施肥和高产优质生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在海原县树台乡大嘴村进行(N 36°06′～37°04′，E 105°09′～106°10′)，地处黄土高原西北部，属黄河中游黄土丘陵沟壑区，平均海拔为2 166 m。深居内陆，大陆性季风气候明显，特点是春暖迟、夏热短、秋凉早、冬寒长。年均气温7 ℃，一月均温-6.7 ℃，七月均温19.7 ℃，≥10 ℃积温2 398 ℃，无霜期149～171 d。年平均降水量360 mm，大多集中在秋季。土壤类型为侵蚀黑垆土(表1)。

表1 土壤基本理化性质

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组试验设计，试验设置8个施钾处理，分别为CK(不施N、P、K)、T0(0 kg/hm2)、T1(30 kg/hm2)、T2(60 kg/hm2)、T3(90 kg/hm2)、T4(120 kg/hm2)、T5(150 kg/hm2)、T6(180 kg/hm2)。重复4次，共计32个小区，小区长10 m，宽4 m，面积为40 m2。垄宽60 cm，垄距40 cm，株距为40 cm，行距为50 cm，呈“S形”。于4月30日实施单垄双行全覆膜种植，播种方式为马铃薯点播器种植，种植深度为15～20 cm，种植密度为49 995株/hm2，于10月3日收获。

各小区以相同量的磷肥(90 kg/hm2)和氮肥(150 kg/hm2)作为基肥一次性施入，钾肥(硫酸钾)按照各小区的施肥量以基肥施入。在现蕾期与花期喷洒 0.2%磷酸二氢钾溶液1次(为防止早衰)，在苗期3～4 叶进行第1次中耕培土以提高地温，促进根系发育，在6～8叶进行第2次中耕培土为了保持土壤疏松，清除杂草。

1.3 样品采集和指标测定

成熟期对马铃薯进行测产考种，分别测定每个试验小区的每穴薯重、每穴块数、大薯数、中薯数和小薯数(大、中、小薯标准为：大薯≥150 g，150 g>中薯≥75 g，小薯<75 g)，计算大中小薯率，换算小区产量以及亩产。

蛋白质含量：采用考马斯亮蓝法测定[20]；可溶性糖含量：采用蒽酮法测定[21]；维生素C含量：采用2，6-二氯氰酚滴定法[22]。

1.4 数据处理

数据分析采用SPSS 17.0和DPS软件进行分析整理，数据采用Excel 2010以及Orign 2020进行作图和方程拟合[23]。

2 结果与分析

2.1 施钾量对马铃薯产量的影响

2.1.1 施钾量对马铃薯产量的影响 不同钾肥处理下马铃薯产量见图1。随着施钾量增加，各处理产量呈先升高后降低的趋势，其中T3处理产量最高，为37 831.05 kg/hm2，比CK和T0处理分别提高17%和11%。施钾肥处理的产量均高于CK和T0处理，但是施钾量超过90 kg/hm2后，钾肥的增产效果有所降低，这说明施用适量的钾肥可提高马铃薯块茎产量。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.1.2 施钾量对马铃薯产量构成因素的影响 由表2可以看出，T3、T4处理的各项指标都大于其他处理和对照，其中T3处理的中薯个数、商品薯率显著高于其他处理，说明施钾量在T3(90 kg/hm2)处理时有利于马铃薯的产量和商品品质的提高。CK以及T0处理的小薯数显著大于T3、T4、T5、T6处理，说明不施钾或者低施钾量造成小薯数量增加，降低了马铃薯产量。相关性关系表明，马铃薯每穴个数以及中薯数与产量有极显著的正相关关系，商品薯率和中薯有显著的正相关关系，小薯数与马铃薯产量呈负相关关系，说明合理施用钾肥可以提高马铃薯的中薯数和中薯质量，降低小薯数，从而提高马铃薯产量。

表2 不同钾肥处理对马铃薯产量性状的影响

2.1.3 施钾量下马铃薯产量的回归模拟曲线 经回归分析表明，产量与施肥量之间存在显著的回归关系。用一元二次肥料效应模型拟合不同钾素水平与产量之间的关系，得出马铃薯产量(y)与施钾量(x)回归方程y=-0.021 9x2+4.387x+2 248.2，R2=0.837 9。当施钾量增至100.16 kg/hm2时，得到马铃薯最大产量值为30 493.305 kg/hm2，之后随着施钾量增大产量缓慢下降(图2)。

图2 不同施钾量下马铃薯产量回归模拟曲线

2.2 施钾量对马铃薯块茎品质的影响

各处理不同施钾量对马铃薯品质的影响都有显著差异。各施钾处理的维生素C、粗蛋白以及可溶性糖含量显著高于CK以及不施钾处理，且随着施钾量的增加呈现先增加后下降的趋势(图3)。T3处理中维生素、可溶性糖含量显著大于CK、T0、T1处理，分别为22.51 mg/100g和3.42%，与T2、T4、T5、T6处理间差异不显著，说明适量施钾有利于提高马铃薯维生素C以及可溶性糖含量。K3处理下粗蛋白含量显著大于CK、T0、T1、T2处理，分别提高18.5%、15.7%、12.8%、11.8%，与T4、T5、T6处理间差异不显著，说明适量钾肥有利于马铃薯粗蛋白含量的增加。施钾量在90 kg/hm2水平下，马铃薯块茎品质最佳。

图3 不同施钾量对马铃薯品质的影响

2.3 产量和品质指标的主成分分析

由图4、表3可以看出，第一主成分排在前两位的是维生素C和可溶性糖，第二主成分是粗蛋白。表3中品质指标维生素C、可溶性糖、粗蛋白对产量的贡献率分别达到92.62%、4.89%、2.21%，累计最高可达到99.72%。由表4可以看出，施钾量对马铃薯粗蛋白、可溶性糖、维生素C的影响较大。对8个处理下马铃薯产量主成分值和综合值分析得出，施钾处理下T3、T4、T5处理下主成分值和综合值较高，表现为T3>T4>T5，CK处理下主成分值较低，说明施钾对马铃薯的品质有显著影响，且施钾量90 kg/hm2处理下最优(表5)。

表3 各成分的特征值、方差及累积贡献率

表4 特征向量矩阵

表5 各处理下马铃薯各主成分值与综合排名

A：维生素C；B：可溶性糖；C：粗蛋白.

2.4 不同施钾量下马铃薯的经济效益分析

分析表6可以看出，随施钾量增加，马铃薯净收益呈先增加后减少的趋势。在T3处理下净收益达到最大值，为43 989.6 元/hm2，当施钾量超过一定限度时，再增加施钾量，马铃薯净收益降低，不利于农户增收。T3处理的净收益相较于其他处理分别高15.5%、11.3%、9.1%、6.1%、3.1%、7.6%、12.2%，各处理表现T3>T4>T5>T2>T6>T1>T0>CK。与T0相比，T6处理的产量略有提高，但净收益反而有所降低，可见过多的施钾不仅不利于增收，还会造成资源浪费和环境污染。因此施钾量在90 kg/hm2时马铃薯经济效益最好。

表6 不同施钾量下马铃薯经济效益分析

3 讨论

3.1 施钾量对马铃薯产量的影响

钾具有高运输能力，当钾肥充足时，可以促进植株生长健壮，增强植株的抗旱、抗寒、抗病的能力，从而提高马铃薯的产量[24]。每穴个数、大薯个数、大薯质量、中薯个数等是影响马铃薯产量的重要因素，合理施用钾肥，能提高经济产量以及商品率[25]。赵永萍等[26]认为，适量增施钾肥，可使施钾处理的大薯率较不施肥对照提高13%，改善结薯量，从而大幅度提高马铃薯的产量。麻汉林等[27]试验表明,增施钾肥能使马铃薯大中薯率提高，较对照提高18.9%。刘绍文等[28]研究发现，施钾较未施钾处理有明显增产作用，增产率高达12.2%。朱涛[29]研究发现，不施钾肥处理产量最低，为27 355.2 kg/hm2，当施钾量为150 kg/hm2时马铃薯产量最高，为34 110.6 kg/hm2，相较于对照增产24.7%，这与本试验结果基本一致，T3处理的产量比未施肥的对照高17%，T6处理的产量比未施肥的对照高8%。说明适量施用钾肥，能够提高马铃薯的产量，施肥过量或者不施钾肥，则会在很大程度上影响马铃薯产量。这与赵亮等[30]研究结果基本一致，随着施钾量的不断增大，马铃薯的产量出现了由低产到高产再降低的变化浮动。

3.2 施钾量对马铃薯品质的影响

张西露等[31]研究结果表明，合理施用钾肥可为植物体的生长奠定基础，改善植物体的蛋白质和维生素C的品质，尤其是薯类作物。白志强等[32]认为，钾肥施用过量会抑制马铃薯块茎中蛋白质、维生素C以及可溶性糖含量的积累。秦鱼生等[33]研究发现，马铃薯施用钾肥后，维生素C含量较对照高122%。高翔等[34]研究发现，施钾处理的蛋白质较对照高50%。本试验表明，随着施钾量的增加各处理的维生素C、可溶性糖含量和粗蛋白呈现先增加后下降的趋势。其中T3处理的各项品质表现最佳，这与白志强等[32]的结果基本一致。本试验结果表明，当施钾量到90 kg/hm2时，马铃薯品质达到最高值，之后，随着施钾量的增加，马铃薯品质没有明显的变化。这与郭振升等[35]的研究结果基本一致。

3.3 施钾量对马铃薯经济效益的影响

有研究认为钾肥施用过多或不足都会影响马铃薯的经济效益[36-37]。刘芳等[38]研究发现，过量的钾肥会降低马铃薯的经济效益，适当的钾可以提高马铃薯经济效益，这与本试验结果基本一致。本试验研究表明，随着施钾量的增加，产量和经济效益呈先增加后下降的趋势，其中T3处理经济效益最佳。钾肥在马铃薯的整个生育期中起着极其重要的作用。但并不是钾肥施用量越多越好，在一定范围内钾肥施用量递增，马铃薯经济效益亦随之增加，而当钾肥施用量超过一定范围时，马铃薯经济效益不增加反而下降[39]，这与本试验结果基本一致。说明适宜的钾肥有利于马铃薯经济效益的提高。

4 结论

在宁夏旱区条件下，施钾量为90 kg/hm2时有利于提高马铃薯的中薯数和中薯质量；该施肥条件下，有利于马铃薯块茎中维生素C、可溶性糖﹑粗蛋白含量的提高。