钾肥施用量对山旱地马铃薯产量和品质的影响
郭岷江 罗照霞 吕汰 王鹏 窦俊焕 郭天顺 颉炜清 李芳弟 齐小东
摘要：通过田间试验研究不同钾肥施用水平对马铃薯产量及品质的影响。结果表明，不同钾肥施用量均有助于提高马铃薯产量。K2O用量达240 kg/hm2时，商品薯率、产量、干物质含量和淀粉含量均最高，还原糖、Vc和蛋白质含量有下降趋势。该水平下马铃薯商品薯率为80.56%，产量24 910.71 kg/hm2，较对照不施肥分别提高49.07%、25.87%，较施氮磷肥处理分别提高28.61%、17.67%;干物质、淀粉、还原糖、Vc和蛋白质含量分别较不施肥处理提高18.34%、18.18%、16.13%、11.58%、16.40%，分别较施氮磷肥处理提高9.75%、14.14%、9.09%、8.09%、11.68%。综合产量和品质表明，试验区马铃薯栽培钾肥适宜用量为K2O 240 kg/hm2。
关键词：钾肥;施用水平;马铃薯;产量;品质;肥料利用率
中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2021）09-0068-06
doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.09.014
Effects of Potassium Application Rate on Yield and Quality Rate of
Potato in Upland Mountain
GUO Minjiang， LUO Zhaoxia， L？譈 Tai， WANG Peng， DOU Junhuan， GUO Tianshun， XIE Weiqing，LI Fangdi， QI Xiaodong
（Tianshui Institute of Agricultural Sciences， Tianshui Gansu 741000， China）
Abstract：Field experiments were set up to study the effects of different potassium application rate on the yield and quality of potato.The results showed that the yield of potato were all improved by the application of different potassium fertilizer，the commodity rate， yield， dry matter， starch of K2O 240 kg/hm2 treatment was the highest，but there was a downturn in reducing sugar， Vc and protein content. The commodity rate and yield of potato were respectively 80.56% and 24 910.71 kg/hm2， it was increased by 49.07% and 25.87% compared to the control without fertilization（CK）， it was increased by 28.61% and 17.67% compared to nitrogen and phosphate treatment. The content of dry matter， starch， reducing sugar，Vc and protein increased by 18.34%， 18.18%， 16.13%， 11.58% and 16.40% compared to CK， by 9.75%， 14.14%， 9.09%， 8.09% and 11.68% compared to nitrogen and phosphate treatment. Comprehensive yield and quality showed that the suitable amount of potassium fertilizer for potato cultivation in the experimental area was K2O 240 kg/hm2.
Key words：Potassium fertilizer;Application level;Potato;Yield Quality;Utilization rate of fertilizer
馬铃薯是一种营养价值和药用价值都很高的茄科茄属草本植物，又是一种典型的嗜钾作物[1 ]。钾营养充足时马铃薯植株生长健壮、保水能力强、抗病力强、茎秆增粗、增强抗倒伏能力; 相反，缺钾时马铃薯植株发育迟缓、植株矮小、根系不发达、叶片变小且早衰、光合作用差、 块茎小、品质差产量低。施钾可以促进马铃薯生长，提高其经济产量和商品率，还能减轻马铃薯病害的发生，提高抗逆性[2 - 9 ]。充足的钾肥供应能促进马铃薯植株生长健壮，茎秆粗壮坚韧，增强抗旱、抗寒和抗病能力，薯块易膨大，淀粉、蛋白质、Vc、纤维素等含量增加，减少空心，并且能促使氮磷钾养分在块茎中积累，从而使产量和品质都得到提高，对马铃薯整个生育期的生长发育有着重要的影响[10 - 12 ]。但也有研究表明，马铃薯产量和淀粉含量随着钾肥用量的增加而增加，但当钾肥用量增加到一定程度则两者相应递减[13 - 14 ]。虽然施用钾肥可以使马铃薯获得高产，但也要充分考虑土壤和气候因素。长期以来，生产中由于习惯于重施氮肥，轻施磷肥，钾肥施用量低，导致马铃薯产量及品质不理想，制约了马铃薯生产的发展。我们通过对钾肥不同施用水平下马铃薯生长发育、产量和品质以及钾素利用率的研究，以期提高马铃薯的品质和产量，为当地马铃薯生产中合理使用钾肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验设在天水市农业科学研究所中梁试验站，该区域属半干旱山区，海拔1 650 m，降水量500～600 mm，年平均气温为11.5 ℃，无霜期185 d。试验地土壤属中壤黄绵土，耕层含有机质20.05 g/kg、全氮0.61 g/kg、全磷1.19 g/kg、全钾14.16 g/kg、速效氮49.2 mg/kg、速效磷21.0 mg/kg、速效钾79 mg/kg。前茬冬小麦。
1.2 供试材料
指示马铃薯品种为天薯11 号（由天水市农业科学研究所提供）。供试钾肥为硫酸钾（K2O 55%）、氮肥为尿素（N 46%）、磷肥为普通过磷酸钙（P2O5 12%）。
1.3 试验设计与方法
试验共设6个处理，分别为①对照（不施肥）;②N10P6;③N10P6K4;④N10P6K8;⑤N10P6K12;⑥N10P6K16。所有施肥处理均施N 150 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2，处理③、处理④、处理⑤、处理⑥的K2O用量分别为60、120、180、240 kg/hm2。试验随机区组设计，3次重复，小区面积22.40 m2（5.33 m×4.20 m），小区间走道0.6 m。株距0.33 m，行距0.6 m，按行长方向播种，每小区90株，密度40 179株/hm2。肥料在播种时一次性施入，不追肥。2017年4月26日播种，10月5日收获。6月23日用40%乐果乳油1 000倍液防治蚜虫，7月25日用50%代森锰锌可湿性粉剂1 000倍液防治晚疫病。
1.4 测定项目与方法
1.4.1 商品薯率及产量 商品薯率是衡量马铃薯产量的重要指标。
收获時每个处理取20株考种，测量单株块茎数，单株重量。分大薯、中薯和小薯进行产量结构分析，把质量大于150 g的薯块定为大薯，50～150 g定为中薯，质量小于50 g的定为小薯[4 ]。按小区收获计产。
1.4.2 品质测定 品质测定包括块茎干物质含量，淀粉含量，还原糖，维生素C含量和蛋白质含量[15 ]。干物质测定用烘干恒量法，淀粉用酸水解旋光法，粗蛋白用半微量凯氏法，维生素C用荧光法[16 ]，还原糖含量测定采用3.5～二硝基水杨酸比色法[17 ]。
有关肥料利用率及相关计算公式参考张福锁等[18 ]、Fageria等[19 ]。
1.5 数据处理
数据采用软件DPS 3.01进行显著性分析，LSD法检验差异显著性。
2 结果与分析
2.1 不同施钾量对马铃薯经济性状的影响
由表1可知，施钾肥处理的商品薯率和单株产量均高于不施钾肥处理和对照，商品薯率随着施钾肥量的增加而提高，以处理⑥最高，为80.56%，较处理①（CK）提高49.07%，较处理②提高28.61%。单株产量处理⑥最高，为0.574 kg，较对照提高38.65%。单株块茎数处理②和处理③较多，但因小薯所占比例较大，单株产量不高。可见，增施钾肥能够明显提高大中薯块所占的比例，从而提高马铃薯产量。
2.2 不同施钾量对马铃薯产量的影响
试验年份（2017）年马铃薯生长前期降水量充足，植株生长旺盛，但中后期（薯块膨大期）的持续干旱致使产量受到严重影响。从表2可以看出，所有施肥处理的产量均高于不施肥处理，所有施钾肥处理的产量均较只施氮磷肥的处理高，钾肥对马铃薯产量提高效果明显。处理⑥产量最高，为24 910.71 kg/hm2，较处理①（CK）和处理②分别提高25.87%和17.67%，差异均达显著水平;处理⑤产量为23 866.07 kg/hm2，较处理①（CK）和处理②分别提高了20.59%和12.74%，差异均达显著水平;处理④产量为22 647.32 kg/hm2，较处理①（CK）和处理②分别提高了14.43%和6.98%，与处理①（CK）差异达显著水平，与处理②差异不显著;处理⑥较处理③、④、⑤产量分别提高了16.36%、10.00%、4.38%。因此，试验条件下，马铃薯产量以K2O用量为240 kg/hm2时最高。综合分析，氮、磷、钾肥合理配施有利于马铃薯产量的增加，充足的钾对马铃薯生长发育及产量的形成更为重要。
2.3 不同施钾量对马铃薯品质的影响
从表3可知，马铃薯块茎的干物质、粗淀粉含量随着钾肥施用量的增加而逐渐提高，还原糖、Vc含量和蛋白质含量在K2O用量达240 kg/hm2时开始降低。处理⑥的干物质、粗淀粉、还原糖、Vc含量和蛋白质含量分别为229.7 g/kg、173.6 g/kg、3.6 g/kg、211.1 mg/kg和22.0 g/kg ，较处理①（CK）分别提高18.34%、18.18%、16.13%、11.58%和16.40%，差异均达显著水平;较处理②分别提高9.75%、14.14%、9.09%、8.09%和11.68%，除还原糖外差异均达显著水平。处理②的干物质、粗淀粉、还原糖、Vc含量和蛋白质含量较处理①（CK）分别提高7.83%、3.54%、6.45%、3.22%和4.23%，处理③的干物质、粗淀粉、还原糖、Vc含量和蛋白质含量较处理②分别提高2.01%、5.72%、6.06%、0.92%和4.06%。处理⑥还原糖、Vc含量和蛋白质含量开始降低，但干物质和粗淀粉较处理⑤分别提高1.01%和1.88%。说明在氮、磷肥施用量相同的情况下，块茎还原糖、Vc和蛋白质含量随钾肥施用量增加呈现先增加后降低的趋势。
2.4 不同施钾量对钾素利用率的影响
从表4可以看出，不同钾肥施用量对钾素收获指数影响明显。处理③钾素收获指数最高，达0.52;其次为处理②，收获指数为0.51;其余处理收获指数为0.47～0.50。钾素农学利用率反映了单位施肥量下马铃薯块茎产量的增加情况。可以看出钾素农学利用率随着钾肥用量的增加而逐渐下降，不同钾肥施用水平钾素农学利用率为20.88～27.11 kg/kg。处理③钾素农学利用率显著高于其他处理，达27.11 kg/kg，说明随着钾肥用量的增加单位钾肥增产效果逐渐降低。钾素吸收利用率是作物吸收利用钾肥的主要指标。从表4还可以看出，钾素吸收利用率随着钾肥用量的增加呈现先迅速增加后缓慢增加的趋势。处理⑥钾素吸收利用率最高，达58.61%，较处理③、处理④、处理⑤分别提高145.85%、16.47%、7.78%，差异均达显著水平。钾素生理利用率在90.04～118.78 kg/kg，随着钾肥用量的增加显著降低，处理③钾素生理利用率最大，为118.78 kg/kg，较处理④、处理⑤、处理⑥分别提高17.72%、22.94%、31.92%。钾肥产量贡献率在7.46%～21.26%，处理⑥钾肥产量贡献率最大，为21.26%，较处理③、处理④、处理⑤分别提高184.99%、72.56%和24.99%，差异均达显著水平。
3 结论与讨论
试验表明，不同钾肥施用量均有助于提高马铃薯产量。当K2O用量达240 kg/hm2时，马铃薯商品薯率、产量、干物质和淀粉含量均最大，还原糖、Vc含量和蛋白质含量有下降趋势;马铃薯商品薯率和产量分别为80.56%、24 910.71 kg/hm2，较对照不施肥分别提高49.07%、25.87%，较施氮磷肥处理分别提高28.61%、17.67%;干物质含量、淀粉含量、还原糖、Vc含量和蛋白质含量较不施肥处理分别提高18.34%、18.18%、16.13%、11.58%和16.40%，較施氮磷肥处理分别提高9.75%、14.14%、9.09%、8.09%和11.68%。综合产量和品质，天水半干旱山区K2O适宜用量为240 kg/hm2。
钾可促进富含碳水化合物贮存器官中同化物的运输与淀粉的合成，提高马铃薯产量和淀粉含量[17 ]。陈改雁[18 ]的研究表明，钾肥对马铃薯商品薯产量有促进作用，马铃薯商品薯最高产量的钾肥施用量是130.56 kg/hm2。郭志平等[4 ]研究表明，增施钾肥对产量提高与大中薯率提高相关关系极密切，说明产量提高主要是通过提高大中薯率实现的。本试验得出相似结论：增施不同量的钾肥后大中薯数明显增加，商品薯率较不施钾肥处理提高幅度为2.57%～28.61%，产量提高幅度为1.13%～19.74%，说明产量提高也是通过提高大中薯率实现的。从钾素农学效率和钾素利用率及肥料成本考虑，在氮、磷肥用量一致的基础上，施钾可以提高马铃薯块茎品质。王文丽等[19 ]研究表明，增施钾肥可以提高马铃薯块茎中的淀粉含量，增施60、120 kg/hm2 的K2O可使马铃薯块茎中淀粉含量分别提高8.1%、10.0%。黄继川等[20 ]研究表明，钾肥施量在K2O 225 kg/hm2以上时马铃薯块茎粗蛋白和可溶性糖含量显著提高，在K2O 300 kg/hm2以上时淀粉含量显著提高，施钾一定程度降低了Vc含量。本试验条件下K2O用量达240 kg/hm2时马铃薯产量最高，马铃薯干物质含量和淀粉含量随着钾肥施用量的增加而提高，当K2O用量达240 kg/hm2时马铃薯块茎干物质含量和淀粉含量最高，而还原糖、Vc含量和蛋白质含量有轻微下降。合理施用钾肥能够有效提高马铃薯产量，但是并非施肥量越高越好[21 - 24 ]。钾肥用量对马铃薯产量及品质的影响出现不同的研究结果，可能与指示品种、试区土壤因素、气候因素等方面的差异有关。下一步将进一步调整钾肥施用量，继续探究该区域马铃薯的最适施钾量。生产中应结合不同马铃薯品种的生长特性、养分和水分需求规律，在保证氮、磷源充足的条件下，合理补充钾肥，以提高生产水平。
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（本文责编：杨 杰）
收稿日期：2021 - 04 - 25
基金项目：现代农业产业技术体系专项资金（CARS-09）;国家马铃薯标准化区域服务与推广平台项目（NBFW-17-2019）;甘肃省级财政现代丝路旱寒农业发展项目资金（GNKJ-2020-1）;甘肃省现代农业科技支撑体系区域创新中心重点科技项目（2019GAAS46）。
作者简介：郭岷江（1972 — ），女，甘肃天水人，农艺师，主要从事马铃薯栽培研究工作。Email：13919669125@163.com。
通信作者：吕 汰（1972 — ），男，甘肃天水人，研究员，主要从事马铃薯育种及栽培技术研究与示范工作。Email：lvtai123@163.com。
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