一次施钾对夏玉米产量·钾素积累及钾肥利用率的影响

来源:用户上传      作者:王清和

　　摘要 [目的]研究一次性施用钾肥用量对夏玉米产量和钾肥利用率的影响，为明确钾肥适宜用量和玉米高产稳产提供参考。[方法]以夏玉米品种隆平206为试验材料，在一次施用条件下，设置不同钾肥用量（0、45、135、270、540 kg/hm2），研究钾肥用量对玉米产量、钾素吸收和利用的影响。[结果]玉米产量呈随着施钾量增加先增加后减少的趋势，各处理玉米产量呈K270≈K135 ≥K45≈K540≥K0的规律，其中，K270和K135处理的产量最高，比对照分别增产20%和18%。兼顾玉米产量、肥料养分利用和损失，认为钾肥用量135 kg/hm2是较为适宜的施钾量，该施钾量条件下，钾肥的表观利用率为64.8%。[结论]综合考虑玉米产量、籽粒钾含量和钾肥利用效率等因素，皖南地区隆平206一次性施用的适宜施钾量为135 kg/hm2。
　　关键词 夏玉米;一次施肥;施钾量;肥料利用率;养分吸收
　　Abstract [Objective]The effect of potassium fertilizer on summer maize yield and utilization rate of potassium fertilizer was studied，which provided reference for determining the appropriate amount of potassium fertilizer application and the high and stable yield of summer maize.[Method]Summer maize variety “Longping 206” was used as the material.Under the condition of onetime application of potassium fertilizer，different rate of potassium fertilizers （0，45，135，270，540 kg/hm2） were set to study the effect of potassium on its absorption and utilization，and the yield of summer maize.[Result] The yield was increased first and then decreased with the increase of potassium application rate.The yield of maize for each treatment was as followed：K270≈K135≥K45≈K540≥K0.Treatments K270 and K135 produced the highest yield，which was 20% and 18 % higher than the control，respectively.Taken into account of the fertilizer utilization and loss of maize yield，the appropriate rate of potassium fertilizer was 135 kg/hm2.Under this rate of potassium fertilizer application，the apparent recovery efficiency was 64.8%.[Conclusion]Comprehensive factors such as yield，potassium concentration of grain and potassium utilization efficiency，the optimum onetime application rate of potassium fertilizer was 135 kg/hm2 for summer maize in South Anhui Province.
　　Key words Summer maize;One fertilization;Potassium application;Fertilizer utilization;Nutrient uptake
　　鉀是作物高产稳产和品质提升的重要基础保障[1-2]。我国农田复种指数高、追求高产，导致土壤钾素亏缺，因此提高作物的钾肥吸收利用、降低肥料养分损失对稳定粮食产量和减少环境污染至关重要[3-4]。目前，已有大量研究探索了钾肥施用对作物产量、钾素吸收积累和钾肥利用率等方面的影响，相关作用和机制也较为清楚[5-7]。但不同作物品种钾肥需求特性差异较大，不同种植区域土壤钾素状况相差甚远，因此，作物钾肥施用技术和适宜施钾量一直是农业科研工作的重点和热点[7-9]。
　　为了提高钾肥利用率、降低损失，大多数研究集中在改进钾肥施用方式和应用缓控释钾肥等方面[10-12]。研究发现，改进施钾施用方式和适宜的钾肥用量能够提高玉米产量和钾肥利用率，在一定范围内，玉米籽粒产量随着施钾量的增加而增加，但过量施钾则会降低玉米产量[5，13]。王火焰等[14]研究认为根区一次施肥能够提高作物产量的同时，提高肥料利用率、降低损失。王宜伦等[11]研究发现，采用粒片状肥料能够实现夏玉米一次施肥，随着农业全程机械化进程的推荐，钾肥一次施用将成为主推技术，但目前钾肥一次施用技术研究较少，优化的施肥方式和适宜的钾肥用量尚不明确。为此，笔者在皖南夏玉米区采用一次性施钾的方式，设置不同水平的钾肥施用量，研究一次性施钾对玉米产量和钾素吸收利用的影响，以期为夏玉米钾肥一次性高效施用提供科学依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况 　　试验地位于安徽皖南夏玉米种植区，试验土壤为红黄壤，供试土壤（0～20 cm）pH 5.6，有机质18.6 g/kg，碱解氮89.1 mg/kg，有效磷28.3 mg/kg，速效钾128.1 mg/kg。试验地多年年平均气温16.9 ℃，年平均降水量1 554.4 mm，属于湿性亚热带季风气候。
　　1.2 试验材料 供试玉米品种选用隆平206，种子购自安徽隆平高科种业有限公司。
　　1.3 试验设计
　　试验设施钾量（K2O）为0、45、135、270、540 kg/hm2 5 个水平，分别用K0、K45、K135、K270、K540表示。所用钾肥为氯化钾（含K2O 60%），分别于播种时一次性条施施入土壤，每个处理氮、磷用量相同，施N 225 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2，氮肥在拔节期、大喇叭口期按4∶6的比例施入，磷肥在播种前全部施入。小区面积为16.8 m2（3.0 m × 5.6 m），3次重复，随机区组排列。
　　1.4 样品采集与指标测定
　　1.4.1 土壤样品的采集及测定。
　　在试验整地前和玉米收获后采集0～20 cm土层土壤，用于测定土壤的基础肥力和钾素含量。土壤基础理化性质按常规方法测定[15]：采用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质含量，采用碱解扩散法测定土壤碱解氮含量;采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼蓝比色法测定土壤有效磷含量，采用NH4OAc浸提-火焰光度法测定土壤速效钾含量。
　　1.4.2 植株样品的采集及测定。
　　在玉米成熟期，对每个小区进行单独采收，测定籽粒和秸秆鲜重。取部分代表性植株的根系、秸秆和籽粒，于105 ℃下杀青30 min，65 ℃烘干至恒重，计算含水量，折算籽粒和秸秆干物质量。烘干样品经粉碎过筛，经浓H2SO4-H2O2消煮，采用火焰光度法测定钾含量。
　　1.5 数据处理与统计分析 利用SPSS 19.0 软件进行方差分析，Duncan新复极差法多重比较判断处理间差异显著性（P<0.05）。
　　养分积累量（kg/株）=[秸秆干重（kg/株）×秸秆养分含量（g/kg）+籽粒干重（kg/株）×籽粒养分含量（g/kg）]/1 000
　　肥料表观利用率=[施肥区养分吸收量（kg/hm2）-对照养分吸收量（kg/hm2）]/养分施入量（kg/hm2）×100%
　　农学利用率（kg/kg）=[施肥区产量（kg/hm2）-对照产量（kg/hm2）]/养分施入量（kg/hm2）
　　2 结果与分析
　　2.1 一次施钾对玉米干物质积累和产量的影响
　　由表1可知，一次施用不同钾肥用量对玉米株高有显著影响，玉米株高随着施钾量的增加而增加，但过量施用钾肥（K540）降低了玉米植株株高，K270处理株高（207.7 cm）最大，K135（205.7 cm）和K270处理株高无显著差异。与此类似，钾肥用量显著影响籽粒干重和地上部干重，随着施钾量的增加籽粒干重和地上部干重均呈先增加后降低的趋势;其中，K270处理籽粒干重（148.8 g/株）和地上部干重（306.5 g/株）均最大，K135和K270处理间无显著差异。一次施钾钾肥用量对玉米根干重无显著影响。
　　由表2可知，一次施用不同钾肥用量对玉米产量和产量构成因素有显著影响，K135和K270处理穗粒数显著高于其他处理，比对照（K0）分别高11%和12%。K135和K270处理间的百粒重和产量无显著差异，为各处理最高。与对照（K0）相比，K135和K270处理产量分别增加18%和20%。各处理玉米产量表现为K270≈K135≥K45≈K540≥K0。
　　2.2 一次施钾对玉米植株钾含量的影响
　　由表3可知，与不施钾肥的对照相比，施用钾肥玉米茎秆、叶片和籽粒的钾含量均显著提高。随着钾肥施用量的增加各器官钾含量呈增加趋势，各处理植株根系、茎秆、叶片和籽粒的钾含量均以K540处理最高。施用钾肥的K45、K135、K270和K540籽粒钾含量比不施钾肥的对照分别显著增加15%、23%、26%和30%，施钾处理间籽粒钾含量无显著差异。
　　2.3 一次施钾对玉米钾肥利用率的影响
　　由表4可知，钾肥施用量对玉米植株的吸钾量和钾肥利用率有显著影响。随着钾肥施用量的增加植株的吸钾量显著增加，其中K135和K540植株的吸钾量比对照增加了101%和165%。钾肥的表观利用率则随着钾肥用量的增加显著下降，其中K45和K135钾肥表观利用率分别为83.8%和64.8%。与此类似，钾肥农学利用率也随着钾肥用量的增加而呈下降趋势，其中K135钾肥农学利用率为9.9 kg/kg。
　　2.4 一次施钾对土壤钾含量的影响
　　由表5可知，随着钾肥施用量的增加，土壤速效钾含量呈增加趋势，其中K540处理土壤速效钾含量最高，显著高于其他处理。与对照相比，K135处理土壤速效鉀含量（157.5 mg/kg）增加，但无显著差异。各处理玉米收获后土壤全钾和缓效钾含量均无显著差异。
　　3 结论与讨论
　　合理施用钾肥是作物高产稳产的重要技术措施，适宜的钾肥用量不仅要兼顾玉米高产稳产，也要考虑提高钾肥的利用率[8-9]。该研究采用一次性施用钾肥的方式研究不同施钾量对玉米产量和钾肥利用率的影响，探讨适宜的钾肥用量。结果表明，各处理玉米产量呈K270≈K135≥K45≈K540≥K0的规律，其中，K270和K135处理的产量最高，比对照分别增产20%和18%。李波等[16]对高产夏玉米的研究发现，登海661和郑单958最高产量的施钾量分别为184和201 kg/hm2，但在获得玉米高产和较高钾肥利用率的同时，适宜的施钾量为180 kg/hm2。该研究发现，施钾量135 kg/hm2时（K135处理）玉米产量、穗粒数和籽粒的百粒重与施钾量270 kg/hm2（K270处理）均无显著差异。因此，兼顾作物高产和化肥减量施用，该研究认为皖南夏玉米种植区隆平206钾肥一次施用适宜用量为135 kg/hm2。 　　表观利用率和农学利用率是表示养分利用率的常用指标，能够从不同方面反映作物对肥料的利用率[10]。该研究发现，钾肥的表观利用率随着钾肥用量的增加显著下降，K45处理钾肥表观利用率为83.8%，但钾肥用量增加至135和270 kg/hm2时钾肥表观利用率分别为64.8%和44.6%。同样，钾肥用量增加，钾肥农学利用率也显著降低。与该研究结果一致，李波等[16]研究发现，高产夏玉米钾肥偏生产力、农学利用率和钾素回收率均呈随着钾肥用量的增加而显著下降的趋势，施钾肥量为120 kg/hm2时，钾肥农学效率和钾素回收率最高。兼顾玉米产量、肥料养分利用和损失，该研究认为钾肥用量135 kg/hm2是较适宜的施钾量，该施钾量条件下，钾肥的表观利用率和农学利用率分别为64.8%和9.9%。
　　如何科学施肥，提高肥料利用率，在获得作物高产稳产的同时，将肥料养分的损失降到最低是农业生产和环境保护亟待解决的战略问题[17]。研究发现，优化施肥方式结合控释肥料，能够实现一次性施肥的作物高产和提高肥料养分利用率[11，18]。王火焰等[14]研究认为，探索最佳的施肥方式和施肥位点促进肥际与根际的最佳匹配，一次性精准施肥能够实现作物高产、养分高效、损失减少。该研究发现，不同施钾量对玉米收获后土壤速效钾含量有显著影响，施钾量为270和540 kg/hm2土壤全钾和缓效钾均呈增加趋势，且速效钾显著增加，分别为对照的2.2和5.2倍，说明当季施入的肥料钾素有大量残留于土壤，淋溶和径流损失风险严重，将产生较为严重的水体污染问题。与对照相比，施钾量为135 kg/hm2土壤速效钾含量（157.5 mg/kg）虽然略有增加，但无显著差异。
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