楊永森，楊亞亞，吳娜,，劉吉利，者永清，滿本菊，麻仲花

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021;2.寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

馬鈴薯是中國(guó)五大主食之一，因?yàn)槟苓m應(yīng)各種各樣的生長(zhǎng)環(huán)境，從而得到了廣泛的種植，種植面積呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。作為寧夏農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，馬鈴薯對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展極為重要[1]。青薯9號(hào)品種抗病蟲(chóng)害、抗旱性突出，豐產(chǎn)性好，品質(zhì)優(yōu)良，在寧夏普遍種植[2]。肥料作為馬鈴薯的“糧食”，是馬鈴薯生長(zhǎng)中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。而鉀素是馬鈴薯吸收最多的元素，具有較強(qiáng)的移動(dòng)性，且隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，馬鈴薯各器官含鉀量均有所不同[3-4]。鉀是多種酶的活化劑，可促進(jìn)蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物的合成，增施鉀肥能使馬鈴薯莖葉健康生長(zhǎng)，加速有機(jī)物合成與積累，促進(jìn)薯塊膨大[5-6]。

賈豪等[7]的研究表明，每生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖需要吸收的K2O量為3.7 kg。有研究表明，適宜的施鉀量，可使馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)效果更佳[8-10]；還有研究認(rèn)為施鉀量在適宜的范圍內(nèi)，馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益最高[11-12]。目前，由于寧夏旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中習(xí)慣施用氮磷肥[13-14]，鉀肥施用過(guò)少，從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不均衡，影響了當(dāng)?shù)伛R鈴薯的產(chǎn)量與品質(zhì)以及馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[15-19]。因此，本研究針對(duì)寧夏旱區(qū)馬鈴薯鉀肥施用問(wèn)題，研究了不同施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、品質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)效益的影響，從而篩選出適合寧夏旱區(qū)馬鈴薯的最佳施鉀量，為當(dāng)?shù)伛R鈴薯科學(xué)施肥和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在海原縣樹(shù)臺(tái)鄉(xiāng)大嘴村進(jìn)行(N 36°06′～37°04′，E 105°09′～106°10′)，地處黃土高原西北部，屬黃河中游黃土丘陵溝壑區(qū)，平均海拔為2 166 m。深居內(nèi)陸，大陸性季風(fēng)氣候明顯，特點(diǎn)是春暖遲、夏熱短、秋涼早、冬寒長(zhǎng)。年均氣溫7 ℃，一月均溫-6.7 ℃，七月均溫19.7 ℃，≥10 ℃積溫2 398 ℃，無(wú)霜期149～171 d。年平均降水量360 mm，大多集中在秋季。土壤類(lèi)型為侵蝕黑壚土(表1)。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置8個(gè)施鉀處理，分別為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)。重復(fù)4次，共計(jì)32個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬4 m，面積為40 m2。壟寬60 cm，壟距40 cm，株距為40 cm，行距為50 cm，呈“S形”。于4月30日實(shí)施單壟雙行全覆膜種植，播種方式為馬鈴薯點(diǎn)播器種植，種植深度為15～20 cm，種植密度為49 995株/hm2，于10月3日收獲。

各小區(qū)以相同量的磷肥(90 kg/hm2)和氮肥(150 kg/hm2)作為基肥一次性施入，鉀肥(硫酸鉀)按照各小區(qū)的施肥量以基肥施入。在現(xiàn)蕾期與花期噴灑 0.2%磷酸二氫鉀溶液1次(為防止早衰)，在苗期3～4 葉進(jìn)行第1次中耕培土以提高地溫，促進(jìn)根系發(fā)育，在6～8葉進(jìn)行第2次中耕培土為了保持土壤疏松，清除雜草。

1.3 樣品采集和指標(biāo)測(cè)定

成熟期對(duì)馬鈴薯進(jìn)行測(cè)產(chǎn)考種，分別測(cè)定每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的每穴薯重、每穴塊數(shù)、大薯數(shù)、中薯數(shù)和小薯數(shù)(大、中、小薯標(biāo)準(zhǔn)為：大薯≥150 g，150 g>中薯≥75 g，小薯<75 g)，計(jì)算大中小薯率，換算小區(qū)產(chǎn)量以及畝產(chǎn)。

蛋白質(zhì)含量：采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[20]；可溶性糖含量：采用蒽酮法測(cè)定[21]；維生素C含量：采用2，6-二氯氰酚滴定法[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0和DPS軟件進(jìn)行分析整理，數(shù)據(jù)采用Excel 2010以及Orign 2020進(jìn)行作圖和方程擬合[23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.1.1 施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響 不同鉀肥處理下馬鈴薯產(chǎn)量見(jiàn)圖1。隨著施鉀量增加，各處理產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中T3處理產(chǎn)量最高，為37 831.05 kg/hm2，比CK和T0處理分別提高17%和11%。施鉀肥處理的產(chǎn)量均高于CK和T0處理，但是施鉀量超過(guò)90 kg/hm2后，鉀肥的增產(chǎn)效果有所降低，這說(shuō)明施用適量的鉀肥可提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。

不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).

2.1.2 施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表2可以看出，T3、T4處理的各項(xiàng)指標(biāo)都大于其他處理和對(duì)照，其中T3處理的中薯個(gè)數(shù)、商品薯率顯著高于其他處理，說(shuō)明施鉀量在T3(90 kg/hm2)處理時(shí)有利于馬鈴薯的產(chǎn)量和商品品質(zhì)的提高。CK以及T0處理的小薯數(shù)顯著大于T3、T4、T5、T6處理，說(shuō)明不施鉀或者低施鉀量造成小薯數(shù)量增加，降低了馬鈴薯產(chǎn)量。相關(guān)性關(guān)系表明，馬鈴薯每穴個(gè)數(shù)以及中薯數(shù)與產(chǎn)量有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，商品薯率和中薯有顯著的正相關(guān)關(guān)系，小薯數(shù)與馬鈴薯產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明合理施用鉀肥可以提高馬鈴薯的中薯數(shù)和中薯質(zhì)量，降低小薯數(shù)，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量。

表2 不同鉀肥處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量性狀的影響

2.1.3 施鉀量下馬鈴薯產(chǎn)量的回歸模擬曲線 經(jīng)回歸分析表明，產(chǎn)量與施肥量之間存在顯著的回歸關(guān)系。用一元二次肥料效應(yīng)模型擬合不同鉀素水平與產(chǎn)量之間的關(guān)系，得出馬鈴薯產(chǎn)量(y)與施鉀量(x)回歸方程y=-0.021 9x2+4.387x+2 248.2，R2=0.837 9。當(dāng)施鉀量增至100.16 kg/hm2時(shí)，得到馬鈴薯最大產(chǎn)量值為30 493.305 kg/hm2，之后隨著施鉀量增大產(chǎn)量緩慢下降(圖2)。

圖2 不同施鉀量下馬鈴薯產(chǎn)量回歸模擬曲線

2.2 施鉀量對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響

各處理不同施鉀量對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響都有顯著差異。各施鉀處理的維生素C、粗蛋白以及可溶性糖含量顯著高于CK以及不施鉀處理，且隨著施鉀量的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)(圖3)。T3處理中維生素、可溶性糖含量顯著大于CK、T0、T1處理，分別為22.51 mg/100g和3.42%，與T2、T4、T5、T6處理間差異不顯著，說(shuō)明適量施鉀有利于提高馬鈴薯維生素C以及可溶性糖含量。K3處理下粗蛋白含量顯著大于CK、T0、T1、T2處理，分別提高18.5%、15.7%、12.8%、11.8%，與T4、T5、T6處理間差異不顯著，說(shuō)明適量鉀肥有利于馬鈴薯粗蛋白含量的增加。施鉀量在90 kg/hm2水平下，馬鈴薯塊莖品質(zhì)最佳。

圖3 不同施鉀量對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

2.3 產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

由圖4、表3可以看出，第一主成分排在前兩位的是維生素C和可溶性糖，第二主成分是粗蛋白。表3中品質(zhì)指標(biāo)維生素C、可溶性糖、粗蛋白對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到92.62%、4.89%、2.21%，累計(jì)最高可達(dá)到99.72%。由表4可以看出，施鉀量對(duì)馬鈴薯粗蛋白、可溶性糖、維生素C的影響較大。對(duì)8個(gè)處理下馬鈴薯產(chǎn)量主成分值和綜合值分析得出，施鉀處理下T3、T4、T5處理下主成分值和綜合值較高，表現(xiàn)為T(mén)3>T4>T5，CK處理下主成分值較低，說(shuō)明施鉀對(duì)馬鈴薯的品質(zhì)有顯著影響，且施鉀量90 kg/hm2處理下最優(yōu)(表5)。

表3 各成分的特征值、方差及累積貢獻(xiàn)率

表4 特征向量矩陣

表5 各處理下馬鈴薯各主成分值與綜合排名

A：維生素C；B：可溶性糖；C：粗蛋白.

2.4 不同施鉀量下馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益分析

分析表6可以看出，隨施鉀量增加，馬鈴薯凈收益呈先增加后減少的趨勢(shì)。在T3處理下凈收益達(dá)到最大值，為43 989.6 元/hm2，當(dāng)施鉀量超過(guò)一定限度時(shí)，再增加施鉀量，馬鈴薯凈收益降低，不利于農(nóng)戶增收。T3處理的凈收益相較于其他處理分別高15.5%、11.3%、9.1%、6.1%、3.1%、7.6%、12.2%，各處理表現(xiàn)T3>T4>T5>T2>T6>T1>T0>CK。與T0相比，T6處理的產(chǎn)量略有提高，但凈收益反而有所降低，可見(jiàn)過(guò)多的施鉀不僅不利于增收，還會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此施鉀量在90 kg/hm2時(shí)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益最好。

表6 不同施鉀量下馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論

3.1 施鉀量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

鉀具有高運(yùn)輸能力，當(dāng)鉀肥充足時(shí)，可以促進(jìn)植株生長(zhǎng)健壯，增強(qiáng)植株的抗旱、抗寒、抗病的能力，從而提高馬鈴薯的產(chǎn)量[24]。每穴個(gè)數(shù)、大薯個(gè)數(shù)、大薯質(zhì)量、中薯個(gè)數(shù)等是影響馬鈴薯產(chǎn)量的重要因素，合理施用鉀肥，能提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量以及商品率[25]。趙永萍等[26]認(rèn)為，適量增施鉀肥，可使施鉀處理的大薯率較不施肥對(duì)照提高13%，改善結(jié)薯量，從而大幅度提高馬鈴薯的產(chǎn)量。麻漢林等[27]試驗(yàn)表明,增施鉀肥能使馬鈴薯大中薯率提高，較對(duì)照提高18.9%。劉紹文等[28]研究發(fā)現(xiàn)，施鉀較未施鉀處理有明顯增產(chǎn)作用，增產(chǎn)率高達(dá)12.2%。朱濤[29]研究發(fā)現(xiàn)，不施鉀肥處理產(chǎn)量最低，為27 355.2 kg/hm2，當(dāng)施鉀量為150 kg/hm2時(shí)馬鈴薯產(chǎn)量最高，為34 110.6 kg/hm2，相較于對(duì)照增產(chǎn)24.7%，這與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致，T3處理的產(chǎn)量比未施肥的對(duì)照高17%，T6處理的產(chǎn)量比未施肥的對(duì)照高8%。說(shuō)明適量施用鉀肥，能夠提高馬鈴薯的產(chǎn)量，施肥過(guò)量或者不施鉀肥，則會(huì)在很大程度上影響馬鈴薯產(chǎn)量。這與趙亮等[30]研究結(jié)果基本一致，隨著施鉀量的不斷增大，馬鈴薯的產(chǎn)量出現(xiàn)了由低產(chǎn)到高產(chǎn)再降低的變化浮動(dòng)。

3.2 施鉀量對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

張西露等[31]研究結(jié)果表明，合理施用鉀肥可為植物體的生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)，改善植物體的蛋白質(zhì)和維生素C的品質(zhì)，尤其是薯類(lèi)作物。白志強(qiáng)等[32]認(rèn)為，鉀肥施用過(guò)量會(huì)抑制馬鈴薯塊莖中蛋白質(zhì)、維生素C以及可溶性糖含量的積累。秦魚(yú)生等[33]研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯施用鉀肥后，維生素C含量較對(duì)照高122%。高翔等[34]研究發(fā)現(xiàn)，施鉀處理的蛋白質(zhì)較對(duì)照高50%。本試驗(yàn)表明，隨著施鉀量的增加各處理的維生素C、可溶性糖含量和粗蛋白呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。其中T3處理的各項(xiàng)品質(zhì)表現(xiàn)最佳，這與白志強(qiáng)等[32]的結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)施鉀量到90 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯品質(zhì)達(dá)到最高值，之后，隨著施鉀量的增加，馬鈴薯品質(zhì)沒(méi)有明顯的變化。這與郭振升等[35]的研究結(jié)果基本一致。

3.3 施鉀量對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

有研究認(rèn)為鉀肥施用過(guò)多或不足都會(huì)影響馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益[36-37]。劉芳等[38]研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的鉀肥會(huì)降低馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益，適當(dāng)?shù)拟浛梢蕴岣唏R鈴薯經(jīng)濟(jì)效益，這與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)研究表明，隨著施鉀量的增加，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中T3處理經(jīng)濟(jì)效益最佳。鉀肥在馬鈴薯的整個(gè)生育期中起著極其重要的作用。但并不是鉀肥施用量越多越好，在一定范圍內(nèi)鉀肥施用量遞增，馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益亦隨之增加，而當(dāng)鉀肥施用量超過(guò)一定范圍時(shí)，馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益不增加反而下降[39]，這與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。說(shuō)明適宜的鉀肥有利于馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的提高。

4 結(jié)論

在寧夏旱區(qū)條件下，施鉀量為90 kg/hm2時(shí)有利于提高馬鈴薯的中薯數(shù)和中薯質(zhì)量；該施肥條件下，有利于馬鈴薯塊莖中維生素C、可溶性糖﹑粗蛋白含量的提高。