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The suitable potassium fertilizer rate in spring maize in hilly area of central Sichuan Basin, China

川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究



全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):838-846 doi牶1011674/zwyf.14475
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-10-13   接受日期:2015-03-12
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAD04B13-2)资助。
作者简介:谭杰(1990—),男,重庆万州人,硕士研究生,主要从事作物高产优质高效栽培理论与技术研究。Email:tanjie8986@163com
通信作者 Email:yuanjichao5@163com
川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究
谭 杰1,2,孔凡磊1,2,曾 晖3,袁继超1,2
(1四川农业大学农学院,四川温江 611130;2农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,四川温江 611130;
3简阳市农业局,四川简阳 641400)
摘要:【目的】采用两年田间定位试验,探讨施钾量对川中丘陵春玉米产量、钾素吸收和利用特性的影响规律,以期
为川中丘陵高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。【方法】以正红505为试验材料,在施 N225kg/hm2、P2O590
kg/hm2的基础上,设置5个施钾量(K2O)处理,分别为0、45、90、135、180kg/hm
2,每个处理3次重复,完全随机
区组设计。在玉米大喇叭口期、吐丝期、灌浆期(吐丝后21天)和成熟期采集植株样品,测定干物质积累量和器官
含钾量,并计算植株钾积累量、钾素利用和转运,在玉米成熟期测定玉米产量。【结果】随施钾量的增加春玉米产
量、钾素农学利用率先升高后逐渐降低,钾生理效率、钾素利用效率和钾素当季回收率随施钾量的增加呈降低趋
势,钾素吸收效率、钾肥偏生产力随施钾量的增加显著降低,增施钾肥对钾素收获指数影响不显著。通过二次曲线
模拟,在施钾量为K2O961kg/hm
2时玉米产量最高,达到最高产量时,每生产100kg玉米籽粒需吸收 K2O155
kg。玉米植株对钾素的吸收主要在吐丝之前,其吸收量占全生育期总量的727% 889%,灌浆初期也仍有较大
量的吸收积累;籽粒中的钾素大部分来源于营养器官的转移,施用钾肥促进了钾素向籽粒的转运。【结论】本试验
条件下,川中丘陵春玉米施K2O为90kg/hm
2左右时,可获得较高钾肥利用率,并获得高产。
关键词:川中丘陵;春玉米;施钾量;产量;钾素利用效率
中图分类号:S513062   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2016)03-0838-09
Thesuitablepotassiumfertilizerrateinspringmaize
inhilyareaofcentralSichuanBasin,China
TANJie1,2,KONGFanlei1,2,ZENGHui3,YUANJichao1,2
(1ColegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity,Wenjiang611130,China;
2KeyLaboratoryofCropPhisiology,EcologyandFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgricultureofChina,
Wenjiang611130,China;3JianyangMunicipalBureauofAgriculture,Jianyang,Sichuan641400,China)
Abstract:【Objectives】Afieldexperimentwasconductedfortwoconsecutiveyears(2013and2014)tostudythe
suitablepotassiumapplicationrateforhighgrainyieldandpotassium(K)useeficiency,toprovideascientific
basisforKmanagementinspringmaizeproductioninthehilyareaofcentralSichuanBasin,China.【Methods】
AspringmaizecultivarZhenghong505wasused,andarandomizedcompleteblockexperimentwasconductedwith
fiveK2Oapplicationratesof0,45,90,135and180kg/hm
2,inthebaseofapplicationofN225kg/hm2and
P2O590kg/hm
2,respectively.Plantsampleswerecolectedinbigtrumpetperiod,silkingstage,filingstage,
maturestageforthedeterminationofplantdryweightandKcontents.TheplantKaccumulation,Ktranslocation
anduseeficiencywerecalculated.【Results】AsappliedKincreasingfrom0to180kg/hm2,thegrainyieldand
theagronomiceficiencyofKincreasedfirst,thengradualydecreased;theKphysiologicaleficiencyandK
recoveryeficiencydecreased.TheKuptakeeficiency,Kfertilizereficiencyandpartialfactorproductivity
reducedsignificantlyexceptKharvestindex.Accordingtothesimulatedresults,themaximumgrainyieldofmaize
wouldbeobtainedinK2Oapplicationrateof961kg/hm
2Forproductionof100kilogramgrain,itneedsto
absorbK2Oof155kg.Kwasmainlyabsorbedbeforesilkingstage,thepercentagewas727%-889% oftotal
3期    谭杰,等:川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究
Kuptake,inearlyfilingstagetherewasstilarelativelyhighabsorptionandaccumulation.MostKingrainscame
fromtransferfromnutritiveorgan,andhigherapplicationofpotassiumfertilizerresultedinhigherpotassiumtransfer
tograins.【Conclusions】Undertheexperimentalcondition,theoptimalKfertilizerratewasK2O90kg/hm
2for
highyieldandhighKuseeficiency.
Keywords:hilyareaofcentralSichuanBasin;springmaize;Kapplicationrate;grainyield;Kuseeficiency
钾是玉米生长发育必需的大量营养元素之一,
与氮、磷等元素最大的不同在于钾不参与植物体内
的组织构成,但对酶的激活、蛋白质合成、物质运
输、渗透调节及抗逆等生理过程都有重要影响[1],
具有重要的生物物理和生物化学功能[2]。土壤中
钾素含量一般为1% 3%,虽然显著高于氮和磷,
但绝大部分不能被当季植物吸收利用,植物可吸收
的有效钾含量一般不超过全钾量的2%[3-4]。随着
主要农作物高产品种的应用和多年来集约化种植使
复种指数不断提高,土壤供钾量显著降低,全国大约
1/4 1/3的耕地缺钾或严重缺钾[5],加上长期以
来生产中重施氮肥和磷肥、少施或不施钾肥,玉米
栽种区缺钾面积不断扩大;另一方面,生产中又存
在着钾肥施用不平衡,肥料利用率较低的现象,引起
钾肥资源的浪费[6]。因此提高钾肥的吸收利用效
率是缓解资源短缺、节约资源的重要途径[7]。因
而,进行钾肥适宜用量研究,对实现玉米优质高效生
产具有重要意义。
有关施钾对玉米产量,钾素积累、运转及钾肥
利用率的影响虽有较多研究[8-14],但绝大多数集中
在北方地区,未见西南地区尤其是川中丘陵的相关
报道。春玉米是川中丘陵主要的种植作物,近些年
来由于品种改良和栽培技术改进,产量虽有所提高,
但该地区玉米施肥整体仍呈高氮低钾的现状[15],限
制了玉米产量的进一步提高。本研究通过设置不同
的施钾水平试验,研究了施钾量对川中丘陵春玉米
产量及钾素吸收利用效率的影响,以期为川中丘陵
高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。
1 材料与方法
11 试验设计
试验于2013年和2014年在简阳市芦葭镇英明
村进行。土壤类型为紫色土,0—20cm土层两年的
土壤基础肥力状况分别为:有机质 987g/kg、
1012g/kg,全氮 105g/kg、097g/kg,碱解氮
6314mg/kg、6742mg/kg,速效磷 913mg/kg、
1423mg/kg,速效钾 5037mg/kg、5546mg/kg,
pH值792、756,氮、磷属于中等水平,钾属于较
低水平;生长期内两年的气候条件分别为:降水量
64980mm、61247mm,平均气温2364℃、2416
℃,日照时数48700h、52343h。
试验以四川省农业厅推荐的主导品种正红505
为材料,设施钾量(K2O)为 0、45、90、135、180
kg/hm25个水平,分别用 K0、K45、K90、K135、
K180表示,所用钾肥为氯化钾(含K2O60%),每个
处理氮、磷用量相同,施 N225kg/hm2、P2O590
kg/hm2,磷肥在播种前全部施入,氮肥和钾肥分别
在播种和大喇叭口期按1∶1的比例在窄行中开沟
施入。种植密度为50000plant/hm2,15m +05
m宽窄行种植,小区面积24m2,3次重复,随机区组
排列。2013年4月3日和2014年4月1日足墒播
种,全生育期无灌溉,生育期内田间管理按当地生产
习惯进行,及时防治病虫、草害,8月2日和7月29
日收获。
12 测定项目和方法
每小区分别于大喇叭口期、吐丝期、灌浆期
(吐丝后21天)和成熟期在取样区采集长势均匀一
致的地上部整株,每次每个小区均重复取样8株,于
105℃杀青30min,80℃烘干至恒重,称重后用粉碎
机粉碎混匀后密封保存待测。植株全钾含量用
H2SO4-H2O2消煮,火焰光度计法测定。
基础土壤样品经自然风干后,分别过 20目和
60目筛,充分混匀后待测。有机质用重铬酸钾氧
化—外加热法;土壤全氮用开氏法;碱解氮用碱解
扩散法;速效磷用05mol/LNaHCO3浸提,钼蓝比
色法;速效钾采用1mol/LNH4OAc浸提—火焰光
度计法测定[16]。
成熟时每小区选取生长一致的20个果穗进行
考种,考察穗行数、行粒数、千粒重,其余果穗实收
计产。
13 相关参数计算[17-19]
植株钾素积累量(KAA,kg/hm2)=单株干重
(kg/plant)×种植密度(plant/hm2)×单株含钾
量(%);
钾生理效率(KPE,kg/kg)=生物量(kg/hm2)/
植株钾素累积量(kg/hm2);
938
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
钾素利用效率(KUTE,kg/kg)=经济产量
(kg/hm2)/植株钾素累积量(kg/hm2);
钾收获指数 (KHI,%)=籽粒中钾积累量
(kg/hm2)/植株钾素累积量(kg/hm2)×100;
钾素吸收效率(KUPE,kg/kg)=植株钾素累积
量(kg/hm2)/施钾量(kg/hm2);
钾肥农学利用率(KAE,kg/kg)=[施钾区籽粒
产量(kg/hm2)-不施钾区籽粒产量(kg/hm2)]/施
钾量(kg/hm2);
钾肥当季回收率(KRE,%)=[施钾处理成熟
期植株钾积累量(kg/hm2)-不施钾处理成熟期植
株钾积累量(kg/hm2)]/施钾量(kg/hm2)×100;
钾肥偏生产力(KPFP,kg/kg)=施钾区产量
(kg/hm2)/施钾量(kg/hm2);
营养器官钾素转运量(KTA,kg/hm2)=吐丝期
营养器官钾素积累量(kg/hm2)-成熟期营养器官
钾素积累量(kg/hm2);
钾素转运率(KTE,%)=营养器官钾素转运量
(kg/hm2)/吐丝期营养器官钾素积累量(kg/hm2)
×100;
钾素转运贡献率(KCP,%)=营养器官钾素转
运量(kg/hm2)/成熟期籽粒钾素积累量(kg/hm2)
×100;
百千克籽粒需钾量(Kabsorptionof100kg
grain,kg)=植株总吸钾量(kg/hm2)/玉米产量
(kg/hm2)×100。
数据统计分析采用MicrosoftExcel和SPSS130
软件,将两年的数据平均后采用 LSD法(最小显著
差异法)进行多重比较。
2 结果与分析
21 施钾量对玉米干物质积累的影响
适宜的钾肥用量对玉米地上部干物质积累具有
重要的促进作用(表1),在大喇叭口期,玉米干物质
积累量随施钾量的增加而增加,但增幅逐渐缩小,以
K180处理(180kg/hm2)干物质积累量最高,两年趋
势一致。大喇叭口期,K45、K90、K135、K180处理
两年平均,分别较对照(K0)增加101%、269%、
338%和373%。吐丝以后,玉米地上部干重则随
施钾量的增加而先增后降,以 K90处理最高,吐丝
期、灌浆期和成熟期 K90处理两年平均,分别较对
照(K0)增加171%、324%和196%。施钾量超
过K90处理后干物质积累量开始下降,表明过多施
表1 不同施钾量对玉米植株地上干物重的影响 (t/hm2)
Table1 EfectofdiferentKtreatmentsonoverground
partsdrymaterweightofmaize
施钾量
K2Orate
(kg/hm2)
大喇叭口期
Bigtrumpet
period
吐丝期
Silking
stage
灌浆期
Filing
stage
成熟期
Mature
stage
0 268d 611bc 1101e 1555d
45 295c 628b 1341b 1667bc
90 340b 716a 1458a 1860a
135 359a 590cd 1244c 1695b
180 368a 563d 1161d 1645c
注(Note):结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwo
years;同列数据后不同小写字母表示差异达 5%显著水平 Values
folowedbydiferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantly
diferentatthe5% level.
用钾肥并不能促进玉米生育后期干物质的积累,因
此钾肥用量要适宜。
22 施钾量对玉米产量及其构成因素的影响
钾肥不仅影响玉米的干物质积累,也影响最终
的籽粒产量,处理间差异达到显著水平(表2)。玉
米籽粒产量与中后期的干物质积累变化规律一样,
也随施钾量的增加而先增后降,以 K90处理产量最
高,2013年和2014年分别比对照(K0)增产7373
kg/hm2和 8001kg/hm2,增幅分别为 84% 和
92%。过量施钾产量并未随之提高,反而有所下
降,2013年和2014年的K180处理较最高产量(K90
处理)分别下降了 67%和 68%。通过二次曲线
(Y=a+bxcx2)模拟产量和施钾量的关系,得出
2013年和2014年一元二次钾肥效应方程为 Y=
86919572+125575X-0065303X2(R2=07410)
和 Y=86907339+135201X-0071116X2(R2 =
07516)。可以看出,两年的玉米产量均随着钾
肥施用量的增加而呈开口向下的抛物线变化规律增
减,在施钾量分别为962和951kg/hm2时玉米达
到最高产量92956和93333kg/hm2。
适宜的钾肥用量促进了灌浆结实,增加了穗
粒数,提高了千粒重,增加产量。K90处理穗粒数
和千粒重两年平均,分别较对照(K0)提高 52%
和56%。由此可见钾肥对千粒重的影响较大,其
次为穗粒数。就穗粒数的构成而言,适宜的钾肥
既可以提高穗行数,也能提高行粒数,两年试验结
果一致。
048
3期    谭杰,等:川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究
表2 不同施钾量玉米产量及其构成因素
Table2 YieldcomponentandyieldofmaizeunderdifenrentKapplicationrates
施钾量(kg/hm2)
K2Orate
穗行数
No.ofearrow
行粒数
Grainsperrow
穗粒数
Grainsperear
千粒重 (g)
1000kernelweight
产量(kg/hm2)
Yield
0 1875b 3902bc 73139c 25828c 872605e
45 1882b 3950ab 74323b 26451b 900975c
90 1923a 4000a 76946a 27268a 949477a
135 1884b 3884c 73154c 26798ab 909545b
180 1865b 3897bc 72677c 26678ab 885445d
注(Note):结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwoyears;同列数据后不同小写字母表示差异达5%显著水平 Valuesfolowedby
diferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantlydiferentatthe5% level.
23 钾肥水平对玉米植株含钾量的影响
在玉米生长的中后期,随着生育进程的推进,植
株的钾含量逐渐降低,两年试验结果一致。在大喇
叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期,所有处理两年
平均,全株(地上部)的 钾含量分别为 24%、
17%、11%和08%,成熟期只有大喇叭口期的约
1/3,吐丝期的约1/2。其中以生殖器官的含钾量下
降幅度最大,营养器官下降幅度相对较小,成熟期雄
穗、雌穗、叶片的钾含量分别约是其吐丝期的1/7、
1/4和1/2,茎鞘成熟期的含钾量与吐丝期差异不
大,但较大喇叭口期降低了约50%。
钾肥水平对各时期各器官的含钾量均有不同程
度影响(表3)。总体而言,各器官和全株的含钾量
均随钾肥水平的提高而增加,以 K180处理最高,其
中对营养器官的影响较大,特别是茎鞘,对生殖器官
的影响相对较小。成熟期K45、K90、K135、K180
表3 不同施钾量时玉米不同生育时期各器官含钾量 (%)
Table3 KcontentindiferentorgansofmaizeunderdiferentKapplicationrates
生育时期
Growthstage
施钾量(kg/hm2)
K2Orate
茎鞘
Stemandsheath
叶片
Leaf
雄穗
Tassel
雌穗
Ear
全株
Wholeplant
大喇叭口期 0 2.700c 1.925d 2.626a — 2.260c
Bigtrumpetperiod 45 3.196a 2.073c 2.570a — 2.547a
90 2.842bc 2.096bc 2.408b — 2.431b
135 2.758c 2.143ab 2.531a — 2.436b
180 2.985b 2.196a 2.411b — 2.569a
吐丝期 0 1.035c 2.074b 1.371b 1.889ab 1.536c
Silkingstage 45 1.367ab 2.251a 1.412ab 1.726ab 1.704b
90 1.255b 2.137b 1.396b 1.677b 1.593c
135 1.513a 2.154ab 1.465a 1.940a 1.775ab
180 1.496a 2.261a 1.411b 1.776ab 1.787a
灌浆期 0 1.392b 1.696b 1.142a 0.791a 1.069b
Filingstage 45 2.024a 1.799a 1.082b 0.677b 1.126a
90 1.843a 1.778a 1.039bc 0.725ab 1.120ab
135 1.384b 1.687b 1.061bc 0.673b 0.976c
180 1.842a 1.807a 1.026c 0.696b 1.131a
成熟期 0 1.076c 1.224c 0.229a 0.487c 0.684d
Maturestage 45 1.340b 1.336c 0.231a 0.519b 0.769c
90 1.396b 1.519ab 0.239a 0.522ab 0.793bc
135 1.371b 1.464b 0.204b 0.541ab 0.815b
180 1.544a 1.579a 0.207b 0.548a 0.858a
注(Note):结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwoyears;同列数据后不同小写字母表示差异达5%显著水平 Valuesfolowedby
diferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantlydiferentatthe5% level.
148
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
处理两年平均,与对照(K0)相比,茎鞘的含钾量分
别提高245%、297%、274%、435%,叶片的含
钾量分别提高92%、241%、197%、290%,全
株含 钾 量 相 应 地 分 别 提 高 124%、159%、
191%、254%。
24 钾肥水平对玉米植株钾积累量的影响
随着生育进程的推进,玉米植株的钾素积累量
逐渐增加,但灌浆期以后由于根系吸钾能力逐渐降
低,加之部分雄穗和叶片的脱落以及钾的外渗、淋
失等原因,钾积累量不增反降,表明钾素的吸收积累
主要在中前期和灌浆初期。
由于钾肥水平既影响玉米植株的含钾量,也影
响其干物质积累,因而显著影响各时期植株的钾素
积累量(表4)。在吐丝以前,植株的钾积累量随钾
肥水平的增加而提高,以 K180处理最高,但吐丝以
后则随钾肥水平的提高而先增加后略降低,以 K90
处理最高,这是因为植株体内的含钾量虽然随施钾
表4 不同施钾量玉米植株钾积累量 (kg/hm2)
Table4 PlantKaccumulationofmaizeunder
diferentK2Oinputrates
施钾量
K2Orate
(kg/hm2)
大喇叭口期
Bigtrumpet
period
吐丝期
Silking
stage
灌浆期
Filing
stage
成熟期
Mature
stage
0 6068e 9541d 11868d 10732d
45 7499d 10868b 15094b 13142c
90 8274c 11595a 16277a 14869a
135 8744b 10652bc 12328d 14136b
180 9460a 10231c 13543c 14072b
注(Note):结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwo
years;同列数据后不同小写字母表示差异达 5%显著水平 Values
folowedbydiferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantly
diferentatthe5% level.
量的增加而增加(表3),但 K90处理的干物质积
累量却最高(表 1),表明钾肥用量并不是越多
越好。
25 施钾量对钾素利用率的影响
钾素利用率可用钾生理效率(反映作物吸收钾
量对生物量的贡献)、钾素利用效率(反映作物吸收
钾量对籽粒产量的贡献)和钾收获指数(反映钾素
在植株营养器官与生殖器官间的分配)等指标表
征[20]。从表5可以看出,随施钾量的增加,钾生理
效率、钾素利用效率和钾肥当季回收率呈降低趋
势,而对钾素收获指数影响不显著。钾素吸收效率、
钾肥偏生产力均随施钾量的增加显著降低,K45处
理显著高于其他处理。钾素农学利用率随施钾量的
增加呈先升高后逐渐降低的趋势,以 K90处理钾素
农学利用率最高,2013年和2014年分别约是 K180
处理的 7倍和 10倍。并且,钾素农学利用率在
K180出现了近零值,表明过量施钾降低花后钾素从
营养器官向籽粒的转移。综上说明适量施钾有助于
植株对钾素的吸收(表5)。
26 施钾量对钾素转运的影响
吐丝前营养器官钾素转运量、钾素转运率、钾
素转运贡献率均随施钾量的增加呈降低的趋势,两
年试验结果基本一致(表6)。K180处理两年平均,
营养器官钾素转运量、钾素转运率和钾素转运贡献
率较出现最大值的处理 K45分别下降 884%、
881%和880%。籽粒吸钾量随施钾量的增加小
幅提高,但增幅随钾肥使用量增加而逐渐减小,说明
籽粒吸钾量达到一定程度后,钾素供应的增加不会
进一步提高玉米籽粒对钾的吸收(表 6)。以上表
明,适量施用钾肥能促进各营养器官钾素的转运量
表5 施钾量对玉米钾素利用的影响
Table5 EfectsoftheKapplicationratesonKutilizationofmaize
施钾量
K2Orate
(kg/hm2)
钾生理效率
KPE
(kg/kg)
钾素
利用效率
KUTE
(kg/kg)
钾素
收获指数
KHI
(%)
钾素
吸收效率
KUPE
(kg/kg)
钾肥
农学利用率
KAE
(kg/kg)
钾素
当季回收率
KRE
(%)
钾肥
偏生产力
KPFP
(kg/kg)
0 14491a 8162a 2681a — — — —
45 12713b 6926b 2463ab 292a 670b 5347a 20022a
90 12522b 6400cd 2317b 165b 874a 4601a 10550b
135 12036c 6467c 2474ab 105c 287c 2524b 6738c
180 11466d 6176d 2423ab 080d 081d 2024b 4919d
注(Note):KPE—Kphysiologicaleficiency;KUTE—Kutilizationeficiency;KHI—Kharvestindex;KUPE—Kuptakeeficiency;KAE—K
agronomyeficiency;KRE—Krecoveryeficiency;KPFP—Kpartialfactorproductivity.结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwoyears;同列数
据后不同小写字母表示差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantlydiferentatthe5% level.
248
3期    谭杰,等:川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究
表6 不同施钾量玉米营养器官钾素向籽粒的转运及对籽粒钾的贡献率
Table6 TransferofKinmaizeandtheircontributiontototalgrainKabsoptionunderdiferentKapplicationrates
施钾量(kg/hm2)
K2Orate
钾素转运量 (kg/hm2)
Ktranslocationamount
钾素转运率(%)
Ktranslocationeficiency
籽粒吸钾量(kg/hm2)
GrainKabsorption
钾素转运贡献率 (%)
Kcontributionproportion
0 1576b 2109b 2860b 5437b
45 2799a 2900a 3200ab 8601a
90 522c 571c 3428a 1630c
135 386c 361c 3489a 1065c
180 326c 346c 3471a 1034c
注(Note):结果为两年的平均值 Thedataisaverageoftwoyears.同列数据后不同小写字母表示差异达5%显著水平 Valuesfolowedby
diferentsmalletersinthesamecolumnaresignificantlydiferentatthe5% level.
及转运率,满足了钾循环的需要,这将使植株获得充
足的钾素营养,有益于叶片的光合作用和渗透势的
调节,且显著提高了对玉米籽粒钾素的贡献率,从而
提高了产量。
3 讨论
31 施钾量对玉米产量的影响
玉米施肥要能够满足玉米植株生长发育及产量
形成对各种营养的需求,使玉米植株健壮生长,达到
高产。研究[20-23]表明,施肥量和产量之间并不是完
全呈正比关系,超量施肥和施肥不足均不能获得最
佳产量。谭德水等[21]研究指出,连续13年的长期
施钾可以提高东北地区黑土、草甸土上的玉米产
量。本试验条件下,施钾使玉米产量增加了12%
92%,较前人研究结果[20,22]稍低。王宜伦等[20]在
河南潮土上的相关研究发现,施肥具有增产效应,增
产幅度为468% 1435%,佟玉欣等[22]在黑龙江
黑钙土上得到的增产幅度为70% 140%,这可
能是受南北地域环境、土壤肥力、土壤类型、气候
及品种等因素的影响。左启华等[23]研究结果表明,
钾肥还可以显著提高饲用玉米的生物学产量,增产
53% 277%,本研究结果与之基本一致。本研究
还表明,玉米干物质积累量和籽粒产量随施钾量的
增加并未持续增加,而表现为先增后减的变化趋势,
这与前人研究结果[9,24-25]基本相符。相关研究表
明,叶片光合作用是作物干物质形成的物质基础,可
以认为玉米的干物质积累全部来自于叶片[26]。适
量施用钾肥可促进叶片叶绿素的合成和稳定[27],有
利于叶绿体中类囊体的形成[28],改善叶绿体结构及
功能,提高叶绿素 a,叶绿素 b及叶绿素总量,延缓
叶绿体降解与破坏,显著提高叶绿体的 Hil反应及
光合磷酸化活力,促进二氧化碳在低浓度、弱光条
件下进行光合作用,使作物更有效地利用太阳
能[29-30],K+的存在还有利于保持光照下叶绿体及
类囊体的跨膜质子梯度,并使叶绿体基质保持 CO2
同化所需的较高的 pH值,促进了光合磷酸化及
CO2的同化
[31],从而提高玉米干物质积累量。适量
施用钾肥还可通过增加穗行数、行粒数和穗粒重从
而使穗粒数和千粒重增加[5,11,20,25],进而提高玉米
籽粒产量。但施用钾肥也并非越多越好,施钾过量
会造成叶片的叶绿素含量下降[32],叶片的光合持续
期缩短[33],光合效率降低[34-35],还会降低作物对氮
磷元素的吸收量[36-38],阻碍作物的生长发育,而且
过量施用钾肥可能影响土壤中交换性 K+/(Ca2++
Mg2+)的正常比值,造成玉米吸钾过多,使玉米吸收
K+和 Ca2+ +Mg2+的比例失调,影响玉米灌浆过
程[39],最终导致干物质积累量和籽粒产量下降。
32 施钾量对玉米钾素利用的影响
玉米钾素利用效率的高低对玉米植株生长发育
及高效株型的形成具有重要的影响。钾吸收利用效
率的提高有利于形成合理的生育群体和高效株型,
为玉米的高效生产奠定结构基础,另一方面则有利
于玉米养分运转和协调分配,从而为玉米产量的提
高奠定生理基础。农学利用率、吸收效率和肥料的
偏生产力都是表示养分利用率的常用定量指标,可
以从不同的侧面描述作物对肥料的利用率[40]。本
研究表明,钾肥偏生产力随施钾量的增加而显著下
降,在施钾肥量为90kg/hm2时,玉米产量达到最高
水平,钾肥农学利用率也最高。
籽粒中的养分,一部分源于根系直接吸收,一部
分源于营养器官的养分再转移。何萍等[12]研究发
现,玉米钾素与氮、磷的积累不同,其吸收主要在生
育进程的中前期进行,到灌浆期已积累了总量的
828% 955%,此后仅有少量吸收。李飒等[41]也
348
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
指出,玉米对钾素的吸收主要在吐丝前完成,吐丝后
钾素累积速率明显下降。李文娟等[9]的研究结果
显示,籽粒中524% 100%的钾依赖于营养体的
转运。本研究结果表明,川中丘陵春玉米吐丝前吸
收钾素量占全生育期总量的727% 889%,钾素
的吸收主要在吐丝前,灌浆初期也仍有较大量的吸
收积累,而成熟籽粒中的钾素主要来源于营养器官
的转移。
33 施钾量对籽粒钾素吸收量的影响
随着生产水平的提高,玉米植株对养分的吸收
利用和分配会发生较大的变化,以往的研究多集中
在氮素的需求上[14],缺乏对钾素的深入研究。人们
通常认为,每生产100kg玉米籽粒,需要的 N∶P2O5
∶K2O为3∶1∶3
[42],而何萍和金继运[12]研究指出,
玉米每生产100kg籽粒需要 N1954kg、P0376
kg、K1390kg。本研究中就2013年和2014年的
春玉米最高产量而言,每生产100kg玉米籽粒需吸
收K2O分别为1460kg和1638kg。
本研究所用品种“正红505”为四川省农业厅推
荐的目前川中丘陵应用面积最大的品种之一,在同
一地点进行了两年定位试验,所得结果对指导该品
种在类似气候土壤生态区的高产栽培有重要意义。
该品种在其他生态区和其他品种在本生态区的钾肥
利用特性尚需进一步研究。
4 结论
本研究表明,合理施用钾肥能有效促进玉米植
株对钾素的吸收,增加花前各营养器官贮存的钾素
向籽粒的再转运,提高转运量、转运率、转运贡献
率及钾利用效率,从而提高玉米产量。综合考虑玉
米籽粒产量、钾吸收利用特性、生产成本和经济效
益等因素,本试验条件下川中丘陵春玉米推荐的钾
肥施用量应该在90kg/hm2左右。
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