施鉀量對(duì)淀粉型甘薯徐薯26產(chǎn)量形成及鉀利用的影響

李韋柳等

摘 要 以淀粉型甘薯徐薯26為試驗(yàn)材料，研究了不同鉀肥施用量對(duì)干物質(zhì)積累與分配、光合特性、產(chǎn)量、塊根淀粉含量及鉀肥利用率等的影響。結(jié)果表明，適量施鉀可提高塊根膨大速率，有利于同化物向地下運(yùn)輸，降低T/R值，提高葉片光合速率，提高鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量。因此，在土壤鉀含量為78 mg/kg的試驗(yàn)條件下，綜合考慮鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量和鉀肥利用率等指標(biāo)，淀粉型甘薯徐薯26的最佳施鉀量為K2O 375 kg/hm2。

關(guān)鍵詞 甘薯；施鉀量；產(chǎn)量；鉀肥利用率

中圖分類號(hào) S668.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract The objective of this study was to clarify the effects of different amount of potassium application on dry matter accumulation and distribution， photosynthetic characteristics， yield， storage root starch accumulation，potassium use efficiency of starchy sweet potato variety Xushu26. The results showed that，the application of adequate potassium increased the storage root thickening rate， accelerated the photosynthate translocation to storage root， reduced the T/R ratio in plants. Potassium application also improved the leaf photosynthetic rate， increased fresh storage root yield and starch yield. Therefore， under this experimental condition， considering fresh storage root yield and starch yield， and potassium efficiency for the production of storage roots， the amount of potassium fertilizer of 375 kg/hm2 was appropriate for starchy sweet potato variety Xushu26.

Key words Sweet potato；Potassium application rate；Yield；Potassium use efficiency

甘薯[Ipomoea batatas L.（Lam.）]是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料及新型能源用塊根作物。隨著甘薯作為可再生能源原料的作用日益受到關(guān)注，各育種單位陸續(xù)選育出淀粉型甘薯新品種應(yīng)用于生產(chǎn)，以徐州甘薯研究中心培育出的一系列高淀粉甘薯品種在中國(guó)推廣應(yīng)用較大。近年來(lái)，廣西甘薯種植面積保持在20萬(wàn)hm2左右，甘薯的消費(fèi)類型主要有鮮食、加工、菜用和飼料等，其中甘薯加工主要包括傳統(tǒng)的制作甘薯粉絲和薯脯，以及近年來(lái)興起的利用淀粉型甘薯生產(chǎn)淀粉和利用特用品種提取色素等。例如廣西羅城科潮基業(yè)科技發(fā)展有限公司天河鎮(zhèn)銀漢淀粉廠主要利用徐薯27[1]、桂粉2號(hào)[2]、徐薯26[3]、桂能紅1號(hào)[4]等淀粉型品種為原料生產(chǎn)甘薯淀粉，該廠年產(chǎn)甘薯淀粉1萬(wàn)t，每年需求鮮甘薯4萬(wàn)多t，種植甘薯成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的重要途徑之一。

甘薯是一種典型喜鉀作物，鉀對(duì)糖和淀粉的形成與轉(zhuǎn)化有重要作用，缺鉀影響糖類向淀粉的轉(zhuǎn)變和運(yùn)輸[5-8]，施鉀能提高干物質(zhì)在塊根中的分配比例，促進(jìn)塊根中淀粉的合成，提高塊根產(chǎn)量和改善品質(zhì)[8-17]。大量研究表明，不同基因型品種對(duì)鉀素的吸收和利用存在明顯差異[16-22]，前人對(duì)淀粉型品種的鉀素研究的結(jié)論也并不一致。史春余等[8]對(duì)“徐薯18”及楊新筍[13]等對(duì)“鄂薯5號(hào)”的研究表明，適當(dāng)施鉀肥能提高產(chǎn)量，同時(shí)增加塊根淀粉含量；而柳洪鵑[23]等對(duì)“濟(jì)徐23”的研究表明，施鉀對(duì)塊根淀粉含量的影響不大，但能提高淀粉產(chǎn)量。周全盧等對(duì)“西成薯007”[14]的研究表明，施鉀能有效提高鮮薯產(chǎn)量，但對(duì)薯干和干物率的作用不明顯；而梁金平[15]對(duì)“龍薯24號(hào)”的研究表明，適當(dāng)增施鉀肥可同時(shí)提高鮮薯和薯干產(chǎn)量，但不施鉀處理的干物率明顯高于施鉀處理的。目前，針對(duì)高淀粉品種“徐薯26”的鉀營(yíng)養(yǎng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以淀粉型甘薯徐薯26為試驗(yàn)材料，研究不同鉀肥施用量對(duì)淀粉型甘薯干物質(zhì)積累與分配、光合特性、產(chǎn)量、淀粉含量和鉀肥利用率等的影響，以期為淀粉型甘薯的高產(chǎn)栽培和提高鉀肥生產(chǎn)效率提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為江蘇徐州甘薯研究中心育成的淀粉型品種徐薯26。供試肥料為尿素（N含量46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5含量12%）和硫酸鉀（K2O含量50%）。試驗(yàn)在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院武鳴里建試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤為砂壤土，土質(zhì)疏松，pH值7.34，有機(jī)質(zhì)13.8 g/kg，全氮0.079%，全磷0.05%，全鉀0.51%，堿解氮76 mg/kg，有效磷（P2O5）15 mg/kg， 速效鉀（K2O）78 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)計(jì)為鉀肥單因素試驗(yàn)，固定氮肥（N： 225 kg/hm2）和磷肥（P2O5：112.5 kg/hm2）用量，共設(shè)5個(gè)處理，分別為K0：全生育期不施鉀（對(duì)照）、K125：125 kg/hm2、K250：250 kg/hm2、K375：375 kg/hm2、K500：500 kg/hm2。氮、磷、鉀肥全部做基肥一次性施入。采用隨機(jī)區(qū)組田間排列，小區(qū)面積26 m2（6.5 m×4 m），株距0.25 m，行距1.0 m，每小區(qū)4壟，3次重復(fù)，四周設(shè)保護(hù)行。于8月4日栽插，12月12日收獲，生育期130 d。

1.2.2 取樣方法和測(cè)定項(xiàng)目 葉片相對(duì)葉綠素含量和光合速率測(cè)定，分別在植后30、50、70、90、110 d選取每小區(qū)固定5株的頂端第6～8片展開(kāi)葉進(jìn)行，測(cè)定時(shí)間為上午9：30～11：30。相對(duì)葉綠素含量用葉綠素計(jì)（SPAD-502型，日本）進(jìn)行測(cè)定，在葉片前、中、后3個(gè)部位各測(cè)1次然后取平均值，避開(kāi)葉脈；光合速率采用CI340光合儀進(jìn)行測(cè)定。

于植后50、70、90、110、130 d每小區(qū)選取連續(xù)的5株連根挖起，分地上部（莖、 葉、 柄）和地下部（塊根）分別稱鮮重、干重，計(jì)算塊根干物率、T/R值及塊根膨大速率等，粉碎后的塊根干樣用于測(cè)定淀粉含量。有關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法如下[24-27]：

干物率——（樣品烘干至恒重/鮮重）×100%；

T/R值——植株地上部干重/地下部干重；

干樣淀粉含量-蒽酮比色法；

塊根膨大速率[g/（plant·d）]=（下一次取樣時(shí)平均單株塊根鮮重-上一次取樣時(shí)平均單株塊根鮮重）/上下兩次取樣所間隔的天數(shù)；

鉀肥貢獻(xiàn)率（KCR，%）=（施鉀區(qū)產(chǎn)量-不施鉀區(qū)產(chǎn)量）/施鉀區(qū)產(chǎn)量×100%；

鉀肥偏生產(chǎn)力（KPFP， kg/kg）=施鉀區(qū)產(chǎn)量/施鉀量；

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（KAE，kg/kg）=（施鉀區(qū)產(chǎn)量-不施鉀區(qū)產(chǎn)量）/施鉀量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與畫圖，應(yīng)用SPSS17.0進(jìn)行單因素方差分析和Duncans多重比較分析（p≤0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀量對(duì)塊根膨大速率的影響

如圖1所示，塊根的膨大速率隨生育期的推進(jìn)呈先升高后降低的趨勢(shì)，峰值均出現(xiàn)在植后70～90 d之間。施鉀處理的塊根膨大速率均高于不施鉀處理的。在塊根膨大高峰期（植后70～90 d），與K0處理相比，K125、K250、K375與K500處理的塊根膨大速率分別提高了32.10%、41.12%、47.54%、54.45%；在塊根膨大后期（110～130 d），與K0處理相比，K125、K250、K375與K500處理的塊根膨大速率分別提高了13.79%、33.20%、40.50%、28.04%。說(shuō)明施用鉀肥有利于塊根保持較高的膨大速率。

2.2 不同施鉀量對(duì)塊根干物質(zhì)積累量及T/R值的影響

如圖2所示，施鉀處理的塊根干物質(zhì)積累量在薯塊膨大的各個(gè)時(shí)期均大于不施鉀處理的，但不同施鉀處理對(duì)塊根干物質(zhì)積累量的影響不一樣。在薯塊膨大前中期（植后50～90 d），K375處理的塊根干物質(zhì)積累量始終保持最高，達(dá)顯著水平；在薯塊膨大后期（植后130 d），與K0處理相比，K125、K250、K375與K500處理的塊根干物質(zhì)積累量分別提高了16.95%、27.42%、38.27%、36.26%，達(dá)顯著水平，但K375和K500兩處理之間差異不顯著，說(shuō)明施用鉀肥有利于塊根干物質(zhì)積累，但施用量達(dá)一定水平后提高程度有所減緩。

不同施鉀量對(duì)甘薯T/R值的影響如圖3所示，T/R值呈前高后低的趨勢(shì)，表明隨著生育期的推進(jìn)，干物質(zhì)向地下部的分配比例逐步增加。各時(shí)期，施鉀處理的T/R值均低于不施肥處理的，其中在植后130 d，與K0處理相比，K125、K250、K375、K500處理的T/R值分別降低了17.07%、26.25%、30.46%、29.47%，達(dá)顯著水平。表明施用鉀肥能夠促進(jìn)淀粉型甘薯由地上營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主及時(shí)轉(zhuǎn)入地下塊根生長(zhǎng)為主。

2.3 不同施鉀量對(duì)甘薯功能葉相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）和光合速率的影響

由表1可看出，甘薯功能葉相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）呈現(xiàn)出前期和中期較高，后期逐漸降低的趨勢(shì)，由于降低程度不同，到塊根膨大后期（植后110 d），各處理之間的差異達(dá)到最大，具體表現(xiàn)為：K375>K500>K250=K125>K0。

由表2可看出，甘薯功能葉光合速率表現(xiàn)為隨生育期的推進(jìn)首先逐步提高，峰值均出現(xiàn)在植后70 d，然后在植后90 d迅速降低；在植后110 d，與K0處理相比，K125、K250、K375與K500處理分別提高了5.78%、10.40%、11.22%、7.59%，除K125處理不顯著外，其他處理均達(dá)顯著水平，但各施鉀處理間差異不顯著。

2.4 不同施鉀量對(duì)塊根產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表3可看出，施鉀處理的鮮薯產(chǎn)量均高于不施鉀處理的，與K0處理相比，K125、K250、K375、K500處理的鮮薯產(chǎn)量分別提高了16.45%、26.18%、36.39%和35.71%，達(dá)顯著水平，但K375和K500兩處理間差異不顯著。不同處理的干物率為K375>K250>K500>K125>K0，除K375處理與K0處理差異達(dá)顯著水平外，其余處理間差異不顯著。施鉀處理的干樣淀粉含量均高于不施鉀處理的，達(dá)顯著水平，K125、K250、K375、K500處理的干樣淀粉含量分別比K0處理的提高了2.24%、4.68%、7.82%和6.62%。施鉀處理的薯干產(chǎn)量均高于不施鉀處理的，與K0處理相比，K125、K250、K375、K500處理的薯干產(chǎn)量分別提高了16.95%、27.42%、38.27%和36.31%，達(dá)顯著水平，但K375和K500兩處理間差異不顯著。淀粉產(chǎn)量由薯干產(chǎn)量和干樣淀粉含量共同決定，各處理間差異顯著，以處理K375最高，分別比K0、K125、K250、K500處理的淀粉產(chǎn)量提高了49.1%、24.7%、11.8%和2.6%。以上分析說(shuō)明，施用鉀肥對(duì)提高塊根鮮薯產(chǎn)量、干物率、干樣淀粉含量、薯干產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量作用明顯，尤其當(dāng)施鉀量為375 kg/hm2時(shí)，塊根淀粉產(chǎn)量明顯優(yōu)于其他處理的。

2.5 不同施鉀量對(duì)甘薯鉀肥貢獻(xiàn)率、鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

肥料的貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力是表示養(yǎng)分利用率的常用定量指標(biāo)，可以從不同側(cè)面描述作物對(duì)肥料的利用率。從表4可以看出，以鮮薯產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥貢獻(xiàn)率為K375>K500>K250>K125，K375處理和K500處理顯著高于K250、K125處理，但K375和K500處理間差異不顯著；以薯干產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥貢獻(xiàn)率K375>K500>K250>K125，但K375和K500處理間差異不顯著；以淀粉產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥貢獻(xiàn)率各處理間均達(dá)顯著差異，以處理K375最高，達(dá)32.93%，分別比K125、K250、K500處理的提高了101.16%、31.51%、5.58%。在不同鉀肥用量條件下，甘薯以鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥偏生產(chǎn)力均存在明顯差異，同樣隨施鉀量的增加而降低，且各處理間均達(dá)顯著差異。甘薯以鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥農(nóng)學(xué)利用率同樣隨施鉀量的增加而降低，除K250和K375處理間差異不顯著外，其他各處理間均達(dá)顯著差異。說(shuō)明適當(dāng)增加鉀肥施用量對(duì)提高甘薯產(chǎn)量具有一定作用，但過(guò)高鉀肥用量會(huì)降低鉀肥利用率。

3 討論與結(jié)論

前人針對(duì)兼用型品種“魯薯7號(hào)”[12]和高淀粉型品種“鄂薯5號(hào)”[13]的研究表明，增施鉀肥可降低光合勢(shì)增加凈同化率，促進(jìn)光合產(chǎn)物向塊根運(yùn)輸，提高干物質(zhì)在塊根中的分配率，從而提高產(chǎn)量。周全盧等[14]對(duì)高淀粉型品種“西成薯007”的研究表明，鉀肥能有效提高植株的同化能力，同時(shí)增強(qiáng)地上部同化產(chǎn)物向地下塊根運(yùn)輸?shù)哪芰?，降低T/R值，從而提高生物產(chǎn)量和塊根產(chǎn)量，但對(duì)薯干和干物率的貢獻(xiàn)在低鉀和高鉀水平間沒(méi)有顯著差異。梁金平[15]對(duì)“龍薯24號(hào)”的研究表明，適當(dāng)增施鉀肥，可增加干物質(zhì)向塊根中的分配比例，提高鮮薯和薯干產(chǎn)量，但不施鉀處理的干物率明顯高于施鉀處理的。而本研究表明，增施鉀肥能延長(zhǎng)淀粉型甘薯徐薯26的葉片綠期，提高生長(zhǎng)旺盛期的有效光合速率，促進(jìn)同化物向地下運(yùn)輸，加快塊根膨大及物質(zhì)積累，降低T/R值，從而提高鮮薯和薯干產(chǎn)量，而施鉀對(duì)塊根干物率影響不顯著。有研究表明，施用鉀肥能提高甘薯塊根淀粉含量[10-14，16，17]，也有研究表明，施鉀對(duì)塊根淀粉含量的影響不大，但能提高淀粉產(chǎn)量[9，23，28]。本研究表明，施用鉀肥能同時(shí)提高產(chǎn)量和淀粉含量，最終提高淀粉產(chǎn)量，但施鉀量達(dá)到一定水平后提高程度均有所下降。

在本試驗(yàn)條件下，綜合鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量、淀粉含量、淀粉產(chǎn)量和鉀肥的貢獻(xiàn)率、鉀肥利用率來(lái)看，淀粉型甘薯徐薯26的最佳施鉀量為K2O 375 kg/hm2。施鉀量較低時(shí)，無(wú)論是塊根膨大速率還是鉀肥貢獻(xiàn)率等指標(biāo)均較低，對(duì)提高產(chǎn)量和淀粉含量作用不明顯；而施鉀量達(dá)到一定水平后（K2O 500 kg/hm2），鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量的提高程度均有所下降，差異不顯著，而且鉀肥農(nóng)學(xué)利用率也較低，尤其是當(dāng)施鉀量達(dá)到K2O 500 kg/hm2時(shí)，以淀粉產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)物的鉀肥貢獻(xiàn)率不增返降甚至低于施鉀量K2O 375 kg/hm2的，造成鉀肥浪費(fèi)。試驗(yàn)結(jié)果可為徐薯26的高產(chǎn)栽培提供參考。

本試驗(yàn)只研究了一個(gè)淀粉型品種，具有一定的局限性；且在不同鉀肥用量條件下，淀粉型甘薯不同生長(zhǎng)時(shí)期的塊根直鏈淀粉和支鏈淀粉含量積累情況，以及影響淀粉合成的相關(guān)酶活性等還有待進(jìn)一步研究。

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