施鉀對我國甘薯產(chǎn)量和土壤鉀素平衡影響的Meta分析

卞倩倩，王雁楠，陳金金，喬守晨，胡琳琳，尹雨萌，楊曉平，楊育峰

（河南省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所, 河南鄭州 450002）

甘薯[Ipomoeabatatas(L.) Lam.]屬于旋花科植物，性喜溫，不耐寒，是喜光的短日照作物，廣泛種植在120多個國家和地區(qū)，是世界上重要的糧食、飼料及工業(yè)原料作物[1-2]。我國是世界甘薯種植和生產(chǎn)第一大國，據(jù)世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計顯示[3]，2019年中國甘薯種植面積約為2.37×106hm2，約占世界總面積的30.6%；總產(chǎn)約5.19×1010kg，占世界總產(chǎn)量的56.6%，是僅次于玉米、水稻、小麥和馬鈴薯之后的第五大糧食作物。隨著生活水平的提高，人們對糧食的需求正在從“吃得飽”向“吃得好”轉(zhuǎn)變，甘薯具有適應性強、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富、保健功能好等優(yōu)點[4-5]，發(fā)展好甘薯產(chǎn)業(yè)對保障國家糧食安全和促進國民主食營養(yǎng)結構轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

鉀是植物必需營養(yǎng)物質(zhì)之一，能夠促進植物體內(nèi)多種代謝反應，能通過優(yōu)化葉片光合作用、促進根系伸長、調(diào)節(jié)氣孔保衛(wèi)細胞和同化物運輸?shù)韧緩教岣咦魑锟鼓嫘?，被稱為是“品質(zhì)元素”[6-7]。鉀也是甘薯中最豐富的礦質(zhì)元素，鉀肥對甘薯的生長發(fā)育和產(chǎn)量具有重要作用[8-9]。施鉀能延長甘薯葉齡，促進葉片的光合產(chǎn)物向薯塊轉(zhuǎn)運，提高葉片光合能力，增施鉀肥可以增加干物質(zhì)產(chǎn)量，提高干物質(zhì)在塊根中的分配率，從而提高塊根產(chǎn)量[10-11]。但在我國許多地區(qū)的甘薯實際生產(chǎn)中，合理施用鉀肥的問題并未得到充分重視，鉀肥施用不足不利于甘薯產(chǎn)量的提升，也使得種植甘薯的土壤鉀素虧缺嚴重，而過量施鉀則不利于甘薯對鉀肥的吸收和利用，降低鉀肥利用效率[12-13]。因此，明確施鉀對甘薯產(chǎn)量和鉀素平衡的影響，闡明不同因素下甘薯產(chǎn)量對施鉀的響應特性，對于甘薯增產(chǎn)和鉀肥資源的合理利用具有重要意義。

目前，我國已有許多研究者針對施鉀對甘薯產(chǎn)量的影響開展了大量田間研究，但是不同因素條件下，施鉀對甘薯的增產(chǎn)效應以及最佳施鉀量的研究結果并不一致。如胡啟國等[14]研究表明，在河南地區(qū)甘薯施鉀450 kg/hm2時產(chǎn)量最高；而王道中等[15]在安徽砂姜黑土區(qū)的研究表明，甘薯的最佳施鉀量為75～150 kg/hm2。陳根輝等[8]發(fā)現(xiàn)，在土壤速效鉀含量118.6 mg/kg的肥力水平下，施鉀300 kg/hm2時，甘薯可獲得最高鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量。以往的研究都是基于特定的試驗點進行的田間試驗，研究結果往往受當?shù)貧夂颉⑼寥罈l件的影響較大，且試驗面積小，不能反映我國施鉀對甘薯產(chǎn)量影響的整體情況，對于我國甘薯產(chǎn)量的提升不具有指導意義。采用Meta分析方法，可以整合同一研究主題下多項獨立試驗的研究結果[16-17]，定量分析全國范圍內(nèi)甘薯施鉀的產(chǎn)量效應。目前該方法在小麥、玉米和馬鈴薯等作物上均有應用，但在甘薯上的研究還未見報道。因此，本研究基于Meta分析方法，收集我國近20年來發(fā)表的鉀肥對甘薯產(chǎn)量影響的田間試驗數(shù)據(jù)，研究我國甘薯施鉀的產(chǎn)量效應，明確甘薯最佳施鉀水平，闡明不同對照組產(chǎn)量水平和土壤條件對甘薯施鉀效果的影響，以及明晰不同施鉀量下甘薯鉀素平衡情況，為甘薯可持續(xù)生產(chǎn)提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究基于關鍵詞“甘薯(sweet potato)”、“鉀(potassium)”和“產(chǎn)量(yield)”在中國知網(wǎng)、萬方、Web of science 等中英文數(shù)據(jù)庫進行檢索，收集2000—2020年發(fā)表的關于施鉀對我國甘薯產(chǎn)量影響的文獻。為了確保分析的準確性，遵循以下幾個篩選標準對收集到的文獻進行篩選：

1)試驗地點在國內(nèi)進行，文中需提供試驗點的具體位置或經(jīng)緯度；

2)試驗方式為田間試驗；

3)同一組試驗中須包含對照組和試驗組，對照組為不施鉀肥，氮、磷肥正常施用，處理組為施用不同量鉀肥且氮、磷肥施用量與對照組相同；

4)數(shù)據(jù)需包含產(chǎn)量指標，且有明確的標準差或重復值，重復數(shù)≥3；

5)不同文獻中的相同試驗數(shù)據(jù)只錄入一次。

利用篩選后所得文獻中表格和圖表的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)庫。利用GetData軟件將圖表中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)[18]。數(shù)據(jù)庫主要包括以下文獻中的原始信息：試驗年份、試驗點位置(經(jīng)度和緯度)、土壤基礎理化性狀(土壤pH、土壤有機質(zhì)、土壤全氮、土壤速效氮、土壤有效磷、土壤速效鉀)、氮磷鉀肥施用量、甘薯產(chǎn)量、吸鉀量等。共收集到101篇文獻，從中獲得548組甘薯產(chǎn)量的相關數(shù)據(jù)，各省份的試驗點數(shù)如圖1所示。

圖1 不同省份的試驗點數(shù)Fig.1 Experiment number of different provinces

1.2 數(shù)據(jù)分析

1.2.1 標準差計算 Meta分析中計算各研究權重時使用標準差(SD)，若文獻中提供的數(shù)據(jù)為標準誤(SE)，則SD可通過公式(1)進行轉(zhuǎn)換[19]：

式中，n是試驗重復數(shù)。但若文獻中也沒有列出SE，則使用全部數(shù)據(jù)計算平均變異系數(shù)(CV)，再用CV計算缺失的SD[20]，計算公式為：

式中，X為缺失SD的數(shù)據(jù)值。

1.2.2 效應值計算 采用效應值lnR分析施鉀對甘薯產(chǎn)量的影響[21]，計算公式如下：

式中，R為效應比；Xc和Xt分別為對照組(不施鉀)和處理組(施鉀)的甘薯產(chǎn)量。變異系數(shù)V、權重Wij、加權平均響應比R++、R++的標準誤S以及95%CI計算公式如下[22]：

式(5)中，Sc和St分別為對照組和處理組的標準差；Nc和Nt分別為對照組和處理組的樣本數(shù)。95%CI可用于R++的假設檢驗：若95%CI下限大于0，說明施鉀對甘薯的增產(chǎn)效應顯著；若95%CI上限小于0，說明施鉀對甘薯產(chǎn)量存在顯著的負效應；如果95%CI與0重疊，則說明施鉀對甘薯產(chǎn)量無明顯影響[23]。為更好地解釋施鉀對產(chǎn)量變化的影響，將lnR轉(zhuǎn)換為相對變化率(E)[24]，計算公式如下：

1.2.3 異質(zhì)性檢驗和發(fā)表偏倚檢驗 數(shù)據(jù)分析前，需確定不同研究結果間是否存在異質(zhì)性，并根據(jù)異質(zhì)性情況來選擇分析模型。若檢驗結果P＜ 0.05，說明不同研究結果間具有異質(zhì)性，采用隨機效應模型，反之，則說明不同研究結果間具有同質(zhì)性，采用固定效應模型[25]。發(fā)表偏倚檢驗采用失安全系數(shù)法(Fail-safe N)，若Nfs ＞ 5n+ 10 (n為樣本量)，認為數(shù)據(jù)不存在偏倚，反之，則存在發(fā)表偏倚[26]。本研究對獲取的548組產(chǎn)量樣本進行異質(zhì)性檢驗和發(fā)表偏倚檢驗，檢驗結果表明，不同研究結果間具有顯著的異質(zhì)性，且不存在發(fā)表偏倚。

1.2.4 Meta回歸和亞組分析 將原文獻按照一定標準劃分為不同組別，并對其進行Meta回歸分析以明確不同研究間異質(zhì)性的來源。為了進一步闡明不同影響因素下施鉀對甘薯的產(chǎn)量效應，對不同的影響因素進行亞組分析。不同因素的分組情況如表1所示，土壤養(yǎng)分指標依據(jù)全國第二次土壤普查時土壤養(yǎng)分分級標準劃分。

表1 影響因素及分組Table 1 Influencing factors and grouping

1.2.5 鉀肥農(nóng)學效率和鉀素表觀平衡的計算 鉀肥農(nóng)學效率＝(處理組甘薯產(chǎn)量-對照組甘薯產(chǎn)量)/施鉀量

鉀素表觀平衡＝鉀素投入總量-作物帶出鉀素總量[27]。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 運用Excel 2010構建數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)匯總、分類以及相關指標的計算，采用Meta Win 2.1軟件進行Meta分析，采用Stata 19.0進行異質(zhì)性檢驗、回歸分析和亞組分析，采用Origin 2021軟件進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 甘薯產(chǎn)量分布

圖2 甘薯產(chǎn)量頻率分布Fig.2 Distribution frequency of sweet potato yield

2.2 施鉀量對甘薯產(chǎn)量和鉀肥農(nóng)學效率的影響

Meta分析結果顯示，與不施鉀處理相比，施鉀后甘薯產(chǎn)量的總體效應值大于0，且95%置信區(qū)間不包含0，說明施用鉀肥甘薯增產(chǎn)效應顯著(圖3)。全國范圍內(nèi)，施鉀甘薯產(chǎn)量顯著提高18.0% (95%CI：16.9%～19.3%)，隨施鉀量的增加，增產(chǎn)幅度呈先增加后降低趨勢。施鉀量為300～375 kg/hm2時，甘薯產(chǎn)量提升最高，為24.3%，其次是施鉀225～300 kg/hm2和 ＞ 375 kg/hm2，均高于平均增產(chǎn)率 (18.0%)，而施鉀量低于225 kg/hm2時甘薯產(chǎn)量提升均低于平均增產(chǎn)值(圖3)。施鉀量與鉀肥農(nóng)學效率存在顯著的負相關關系，表明隨著施鉀量的增加，單位施鉀量可獲得的甘薯產(chǎn)量回報遞減(圖4)。

圖3 施鉀對甘薯產(chǎn)量效應值的影響Fig.3 Effects of K application rates on sweet potato yield

圖4 甘薯鉀肥農(nóng)學效率與施鉀量的關系Fig.4 The relationship between the agronomic K efficiency(AEK) and K application rates of sweet potato

2.3 不同對照組產(chǎn)量下的甘薯施鉀增產(chǎn)效應

通過分析不同對照組產(chǎn)量水平下甘薯產(chǎn)量與施鉀量的關系，發(fā)現(xiàn)對照組產(chǎn)量在 ≤ 25 t/hm2和25～35 t/hm2時，產(chǎn)量與施鉀量呈二次曲線關系(P＜0.01)；而當對照組產(chǎn)量 ＞ 35 t/hm2時，產(chǎn)量與施鉀量沒有顯著相關性 (P＞ 0.05) (圖5)。

圖5 不同對照組產(chǎn)量水平下甘薯產(chǎn)量與施鉀量的關系Fig.5 The relationship between sweet potato yields and K application rates under different control yield levels

對照組產(chǎn)量對甘薯施鉀增產(chǎn)效應的影響達到極顯著水平(P＜ 0.001) (表2)，隨著對照組產(chǎn)量的提高，施鉀的增產(chǎn)效應逐漸降低，對照組產(chǎn)量為 ≤ 25 t/hm2、25～35 t/hm2和 ＞ 35 t/hm2時，甘薯施鉀分別顯著增產(chǎn)29.0%、15.7%和11.7% (圖6)。對照組產(chǎn)量為 ≤25 t/hm2和25～35 t/hm2時，隨著施鉀量的增加，增產(chǎn)效應先增加后降低，增產(chǎn)幅度最大的施鉀量分別為225～300和300～375 kg/hm2，增產(chǎn)幅度分別為44.4%和21.9%，均顯著高于施鉀 ≤ 75 kg/hm2時的增產(chǎn)幅度；對照組產(chǎn)量 ＞ 35 t/hm2時，隨著施鉀量的增加，增產(chǎn)效應逐漸增加，施鉀 ＜ 375 kg/hm2時，增產(chǎn)效應顯著，施鉀 ＞ 375 kg/hm2增產(chǎn)最高，為14.4%，但效應值95%的置信區(qū)間包含0，說明增產(chǎn)效應并不顯著(圖6)。

圖6 不同對照組產(chǎn)量水平下施鉀對甘薯產(chǎn)量效應值的影響Fig.6 Effects of K application rates on sweet potato yield under different control yield levels

2.4 土壤條件對甘薯施鉀增產(chǎn)效應的影響

土壤化學性質(zhì)是影響甘薯施鉀增產(chǎn)效應的重要因素。由表2可知，土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀是引起異質(zhì)性的重要因素，對施鉀增產(chǎn)效應存在極顯著影響(P＜ 0.001)，而土壤pH和速效氮對施鉀增產(chǎn)效應無顯著影響(P＞ 0.05)。

表2 影響因素的Meta回歸分析Table 2 Meta regression analysis of different influencing factors

不同土壤條件下，施鉀對甘薯的增產(chǎn)效果也不盡相同。酸性土壤中(pH ≤ 6.5)施鉀增產(chǎn)最高，為20.9%，其次是中性土壤(6.5 ＜ pH ≤ 7.5)增產(chǎn)19.2%，堿性土壤中(pH ＞ 7.5)增產(chǎn)最低，為17.9%，但三者間增產(chǎn)差異不顯著。在土壤速效氮含量較低(≤ 60 mg/kg和60～120 mg/kg)情況下，分別增產(chǎn)17.8%和17.2%，當土壤速效氮 ＞ 120 mg/kg時，施鉀的增產(chǎn)效應明顯提高，為25.2%。隨土壤有機質(zhì)含量的增加，施鉀的增產(chǎn)效應也逐漸增加，具體表現(xiàn)為土壤有機質(zhì) ≤ 10 g/kg時增產(chǎn)14.9%，土壤有機質(zhì)為10～20 g/kg時增產(chǎn)15.7%，土壤有機質(zhì) ＞ 20 g/kg時增產(chǎn)38.9%。類似于有機質(zhì)，隨土壤全氮含量的增加，施鉀的增產(chǎn)效應逐漸增加，當全氮含量 ≤ 0.75、0.75～1和 ＞ 1 g/kg時，增產(chǎn)分別為14.4%、20.4%和39.9%。不同土壤有效磷條件下，增產(chǎn)效應的差異不明顯，土壤有效磷含量 ≤ 10、10～20和 ＞ 20 mg/kg時，增產(chǎn)分別為18.5%、19.3%和17.7% (圖7)。

土壤速效鉀含量顯著影響著甘薯施鉀的增產(chǎn)效果。分析發(fā)現(xiàn)，隨土壤速效鉀含量的增加，增產(chǎn)效應逐漸降低，土壤速效鉀 ≤ 50 mg/kg時，施鉀增產(chǎn)幅度最高，為25.2%，土壤速效鉀50～100 mg/kg時施鉀增產(chǎn)17.4%，而土壤速效鉀 ＞ 100 mg/kg時，施鉀增產(chǎn)最低，為17.0% (圖7)。此外，整合分析不同土壤速效鉀含量下鉀肥用量對甘薯產(chǎn)量的影響(圖8)，在土壤速效鉀含量 ≤ 50、50～100和 ＞ 100 mg/kg時，施鉀的增產(chǎn)效應隨著施鉀量的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。土壤速效鉀含量 ≤ 50 mg/kg時，與不施鉀相比，施鉀量低于75 kg/hm2時甘薯增產(chǎn)最低(8.2%)，且沒有顯著差異，高于75 kg/hm2時，甘薯施鉀增產(chǎn)幅度提高，尤其是施鉀225～300 kg/hm2時，增產(chǎn)幅度最高，但是沒有顯著差異，其次是施鉀300～375 kg/hm2時，增產(chǎn)幅度顯著增加，達47.6%。土壤速效鉀介于50～100 mg/kg時，施鉀均具有顯著的增產(chǎn)效果，在施鉀300～375 kg/hm2時增產(chǎn)幅度最高，達21.4%，其次是施鉀225～300 kg/hm2時，達20.5%。土壤速效鉀含量 ＞ 100 mg/kg條件下，施鉀量225～300 kg/hm2時增產(chǎn)幅度最高，為28.1%。

圖7 不同土壤養(yǎng)分條件下施鉀對甘薯產(chǎn)量效應值的影響Fig.7 Effects of K application rates on sweet potato yield under different soil conditions

圖8 不同土壤速效鉀水平下施鉀對甘薯產(chǎn)量效應值的影響Fig.8 Effects of K application rates on sweet potato yield under different soil available K levels

2.5 施鉀對土壤鉀素平衡的影響

鉀素平衡是用以評估甘薯對鉀肥的利用以及土壤鉀素盈虧狀況的指標，本研究中鉀素的輸入和輸出分別是鉀肥的投入和甘薯攜出的鉀量，忽略了種苗、降雨、灌溉水等資源的鉀輸入，以及土壤鉀素的損失。

芒沙村隸屬勐馬鎮(zhèn)，相對于勐連縣的其他村落來說地勢相對較低，氣溫高，形成了獨特的植被和物產(chǎn)資源，這些自然和地理位置因素使得芒沙村成為一個以種植橡膠及茶葉等經(jīng)濟作物為主的村落。

從圖9可知，在甘薯秸稈不還田條件下，甘薯施鉀量小于225 kg/hm2時，土壤鉀素表現(xiàn)為虧缺，隨著施鉀量的增加，虧缺程度降低。在不施鉀時，土壤鉀素虧缺量高達168.6 kg/hm2，施鉀量≤ 75 kg/hm2和75～150 kg/hm2時，土壤鉀素虧缺差異不明顯，但相比不施鉀降低了約75%。施鉀量150～225 kg/hm2時，土壤鉀素虧缺量為11.9 kg/hm2，較不施鉀降低92.9%。甘薯施鉀量大于225 kg/hm2時，土壤鉀素表現(xiàn)為盈余，隨著施鉀量的增加，盈余程度逐漸升高。施鉀量225～300、300～375和＞ 375 kg/hm2時，土壤鉀素盈余量分別為6.0、121.7和322.6 kg/hm2。由此可見，在甘薯秸稈不還田條件下，施鉀量高于225 kg/hm2時開始出現(xiàn)土壤鉀素盈余。

在甘薯秸稈還田條件下，不施鉀土壤鉀素表現(xiàn)為虧缺，虧缺量為94.4 kg/hm2，比秸稈不還田條件下減少44.0%。通過施鉀肥后均能維持土壤鉀素平衡，隨著施鉀量的增加，盈余量增加，但施鉀量≤ 75 kg/hm2時，土壤鉀素盈余量僅為4.3 kg/hm2，因此，甘薯秸稈還田條件下，施鉀肥將可能會產(chǎn)生土壤鉀素盈余(圖9)。

圖9 施鉀對土壤鉀素平衡的影響Fig.9 Effects of K application rates on soil K balance of sweet potato field

3 討論

3.1 施鉀對甘薯產(chǎn)量的影響

甘薯是喜鉀作物，施鉀肥是提升甘薯產(chǎn)量的重要栽培措施。本研究通過整合101篇文獻的548組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在全國尺度下，施鉀可使甘薯增產(chǎn)18.0%(圖3)。這可能是因為鉀不僅影響甘薯的光合作用，還影響甘薯庫-源器官之間光合產(chǎn)物的運轉(zhuǎn)和分配[10-11,28]。增施鉀肥不僅可以提高甘薯莖葉碳水化合物的累積，增加甘薯的生物產(chǎn)量，還能促進光合產(chǎn)物向塊根中運輸，進而提高甘薯產(chǎn)量[29-30]。多項研究也表明，施鉀對甘薯產(chǎn)量的提升有明顯的作用[31-33]。隨著施鉀量的增加，增產(chǎn)效應呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(圖3)。其原因可能是，低鉀肥投入會影響甘薯的光合作用，從而導致干物質(zhì)積累受阻，影響甘薯產(chǎn)量，而過高的鉀肥投入會導致地上部旺長，消耗過多的光合產(chǎn)物，影響地下塊根的生長，從而降低鉀肥的農(nóng)學效率[8,34]。與黃艷霞等[30]的研究結果類似，施鉀過低或過高都不利于產(chǎn)量的提升，適宜施鉀量有利于甘薯的生長，提高養(yǎng)分的吸收和利用，促進光合產(chǎn)物向塊根運輸，增加干物質(zhì)在塊根中的積累量，從而協(xié)同實現(xiàn)甘薯產(chǎn)量和效率的提升。

施鉀量對甘薯增產(chǎn)的影響與對照組產(chǎn)量有顯著的相關性(表2)。本研究發(fā)現(xiàn)，在對照組產(chǎn)量小于35 t/hm2時，產(chǎn)量與施鉀量顯著相關，甘薯增產(chǎn)效應隨著施鉀量的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，但是當對照組產(chǎn)量超過35 t/hm2時，施鉀量對甘薯產(chǎn)量的影響沒有顯著差異(圖5)。其原因可能是，較低的對照組產(chǎn)量說明土壤肥力偏低，土壤養(yǎng)分供應能力差[35]，因此，施鉀可以有效地為甘薯生長提供所需養(yǎng)分，顯著提高甘薯產(chǎn)量，而在高對照組產(chǎn)量條件下，甘薯產(chǎn)量提升空間相對較小，外源養(yǎng)分供應的效果被削弱，施鉀增產(chǎn)效應受到限制。雖然，鉀在甘薯增產(chǎn)中發(fā)揮至關重要的作用，但我們的研究發(fā)現(xiàn)施鉀量對甘薯產(chǎn)量的解釋度偏低(圖5)，一方面由于不同基因型品種生長和代謝所需的鉀濃度存在較大差異，且其對土壤中鉀營養(yǎng)利用能力也不同[36-37]；另一方面，外界氣候、土壤條件、鉀肥施用方式及其它栽培管理措施等均影響著甘薯的增產(chǎn)效果[11,30,38-39]。因此，生產(chǎn)中可以根據(jù)品種特性和氣候、土壤肥力條件，合理配方施肥，科學管理，協(xié)同提高甘薯產(chǎn)量。

3.2 土壤條件對甘薯施鉀增產(chǎn)的影響

土壤是作物生長的主要載體，土壤條件的優(yōu)劣不僅決定作物根系生長是否良好，同時與施入土壤中的養(yǎng)分能否高效利用密切相關。很多文獻的研究結果表明土壤條件影響施肥的增產(chǎn)效果[40-41]。土壤有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標。本研究發(fā)現(xiàn)，施鉀增產(chǎn)效應隨土壤有機質(zhì)和全氮含量的增加而增加，在土壤有機質(zhì)含量 ＞ 20 g/kg和全氮含量 ＞ 1 g/kg時，施鉀增產(chǎn)效果最好(圖7)。其原因可能是，一方面土壤有機質(zhì)可以改變土壤緊實度，有利于塊根膨大[42-43]；另一方面也可以提供甘薯生長所需的養(yǎng)分，促進作物生長和鉀肥的吸收，進而提高甘薯產(chǎn)量[44]。當土壤全氮含量高時，一方面可以促進作物對氮素的吸收和利用，進而促進生長前期光合產(chǎn)物向地上部“源”器官分配，構建甘薯地上部植株良好的形態(tài)[10,45]；另一方面，氮可以促進鉀的吸收和利用，因此，在土壤全氮含量高時施鉀肥又能在薯塊膨大期促使地上部光合產(chǎn)物向地下部“庫”進行轉(zhuǎn)移，獲得較高的產(chǎn)量[46]。土壤有效磷含量對甘薯施鉀增產(chǎn)效應的影響極顯著(表2)。相比于氮和鉀，甘薯對磷的需求最少，但也是不可或缺的元素，有研究表明適量的磷能保證植物體內(nèi)C、N代謝水平，促進甘薯生長前期源庫關系建立和平衡，為甘薯塊根高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奠定基礎[47-48]。土壤速效鉀含量也顯著影響甘薯施鉀增產(chǎn)效應，當土壤速效鉀水平較低時，施鉀甘薯增產(chǎn)效應最高，可能是因為，此時甘薯對鉀虧缺較為敏感，通過外源施用鉀肥可以有效彌補土壤鉀的虧缺，進而提高甘薯產(chǎn)量，而在土壤速效鉀水平較高時，土壤原有的速效鉀可以提供充足的鉀素滿足甘薯生長所需，鉀肥施用的增產(chǎn)效應則較小，符合施肥報酬遞減規(guī)律[49]。因此，甘薯鉀肥的施入需根據(jù)當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況科學施用。

3.3 施鉀對土壤鉀素平衡的影響

有研究表明，我國農(nóng)田鉀平衡總體表現(xiàn)為虧缺，不同作物間的鉀平衡變異較大，其中小麥-玉米、油菜-水稻以及雙季稻輪作制度土壤鉀素表觀平衡虧缺達52.5～107.8 kg/hm2[50]。對于甘薯種植系統(tǒng)來說，由于其生長對鉀素需求的特殊性，我國甘薯秸稈還田條件下除了不施鉀肥會導致土壤鉀庫耗竭之外，增施鉀肥均可以實現(xiàn)鉀素盈余，而在甘薯秸稈不還田條件下，施鉀量低于225 kg/hm2時，表現(xiàn)為鉀素虧缺，當鉀肥投入量超過225 kg/hm2時，出現(xiàn)鉀素盈余，并隨著鉀肥投入量的增加鉀素盈余增加。過量的鉀肥投入雖然不會產(chǎn)生類似于氮磷的環(huán)境威脅，但是卻會造成鉀肥資源的浪費、差的增產(chǎn)效應和低的經(jīng)濟效益。因此，在我國鉀肥資源日益匱乏的背景下，合理施用鉀肥和秸稈還田是維持甘薯種植系統(tǒng)中土壤鉀素平衡的重要技術[51]。在未來的甘薯生產(chǎn)實踐中，要結合施鉀肥對甘薯增產(chǎn)效應的影響因素，綜合考慮甘薯種植區(qū)域和土壤特性等進行合理施肥，協(xié)同實現(xiàn)區(qū)域甘薯增產(chǎn)增效。

4 結論

1)施鉀使我國甘薯產(chǎn)量顯著增加18.0%，隨施鉀量的增加，增產(chǎn)幅度先增加后降低。

2)對照組產(chǎn)量 ≤ 35 t/hm2時，產(chǎn)量與施鉀量呈二次曲線關系；對照組產(chǎn)量 ＞ 35 t/hm2時，產(chǎn)量與施鉀量沒有顯著相關性。

3)土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀對施鉀增產(chǎn)效果具有極顯著影響；在不同的土壤速效鉀含量條件下，隨著施鉀量的增加，施鉀的增產(chǎn)效應先增加后降低，且在較低的土壤速效鉀條件下具有更好的增產(chǎn)效果。

4)甘薯秸稈不還田時，施鉀量高于225 kg/hm2可以維持土壤鉀素平衡；秸稈還田時，施鉀量 ＞ 75 kg/hm2能更好地維持土壤鉀素平衡。