施用鉀肥對木薯養(yǎng)分積累及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

摘要：為探究不同施鉀水平對木薯生長、鉀素吸收、鉀肥利用率、產(chǎn)量、品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)效益的影響，優(yōu)化木薯種植過程中的肥料養(yǎng)分管理，以木薯常規(guī)食用品種SC9為實驗材料進(jìn)行栽培試驗。試驗設(shè)置CK（不施鉀，對照），K1（100 kg/hm2）、K2（150 kg/hm2）、K3（200 kg/hm2）和K4（250 kg/hm2）5個施鉀水平處理。結(jié)果表明，與不施鉀肥相比，施鉀處理下木薯產(chǎn)量提高15.14%～33.86%，木薯淀粉含量提高14.32%～23.35%。其中，K1處理木薯取得最大產(chǎn)量、最佳的經(jīng)濟(jì)效益和最優(yōu)的鉀肥利用率。綜合來看，在木薯生產(chǎn)上，推薦鉀肥（K2O）施用量為100 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：木薯；施鉀水平；產(chǎn)量；品質(zhì)；鉀肥利用率；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：S533 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）01-0028-06

Abstract：The effects of different potassium application levels on the growth， potassium absorption， potassium utilization rate， yield， quality， and economic benefits of cassava were studied to optimize the fertilizer management during cassava cultivation. The edible cassava cultivar 'SC9' was cultivated with five potassium application levels of CK （no potassium application）， K1 （100 kg/hm2）， K2 （150 kg/hm2）， K3 （200 kg/hm2）， and K4 （250 kg/hm2）. The results showed that compared with CK， K1-K4 increased the cassava yield by 15.14%-33.86% and cassava starch content by 14.32%-23.35%. K1 achieved the highest cassava yield， economic benefit， and potassium utilization rate. In summary， the recommended potassium application rate for cassava production was （K2O） 100 kg/hm2.

Key words： cassava; potassium application level; yield; quality; potassium utilization rate; economic benefits

鉀肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅能促進(jìn)作物的生長發(fā)育和新陳代謝，還顯著提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，起到增強(qiáng)作物抗逆性的效果。木薯是喜鉀作物，在生育期中對鉀素的需求量較高。為了保證產(chǎn)量，鉀肥施用量隨木薯需求的增加逐年增加，使土壤中Cl-和SO2-

4過量積累造成土壤逐漸酸化。木薯可適應(yīng)酸性土壤，但并非土壤酸度越大越好。土壤酸化會導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)變差，影響木薯對營養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)化[1]，進(jìn)而影響木薯產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。此外，盲目施肥容易導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤結(jié)構(gòu)被破壞[2]和肥力下降，使得植物生長受阻，養(yǎng)分吸收效率降低[3]，這制約了木薯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，在我國鉀肥依賴進(jìn)口的背景下，探究以減施鉀肥為目標(biāo)的木薯土壤保育施肥方式具有重要的理論和實踐意義。

鉀肥通過調(diào)控植物的光合作用、水鹽平衡、激活酶和促進(jìn)蛋白質(zhì)合成等多種機(jī)制，顯著影響植物的生長發(fā)育[4]。蔣萬等[5]通過對若干組木薯肥效試驗進(jìn)行綜合分析，指出鉀肥用量的高低是影響木薯長勢強(qiáng)弱、產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞的重要因素。張永發(fā)等[6]試驗結(jié)果表明，施鉀對木薯的增產(chǎn)效應(yīng)大于氮和磷的施用。黃潔等[7]進(jìn)行長達(dá)12 a的定位試驗研究表明，施鉀能提高木薯塊根產(chǎn)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)。多項研究表明，缺鉀是長期種植木薯田塊的重要限制因子，其影響力隨著種植年限的增加不斷加重[8]。為進(jìn)一步優(yōu)化木薯栽培技術(shù)，本研究在湖南地區(qū)開展不同施鉀水平田間試驗，比較不同施鉀水平下木薯各部位鉀含量、木薯塊根產(chǎn)量、品質(zhì)、鉀肥利用率種植地經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)變化，旨在探明最佳施鉀水平，為木薯生產(chǎn)中鉀肥合理施用、促育增產(chǎn)、提高鉀肥利用率以及減少盲目施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2023年在湖南省長沙縣湘研種業(yè)有限公司木薯試驗基地（113o30′05′′E，28o31′19′′N）開展。試驗土壤為紅壤土，土壤基本理化性質(zhì)為：pH值5.94，有機(jī)質(zhì)含量20.6 g/kg，水解性氮含量97 mg/kg，全氮1.24 g/kg，有效磷含量20.9 mg/kg，全磷0.51 g/kg，速效鉀109 mg/kg，全鉀11.9 g/kg。

1.2 試驗材料

試驗所用肥料為氯化鉀（K2O含量為60%）、尿素（N含量為46%）和過磷酸鈣（P2O5含量為60%），木薯供試品種為食用品種SC9，由云南省農(nóng)科院育成。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理，分別用CK（對照）、K1、K2、K3和K4表示。各處理K2O施用量分別為0、100、150、200和250 kg/hm2，N和P2O5施用量分別為120 kg/hm2和30 kg/hm2。所有肥料均在木薯種植前一次性基施。每個處理重復(fù)3次，另設(shè)3個破壞性取樣，采用隨機(jī)區(qū)組排列。試驗地壟寬1.0 m，溝寬0.6 m，采用大壟雙行種植模式，木薯株行距均為0.8 m，小區(qū)面積20 m2。小區(qū)使用銀黑色地膜覆蓋，覆膜時間為2023年4月8日，木薯種莖于2023年4月9日播種，播種方式為人工插播。

1.4 測定項目與方法

產(chǎn)量：于塊根成熟期，每小區(qū)選取長勢相同的10株木薯，記錄木薯的結(jié)薯數(shù)，稱量鮮薯質(zhì)量、地上部植株的鮮重（地上部產(chǎn)量）。實收各小區(qū)塊根，稱鮮重，即為鮮薯產(chǎn)量。干物率及鉀含量測定：在木薯4個生育期（苗期、塊根形成期、塊根膨大期和塊根成熟期）每小區(qū)選取3株木薯，將根、莖和葉分別稱量并記錄鮮重后，置于75℃烘箱內(nèi)烘干，記錄干重和干物率，將烘干后的樣品進(jìn)行混樣研磨后，使用南京建成生物工程研究所鉀試劑盒進(jìn)行鉀含量測定。

品質(zhì)測定：采用蒽酮比色法分別測定可溶性糖和淀粉含量，用考馬斯亮藍(lán)比色法測定可溶性蛋白含量[9]，維生素C含量參照紅菲咯啉比色法測定[10]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀水平對木薯各部位鉀含量的影響

2.1.1 施鉀水平對木薯塊根部位鉀含量的影響 由圖1可知，在苗期和塊根形成期，隨著施鉀水平的上升，木薯塊根鉀含量呈上升趨勢，其中K4處理塊根鉀含量最高，除CK處理外，各施鉀處理間塊根鉀積累量并無顯著性差異；在塊根膨大期，K1、K3和K4處理間無顯著性差異且鉀含量顯著高于CK處理；塊根部分鉀含量在塊根成熟期較塊根膨大期明顯提高，這可能是因為生長前期木薯根系活力弱，對土壤中鉀的吸收較少，進(jìn)入成熟期后，塊根與土壤接觸面積增大，植株對土壤中鉀的吸收量增加。

2.1.2 施鉀水平對木薯莖稈部位鉀含量的影響 由圖2可知，苗期木薯莖稈鉀含量以K2處理最高，各施鉀處理間并無顯著性差異。到塊根形成期，K1、K2和K4處理莖稈鉀含量顯著高于CK處理且三者間無顯著性差異；隨著施鉀水平的提高，鉀含量表現(xiàn)為先下降后升高的特點，說明K2和K3處理植株體內(nèi)鉀含量的運(yùn)輸因受到抑制而下降，K4處理因鉀的運(yùn)輸恢復(fù)正常致鉀含量回升。在塊根膨大期和成熟期，鉀含量在K2處理時達(dá)到最大值且顯著高于CK和K1處理。

2.1.3 施鉀水平對木薯葉片部位鉀含量的影響 由圖3可知，在木薯生長發(fā)育過程中，葉片鉀含量呈現(xiàn)下降趨勢。在苗期和塊根形成期，各施鉀處理下葉片鉀含量均高于CK但各處理間無顯著差異。在塊根膨大期，各處理葉片鉀含量均顯著高于CK對照；隨著施鉀水平的升高，葉片鉀含量在K1至K4處理下呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，且K2處理達(dá)到最大值。塊根成熟期葉片鉀含量表現(xiàn)為K4＞K2＞K3＞K1＞CK。綜上數(shù)據(jù)表明，施鉀能促進(jìn)根系對鉀的吸收，提高葉片鉀含量。

2.2 施鉀水平對木薯成熟期干物量及鉀積累量的影響

由表1可知，在塊根成熟期，隨著施鉀水平的提高，各處理間地上部與地下部干物量均表現(xiàn)為先降低后升高的規(guī)律。其中，K1處理木薯地上部植株干物量顯著高于其它處理；地下部干物量各施鉀處理間無顯著性差異，但均顯著高于CK對照，這說明施鉀能夠增加木薯的干物質(zhì)量且K1處理效果最好。地上部鉀積累量隨施鉀水平的提高呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢，地下部鉀積累量則呈現(xiàn)相反趨勢；地上部鉀積累量在K4處理達(dá)到最大值且顯著高于CK處理，地下部鉀積累量在K2處理達(dá)到最大值，各處理下總鉀積累量以K2處理最高；各施鉀處理鉀積累量均顯著高于CK處理，說明施鉀能夠提高木薯的鉀積累量。

2.3 施鉀水平對木薯生長和產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，與CK處理比較，各施鉀處理木薯株高均有所增長；其中，K1處理木薯株高顯著高于CK對照，其余處理間差異不顯著。對比CK處理，各施鉀處理木薯莖粗均有小幅增長但無顯著性影響；其中，K4處理木薯莖粗最大，為28.09 cm，較CK增長了6%。

產(chǎn)量構(gòu)成方面，各施鉀處理與CK對照比較，木薯薯數(shù)增長數(shù)值在4%～16%之間，各處理間無顯著性差異；各施鉀處理下，在K1、K2和K3處理中，塊根重隨施鉀水平的升高而下降，至K4處理開始回升，但各處理數(shù)值均高于CK對照，其中K1和K4處理差異達(dá)顯著水平；各施鉀處理木薯地上部產(chǎn)量均有所提高，較CK處理增加了6%～41%，其中，K1和K4處理數(shù)值顯著高于CK處理。

2.4 施鉀水平對木薯塊根品質(zhì)的影響

由表3可知，不同施鉀水平對木薯塊根品質(zhì)的多個指標(biāo)存在不同影響：隨著施鉀水平的提高，木薯淀粉含量呈先上升后下降趨勢且各施鉀處理淀粉含量均顯著高于CK處理，這說明施鉀有益于木薯淀粉含量的積累。K2處理的木薯塊根的可溶性蛋白含量最高，顯著高于其他處理。CK處理的纖維素含量最高，K3處理的纖維素含量最低，比CK處理下降了12%。K1處理的可溶性糖含量最高且顯著高于其他處理；隨著施鉀水平的升高，各施鉀處理可溶性糖含量逐漸降低，但都與CK處理存在差異。

2.5 施鉀水平對木薯鉀利用率的影響

鉀肥利用率是衡量肥料施用是否合理的一個重要指標(biāo)。由表4可知，在其他養(yǎng)分投入量不變的條件下，各施鉀處理中木薯鉀肥利用率和鉀肥偏生產(chǎn)力隨施鉀水平的提高而下降，鉀肥農(nóng)學(xué)效率隨施鉀水平的提高呈先下降后上升的趨勢；其中，K1處理鉀肥偏生產(chǎn)力及鉀肥農(nóng)學(xué)效率顯著高于其它處理。

2.6 施鉀水平對木薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

以2022年鮮薯收購價780元/t[12]為參考，依據(jù)種植當(dāng)年木薯種植地肥料價格，得出不同施鉀水平下的木薯產(chǎn)值和肥料成本，計算出增施鉀肥后木薯增加的純收入。

由表5可知，施鉀水平與肥料成本呈正相關(guān)。各施鉀處理對比，K1處理增加純收入最多，達(dá)5 599元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益最佳；其次是K4處理，增收4 395元/hm2；K3處理木薯增收最低少，僅560元/hm2。

3 討論與結(jié)論

植物通過吸收外界的各種礦質(zhì)養(yǎng)分促進(jìn)自己的生長發(fā)育，不同器官積累鉀元素的量不同[13]，本次試驗結(jié)果中，同一生育期木薯各組織鉀含量數(shù)值對比，莖稈最高，葉片次之，塊根最低；木薯苗期與塊根形成期內(nèi)施肥處理下各組織鉀含量均高于不施肥處理，這說明增施鉀肥有利于木薯鉀含量的積累。在木薯生長前期，塊根鉀含量呈現(xiàn)下降趨勢，在木薯成熟期，塊根鉀含量迅速升高，這說明木薯成熟后期塊根需鉀量較大，從土壤中帶走了大量鉀素，故種植地需在第2年進(jìn)一步補(bǔ)充鉀素。K+（鉀離子）通過對地上部植株的影響間接影響根系，從而影響植株地下部養(yǎng)分積累[14]。而作物營養(yǎng)積累量則是反映作物生長發(fā)育狀態(tài)的一個重要指標(biāo)，它反映了作物的營養(yǎng)物質(zhì)代謝水平，確保營養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官輸送，并且是獲得作物高產(chǎn)的前提條件[15]。本試驗中，氮磷肥供應(yīng)充足且保持恒定，K1至K4處理植株干物量和鉀積累量顯著高于CK，這說明施鉀有利于提高木薯干物量和鉀積累量。

產(chǎn)量的形成是光合產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)積累的過程，增施鉀肥通過改變植株中的鉀含量影響K+在植物體內(nèi)的介導(dǎo)作用[16]，影響光合產(chǎn)物向產(chǎn)品器官的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而影響作物產(chǎn)量。魏云霞等[17]認(rèn)為過量施鉀會造成木薯塊根發(fā)育不良。在本試驗中，各施鉀處理隨著施鉀水平的提高，木薯產(chǎn)量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，K1處理時最高，K2和K3處理中下降，K4處理時回升，但施鉀處理均顯著高于對照處理，說明增施鉀肥能夠提高木薯產(chǎn)量。實驗結(jié)果與前人研究結(jié)論不一致，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因為相較于K1處理，K2和K3處理下土壤受到加入的K+調(diào)控，土壤的鹽基飽和度增加[18]，土壤pH值升高，即土壤鉀的固定能力增強(qiáng)，植株中K+含量下降，光合產(chǎn)物積累下降，產(chǎn)量降低；但在K4處理下，投入土壤中的K+進(jìn)一步增多，置換出的H+（氫離子）也增多，土壤進(jìn)一步酸化，pH值下降，速效鉀向緩效鉀轉(zhuǎn)換能力減弱，即土壤鉀的固定能力減弱[19]，使植株中K+含量上升，光合產(chǎn)物積累上升進(jìn)而致產(chǎn)量增加。趙晶等[20]認(rèn)為：低量氯化鉀保持相對較高的土壤pH值，高量氯化鉀處理保持相對較低的土壤pH值，與試驗推論相符。孫小茗[21]的試驗得出高pH值有利于大豆對K+的吸收，不利于小麥對K+的吸收，可見不同植物在不同pH下對K+的吸收不同，故而推測在弱酸性條件下，木薯對K+吸收能力更強(qiáng)，這需要通過分析試驗地土壤理化性質(zhì)和土壤微生態(tài)來進(jìn)一步驗證。

木薯作為淀粉產(chǎn)源作物，淀粉含量高低是木薯品質(zhì)優(yōu)劣的一個重要評價指標(biāo)。魏云霞等[22]的試驗表明在一定范圍內(nèi)增施鉀肥能夠促進(jìn)木薯淀粉的積累。本試驗條件下，適量增施鉀肥能夠提高木薯體內(nèi)的淀粉含量，施肥過量時木薯淀粉含量下降。不同施肥量對木薯纖維素含量的影響也存在差異，在本實驗中，增施鉀肥能顯著降低木薯塊根內(nèi)纖維素含量，對木薯渣基質(zhì)發(fā)酵商業(yè)化具有促進(jìn)作用[23]。K1低鉀處理的可溶性糖含量顯著高于其它施鉀處理，可能是因為過量的鉀供應(yīng)影響了植株體內(nèi)各離子間的平衡、能量代謝和生物合成，導(dǎo)致可溶性糖含量出現(xiàn)降低的趨勢[24]，這與許曉龍[25]的研究結(jié)果一致。

在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域，肥料的利用效率是衡量施肥效果的重要指標(biāo)。不同學(xué)者通過田間實驗研究工作，得到肥料表觀利用率、肥料偏生產(chǎn)力和肥料農(nóng)學(xué)利用率等重要參數(shù)，用來分析和評價不同作物上的肥料利用效率，這些肥料利用率定量評價指標(biāo)對于準(zhǔn)確分析不同作物對肥料的響應(yīng)程度和指導(dǎo)施肥具有重要意義[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著施鉀水平的提高，鉀肥利用率和鉀肥偏生產(chǎn)力均呈下降趨勢，這與溫國昌等[27]的結(jié)論相似，說明不合理的施肥不但會造成減產(chǎn)，也會造成肥料的浪費，同時還提高了木薯栽培過程中的經(jīng)濟(jì)成本，降低了種植農(nóng)戶的收益。

綜上所述，木薯增施鉀肥顯著提升了木薯的鮮薯產(chǎn)量和淀粉含量，但當(dāng)施鉀水平過高時反而會降低鉀肥的利用效率，造成肥料浪費。作物生產(chǎn)的效益應(yīng)通過多種考慮因素進(jìn)行評估，除經(jīng)濟(jì)效益外，還應(yīng)考慮資源消耗和環(huán)境效益。本研究中，當(dāng)施鉀水平為100 kg/hm2時，木薯產(chǎn)量、純收入、植株干物量、鉀肥利用率、鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀肥農(nóng)學(xué)效率同時取得最優(yōu)值，在降低肥料成本的同時獲得最高經(jīng)濟(jì)效益。此外，由于影響木薯產(chǎn)量、干物率和淀粉含量的影響因素較多，包括水分、土壤基本肥力水平和當(dāng)?shù)貧夂蝾愋偷?，因此，?yīng)因地制宜確立適宜的施鉀水平提高土壤肥力以促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：彭靜瀾）