湖北省小麥施鉀效果及鉀利用效率研究

摘要：通過７０組田間試驗研究了湖北省主產區小麥施鉀的增產、增收效應及鉀利用效率。結果表明，增施適量鉀肥具有顯著的增產增收效果，小麥平均增產556~978 ｋｇ／ｈｍ２，增產率為9.5%~16.7％；施鉀平均增加經濟收益192~897元／ｈｍ２，產投比為1.2~4．７；鉀的偏生產力和農學效率分別為７1．0 ｋｇ／ｋｇ和7．4 ｋｇ／ｋｇ。應用直線加平臺模型擬合小麥產量與鉀用量的關系，求得湖北省小麥鉀的最佳用量平均約為８７ ｋｇ／ｈｍ２。

關鍵詞：小麥；鉀；產量；經濟效益；鉀利用效率

中圖分類號：Ｓ５１２．１＋１．０６２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1526-04

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｕｓｅ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｗｈｅａｔ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

ＹＵ Ｚｏｎｇ－ｂｏ１，ＺＯＵ Ｊｕａｎ２，ＬＵ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ２，ＴＯＮＧ Ｊｕｎ１，ＬＵ Ｍｉｎｇ－xｉｎｇ１，ＬＩ Ｘｉａｏ－ｋｕｎ２

（１．Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ；

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｖｅｎｔｙ ｆｉｅｌｄ ｔｒｉａｌｓ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ （Ｋ） ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｗｈｅａｔ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｋ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｙｉｅｌｄ， ｐｒｏｆｉｔ ｏｆ ｗｈｅａｔ， ａｎｄ Ｋ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ were studied． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｔ of wheat ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｙｉｅｌｄ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｋ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｗａｓ 556~978 ｋｇ／ｈｍ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｗａｓ 9.5%~16.7％． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ （ｎｏ Ｋ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）， ｐｒｏｆｉｔ ｏｆ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ 192~897 yｕａｎ／ｈｍ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｃｏｓｔ ｒａｔｉｏ（ＶＣＲ） ａｖｅｒａｇｅｄ 1.2~4．７． Ｔｈｅ ｐａｒｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ Ｋ （ＰＦＰＫ） ａｎｄ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ Ｋ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ （ＡＥＫ） ａｖｅｒａｇｅｄ ７1．0 ａｎｄ 7.4 ｋｇ／ｋｇ Ｋ２Ｏ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｌｉｎｅａｒ ｐｌｕｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｏｐｔｉｍｕｍ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ８７ ｋｇ Ｋ２Ｏ／ｈｍ２ ｆｏｒ ｗｈｅａｔ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ pｒｏｖｉｎｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｈｅａｔ； ｐｏｔａｓｓｉｕｍ； ｙｉｅｌｄ； ｐｒｏｆｉｔ； ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

小麥是需鉀量較多的作物之一，每生產１００ ｋｇ子粒所需氮、磷、鉀三者比例約為１.0∶０．４∶１．１［１］。增施鉀肥能夠提高植株根系活力，促進植株對氮、磷等養分的吸收和積累，提高小麥開花后旗葉光合速率，增加子粒產量［２，３］。湖北省作為我國南方小麥主要產區之一，有研究指出，該區域在２０世紀８０～９０年代小麥施鉀增產效果明顯，且增產效果隨年份的推移而越來越好［４］。近年來，隨著高產品種的選用，氮、磷肥用量增加，單位面積產量不斷提高，從土壤中帶走鉀量逐漸增大，但由于有機肥投入較少和鉀肥資源匱乏，鉀肥投入不足，小麥主產區土壤缺鉀面積有擴大的趨勢［２］。因此，當前湖北省小麥的施鉀效果及鉀利用效率與２０多年前存在差異，然而在目前生產條件下，湖北省小麥施鉀效應及鉀利用效率的現狀尚不明確。為此，在湖北省小麥主產縣（市）連續３年進行鉀用量的田間肥效試驗，旨在從區域角度闡明當前湖北省小麥施鉀的增產、增收效應及鉀利用效率，以期為高產、高效小麥生產中的鉀肥施用的決策提供依據。

１材料與方法

１．１試驗材料

２００６～２００８連續３年在湖北省小麥主產區的公安、監利、洪湖、襄陽、棗陽、南漳、安陸、漢川、隨縣、天門和潛江共１１個縣（市、區）布置７０個小麥鉀肥田間肥效試驗。

試驗田基礎土壤養分狀況為ｐＨ值 ４．８～８．４，有機質含量８．１～３６．１ ｇ／ｋｇ（平均１７．１ ｇ／ｋｇ），全氮０．５７～１．７１ ｇ／ｋｇ（平均１．１0 ｇ／ｋｇ），速效磷含量１．６～６５．４ ｍｇ／ｋｇ（平均１６．２ ｍｇ／ｋｇ），速效鉀含量３８．０～１９９．０ ｍｇ／ｋｇ（平均９７．９ ｍｇ／ｋｇ），供試土壤為潮土、黃棕壤或黃褐土。

供試小麥品種為當地主要推廣的品種，分別為鄭麥９０２３、鄂恩５號、鄂恩６號、皖麥１４、鄂麥１８、鄂麥１４和鄂麥２３。前茬作物為水稻或棉花。

１．２試驗設計

鉀肥用量設置４個水平，具體用量分為兩組，設計Ｉ（共３８個試驗）鉀肥用量為Ｋ０、Ｋ４５、Ｋ９０和Ｋ１３５（下標表示Ｋ２Ｏ用量，單位為ｋｇ／ｈｍ２，下同）；設計ＩＩ（共３２個試驗）鉀肥用量為Ｋ０、Ｋ７５、Ｋ１５０和Ｋ225。根據各地土壤養分差異及農業技術人員的生產經驗，各處理分別施用Ｎ １８０～２４０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５ ７５～１３５ ｋｇ／ｈｍ２。

施肥時期和施用比例：磷肥全部作基肥施用；氮肥和鉀肥分兩次施用，其中６０％作基肥，４０％作追肥于拔節期施用。

肥料品種分別為尿素（Ｎ ４６％）、過磷酸鈣（Ｐ２Ｏ５ １２％）、氯化鉀（Ｋ２Ｏ ６０％）。各處理３次重復，隨機區組排列，小區面積２０ ｍ２。除肥料施用按方案進行外，其他生產管理措施均采用當地常規管理方法。

１．３測試項目及方法

產量：小麥產量以各小區實收產量計。

土壤農化性狀：按常規法進行測定［５］。土壤ｐＨ值按水土比２．５∶１.0，ｐＨ計測定；有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮采用半微量凱氏法測定；速效磷用０．５ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＣＯ３浸提－鉬銻抗比色法測定；速效鉀用１ ｍｏｌ／Ｌ ＮＨ４ＯＡｃ浸提－火焰光度法測定。

有關參數的計算：鉀的偏生產力（ＰＦＰＫ，ｋｇ／ｋｇ），它是指單位投入的肥料鉀所能生產的作物子粒產量，即ＰＦＰＫ＝Ｙ／Ｆ，Ｙ為施鉀后所獲得的作物產量，Ｆ代表鉀的投入量［６］；

鉀的農學效率（ＡＥＫ，ｋｇ／ｋｇ），它是指單位施鉀量所增加的作物子粒產量，即ＡＥＫ＝（Ｙ－Ｙ０）／Ｆ，Ｙ為施鉀后所獲得的作物產量，Ｙ０為不施鉀條件下作物的產量，Ｆ代表施鉀量［６］；鉀的貢獻率（ＦＣＩ，％）＝［（施鉀區產量－不施鉀區產量）／施鉀區產量］×１００［７］；

推薦施鉀量：運用直線加平臺模型（Ｌ＋Ｐ）［８］擬合鉀肥用量與小麥產量間的關系：ｙ＝ｂ０＋ｂ１ｘ（ｘ＜ｃ），ｙ＝ｙｐ（ｘ≥ｃ），式中ｙ為小麥產量（ｋｇ／ｈｍ２），ｘ為鉀肥用量（ｋｇ／ｈｍ２），ｂ０為基礎產量（即不施鉀時產量），ｂ１為線性系數，ｃ為鉀肥用量臨界值（由直線和平臺的交點求得），ｙｐ為平臺產量。

１．４數據統計分析

試驗數據用ＤＰＳ Ｖ３．０１軟件進行統計分析，結果用ＬＳＤ法測驗０．０５水平上的差異顯著性。用ＳＡＳ Ｖ８軟件進行直線加平臺模型的擬合及最佳施肥量的確定。

２結果與分析

２．１施鉀的增產效應

施鉀能明顯提高小麥子粒產量（表１），從平均值看，設計Ｉ中鉀用量在０～９０ ｋｇ／ｈｍ２及設計ＩＩ的０～１５０ ｋｇ／ｈｍ２范圍內，小麥子粒產量隨著施鉀量的增加而增加，繼續增加鉀用量，產量略有下降，但下降幅度未達到顯著水平。與不施鉀對照處理相比，各施鉀處理平均每公頃增產子粒５５６～９７８ ｋｇ，增產率９．５％～１６．７％。

不同試驗點施鉀的增產效應差異明顯，以產量最高施鉀處理為對象，分析７０個試驗點施鉀增產量及增產率在不同等級下的分布頻率（圖１）。從圖1中可知，施鉀增產量處于５００～１ ０００ ｋｇ／ｈｍ２和

１ ０００～１ ５００ ｋｇ／ｈｍ２之間的分布頻率較高，分別為３２．９％和３０．０％；增產量＜５００ ｋｇ／ｈｍ２共１３個試驗點，占１８．６％。施鉀增產率＞40％和＜１０％的分布頻率均為２５．７％。

２．２施鉀的經濟效益分析

由表２可知，設計Ｉ中施鉀處理較不施鉀對照平均每公頃增加產值８５7～１ ２２０元，設計ＩＩ中平均增加９４８～１ ５０６元。扣除鉀肥成本以計算小麥施鉀的經濟效益，結果表明不同試驗點施鉀效益變異范圍較大，有少數試驗點出現施鉀虧本的現象，但總體上看小麥施鉀能獲得明顯的經濟收益，其中設計Ｉ中Ｋ９０與設計ＩＩ中Ｋ１５０處理施鉀的平均凈收益分別為８５５元／ｈｍ２和８９７元／ｈｍ２。比較不同鉀水平的產投比，可知隨鉀施用量的增加，產投比呈現下降趨勢，平均產投比在１．２～４．７之間。

分析各試驗點最高產量處理施鉀的經濟效益及產投比在不同等級下的分布頻率（圖２），表明施鉀效益＞１ ０００元／ｈｍ２共３７個試驗點，占５２．９％，其中效益＞２ ０００元／ｈｍ２占１５．７％。從產投比的分布頻率看，施鉀產投比處于１．５～３．０之間最高，分布頻率為２５．７％，產投比＞６．０分布頻率為１８．６％。

２．３鉀的利用率及貢獻率

不同施鉀處理平均鉀素偏生產力為２９．２～１４２．６ ｋｇ／ｋｇ，隨施鉀量的提高而下降（表３），小麥鉀素農學效率也有類似的趨勢，平均值在３．２～１２．４ ｋｇ／ｋｇ之間。以不施鉀對照產量為基準，計算施鉀對小麥的貢獻率，表明各施鉀處理平均貢獻率在８．５％～１４．７％之間。

將最高產量施鉀處理小麥鉀偏生產力和農學效率劃分為５個等級，計算每個等級下的試驗樣本百分比，進一步了解小麥不同鉀利用效率的樣本分布頻率（圖３）。從圖3來看，鉀的偏生產力處于４０～６０ ｋｇ／ｋｇ之間的最高，為３５．７％，而其他區間的樣本數明顯減少；農學效率處于８～１２ ｋｇ／ｋｇ之間的最高，為２４．３％，其次是處于４～８ ｋｇ／ｋｇ之間和＜４ ｋｇ／ｋｇ的，分別為２２．９％和２１．４％。從７０個試驗點的平均值看，鉀肥偏生產力為７1．0 ｋｇ／ｋｇ，每千克鉀素平均可增產小麥7．4 ｋｇ／ｋｇ。

２．４鉀的適宜用量

用直線加平臺模型擬合７０個試驗點鉀用量與小麥產量的關系（圖４）。根據模型擬合結果可知，小麥基礎產量為５ ９０6.74 ｋｇ／ｈｍ２，平臺產量為６ ６４6.75 ｋｇ／ｈｍ２，鉀臨界用量為８７.08 ｋｇ／ｈｍ２。當鉀肥用量（ｘ）＜８７ ｋｇ／ｈｍ２時，小麥產量（ｙ）可用方程＝

５ ９０６．７４＋８．５０ｘ進行描述。

３小結與討論

當前生產條件下，小麥施鉀效果及鉀利用效率的報道較多［２，６，９，１０］，但湖北地區小麥施肥方面的研究則非常少。施鉀作為提高產量和改善小麥品質的重要技術措施，不同區域小麥對鉀肥的表現因生態條件、主栽品種及麥田土壤肥力水平等的不同而存在差異［１１，１２］。張福鎖等［６］總結了近年在河北、天津、山東、山西等我國北方小麥主產區的１６５個田間試驗結果，指出小麥鉀偏生產力和農學效率分別為７２．２ ｋｇ／ｋｇ和５．３ ｋｇ／ｋｇ。在湖北的田間試驗結果顯示，試驗條件下小麥鉀偏生產力與北方接近，為７1．0 ｋｇ／ｋｇ，農學效率明顯高于北方主產區，為7．4 ｋｇ／ｋｇ。分析其原因，可能有以下兩點，一是研究中最高產量的鉀肥用量較文獻中低；其二是湖北省麥田土壤鉀素含量整體低于北方。

化肥增產效應是反映施肥是否合理的重要指標，也是化肥科學決策的重要依據［１０］。研究結果表明湖北省小麥施鉀增產效果明顯，平均增產率9.5%~16.7％。根據７０個田間試驗小麥產量與鉀施用量的關系，利用直線加平臺模型求得湖北省小麥鉀最佳平均施用量約為８７ ｋｇ／ｈｍ２，此結果可以為湖北省小麥生產中鉀的合理施用提供參考，但在實際生產中還應根據當地土壤鉀素狀況、主栽品種的需鉀特性、氣候條件等對鉀施用量作適當調整。

參考文獻：

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