鉀肥用量對滴灌谷子生長發育及產量的影響

摘 要：【目的】分析新疆北疆谷子適宜鉀肥用量及對其生長發育的影響，為新疆北疆生態區春播谷子高產栽培提供理論依據。

【方法】以豫谷18號為試材，設5種鉀肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田試驗。測定谷子干物質含量積累、葉綠素含量、節間充實度、農藝性狀及產量等指標。

【結果】隨著施鉀量的增加，各農藝指標呈現單峰曲線變化，K225處理為峰值，株高、穗長、穗粗、莖基粗、葉長及葉寬相比K0處理顯著增加8.1%、26.1%、20.9%、22.6%、12.9%及9.4%。與對照（0 kg/hm2）相比，施鉀處理使豫谷18號顯著增產1.2%～6.4%，鉀肥用量 225 kg/hm2處理產量最高，為7 891.1 kg/hm2。與對照（0 kg/hm2）相比，花后各時期的葉綠素含量顯著增加，呈先增加后下降的趨勢，在K225處理下達到峰值。干物質含量積累隨生育期的延長呈“J”型曲線變化，干物質含量積累速率呈單峰曲線變化，最大積累速率在抽穗期-齊穗期達到頂峰。

【結論】適量鉀肥施入，對新疆北疆地區谷子生長發育影響顯著，K225處理為新疆谷子鉀肥最佳施用量。

關鍵詞：谷子；鉀肥運籌；生長發育；產量

中圖分類號：S515"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）06-1378-08

0 引 言

【研究意義】谷子（Setaria italica）是禾本科狗尾草屬的二倍體，為典型的C4 作物，適播期長，耐旱、耐瘠，適應性廣，可正茬春播、復種夏播，廣泛種植于干旱、半干旱地區［1］。河北、山西、內蒙古、陜西、遼寧、河南、山東等生態區栽培面積較大［2］，新疆谷子主要種植區包括昌吉回族自治州、塔城地區、伊犁地區、博爾塔拉蒙古自治州、阿勒泰地區、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州等地州，年均種植面積達1.33×104 hm2（20萬畝），加工廠累計20余個，是新疆干旱區重要糧食作物之一［3］。谷子去殼后為小米，含蛋白質11.7%，脂肪4.5%，碳水化合物72.8%，還含有人體所必需的氨基酸和鈣、磷、鐵及維生素A、B1、胡蘿卜素等，可釀酒、制糖［4］。谷子亦是糧草兼用作物，含粗蛋白質8%，超過一般牧草含量的1.5～2倍，而且纖維素少，適口性好。谷子的高產與鉀肥的合理配施關系密切，適量增施鉀肥對谷子光合具有明顯促進作用，顯著增強谷子抗逆性以及提高小米品質［5］。因此，探究新疆谷子最佳鉀肥用量，對協調谷子高產優質與資源的合理利用有實際意義。【前人研究進展】作物收獲時大量鉀素被帶走，進而導致土壤鉀素缺乏，尤其在我國西北谷子主產區，土壤缺鉀現象尤為突出［6］。近年來，谷子在新疆栽培面積逐漸增大，且在生產上展現出較高的增產潛力，豫谷18號、中谷2號等相繼創造 600 kg/667m2以上高產記錄，與常規農家種相比，豫谷18號一般具有 15%以上的產量增幅。從產量構成因素、根系表觀形態特征、冠層結構、干物質含量累計等分析了產量優勢形成的生理基礎［7］。谷子干物質積累量隨著施鉀量的增加呈“J”型曲線變化，但過量施入鉀肥干物質含量不再增加［8-9］。施鉀量會顯著影響作物葉片光合作用，適量增施鉀肥可增強植株葉綠素含量，進而提高葉片凈光合速率［10］。鉀肥缺失可導致作物莖稈節間變短、莖稈抗折強度下降、表皮厚度下降和根系發育緩慢。適當鉀肥可提升谷子基部節間充實度、莖稈拉力和機械強度等力學指標，而倒伏指數及倒伏系數明顯下降，進而改變植株莖稈的生理特性，從而增強谷子植株抗倒伏能力，增產顯著［11］。配施鉀肥有利于增強作物抵抗不良環境侵害的能力，增加耐逆性，提高適應能力，同時鉀素通過提升作物的千粒重、穗粒重和穗長等相關指標來增加作物產量［12］。【本研究切入點】近年來，關于土壤鉀元素流失造成谷子產量下降的有相關文獻報道，但在最佳施鉀量及時期上存在一定的分歧，且有關在新疆鉀肥運籌模式的研究未見文獻報道。需以豫谷18號為試材，設5種鉀肥用量，研究不同鉀肥用量對新疆北疆地區谷子生長發育及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】以豫谷18號為試材，設5種鉀肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田試驗。在相同磷肥用量水平下，分析新疆最優鉀肥配施量，為進一步發揮品種增產潛力配套高產栽培技術提供理論依據與實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

2022年在新疆昌吉州奇臺縣坎爾孜鄉西三村（44°02′20.66″N，89°59′39.67″E）進行試驗，以糧用谷子品種豫谷18號為試材。

豫谷18號主要生育期以及生育階段天數：播種期5月7日，拔節期6月15日，抽穗期7月17日，成熟期9月2日，全生育期天數118 d。

試驗地前茬為玉米，供試土壤類型為灰漠土。有機質1.4%、全氮0.1%（其中速效氮70.6 mg/kg）、速效磷61.5 mg/kg、速效鉀101.2 mg/kg，土壤pH值為7.9。設置0（CK，K0）、75（K75）、150（K150）、225（K225）、300（K300） kg/ hm2共5個鉀肥（含60% K2O）處理，3次重復，隨機區組設計，小區面積15 m2（5 m × 3 m），小區周邊2 m隔離帶。鋪膜穴播，寬窄行種植，行株距為（30 +40+30）cm，株距10 cm。人工點播，3～5葉期定苗，每穴2～3顆苗，種植密度75×104 株/hm2，管理措施等同其他大田。圖1

1.2 方 法

1.2.1 測定指標

1.2.1.1 干物質含量

于關鍵時期（拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期）分別取樣，每次10株，穗、葉、莖鞘分離并稱鮮重，隨后烘干稱重，用于生物產量的測定［13］。

1.2.1.2 葉綠素含量

用 GLP-YD 手持式葉綠素測定儀測定劍葉中部SPAD 值，每張葉片測定 3 次，取平均值，具體參照薛香等［14］方法。

1.2.1.3 節間充實度

通過測量植株基部節間長度和鮮重，計算節間充實度（節間鮮重/節間長），參照趙愛宣等［15］方法。

1.2.1.4 農藝性狀及產量

在谷子蠟熟期，每個品種隨機取樣10 株進行進行考種，小區除去邊行測定籽粒產量［16］。

1.3 數據處理

運用Microsoft Excel軟件錄入數據并計算，用SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 施鉀量對谷子農藝性狀的影響

研究表明，隨著施鉀量的增加，株高、穗長、穗粗、莖粗、葉長、葉寬均呈先升高后降低的趨勢，當施鉀量為225 kg /hm2時，株高、穗長、穗粗、莖粗、葉長、葉寬最大，分別為151.6、29.5、29.7、11.4、45.5和3.5 cm；施鉀量150 和300 kg /hm2處理次之，且各處理的株高、穗長、穗粗、莖粗、葉長、葉寬與CK差異顯著。節數隨著鉀量的變化無明顯的變化規律，在300 kg /hm2處理下節數最多。表1

2.2 施鉀量對谷子產量及產量構成因子的影響

研究表明，施用鉀肥可以增加谷子的產量及產量構成因素。不同施鉀處理谷子產量增幅在1.2%～6.4%，增產效果達顯著水平（P＜ 0.05）。各施鉀處理（K75～K150、K225～K300） 之間的產量略有差異，但是未達顯著水平。谷子的產量隨施鉀量的增加而增加，施鉀量為 225 kg /hm2時，產量達到最高，為 7 891.1 kg /hm2，相比K0增幅也達到最大，為 6.4%；但是當施鉀量超過225 kg / hm2時，產量下降。適量施用鉀肥可以增加谷子產量，過量施入鉀肥則不利于產量形成。處理K0～K300，隨施鉀量增加，產量構成因素呈不斷增加的趨勢。合理配施鉀肥，各處理的穗粒結構明顯優化，且更加協調，因而產量有了較大幅度的提升。表2

2.3 施鉀量對谷子葉綠素含量的影響

研究表明，葉片葉綠素含量在花后各時期均呈單峰曲線變化，各處理顯著高于對照。施鉀量為 225 kg /hm2時，各時期葉綠素含量達到最高。施鉀量 225 kg/hm2下花后 10、20、30、40、50和60 d 葉綠素含量較K0分別高出 21.8%、22.2%、22.3%、16.7%、19.0%和38.3%。花后不同時期谷子葉片中的葉綠素含量不同，其中花后60 d葉片的葉綠素含量最低，鉀肥可增加葉片中的葉綠素含量。除了灌漿前中期，后期葉片SPAD值并不高，各生育期對鉀肥的需要也不一樣。當施鉀量超過225 kg/hm2，葉片中的葉綠素含量逐漸下降，可見過量增施鉀肥反而不利。花后各時期正是谷子產量形成關鍵時期，維持葉片較高的葉綠素含量對提升谷子的光合產物及產量的形成具有關鍵作用。圖2

2.4 施鉀量對谷子干物質含量積累的影響

研究表明，各處理下干物質含量快速積累期出現時間在拔節期-灌漿期，最大積累速率期出現時間平均在播種后 80 d，對應的谷子生育期為抽穗期-齊穗期。與不施鉀相比，施鉀均明顯增加谷子干物質含量終極積累量和最大積累速率，豫谷18號的最終干物質含量增幅為 7.7%～35.1%，干物質含量最大積累速率增幅比為 18.3%～46.4%。施鉀量（K2O）為 300 kg / hm2時，在成熟期豫谷18號的干物質含量終極積累量達到較高水平，為18 g /株； 施鉀量（K2O）為 225 kg / hm2時，累計速率達到最大，為248 g/（株·d）。圖3

2.5 施鉀量對谷子干物質含量分配的影響

研究表明，谷子營養器官抽穗后葉的物質運出量為 0.1～0.5 g/株、莖鞘的物質運出量0.7～1.3 g/株；葉、莖鞘在穗重增加量的占比分別為 1.0%～5.0%、8.0%～14.0%。莖鞘在產量形成中的貢獻高于葉片。營養器官的干物質分配量對谷子產量起著重要作用。穗干重從抽穗至成熟期逐漸增加，葉片干重和莖鞘干重隨著生育期的延長逐漸減小。隨著施鉀量的增加，谷子穗干重，葉干重，莖鞘干重在抽穗至成熟期均呈遞增趨勢，適當增施鉀肥能促進谷子內部干物質的運轉。表3

2.6 施鉀量對谷子植株莖稈節間特性的影響

研究表明，隨著施鉀量的增多，植株基部 2～6節節間充實度整體呈先增加后降低的趨勢。基部2～6節平均節間充實度在225 kg/ hm2處理下最大，相較對照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%、18.18%。增施鉀肥可以顯著提高充實度，從而提高莖稈強度，增強谷子抗倒伏能力和增加產量。表4

3 討 論

氮磷鉀合理配施是實現谷子高產的重要栽培措施。近年來，實際生產中普遍存在重氮磷肥輕鉀肥的現象［17］。鉀肥的合理運籌對谷子生長發育及產量形成至關重要［18］。增施鉀肥，谷子株高、葉面積及莖粗均呈單峰曲線變化，且在生長中后期增幅明顯［19］。研究得出相同結論，施鉀處理的谷子各項農藝指標均呈單峰曲線變化，在K225處理下達到峰值。宋淑賢等［12］通過相關性分析探明，谷子穗粗、單穗重、穗粒重的顯著增加與增施鉀肥關系密切。張亞琦等［20］研究表明，鉀肥使雜交谷子產量顯著增加，施鉀小區相比零鉀肥小區產量顯著增加8.39%～33.41%。試驗結果表明，谷子的株高、穗長、穗粗、莖粗、葉長、葉寬及產量隨著鉀量的增加呈先增加后下降趨勢，225 kg/ hm2處理下產量為最大，達到7 891 kg/hm2，且與其他處理差異顯著。谷子葉綠素含量是衡量其高產優質的生理特性之一［19］。研究表明，施鉀能使水稻葉綠素相對含量顯著提升［18］。前人研究表

明［21，22］，增施鉀肥使水稻成熟期倒一葉至倒三葉葉綠素含量顯著提高。研究表明，隨著鉀肥用量的增加，谷子葉綠素含量呈先增后降的趨勢，當施鉀量為225 kg/hm2時，各時期葉綠素含量最高。鉀肥可以促進光合作用，增加葉片持綠性，延緩葉片衰老。合理配施鉀肥能促進谷子的生長，利于谷子上部干物質積累，為增產奠定基礎［22］。干物質含量及籽粒形成期干物質累積的影響依次為氮gt;磷gt;鉀，對谷子干物質轉運的影響依次為鉀gt;磷gt;氮，表明鉀對谷子關鍵生育期干物質積累、總干物重、干物質累計速率均有明顯影響［19］。試驗得出相同結論，增施鉀肥顯著增加了籽粒灌漿階段干物質含量累積，當施鉀肥量225 kg/hm2時植株干物質累計速率達到最大。鉀肥在合理范圍內能夠顯著提升植株干物質積累速率，從而增加谷子的生物產量與經濟產量，進而增加谷子的產值和經濟效益。鉀肥可顯著提升作物鉀素吸收效率與積累量，并優化花后養分積累與分配，提高養分轉運對籽粒產量形成的貢獻率，進而提高作物產量［23］。試驗得出，

穗干重從抽穗至成熟期持續增加，葉片干重和莖鞘干重隨著生育期的延長逐漸減小；隨著施鉀量的增加，谷子穗干重，葉干重，莖鞘干重在抽穗至成熟期均呈遞增趨勢，說明適當增施鉀肥能促進谷子內干物質含量的運轉。大量研究表明［24-27］，鉀可以促進莖稈細胞壁內纖維素的快速積累，增加基部第1、2、3節間的單位長度及粗度，使莖稈充實度提高，抗倒伏能力提升。試驗表明，隨著鉀量增多，植株基部 2～6節節間充實度整體呈先增加后降低的趨勢，在225 kg/ hm2處理下相比對照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%和18.18%。

4 結 論

施鉀處理可顯著提高谷子產量，增幅為1.2%～6.4%，且有助于提升谷子的株高、莖粗、莖葉的生物量及產量等農藝性狀，促進谷子生長發育；在主要生育階段，施鉀亦能顯著提高干物質含量積累、相對葉綠素含量及節間充實度，抑制花后葉的衰老，增強莖基粗，提升主要生育階段對鉀素的吸收。鉀肥施用主要是通過增加群體穗數和每穗粒數而達到增產效果，新疆北疆谷子鉀肥最佳施用量為225 kg /hm2。

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Effects of potassium fertilizer dosage on growth and yield of drip irrigated millet in northern Xinjiang

Abstract：【Objective】 In order to clarify the appropriate amount of potassium fertilizer and its influence on the growth and development of millet in North Xinjiang， and to provide theoretical basis for high-yield cultivation of spring sowing millet in North Xinjiang.

【Methods】 "Five kinds of potassium fertilizer （0， 75， 150， 225， 300 kg/hm2） were used in field tests with Yugu 18 as test material.Dry matter accumulation， chlorophyll content， internode fullness， agronomic characters and yield of millet were determined.

【Results】 With the increase of potassium application， agronomic indexes showed unimodal curve change， and the highest value was found in K225 treatment.Compared with K0 treatment， plant height， ear length， ear diameter， stem base diameter， leaf length and leaf width were significantly increased by 8.1%， 26.1%， 20.9%， 22.6%， 12.9% and 9.4%.Compared with the control （0 kg/hm2）， Yugu 18 was significantly increased by 1.2%-6.4% under potassium application， and the highest yield was 7，891.1 kg /hm2 under 225 kg/hm2 potassium application.（2） Compared with the control （0 kg/hm2）， chlorophyll content increased significantly in each period after anther， showing a trend of first increasing and then decreasing， and reached the peak value under K225 treatment.The dry matter accumulation showed a \"J\" shaped curve with the extension of growth period， and the dry matter accumulation rate showed a single-peak curve， and the maximum accumulation rate reached its peak from heading stage to full head stage.Moreover， the basal internode fullness increased obviously with the increase of potassium fertilizer.

【Conclusion】 "the application of appropriate potash fertilizer has a significant effect on the growth and development of millet in northern Xinjiang， and K225 treatment is the best application amount of potash fertilizer in Xinjiang.

Key words：millet; potash fertilizer operation and research; growth and development; yield