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2020 , Vol. 41 >Issue 7: 1347 - 1353

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.009

作物栽培与生理生化

连续4年施钾的甘蔗产量及土壤钾素平衡

  • 黄振瑞 1 ,
  • 周文灵 2 ,
  • 敖俊华 , 2, * ,
  • 陈迪文 2 ,
  • 黄莹 2 ,
  • 江永 2 ,
  • 李奇伟 2
展开
  • 1.广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室,广东广州 510640
  • 2.广东省生物工程研究所（广州甘蔗糖业研究所）/广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州 510316
*敖俊华,E-mail： 。

黄振瑞（1980—）,男,博士,研究员,研究方向：作物养分资源综合管理技术。

收稿日期: 2019-10-31

  要求修回日期: 2019-11-20

  网络出版日期: 2020-08-24

基金资助

国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-20-3-1)

广东省自然科学基金项目(2016A030313416)

广东省科技计划项目(2017B030314123)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Sugarcane Yield and Soil Potassium Balance in Potassium Application of Four Consecutive Years

  • HUANG Zhenrui 1 ,
  • ZHOU Wenling 2 ,
  • AO Junhua , 2, * ,
  • CHEN Diwen 2 ,
  • HUANG Ying 2 ,
  • JIANG Yong 2 ,
  • LI Qiwei 2
Expand
  • 1. Crops Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetics and Improvement, Guangzhou, Guangdong 510640, China
  • 2. Guangdong Provincial Bioengineering Institute (Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute) / Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou, Guangdong 510316, China
*AO Junhua,E-mail： 。

Received date: 2019-10-31

  Request revised date: 2019-11-20

  Online published: 2020-08-24

Copyright

Copyright reserved © 2020.
Fold

摘要

以甘蔗品种‘粤糖03-393’（‘粤糖60号’）为试验材料,采用随机区组设计,通过4 a（造）钾肥水平（0、225、450、675、900 kg/hm2）定位试验,研究长期施用钾肥对甘蔗产量、农学效应、植株吸钾量、钾肥利用率、土壤钾素含量、土壤钾素平衡和钾肥经济效益的影响。结果表明：随着钾肥施用量的增加,甘蔗农学效应、产量、钾肥利用率呈先增后降的趋势,产投比逐渐减小,450 kg/hm2 处理的产量和钾肥利用率最高,225 kg/hm2处理的农学效应和产投比最高;甘蔗植株的吸钾量、土壤钾素含量、钾素平衡系数呈升高的趋势,出现植株奢侈吸收、土壤钾素含量过高、表观盈余过多、钾素资源浪费现象。合理施用钾肥能增加农学效应和产量,而过量施钾会降低农学效应和钾肥利用率,还造成资源浪费和养分流失。考虑农学效应、肥料利用率、土壤钾素表观平衡、综合效益等因素,甘蔗钾肥施用量建议为225~450 kg/hm2K2O。

关键词： 钾肥; 甘蔗; 产量; 土壤钾素平衡

本文引用格式

黄振瑞 , 周文灵 , 敖俊华 , 陈迪文 , 黄莹 , 江永 , 李奇伟 . 连续4年施钾的甘蔗产量及土壤钾素平衡[J]. 热带作物学报, 2020 , 41(7) : 1347 -1353 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.009

Abstract

A four-year (2014 to 2017) potassium fertilizer field experiment designed by a random block with cultivar ‘Yuetang 03-393’ (‘Yuetang 60’) and five K2O levels of 0, 225, 450, 675 and 900 kg/hm2 respectively was conducted to evaluate the effects of the long-term application of potassium fertilizers on sugarcane yield, agronomy efficiency, plant potassium (K) uptake, potassium use efficiency and soil potassium content. Under a certain K2O application range, with the increase of potassium application rate, the agronomy efficiency, yield and potassium use efficiency of sugarcane increased and then decreased, while the output-input ratio was down. The yield and potassium use efficiency of the treatment with 450 kg/hm2 K2O were the highest, and the agronomy efficiency and output-input ratio of the treatment with 225 kg/hm2 K2O were the best. With the increase of potassium fertilizer dosage, the potassium uptake, soil potassium content and potassium equilibrium coefficient of sugarcane plants increased, resulting in luxury absorption of plants, excessive soil potassium content, excessive apparent surplus and waste of potassium resources. The reasonable application of potassium fertilizers could increase the agronomic benefit and yield. However, the excessive application of potassium fertilizers could reduce the agricultural effect and potassium use efficiency, and also result in the waste of resources and loss of K nutrients. Considering agronomy efficiency, fertilizer use efficiency, apparent balance of soil potassium and comprehensive benefits, the recommended amount of potassium fertilizers for sugarcane is K2O 225-450 kg/hm2.

Key words： potassium fertilizer; sugarcane; yield; soil potassium balance

甘蔗作为我国乃至全世界最重要的糖料作物,全国种植面积常年保持在140万hm2左右,占全国常年糖料种植面积的85%以上[1]。甘蔗产业健康绿色发展对国家食糖安全具有重要战略意义。甘蔗对钾的吸收大于氮和磷,是典型的喜钾作物,存在奢侈吸收的现象。钾素是实现甘蔗稳产增产和品质形成的重要元素,合理施用钾肥是实现甘蔗持续高产的重要措施。由于甘蔗种植区域地力条件较差,加之受价格波动较大,生产上往往只重视氮磷肥而忽视钾肥的施用,钾肥的应用在甘蔗生产上一直未得到充分重视。随着甘蔗收获时钾素带走量增多,而得不到足够的补充,土壤钾素亏缺逐渐显现,限制甘蔗产量和品质的提高。当前有关钾肥施用量和施用方式对作物产量效应、钾素利用率、土壤钾素平衡等方面研究主要集中在水稻、油菜、大麦、小麦、玉米等作物上[2,3,4,5,6,7],在甘蔗施肥技术方面也开展一些研究,但主要集中在钾对当季甘蔗农艺性状、养分吸收、产量品质等方面的影响[8,9,10,11,12,13,14,15,16],通过连续多年试验分析土壤钾素平衡、农学效应、综合效益等方面变化情况的报道较少。因此,本研究以甘蔗新品种‘粤糖60号’为材料,通过连续4 a钾肥水平田间定位试验,分析甘蔗产量、农学效应、甘蔗植株吸钾量、钾肥利用效率、土壤钾素状况、钾素表观平衡和综合经济效益等效应,以寻求既能保障甘蔗高产稳产,又能维持蔗田土壤钾素平衡的钾肥推荐施肥方法,同时揭示不同施钾条件下甘蔗钾素的吸收规律、土壤钾素肥力的变化规律,为蔗区钾肥的合理施用及减量施肥提供技术支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验区概况

以‘粤糖03-393’（‘粤糖60号’）为试验材料。2014—2017年在广东省湛江市遂溪县新桥广州甘蔗糖业研究所湛江甘蔗研究中心试验基地（21°21'24'' N,110°16'46'' E）进行试验。
供试土壤类型为砖红壤,pH 5.6,含有机质16.24 g/kg、全氮1.05 g/kg、碱解氮80.05 mg/kg、有效磷144.29 mg/kg、速效钾139 mg/kg、缓效钾158 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 田间定位试验共设0（对照）、225、450、675、900 kg/hm2 K2O共5个钾水平处理（分别为K0、K1、K2、K3、K4）,3次重复,随机区组设计,小区的面积为117 m2（1.15 m×6 m,17行）,各小区用田埂（纵向宽为1.15 m,横向宽为2.0 m）间隔,以防侧渗、串灌。每个小区种植17行,每行种植24段双芽苗,折合约72 000芽/hm2。施纯氮414 kg/hm2,2014年新植按基肥∶小培土∶大培土=1∶2∶3施用;2015—2017年宿根按照小培土∶大培土= 1∶2施用。磷肥共施240 kg/hm2 P2O5,2014— 2017年均全部作基肥施用。2014年新植钾肥按基肥∶小培土∶大培土=1∶4∶5施用,2015— 2017年宿根按照小培土∶大培土=1∶2施用。除施肥方案不同外,各处理日常管理一致。
1.2.2 样品采集与分析 2014年种植甘蔗前采集0~20 cm耕层土壤作为基础土壤,2014年和2017年分别在大田收获甘蔗后从各小区采集0~20 cm耕作层土壤样品,用于土壤全钾、缓效钾和速效钾测定,分析土壤钾素含量变化。
植株全钾用H2SO4-H2O2消煮,火焰光度计法测定[17];土壤全钾用NaOH熔融,火焰光度计法测定;土壤缓效钾和速效钾用1 mol/L中性NH4 OAc浸提,火焰光度计法测定[17];土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷均参照文献[17]的方法进行测定。
1.2.3 计算方法
钾肥农学效应（kg/kg）=（施肥区蔗茎产量-对照区蔗茎产量）/ 施钾量;
植株吸钾量（kg/hm2）=蔗茎生物量×蔗茎钾含量;
钾肥利用率=(施肥区植株吸钾量-对照区植株吸钾量)/施钾量×100%。
土壤钾素表观平衡按以下公式计算：
Kap=Kinp-Kup
式中,Kap是钾素表观平衡（kg/hm2）;Kinp是通过化肥输入的钾素量（kg/hm2）;Kup是甘蔗植株吸收的钾素量（kg/hm2）。

1.3 数据处理

试验数据用Excel 2013与DPS 7.05软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施钾量对甘蔗产量及农学效应的影响

不同施钾量对甘蔗产量的影响表现不一致。各施钾处理的甘蔗产量与对照相比均存在显著差异（P<0.05）（表1）。施用钾肥均能增加甘蔗产量,连续4 a施用钾肥的甘蔗,平均产量随施钾量的增加呈先增加后下降的变化趋势,与K0处理相比,K1、K2、K3、K4处理4 a平均分别增产25.20%、40.00%、35.56%和21.94%。从不同年份来看,K0产量逐年下降,主要由于不施钾导致钾素亏缺,而其他施钾处理不同年份间产量变化差异不大,较稳定。
表1 2014—2017年不同施钾量下的甘蔗产量及钾肥农学效应

Tab. 1 Sugarcane yields and K agronomic efficiency under different K applications from 2014 to 2017

处理
Treatment		 蔗茎产量
Sugarcane yield/(t·hm-2)		 增产率
Yield increase percentage/%		 农学效应
Agronomy efficiency/(kg·kg-1 K2O)
2014 2015 2016 2017 平均
Average		 2014 2015 2016 2017 平均
Average
K0 70.43dA 65.97dB 63.20eC 61.57dC 65.29
K1 82.57cAB 79.93cB 83.57cA 80.93bB 81.75 25.20 53.93aB 62.05aB 90.52aA 86.05aA 73.14
K2 91.30aA 93.47aA 92.27aA 88.60aB 91.41 40.00 46.37bB 61.11aA 64.59bA 60.07bA 58.04
K3 88.60bAB 90.57bA 87.93bB 86.93aB 88.51 35.56 26.91cB 36.44bA 36.64cA 37.58cA 34.40
K4 80.87cA 80.37cA 79.57dA 77.67cB 79.62 21.94 11.59dB 16.00cA 18.19dA 17.89dA 15.92

注：不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示同一处理不同年份间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters for the same year mean significant difference among treatments at the 0.05 level; different uppercase letters for the same treatment mean significant difference among years at the 0.05 level.

钾肥的农学效应反映的是施用单位钾肥的甘蔗增产量。4 a连续施钾处理结果表明（表1）,K1处理的农学效应最高,其次为K2、K3、K4,钾肥的农学效应随着施钾量增加而降低。不同年份间结果比较显示,与第1年的相比较,第2年至第4年的农学效应均显著升高（除K1处理的第2年外）,第2年至第4年间的差异不显著（K1处理除外）。

2.2 施钾量对甘蔗植株吸钾量和钾肥利用效率的影响

从表2可知,施钾处理4 a甘蔗植株平均吸钾量与对照相比均具有显著性差异（P<0.05）。施钾处理显著增加甘蔗植株吸钾量,且随着钾肥用量的增加而增大。不同施钾处理在不同年份,植株吸钾量也不一样,K0处理随着种植年限延长,植株吸钾量呈下降趋势,主要由于连续多年不施钾肥,土壤中钾含量缺乏,甘蔗无法吸收获得充足的钾;K3、K4处理2014—2017年植株吸钾量年年增加,可能由于施钾量增加,钾养分供应充足,吸钾量呈递增趋势。
表2 2014—2017年不同施钾处理的甘蔗植株吸钾量和钾肥利用率

Tab. 2 Potassium contents in sugarcane plant and use efficiency of different K applications from 2014 to 2017

处理
Treatment		 甘蔗植株吸钾量Potassium uptake/(kg·hm-2) 钾肥利用率Potassium use efficiency/%
2014 2015 2016 2017 平均Average 2014 2015 2016 2017 平均Average
K0 225.00dA 176.33dB 160.00dC 153.33dC 178.67
K1 280.91cA 240.80cB 230.14cC 220.60cD 243.11 24.85aC 28.65bB 31.17bA 29.90bB 28.64
K2 323.06bC 339.90bB 347.09bA 338.03bB 337.02 21.79bC 36.35aB 41.58aA 41.04aA 35.19
K3 315.78bB 346.92bA 371.67aA 415.44aA 362.45 13.45cD 25.27cC 31.36bB 38.83aA 27.23
K4 350.64aD 367.55aC 368.30aB 418.75aA 376.31 13.96cD 21.25dC 23.14cB 29.49bA 21.96

注：不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著,不同大写字母表示同一处理不同年份间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters for the same year mean significant difference among treatments at 0.05 level; different uppercase letters for the same treatment mean significant difference among years at 0.05 level.

钾肥利用率方面,施钾处理下,随钾肥用量的增加呈先升高后下降的变化趋势,甘蔗钾肥4 a平均利用率为21.96%~35.19%,K2处理钾肥利用率最高,为35.19%,K1处理与K3处理的利用率接近,分别为28.64%和27.23%,K4处理为21.96%,施钾量最多,钾肥利用率最低。从不同年份不同处理来看,不同施钾处理下,2014年的钾肥利用率均低于后续3 a的试验结果,主要是由于K0连续4 a不施钾肥产量下降,K1、K2、K3、K4处理施钾肥,后续年份宿根产量没有显著差异,所以钾肥利用率出现同一处理不同年份有差异的现象。

2.3 施钾量对甘蔗种植土壤钾素状况的影响

表3表明,不同施钾量对甘蔗种植耕作层土壤的钾素含量影响显著（P<0.05）,土壤速效钾和缓效钾含量均呈现随施钾量的增加而提高的趋势。2014年甘蔗收获后（甘蔗种植1 a后）,K0和K1处理土壤的速效钾含量和缓效钾含量分别较种植前基础土壤的139、158 mg/kg有所降低,其他处理呈现随着施钾量的上升而不断累积的趋势,K4处理的土壤速效钾和缓效钾含量显著高于其他处理。2017年甘蔗收获后（种植4 a后）,与2014年的相比较,土壤速效钾和缓效钾含量变化表现为：不施钾处理分别减少55.66、40.00 mg/kg,差异达到显著水平,表明随着种植时间的延长,甘蔗吸收带走钾素,导致土壤钾素不断减少,处于缺乏水平;K1处理的略有降低,但差异不显著;K2、K3和K4处理的显著上升（除K2处理速效钾含量升高不显著外）,表明连续多年过量施用钾肥,土壤钾素不断累积,盈余越来越多。
表3 2014—2017年不同施钾量下的甘蔗土壤钾含量

Tab. 3 Soil K contents of 4-year continuous K application

处理
Treatment		 速效钾 Available K/(kg·hm-2) 缓效钾Slowly available K/(kg·hm-2)
2014 2017 ±增减 2014 2017 ±增减
K0 101.33dA 45.67eB -55.66 133.67eA 93.67eB -40.00
K1 126.33cA 122.67dA -3.66 147.00dA 135.33dA -11.67
K2 147.00bA 157.67cA 10.67 159.33cB 188.33cA 29.00
K3 152.33bB 235.67bA 83.34 163.67bB 222.33bA 58.66
K4 169.33aB 267.67aA 98.34 185.67aB 229.67aA 44.00

注：不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示同一处理不同年份间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters for the same year mean significant difference among treatments at the 0.05 level; different uppercase letters for the same treatment mean significant difference among years at the 0.05 level.

2.4 施钾量对土壤钾素平衡的影响

钾的输入主要是通过施肥投入,钾的输出主要是甘蔗植株吸收。从表4可知,施钾处理甘蔗植株吸钾量明显高于不施钾处理,且随着施钾用量的增加而增加,说明施钾量越高,甘蔗从土壤中带走的钾素越多。4 a的平均钾素表观平衡结果分析表明：K0、K1处理的钾养分处于亏缺状态,K0处理亏损最大,亏缺量为714.68 kg/hm2,其次为K1处理,但亏缺量仅为72.44 kg/hm2,钾素的亏缺量随着施钾量的增加而有较大幅度降低;K2、K3和K4处理处于钾素盈余状态,钾素盈余量随着钾肥施入量增加而大幅增加,K2、K3、K4处理的钾素盈余量分别为451.92 、1250.20、2094.76 kg/hm2。
表4 甘蔗种植4 a前后钾素平衡状况

Tab. 4 Soil potassium balance in 4 years of continuous K fertilizer application

处理
Treatment		 年均施钾量
Potassium input rate annually/(kg·hm-2·year-1 K2O)		 年均吸钾量
Potassium output rate annually/(kg·hm-2·year-1 K2O)		 4年钾素表观总盈亏
Potassium surplus or deficit rate for 4 years/(kg·hm-2 K2O)		 钾素平衡系数
Index of potassium balance
K0 0.00 178.67c -714.68e 0.00e
K1 225.00 243.11b -72.44d 0.93d
K2 450.00 337.02a 451.92c 1.34c
K3 675.00 362.45a 1250.20b 1.86b
K4 900.00 376.31a 2094.76a 2.39a

注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

Note: Different small letter in the same column indicate significant difference at the 0.05 level.

2.5 施钾量对甘蔗经济效益的影响

表5表明,甘蔗产值和增产值随着施钾量的增加呈先增加后下降的趋势。与K0处理相比,增施钾肥均能显著增加甘蔗产量,从而增加产值。当施钾量超过450 kg/hm2（K2）时,甘蔗增产值随着钾肥投入量增加而降低。从产投比来看,随着钾肥用量的增加,产投比逐渐减小,K1处理最高为7.31,K4处理最低为1.59。从4 a平均经济效益来看,K2处理的经济效益最高。
表5 甘蔗连续4 a施钾的平均经济效益

Tab. 5 Sugarcane average economic profits in 4 years of continuous K fertilizer application

处理
Treatment		 产值
Output/(yuan·hm-2)		 肥料投入
Fertilizer input/(yuan·hm-2)		 增产值
Increase output/(yuan·hm-2)		 产投比
Output/input
K0 29 381.25 3 270.0
K1 36 786.60 4 282.5 7 405.35 7.31
K2 41 133.75 5 295.0 11 752.50 5.80
K3 39 828.75 6 307.5 10 447.50 3.44
K4 35 827.50 7 320.0 6 446.25 1.59

注：甘蔗按450元·t-1,肥料价格按N 5.0元·kg-1,P2O5 5元·kg-1,K2O 4.5元·kg-1计算。产投比是较不施钾肥处理（K0）增加的产值与增加的钾肥成本的比值。

Note: Sugarcane price 450 yuan·t-1, fertilizer price: N 5.0 yuan·kg-1, P2O5 5 yuan·kg-1, K2O 4.5 yuan·kg-1. Output/input was calculated as increased output/increased fertilizer input.

3 讨论

目前关于粮食作物钾素养分平衡对产量影响的研究较为系统[18,19,20,21,22,23],而有关热带、亚热带作物钾养分平衡的研究较少[10]。钾是甘蔗生长发育吸收量最大的营养元素,对甘蔗叶片光合作用和碳水化合物的形成、蔗糖的累积等均有重要的促进作用[24]。甘蔗钾素营养研究起步较晚,主要集中在钾素或钾肥对甘蔗农艺性状、养分吸收、生理特性、产量和品质影响等方面[8-16, 25-30],从钾素养分平衡角度系统研究长期施钾对甘蔗产量形成、农学效应和钾肥利用率等方面研究较少。本研究探讨连续4 a不同施钾量条件下甘蔗对钾素吸收利用以及土壤钾素的变化规律和盈亏情况。试验结果表明,不同施钾处理甘蔗植株对钾吸收强度均不同,甘蔗植株吸钾量随着钾肥用量的增加而增加,K0~K4处理生产每吨甘蔗带走的K2O的量分别为2.72、2.97、3.69、4.10、4.73 kg。前人的研究表明[9],生产每吨甘蔗从土壤带走的K2O的量为2.1~3.0 kg,K2处理开始带走量大于3.0 kg,说明随着钾肥用量的增加其带走量呈一直增加的趋势,甘蔗植株对钾的吸收是奢侈吸收。甘蔗种植区域连续多年不施钾肥,甘蔗植株吸钾量呈下降趋势,说明土壤多年不施钾肥,土壤供应植株生长的养分不足,严重影响产量。就钾肥利用效率而言,施钾处理下,钾肥利用率随着钾肥用量的增加而降低,钾施用量为450 kg/hm2时,钾肥利用率为35.19%,其他处理低于30%,说明过度增加钾肥投入,利用率反而降低,导致成本过高,资源浪费。
生物量积累是甘蔗产量形成的基础,而生物量积累又与其体内的钾营养状况密切相关。敖俊华等[15]研究发现,不同用量腐植酸钾对甘蔗产量具有促进作用。本研究连续4 a定位研究结果表明,钾用量在225~450 kg/hm2范围内,甘蔗产量随着施钾量的增加而增加,当钾用量超过450 kg/hm2时,甘蔗平均产量随施钾量增加而下降,钾用量900 kg/hm2的产量与225 kg/hm2的相当,说明追求甘蔗高产、稳产并不意味着钾肥用量持续增加,合理施用钾肥才是甘蔗增产、稳产的关键。施钾量225 kg/hm2与黄振瑞等[12]报道的钾肥推荐量240 kg/hm2获得的产量水平相当,说明该施钾量作为粤西蔗区推荐施肥量较为合理,当地农民常规施钾量较大,可以进一步优化,达到钾肥减量不减产。
在考虑施用钾肥增加产量的同时,还应考虑钾肥投入量,以产生最佳经济效益。在本研究中,农学效应最高的钾肥用量为225 kg/hm2,该处理农学效应73.14 kg/kg K2O,钾肥用量为450、675、900 kg/hm2的农学效应依次降低,分别为58.04、34.40、15.92 kg/kg K2O,说明增施钾肥能显著增加产量,但农学效应反而随着钾肥用量增加急剧下降。从产投比来看,随着钾肥用量的增加,产投比逐渐减小,但都大于1,说明增施钾肥均能取值较好收益。由于钾肥用量超过450 kg/hm2,对甘蔗产量有负面影响,所以并非钾肥施得越多,效益越高,本试验中K2处理的4 a平均经济效益最高,综合产量、农学效应和经济效益甘蔗施钾量为225~450 kg/hm2时较为理想。
长期不施钾肥的土壤中钾素含量呈明显下降的趋势,施钾肥或钾肥与有机肥配施、钾肥与秸秆还田、耕作方式对土壤钾素含量下降有一定的延缓作用[18]。国内外研究表明,长期施用钾肥有利于土壤全钾和速效钾的积累[31],邢素丽等[32]连续12 a的研究发现,长期施钾均能显著或极显著提高耕层土壤速效钾和缓效钾的含量;谭德水等[33]连续13 a的定位施钾研究也发现,长期施钾能显著增加土壤速效钾含量,且土壤速效钾含量随着施钾量的增加而增加,但对缓效钾含量的影响有所不同。本研究结果表明,连续4 a不施钾肥,蔗田土壤速效钾和缓效钾均较第1年时显著降低;不同施钾量处理对甘蔗种植耕作层土壤的钾素含量有明显影响,土壤速效钾和缓效钾均随着施加量的增加而提高,施钾量为225 kg/hm2时,土壤中的速效钾和缓效钾的含量变化不大,基本能维持钾素的平衡。
前期调查研究发现,广东粤西蔗区47.97%的土壤速效钾处于90~180 mg/kg,为中等含量水平;29.73%的处于20~90 mg/kg,为较低含量水平[34],说明甘蔗种植区域土壤速效钾含量大部分处于中等偏下水平,所以甘蔗种植区域如长期不施用钾肥,就会处于亏缺状态,有的还严重亏缺。粮食作物玉米、水稻、大麦[33, 35-36]等长期定位试验研究发现,长期不施钾土壤出现严重亏缺,连续多年施钾肥土壤中的钾素能实现盈余。本研究4 a定位试验结果表明,长期不施钾肥亏缺严重,亏缺量为714.68 kg K2O/hm2,增施钾肥能保证土壤钾素含量增加,施肥在225 kg K2O/hm2时,亏缺量为72.44 kg K2O/hm2,接近平衡状态,施肥在450 kg K2O/hm2时,盈余451.92 kg K2O/hm2。因此,考虑土壤钾素表观平衡,甘蔗钾肥推荐量为225~450 kg K2O/hm2适宜。

4 结论

连续多年适量施用钾肥能增加农学效应,增加甘蔗植株的钾素吸收量,提高钾肥利用率,增加产量。过量施钾对甘蔗产量和经济效益的提高没有显著作用,相反,会降低农学效应、钾肥利用率。土壤钾素过量盈余,不仅不能增产,还造成资源浪费和污染生态环境。考虑农学效应、肥料利用率、土壤钾素表观平衡、综合效益等因素,湛江蔗区的钾肥推荐量建议为225~450 kg K2O/hm2。

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