摘要
利用田间试验研究了不同钾肥品种和施钾时期对旱地和水浇地马铃薯块茎产量、品质和钾肥利用效率的影响。在钾肥用量相同的条件下选择氯化钾（KCl）、硫酸钾（K2SO4）和硝酸钾（KNO3）3 种钾肥品种，分别在种前基施、分次施用（50% 播前基施 +50% 花期追施）和全部花期追施，并设不施钾肥对照处理。结果表明，与不施钾肥对照相比，在内蒙古施用钾肥显著提高了旱地和水浇地的马铃薯块茎产量，且 KNO3 播前基施或分次施用块茎产量最高，但在甘肃试验上只有播前基施 KCl 显著提高了块茎产量。与不施用钾肥的对照相比，施用钾肥还增加了马铃薯对钾的吸收，改善了块茎品质。多因素方差分析结果表明，在旱地和水浇地上，不同钾肥品种对马铃薯产量、钾素吸收量、商品薯率、单薯重和淀粉含量影响无显著差异，但显著影响还原糖含量，旱地条件下施用 KCl 和水浇地下施用 KNO3 的还原糖含量比施用 K2SO4 低。钾肥施肥时期显著影响旱地和水浇地马铃薯块茎产量和钾素吸收量，钾肥播前基施比全部花期追施块茎产量高，钾素吸收量大，与分次施用相当。施用 KCl 的农学效率（AEK）高于或相当于施用 K2SO4，播前基施钾肥的 AEK 比分次施肥和全部花期追施高。综上所述，马铃薯产量和品质对施用 KCl 的响应优于或相当于 K2SO4 和 KNO3，在试验区马铃薯生产中推荐播前基施 KCl。
Abstract
Field trials were conducted to study the influences of potassium（K）sources and application time on tuber yield，quality and K efficiency of rainfed and irrigated potato（Solanum tuberosum L．）．Three K sources，i. e．potassium chloride（KCl），potassium sulfate（K2SO4），potassium nitrate（KNO3），were selected and applied，respectively，at three times，i. e．totally base application，split（50% base application and 50% topdressing at flowering）and totally topdressing at flowering in the same rate of K．The control without K fertilizer was included．Results indicated K fertilization significantly increased tuber yield of rainfed and irrigated potato in Inner Mongolia site，compared with control without K，and base application or split application of KNO3 got the highest yield，but only base application of KCl significantly increased tuber yield in Gansu site．K fertilizers also increased K uptake，improved tuber quality，compared with control without K application．Multivariate analysis of variance showed that in rainfed and irrigated conditions there was no significantly different effect on tuber yield，K uptake，commercial rate，average tuber weight and starch content between K sources，but KCl in rainfed or KNO3 in irrigated condition resulted in lower reducing sugar content than K2SO4．Application times of K significantly affected tuber yield and K uptake of rainfed and irrigated potato．Base application of K produced more tuber yield，K uptake than totally topdressing and similar results to split application．KCl resulted in similar or higher agronomic efficiency of K（AEK）than K2SO4，and KNO3 resulted in a greater AEK than KCl and/or K2SO4 mainly in Inner Mongolia site．Base application of K resulted in higher AEK than split and/or totally topdressing．In summary，the response of potato yield and quality to KCl application was better than or equivalent to K2SO4 and KNO3．Base application of KCl could be recommended in potato production in experimental area．
Keywords
马铃薯比其他蔬菜作物需钾量高，有时被作为钾有效性的指标作物[1]。马铃薯对土壤钾（K）的吸收量大于氮（N）和磷（P），是氮的 1.5 倍，是磷的 4～5 倍[2]。研究表明[3]，每生产 1 t 马铃薯块茎需要吸收 5.6 kg N、1.5 kg P2O5 和 6.1 kg K2O。钾在植物淀粉和糖类合成和运输过程中起着关键作用[4]，施用钾肥对提高块茎品质的作用比提高产量的作用更强[5]。由此可见，钾肥在马铃薯生产中是非常重要的。但农民习惯施肥只关注氮磷肥施用，再加上传统上认为西北地区土壤钾素丰富，所以很少使用或不施用钾肥。长期高产条件下作物的移走和钾肥投入不足不仅不断消耗土壤钾库，还影响马铃薯块茎品质。只有选择合适的钾肥品种、用合适的用量、在合适的时期施在正确的位置，才能提高马铃薯的产量和品质。
钾肥品种很多，主要包括氯化钾（KCl）、硫酸钾（K2SO4）和硝酸钾（KNO3）3 个钾肥品种。 KCl 价格相对低，施用经济实惠。K2SO4 虽然价格高，但其施用安全还可以提供硫素营养，尤其对缺硫土壤还可解决缺硫问题，所以经常在马铃薯生产上推荐施用。硝酸钾能同时提供氮和钾 2 种养分，但其价格相对高，而且由于安全问题不易购买到。有些研究比较 3 种钾肥品种和用量对马铃薯块茎产量和品质的影响，但没有一致的结论。多数研究表明，钾肥品种和用量对马铃薯块茎产量、淀粉含量、还原糖含量没有显著影响[6-8]，尽管施钾有降低茎和块茎顶端还原糖的趋势，但钾肥品种对块茎还原糖和蔗糖含量的影响很小[9]。钾肥用量也影响钾肥品种间的差异，有研究表明，KCl 和 K2SO4 对块茎总产量的影响没有显著差异，但用量在 K2O 280 kg/hm2 时，K2SO4 比 KCl 更能提高块茎产量，施用 K2SO4 高于此用量后块茎产量下降，但施用 KCl 并不影响块茎产量[10]。
有关钾肥施用时期的研究不多，而且大部分研究表明种植前施用钾肥比分次施用钾肥块茎产量更高，但也因钾肥品种而不同[11-14]。有研究指出热带土壤上马铃薯施用 KCl 时，与种植前一次施用相比，分次施用对马铃薯钾素营养、块茎产量和品质没有影响[15]。在我国马铃薯主产区西北地区的旱地和水浇地上不同钾肥品种比较以及钾肥品种与施钾时期间的交互作用尚未系统研究，而确定正确的钾肥品种和施钾时期对于成本效益高的马铃薯生产是必要的。因此，本研究主要包括： 1）钾肥品种和施钾时期对马铃薯产量和品质的影响，2）钾肥品种与施钾时期对钾肥利用效率的影响。
1 材料与方法
1.1 试验地点
田间试验选择在内蒙古武川县上秃亥（北纬 41°8′，东经 111°17′）和甘肃定西县团结镇（北纬 35°36′，东经 104°35′）的旱地和水浇地上进行。内蒙古武川县属中温带大陆性季风气候，年均降水量 355 mm，年均气温 2.5～4.2℃，无霜期 90～120 d，土壤类型为栗钙土，质地为砂壤土。甘肃定西属南温带半湿润-中温带半干旱区，年均降水量 350～600 mm，年均气温 5.5～7.7℃，无霜期 122～160 d，土壤类型为黄绵土，质地为粘壤土。施肥前在试验地随机选取 10 个采样点采集耕层（0～20 cm）土壤样品，风干后磨细过 2 mm 筛用于土壤理化性状分析。土壤有机质、矿质氮（NH4 +-N+NO3--N）、土壤有效磷、土壤交换性钾、土壤 pH 均采用常规方法测定。供试土壤理化性状列于表1。
表1供试土壤理化性状
1.2 试验设计
试验选取 KCl、K2SO4 和 KNO3 3 个钾肥品种，设 3 个施肥时期：播前基施、基追结合（50% 播前基施和 50% 花期追施）、全部花期追施。共设 10 个处理：1）不施钾肥（CK）；2）KCl 全部播前基施；3）KCl50% 播前基施+50% 花期追施； 4）KCl 全部在花期追施；5）K2SO4 全部播前基施； 6）K2SO4 50% 播前基施 +50% 花期追施；7）K2SO4 全部在花期追施；8）KNO3 全部播前基施；9）KNO3 50% 播前基施 +50% 花期追施；10）KNO3 全部在花期追施。试验采用随机区组设计，各处理重复 3 次，小区面积 30 m2。除对照不施钾外，其他处理氮、磷、钾用量相同，推荐施肥量采用国际农业服务系统方法中的推荐量[16]，N-P2O5-K2O 推荐量内蒙古武川旱地马铃薯为 150-60-75 kg/hm2 ，水浇地马铃薯为 240-90-165 kg/hm2，氮肥用尿素，磷肥用磷酸二铵。甘肃定西旱地和水浇地马铃薯均为 210-90-90 kg/hm2，氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙。
1.3 试验实施
在内蒙古试验点，马铃薯品种为紫花白，生育期 100 d。旱地和水浇地马铃薯的种植采用全膜双垄种植技术，垄高 20～25 cm，窄垄宽 35 cm，宽垄宽 65 cm。马铃薯种薯种在宽垄两侧，株距为旱地 45 cm、水浇地 35 cm。旱地和水浇地马铃薯的种植密度分别为 40000 和 50000 株 /hm2。氮、磷和钾肥在起垄前条施后翻压垄下，追施的钾肥在 7 月 25 日开花期条施在马铃薯两行之间。旱地马铃薯生育期降雨量 246 mm，水浇地马铃薯采用滴灌，用水量 120 mm。
在甘肃试验点，马铃薯品种为新大坪，生育期 115 d。旱地马铃薯栽培采用全膜双垄种植技术，垄高 15～20 cm，窄垄宽 40 cm，宽垄宽 70 cm，马铃薯种薯种在宽垄两侧，株距为 33 cm。水浇地马铃薯采用起垄覆膜种植法，垄高 20～25 cm，宽 80 cm，马铃薯种薯种在宽垄两侧，株距为 33 cm。旱地和水浇地马铃薯的种植密度分别为 49500 和 52500 株 /hm2。氮、磷和钾肥在起垄前条施后翻压垄下，追施的钾肥在开花期（7 月 8 日）条施在马铃薯两行之间。旱地马铃薯生育期降雨量 432 mm，水浇地马铃薯采用漫灌，用水量 300 mm。
1.4 样品采集与测定
成熟期用铁锹人工收割每个小区的马铃薯，并记录块茎总产量、商品薯（单薯重≥ 150 g）量。此外，从每个小区随机采取 5 株完整的马铃薯植株，并将其分为块茎和地上部藤蔓，分别测定和记录鲜重，再取 1 kg 块茎和 200 g 上部藤蔓在 70℃下干燥至恒重，测量块茎和藤蔓干物质量，然后粉碎过 0.5 mm 筛。植物样品含钾量采用 H2SO4-H2O2 消化，火焰光度法测定[17]，淀粉含量用蒽酮比色法测定[18]，还原糖含量采用 3，5-二硝基水杨酸比色法测定[19]。
1.5 统计分析
钾肥的农学效率（AEK）是指单位施钾量的增产量，即 AEK=（Y-Y0）/F，式中，Y 为施钾处理块茎的产量（kg/hm2），Y0 为不施钾对照处理块茎产量（kg/hm2），F 为施钾量（K2O kg/hm2）。
利用 SAS 8 对施钾影响块茎产量、钾吸收量、各品质指标采用单因素方差分析，对试验地点、钾肥品种和施钾时期对块茎产量、品质指标、AEK 的影响采用多因素方差分析。
2 结果与分析
2.1 旱地马铃薯的产量品质对钾肥品种和施钾时期的响应
在旱地马铃薯上（表2），内蒙古试验点施钾肥显著增加块茎产量，比不施钾肥对照提高产量 8.0%～19.9%，平均 12.8%，其中 KNO3 分次施用的产量最高，而甘肃试验点仅基施 KCl 显著提高块茎产量 11.3%。在内蒙古和甘肃 2 个试验点，施钾处理马铃薯的钾吸收量均显著高于不施钾对照。在品质指标方面，2 个地点大多数施钾处理显著提高块茎淀粉含量。在内蒙古试验点施用钾肥有降低块茎还原糖含量的趋势。施用钾肥对商品薯率没有显著影响，而在内蒙古试验点施钾肥增加了单薯重。
表2旱地马铃薯上不同钾肥品种和施钾时期的产量、品质和吸钾量效应
注：a P 表示基施；b S 表示基追；c T 表示追施；同一列中数字后不同字母表示差异达 5% 显著水平。表4 同。
多因素方差分析表明，不同地点的旱地马铃薯块茎产量、品质指标和吸钾量具有显著差异，不同钾肥品种对块茎产量、吸钾量、商品薯率、单薯重和块茎淀粉含量的影响没有显著差异，但显著（P<0.05）影响块茎还原糖含量（表3）。分组平均值比较不同钾肥品种表明，在旱地马铃薯上施用 KCl 的块茎还原糖含量显著低于施用 K2SO4 或 KNO3。钾肥的施用时期显著影响旱地马铃薯块茎产量、吸钾量和商品薯率（表3）。钾肥基施比全部花期追施提高了旱地马铃薯产量、吸钾量和商品薯率。钾肥分次施用的效果与基施和全部追施相比没有显著差异。钾肥品种和施用时期对旱地马铃薯块茎还原糖含量有显著的交互作用，说明施肥时期影响不同钾肥品种对马铃薯块茎还原糖含量的作用，反之亦然。
2.2 水浇地马铃薯产量品质对钾肥品种和施钾时期的响应
在水浇地马铃薯上（表4），内蒙古试验点施用钾肥比不施钾肥显著增加块茎产量，增产 5.7%～16.4%，平均增产 10.2%，而且基施 KNO3 块茎产量最高。但在甘肃试验点，只有基施 KCl 和 K2SO4 比不施钾肥显著增加块茎产量，分别增产 13.1% 和 11.3%。在内蒙古试验点，所有施钾肥处理显著增加马铃薯吸钾量，而在甘肃试验点基施钾肥显著增加马铃薯吸钾量。在内蒙古试验点，一些施钾肥处理提高了块茎淀粉含量和单薯重，没有显著影响还原糖含量和商品薯率，而在甘肃试验点，施钾肥对马铃薯品质指标影响都不显著。
表3旱地马铃薯上不同钾肥品种和施用时期效应的多因素方差分析
注：*、**、*** 分别表示 P<0.05、P<0.01、P<0.001，NS 表示未达到 5% 显著水平；同一类别的同一列中数字后相同字母表示差异未达到 5% 显著水平。表5 同。
表4水浇地马铃薯上不同钾肥品种和施钾时期的产量、品质和吸钾量效应
多因素方差分析表明，水浇地条件下不同地点的马铃薯块茎产量、品质指标和吸钾量具有显著差异，不同钾肥品种对块茎产量、吸钾量、商品薯率、单薯重和块茎淀粉含量的影响没有显著差异，但显著（P<0.01）影响块茎还原糖含量（表5）。分组平均值比较不同钾肥品种表明，在水浇地马铃薯上施用 KCl 的块茎还原糖含量与施用 KNO3 相当，比施用 K2SO4 低。
钾肥的施用时期显著影响水浇地马铃薯的产量和吸钾量（表5）。钾肥基施比全部追施提高水浇地马铃薯产量和吸钾量。钾肥分次施用的效果与基施和全部追施相比也没有显著差异，这一点与旱地马铃薯一致。试验地点和钾肥品种交互作用显著影响水浇地马铃薯还原糖含量，与 2 个地点使用的品种不同，含糖量不同有关。
表5水浇地马铃薯施用钾肥品种和施用时期效应的多因素方差分析
2.3 钾肥品种和施钾时期对钾肥农学效率的影响
钾肥品种和施肥时期显著影响 AEK。施用 KCl 与施用 K2SO4 的 AEK 相当。在内蒙古试验点施用 KNO3 比施用 KCl 和 K2SO4 的 AEK 高，原因是施用 KNO3 的块茎产量高，而在甘肃试验点则施用 KNO3 不如施用 KCl 和 K2SO4 的 AEK 高。钾肥基施和分次施用比全部追施的 AEK 高（表6），这与基施下植株吸收钾肥的时间较长，吸收量较大有关。
表6钾肥品种和施肥时期对钾的农学效率的影响
注：*、**、*** 分别表示 P<0.05、P<0.01、P<0.001，NS 表示未达到 5% 显著水平；同一类别的同一列中数字后相同字母表示差异未达到 5% 显著水平。
3 讨论
本研究表明，在施钾量相同的情况下不同钾肥品种对马铃薯块茎产量影响没有显著差异，这一结果与之前许多研究结果一致[7，10，20-21]。但也有不同的研究结果，如施用 KNO3 比施用 KCl 的马铃薯块茎产量高[11]，施用 K2SO4 比施用 KCl 的块茎产量高[2，12-13，22]。多数研究表明马铃薯施用 KCl 比施用 K2SO4 效果好，如刘汝亮等[23]在宁夏西吉马铃薯上研究指出，钾用量不超过 K2O 90 kg/hm2， K2SO4 与 KCl 分别增产 7.1% 和 12.0%，分别提高淀粉含量 9.4% 和 14.5 %。周芳等[24]研究比较马铃薯上施用 KCl 和 K2SO4 的效果指出，在当 K2O 用量小于 270 kg/hm2，产量相当，达 315 kg/hm2 时， K2SO4 优于 KCl。郭玲玲等[25]研究表明，在山西朔州马铃薯施用 KCl 增产 52.4%、商品率增 25.7%，施用 K2SO4 增产 28.6%、商品率增 14.3%。王小英等[26]研究指出，灌溉条件下 5 个马铃薯品种施用 KCl 处理的产量均高于 K2SO4 处理，且产量提高5.3 %～24.8%。
马铃薯品质指标对钾肥品种的响应表明，除施用 KCl 或 KNO3 处理块茎还原糖含量比施用 K2SO4 低外，其他块茎品质指标不受钾肥品种的影响。这一研究结果与其他研究相似，秦鱼生等[21]指出，在四川彭州马铃薯上 K2O 用量为 150～270 kg/hm2 时，K2SO4 商品薯率高，高钾量时 KCl 降低块茎还原糖含量，品质效果优于 K2SO4。周芳等[24]研究表明，在降低还原糖上，K2O 用量小于 225 kg/hm2 时，KCl 优于 K2SO4，施肥量高，则相反。王小英等[26]研究表明，5 个供试品种施用 K2SO4 处理后块茎的还原糖含量均高于 KCl 处理。然而，一些研究有不同结果，Sharma 等[27]研究表明，KCl 对块茎淀粉含量无显著影响，而施用 K2SO4 提高淀粉含量，施用 KCl 和 K2SO4 均提高还原糖含量。Stanley 等[6]发现，马铃薯块茎还原糖含量与钾肥品种和用量没有显著相关性。Bansal 等[2] 指出，K2SO4 在降低加工薯还原糖方面优于 KCl。这些不同研究结果也许与钾肥品种外的其他因素有关。马铃薯品种和收获前后的许多因素，如成熟度、生长过程中的温度、矿质营养和灌溉、机械收获和储存条件，也影响块茎的质量如含糖量[28]。马铃薯块茎还原糖含量对马铃薯加工企业很重要，因为马铃薯片炸制过程中会变黑，还原糖含量越低，加工薯片品质越好[7]。
钾肥基施比全部追施提高旱地和水浇地马铃薯产量和吸钾量，这一结果可以用以前的研究结果来解释，该研究表明，尽管在块茎膨大阶段钾的吸收和积累很快，但仍有一半以上的植物钾在块茎膨大之前积累，尤其是水浇地马铃薯，其最高日吸收量出现时间比旱地马铃薯提前约 2 周[29]，这表明水浇地马铃薯需要更早地施用钾肥以满足需求，因此，全部追施或许不能满足马铃薯早期对钾的需求，需要部分或全部钾肥在种植前施用。马铃薯上钾肥播前基施比全部追施的块茎产量高与其他研究结果相似，基施 KNO3 比分 3 次施用的马铃薯块茎产量高[11]，播种前施用颗粒状 K2SO4 或 KCl 的块茎产量显著高于生长期施用 50%～75% 的钾肥处理[30]，而马铃薯上分次施用和生长季施用钾肥与播前全部基施并未增加块茎产量[14]。
4 结论
施用钾肥提高旱地和水浇地马铃薯产量、品质和吸钾量，钾肥品种对产量、商品薯率、单薯重和淀粉含量没有显著影响，但施用 KCl 的块茎还原糖含量比施用 K2SO4 和 KNO3 的低。钾肥基施或基追各半的块茎产量、吸钾量、商品薯率、AEK 比钾肥全部追施高。KCl 可增加马铃薯产量，提高品质，因此在内蒙古和甘肃马铃薯生产中推荐播前基施 KCl。