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栽培管理与钾肥互作对向日葵施钾效应的影响

段玉 张君 范霞 李书田 梁俊梅 安昊 张婷婷

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栽培管理与钾肥互作对向日葵施钾效应的影响

    作者简介: 段玉 E-mail:duanyu63@aliyun.com;
  • 基金项目: 国家特色油料产业技术体系 (CARS-14);内蒙古自治区科技计划项目 (2019GG346);国际植物营养研究所 (IPNI-2014-CHN-MP01)

Effect of water-potassium interaction on potash fertilizer effect of Sunflower

  • 摘要:   【目的】  研究明确阴山北麓旱作区不同栽培管理措施下钾肥用量对食用向日葵钾肥效应、产量性状、钾素吸收利用、油分品质和土壤-植物系统钾素平衡的影响,为向日葵科学合理施用钾肥提供理论依据。  【方法】  2014—2016年在内蒙古阴山北麓旱作区以食用向日葵 (3638C) 为研究对象,采用田间定位试验方法,裂区设计,主因素为3种栽培管理措施:平作雨养种植 (R)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和全覆膜垄膜沟植补灌 (I)。副因素为4个施钾水平:0、48、84和120 kg/hm2,表示为K0、K48、K84和K120。研究水钾互作对食用向日葵的籽粒产量、产量性状、钾素吸收、钾肥利用效率、油分品质及土壤钾素平衡等的影响。  【结果】  栽培管理是影响向日葵籽实产量、花盘直径、千粒重、出仁率、钾素吸收量和钾肥利用效率的主要因素,4个栽培处理表现为:全覆膜垄膜沟植补灌 (I) > 全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) > 平作雨养种植 (R)。全覆膜垄膜沟植补灌 (I) 条件下,随着施钾量的增加产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收利用也增加,推荐施钾量 (K2O) 为120 kg/hm2时,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量最高;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾量 (K2O) 为84 kg/hm2时,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收利用最高;雨养 (R) 条件下各施钾处理之间差异不显著。钾肥利用率和农学效率随着施钾量的增加而降低。栽培管理对籽实含油率影响较小,水分条件的改善有利于亚油酸含量的增加。随着钾肥用量的增加向日葵籽实的含油率也相应增加,主要是增加了亚油酸的含量。全覆膜垄膜沟植补灌 (I) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为120 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为84 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡;雨养 (R) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为48 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡。  【结论】  在内蒙古阴山北麓旱作区,全覆膜垄膜沟植补灌 (I)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和平作雨养种植 (R) 种植的推荐施钾 (K2O) 量分别以120、84、48 kg/hm2为宜,此时,土壤-植物系统的钾素基本平衡。增施钾肥可增加向日葵籽实的含油率,主要是增加了籽实的亚油酸含量。
  • 图 1  向日葵垄膜沟植种植示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of planting sunflower in furrow and covered with plastic film on ridge

    图 2  栽培管理和钾肥用量对土壤-植物系统钾素平衡的影响

    Figure 2.  Effects of cultivation management and K rate on K balance of the soil-sunflower system

    表 1  2014—2016年生育期降雨量 (mm)

    Table 1.  Rainfall in the growth period of 2014-2016

    月份 Month201420152016
    521.512.135.4
    673.143.068.5
    748.250.5104.9
    856.210.733.4
    915.938.721.5
    合计 Total215.0154.9263.7
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    表 2  2014—2016年不同栽培管理和钾肥用量对向日葵籽实产量及产量影响 (kg/hm2)

    Table 2.  Effects of cultivation management and K input rate on sunflower kenel yields and yield from 2014 to 2016

    处理
    Treatment
    201420152016平均
    籽实产量
    Yield
    产量反应
    Yiled response
    籽实产量
    Yield
    产量反应
    Yiled response
    籽实产量
    Yield
    产量反应
    Yiled response
    籽实产量
    Yield
    产量反应
    Yiled response
    I-K03080 b3089 d3115 cde3095 c
    I-K483375a2963357 c2683453 bc3383395 b301
    I-K843398 a3183668 b5793562 ab4463542 b448
    I-K1203426 a3463879 a7903646 a5313650 a556
    RC-K02850 c1868 f2827 e2515 e
    RC-K483071 b2212008 ef1403127 bcd3002735 de220
    RC-K843082 b2322039 ef1713372 bcd5452831 d316
    RC-K1203035 b1852049 e1813089 de2632725 de210
    R-K02135 d1738 ef2245 f2039 f
    R-K482228 d941845 e1072533 ef2882202 f163
    R-K842261 d1261953 e2152611 e3672275 f236
    R-K1202257 d1222026 e2882586 ef3422290 f251
    I*3319 a10923498 a16073444 a9503415 a1211
    RC*3010 b7831991 b1003104 a6102701 ab497
    R*2227 c1891 b2494 b2204 b
    K0**2699 b2232 c2729 c2539 c
    K48**2892 a2032403 b1723038 b3092778 b228
    K84**2911 a2252553 b3223182 b4532882 ab333
    K120**2906 a2182652 a4203107 a3782896 a339
    注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate; 钾肥产量反应为施钾与不施钾处理产量之差 Yield response was the yield difference between K and K0 treatment.
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    表 3  2014—2016年不同栽培管理和钾肥用量下向日葵的产量性状

    Table 3.  Sunflower yield traits under different cultivation management and K inputs from 2014 to 2016

    处理
    Treatment
    花盘直径 Disc diameter (cm)盘粒重 Weight per disc (g)千粒重 1000-kenel weight (g)出仁率 Seed kernel ratio (%)
    201420152016平均 Average201420152016平均 Average201420152016平均 Average201420152016平均 Average
    I-K017.7 a17.0 bc17.3 b17.3 c92.4 b75.1 b90.0 b85.8 bc145.1 bc139.1 b161.8 ab148.7 cd51.0 a47.3 a48.1 a48.8 efg
    I-K4817.9 a17.9 ab17.7 ab17.8 bc101.2 a80.0 b95.7 b92.3 b148.7 ab144.3 b165.8 ab152.9 bc51.2 a47.3 a49.0 a49.2 cdef
    I-K8418.0 a18.4 ab17.9 ab18.1 b101.9 a98.0 a106.8 a102.2 a151.3 a150.7 ab171.9 ab158.0 b51.4 a47.4 a49.2 a49.3 cde
    I-K12018.1 a19.7 a19.7 a19.2 a102.8 a107.0 a114.5 a108.1 a152.6 a163.5 a182.5 a166.2 a51.6 a47.5 a49.3 a49.5 bcd
    RC-K017.9 a14.5 de17.1 b16.5 ef85.5 c45.7 cd89.8 b73.7 d140.8 cd103.8 d157.5 bc134.5 gh49.5 a49.5 a48.2 a49.1 def
    RC-K4817.8 a14.5 de17.3 b16.5 ef92.1 b47.0 cd91.8 b77.0 d143.4 cd108.1 cd157.6 bc136.4 fg50.5 a50.0 a48.9 a49.8 abc
    RC-K8418.0 a14.7 de18.1 ab16.9 de92.5 b50.5 cd92.2 b78.4 d143.2 cd116.1 cd165.4 ab141.6 ef50.6 a50.3 a49.1 a50.0 ab
    RC-K12017.9 a15.4 cd18.1 ab17.1 cd92.6 b55.1 c92.7 b80.1 cd142.7 cd121.8 c167.2 ab143.9 de50.9 a50.4 a49.6 a50.3 a
    R-K016.6 b12.6 e16.1 b15.4 g65.0 d42.7 d66.3 c58.0 e134.0 e104.1 d140.9 c126.3 j48.5 a49.3 a46.9 a48.2 g
    R-K4817.1 ab13.0 e16.4 b15.5 g66.8 d44.3 cd72.6 c61.2 e137.8 de104.9 d141.2 c128.0 ij49.4 a49.4 a47.2 a48.7 f g
    R-K8417.3 ab13.6 de17.0 b15.6 g67.6 d45.0 cd76.3 c63.0 e138.0 de105.1 d141.8 c128.3 hij50.2 a50.2 a47.3 a49.2 edef
    R-K12017.4 a13.9 de17.4 b16.2 fg67.7 d46.8 cd75.0 c63.2 e139.7 cd110.6 cd153.1 bc134.0 ghi50.3 a51.6 a47.5 a49.8 abc
    I*17.9 a18.3 a18.2 a18.1 a99.6 a90.0 a101.8 a97.1 a149.4 a149.4 a170.5 a156.4 a51.3 a50.1 a48.9 a49.2 a
    RC*17.9 a14.8 b17.7 ab16.8 a90.7 b49.6 b91.6 b77.3 ab142.5 b112.4 b161.9 b139.0 ab50.4 a50.1 a48.9 a49.8 a
    R*17.1 b13.3 b16.7 b15.7 a66.8 c44.7 b72.6 b61.3 b137.4 c106.2 b144.3 c129.3 b49.6 b47.4 b47.2 a49.0 a
    K0**17.4 b14.7 b16.9 b16.4 c81.0 b54.5 b82.0 c72.5 c140.0 b115.6 c153.4 b136.3 c49.7 b48.7 a47.7 a48.7 c
    K48**17.6 ab15.1 b17.1 b16.6 c86.7 a57.1 b86.7 bc76.8 b143.3 a119.1 bc154.8 b139.1 c50.4 ab48.9 a48.3 a49.2 b
    K84**17.8 ab15.6 ab17.7 ab16.9 b87.3 a64.5 a91.8 ab81.2 a144.2 a124.0 b159.7 ab142.6 b50.8 a49.3 a48.5 a49.5 b
    K120**17.8 a16.3 a18.4 a17.5 a87.7 a69.6 a94.0 a83.8 a145.0 a131.9 a167.6 a148.2 a51.0 a49.8 a48.8 a49.9 a
    注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate。
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    表 4  不同栽培管理和钾肥用量下向日葵的钾肥利用效率

    Table 4.  potassium Use efficiencies of sunflower under different cultivation management and K inputs

    处理
    Treatment
    钾素吸收 (kg/hm2)
    K2O uptake
    K2O回收率 (%)
    K recovery
    农学效率 (kg/kg)
    Agronomy efficiency
    100 kg 籽实吸钾量 (kg)
    100 kg seeds-K2O requirement
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    I-K0205.3 b97.2 c73.1 e125.2 e6.673.142.354.05 e
    I-K48234.5 c125.9 b97.6 bc152.6 c60.959.851.057.26.166.587.046.266.953.752.834.51 cd
    I-K84248.0 b138.6 ab113.8 a166.8 b50.849.348.449.53.786.895.315.337.303.783.204.76 bcd
    I-K120258.1 a149.9 a123.8 a177.2 a44.043.942.243.42.895.584.424.637.543.873.394.93 ab
    RC-K0148.3 g56.3 f80.3 de95.0 h5.203.022.843.69 e
    RC-K48176.9 f85.6 e100.0 b120.8 e59.560.941.153.94.602.916.264.595.764.323.204.43 d
    RC-K84187.7 e91.2 cde121.2 a133.4 d46.841.548.745.72.762.036.493.766.094.553.634.76 bcd
    RC-K120192.6 e93.4 cd115.8 a133.9 d36.930.929.632.41.541.512.191.756.354.583.754.89 abc
    R-K0120.5 h56.5 f67.5 f81.5 i5.623.253.003.96 e
    R-K48145.1 g80.4 de87.2 cd104.2 g51.449.841.147.41.952.236.003.396.484.363.434.76 bcd
    R-K84151.7 g100.1 c97.7 bc116.5 f37.151.936.041.71.502.564.362.816.695.133.735.18 a
    R-K120150.3 g86.3 cde88.8 bcd108.5 g24.824.817.822.51.022.402.852.096.634.273.444.78 bcd
    I*236.5 a127.8 a102.0 a155.5 a51.951.047.250.04.286.355.595.417.113.642.944.56 a
    RC*176.4 b81.6 b104.3 a120.8 ab47.744.539.844.02.972.154.983.375.854.123.364.44 a
    R*141.9 c80.8 b85.3 b102.7 b37.842.231.637.21.492.404.402.766.364.253.404.67 a
    K0**158.0 c70.0 c73.6 c100.5 c5.833.142.733.90 c
    K48**185.5 b97.3 b94.9 b125.9 b57.356.844.452.84.233.576.434.756.404.143.154.56 b
    K84**195.8 a110.0 a110.9 a138.9 a44.947.644.445.62.683.835.393.976.694.493.524.90 a
    K120**200.3 a109.8 a109.5 a139.9 a35.233.229.932.81.813.503.152.826.844.243.534.87 a
    注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K1, K2, K3 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate; 钾肥农学效率=施钾增产量/钾肥施用量 Agronomy efficiency=Increased yield/K input; 钾肥回收率=处理增加的钾素吸收量/施钾量 × 100 Recovery rate of K=Increased K uptake/K input × 100;100 kg籽粒养分需求量=地上部吸钾量 (kg/hm2)/籽实产量 (kg/hm2) × 100 K requiremt for 100 kg seeds=aboveground K accumulation/seed yield × 100.
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    表 5  栽培管理和钾肥用量对向日葵籽实含油率及亚油酸和油酸含量的影响

    Table 5.  Effects of K rate and cultivation management on oil content, linoleic acid and oleic acid content of sunflower achene

    处理
    Treatment
    含油率 Oil content (%)vs CK亚油酸含量 Linoleic acid (%)vs CK油酸含量 Oleic acid (%)vs CK
    201420152016平均201420152016平均201420152016平均
    I-K024.6 b23.2 ef22.9 ab23.6 fg17.6 bc16.6 bcd13.9 a16.1 c4.1 c3.6 ab6.2 ab4.6 c
    I-K4825.9 ab24.1 abc23.7 ab24.6 b1.018.5 ab17.1 abc14.4 a16.7 b0.64.3 bc3.7 ab6.5 a4.8 c0.19
    I-K8426.0 ab24.5 ab24.6 a25.0 a1.418.2 ab17.4 ab15.2 a16.9 ab0.94.6 bc4.0 ab6.4 a5.0 bc0.34
    I-K12026.2 a24.8 a24.5 ab25.2 a1.618.8 a17.8 a15.2 a17.3 a1.24.6 bc4.1 a6.2 ab5.0 bc0.37
    RC-K025.5 ab23.2 ef22.5 ab23.7 ef17.1 c16.3 cd13.3 a15.6 d5.7 b3.4 b6.2 ab5.1 bc
    RC-K4826.2 a24.1 abc22.7 ab24.3 bc0.618.8 a17.1 abc13.7 a16.5 bc0.94.7 bc3.5 b6.0 abc4.7 c–0.37
    RC-K8426.1 ab24.0 bc23.0 ab24.4 bc0.618.6 a17.0 abc13.8 a16.5 b0.94.6 bc3.4 b6.2 ab4.7 c–0.35
    RC-K12025.9 ab24.2 abc23.3 ab24.5 bc0.818.5 a17.1 abc14.0 a16.5 b0.94.4 bc3.7 ab6.4 a4.8 c–0.28
    R-K025.2 ab22.6 f21.7 b23.2 g15.4 d15.8 d13.2 a14.8 e7.1 a3.6 ab5.6 c5.5 ab
    R-K4825.6 ab23.7 cde22.3 ab23.9 def0.715.5 d16.4 cd13.5 a15.2 de0.47.5 a3.8 ab5.8 bc5.7 a0.26
    R-K8425.8 ab23.9 bcd22.5 ab24.1 cde0.915.6 d17.0 abc13.6 a15.4 d0.67.7 a3.8 ab5.7 bc5.8 a0.30
    R-K12025.5 ab24.3 abc22.9 ab24.2 bcd1.015.4 d16.6 bcd13.7 a15.2 de0.47.3 a3.7 ab6.2 ab5.7 a0.29
    I*25.7 a24.2 a23.9 a24.6 a0.7618.3 a17.2 a14.7 a16.7 a1.64.4 b3.8 a6.3 a4.9 a-0.80
    RC*25.9 a23.9 b22.9 ab24.2 a0.4018.3 a16.9 b13.7 b16.3 a1.14.8 b3.5 a6.2 ab4.8 a-0.82
    R*25.5 a23.6 b22.3 b23.8 a15.5 b16.5 c13.5 b15.1 a7.4 a3.7 a5.8 b5.7 a
    K0**25.1 b23.0 c22.3 a23.5 c16.7 b16.3 b13.5 a15.5 b5.6 a3.5 a6.0 a5.1 a
    K48**25.9 ab24.0 b22.9 a24.3 b0.817.6 a16.9 a13.9 a16.1 a0.65.5 a3.7 a6.1 a5.1 a0.03
    K84**26.0 a24.1 ab23.4 a24.5 ab1.017.5 a17.1 a14.2 a16.3 a0.85.6 a3.7 a6.1 a5.2 a0.10
    K120**25.9 ab24.4 a23.6 a24.6 a1.117.6 a17.2 a14.2 a16.3 a0.85.4 a3.8 a6.3 a5.2 a0.13
    注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate
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    表 6  2014—016年不同钾肥用量和水分管理下向日葵籽实中硬脂酸、棕榈酸、矿物质和粗纤维含量 (%)

    Table 6.  Contents of stearic acid, palmitic acid, mineral substance and crude fiber of Sunflower seeds affected by K rate and cultibation management

    处理
    Treatment
    硬脂酸 Stearic acid棕榈酸 Palmitic acid矿物质 Mineral粗纤维 Crude fiber
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    201420152016平均
    Average
    I-K01.20 abc1.23 ab0.93 b1.13 ab1.63 ab1.93 a1.77 b1.79 a2.33 a2.37 a2.50 a2.39 d40.5 ab37.3 bcd41.5 a39.8 ab
    I-K481.30 a1.23 ab1.03 ab1.20 ab1.73 a1.97 a1.73 b1.82 a2.37 a2.50 a2.57 a2.49 abcd40.1 ab38.4 bc41.3 a39.9 ab
    I-K841.30 a1.23 ab1.00 ab1.23 a1.63 ab2.07 a1.97 ab1.91 a2.37 a2.43 a2.57 a2.45 bcd39.7 ab41.9 a41.0 a40.9 a
    I-K1201.27 ab1.20 ab1.00 ab1.27 a1.73 a2.03 a1.87 ab1.86 a2.43 a2.57 a2.53 a2.53 ab39.4 ab37.4 bcd41.4 a39.4 ab
    RC-K01.03 c1.20 ab0.93 b1.03 b1.57 ab2.03 a1.80 ab1.81 a2.30 a2.40 a2.53 a2.41 cd41.3 a37.4 bcd40.2 a39.7 ab
    RC-K481.07 c1.20 ab1.07 ab1.17 ab1.50 bc2.20 a1.93 ab1.86 a2.37 a2.43 a2.70 a2.50 abc39.8 ab36.2 cd40.1 a38.7 ab
    RC-K841.10 bc0.97 b1.07 ab1.03 b1.40 c1.97 a2.13 a1.83 a2.40 a2.60 a2.70 a2.56 a39.6 ab34.9 d41.2 a38.6 b
    RC-K1201.07 c1.50 a1.07 ab1.23 a1.57 ab2.00 a1.83 ab1.79 a2.30 a2.37 a2.57 a2.43 bcd39.0 b35.6 cd40.7 a38.4 b
    R-K01.07 c1.30 ab1.03 ab1.13 ab1.57 ab2.17 a1.87 ab1.85 a2.27 a2.43 a2.50 a2.41 cd40.0 ab36.8 cd42.3 a39.6 ab
    R-K481.20 abc1.37 a1.03 ab1.17 ab1.60 ab2.20 a1.87 ab1.90 a2.47 a2.40 a2.63 a2.49 abc39.4 ab37.2 bcd41.3 a39.3 ab
    R-K841.20 abc1.40 a1.13 a1.17 ab1.57 ab2.27 a1.93 ab1.92 a2.60 a2.43 a2.67 a2.57 a39.3 ab36.0 cd40.9 a38.7 ab
    R-K1201.20 abc1.47 a1.07 ab1.13 ab1.57 ab2.10 a1.87 ab1.83 a2.53 a2.53 a2.63 a2.58 a39.1 b40.1 ab41.4 a40.2 ab
    I*1.27 a1.22 a0.99 b1.15 a1.68 a2.00 a1.83 a1.84 a2.38 a2.47 a2.54 b2.46 a39.9 a38.7 a41.3 a40.0 a
    RC*1.07 b1.22 a1.05 a1.12 a1.51 b2.05 a1.93 a1.82 a2.34 a2.45 a2.63 a2.47 a39.9 a36.0 a40.6 a38.8 a
    R*1.17 ab1.39 a1.05 a1.21 a1.58 ab2.18 a1.88 a1.88 a2.47 a2.45 a2.61 a2.52 a39.5 a37.5 a41.4 a39.5 a
    K0**1.10 b1.23 ab0.97 b1.10 b1.59 a2.04 a1.81 b1.81 a2.30 a2.40 a2.51 a2.40 b40.6 a37.2 a41.3 a39.7 a
    K48**1.19 ab1.28 ab1.03 ab1.18 ab1.61 a2.12 a1.84 ab1.86 a2.40 a2.44 a2.63 a2.49 a39.8 ab37.3 a40.9 a39.3 a
    K84**1.20 a1.19 b1.06 a1.14 ab1.53 a2.10 a2.01 a1.89 a2.46 a2.49 a2.64 a2.53 a39.6 ab37.6 a41.0 a39.4 a
    K120**1.18 ab1.40 a1.07 a1.21 a1.62 a2.04 a1.86 ab1.83 a2.42 a2.49 a2.58 a2.51 a39.2 b37.7 a41.2 a39.3 a
    注(Note):K0、K1、K2、K3 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K1, K2, K3 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate.
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    表 7  栽培管理与钾肥交互土壤-植物系统的钾素平衡

    Table 7.  Potassium balance of the soil-plant system with cultuvation and K rate interaction

    处理
    Treatment
    土壤速效钾 Soil exchangeable K (mg/kg)3年施钾量
    K2O rate of 3 years
    (K2O kg/hm2)
    土壤残留钾
    Soil remains
    (K2O kg/hm2)
    向日葵3年吸钾量
    K2O uptake of 3 years
    (K2O kg/hm2)
    钾平衡
    K2O balance
    (K2O kg/hm2)
    播前 Before sowing收获后 After harvest
    I-K07684.7023.4388.4–364.9
    I-K4876121.2144122.0473.1–207.0
    I-K8476128.1252140.8516.1–123.3
    I-K12076128.1360140.8547.2–46.4
    RC-K07697.2057.2298.1–241.0
    RC-K4876131.0144148.5377.6–85.0
    RC-K8476165.1252240.6416.975.6
    RC-K12076178.0360275.4416.8218.5
    R-K07687.3030.5254.3–223.8
    R-K4876119.2144116.6325.7–65.1
    R-K8476178.0252275.4361.7165.7
    R-K12076197.4360327.8336.2351.6
    I*76115.5252106.7481.2–185.4
    RC*76142.8252180.4377.4–8.0
    R*76145.5252187.6319.557.1
    K0**7689.7037.1313.6–276.6
    K48**76123.8144129.1392.1–119.1
    K84**76157.1252218.9431.639.3
    K120**76167.8360248.0433.4174.6
    注(Note):土壤钾量 (kg/hm2) = 土壤速效钾含量 (mg/kg) × 2250000 kg/hm2 × 1.2/1000000; 土壤钾残留量为收获后和播种前土壤钾量之差, 基础土壤速效钾含量为 76 mg/kg, 折合耕层土壤钾量 205.2 kg/hm2。Soil K2O amount =soil exchangeble K content × 2250000 kg/hm2 × 1.2/1000000; Remaining soil K2O amlunt was the difference of soil K2O amount after harvest and before sowing; The basic soil exchangeble K content was 76 mg/kg, equaling to available K2O amount of 205.2 kg/hm2 in 0-20 cm layer;
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  • 收稿日期:  2020-08-21

栽培管理与钾肥互作对向日葵施钾效应的影响

    作者简介:段玉 E-mail:duanyu63@aliyun.com
  • 1. 内蒙古农牧业科学院资源环境与检测技术研究所,内蒙古呼和浩特 010031
  • 2. 呼和浩特市赛罕区农牧水利局,内蒙古呼和浩特 010020
  • 3. 中国农科院农业资源与农业区划研究所,北京 100081
  • 基金项目: 国家特色油料产业技术体系 (CARS-14);内蒙古自治区科技计划项目 (2019GG346);国际植物营养研究所 (IPNI-2014-CHN-MP01)
  • 摘要:   【目的】  研究明确阴山北麓旱作区不同栽培管理措施下钾肥用量对食用向日葵钾肥效应、产量性状、钾素吸收利用、油分品质和土壤-植物系统钾素平衡的影响,为向日葵科学合理施用钾肥提供理论依据。  【方法】  2014—2016年在内蒙古阴山北麓旱作区以食用向日葵 (3638C) 为研究对象,采用田间定位试验方法,裂区设计,主因素为3种栽培管理措施:平作雨养种植 (R)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和全覆膜垄膜沟植补灌 (I)。副因素为4个施钾水平:0、48、84和120 kg/hm2,表示为K0、K48、K84和K120。研究水钾互作对食用向日葵的籽粒产量、产量性状、钾素吸收、钾肥利用效率、油分品质及土壤钾素平衡等的影响。  【结果】  栽培管理是影响向日葵籽实产量、花盘直径、千粒重、出仁率、钾素吸收量和钾肥利用效率的主要因素,4个栽培处理表现为:全覆膜垄膜沟植补灌 (I) > 全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) > 平作雨养种植 (R)。全覆膜垄膜沟植补灌 (I) 条件下,随着施钾量的增加产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收利用也增加,推荐施钾量 (K2O) 为120 kg/hm2时,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量最高;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾量 (K2O) 为84 kg/hm2时,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收利用最高;雨养 (R) 条件下各施钾处理之间差异不显著。钾肥利用率和农学效率随着施钾量的增加而降低。栽培管理对籽实含油率影响较小,水分条件的改善有利于亚油酸含量的增加。随着钾肥用量的增加向日葵籽实的含油率也相应增加,主要是增加了亚油酸的含量。全覆膜垄膜沟植补灌 (I) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为120 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为84 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡;雨养 (R) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为48 kg/hm2时,土壤-植物系统的钾素基本平衡。  【结论】  在内蒙古阴山北麓旱作区,全覆膜垄膜沟植补灌 (I)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和平作雨养种植 (R) 种植的推荐施钾 (K2O) 量分别以120、84、48 kg/hm2为宜,此时,土壤-植物系统的钾素基本平衡。增施钾肥可增加向日葵籽实的含油率,主要是增加了籽实的亚油酸含量。

    English Abstract

    • 向日葵是喜钾作物,对钾素的需求量在氮磷钾中最大,不同地区不同种植条件下,生产100 kg向日葵籽粒,N、P2O5和K2O养分吸收量分别为18.2~152.1、6.5~49.4、22.8~345.6 kg/t,平均为4.32、1.64和9.49 kg[1-5]。2016—2018年对我国向日葵主产区的调研结果N、P2O5和K2O的平均施用量为172.5、112.5和58.5 kg/hm2,氮磷养分过度投入而钾素投入严重不足[6]。这种不平衡的施肥不仅影响向日葵的籽实产量,而且还降低了其他养分效率,如磷肥[7]。施钾不足迫使植物主要从土壤钾素中获取钾,从而导致土壤钾储量的过度利用,从而影响向日葵的产量和品质。充足的钾素供应提高了作物的生产能力,促进作物对环境胁迫的耐受性,特别是提高了耐旱性[8]。向日葵植株含钾较高时在干旱胁迫下表现出较高的抗逆性,在籽粒灌浆过程中表现出较高的产量和干物质分配[9-10]。在一定范围内,施用钾肥后可以促进食用向日葵的茎秆增粗变矮、盘径增大、千粒重提高、空秕率下降、单株产量增加[11]。钾以较高的速率被植物根系吸收,并被迅速输送到整个植株中,钾的长距离运输直接影响水的运移,也与韧皮部同化物的运动有关[12]。钾素能促进酶活性,参与碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢,进而影响向日葵瘦果品质[13]。适当增施钾肥可以改善向日葵经济性状,增加干物质和油分积累[14]。随着向日葵植株中钾含量的增加,其含油量也随之增加[15]。向日葵单盘粒数和粒重对钾素的供应反应强烈,钾素供应不足降低了籽实产量,严重影响向日葵的含油量[16]。施用钾肥向日葵籽实产量增加,施钾还提高了向日葵的千粒重和子仁率,钾肥提高了向日葵籽实中的油脂、总不饱和脂肪酸和蛋白质含量[17]。钾是一种影响向日葵籽实产量的重要营养物质,对其进行适当的管理是提高经济效益和减少对环境的影响的必要条件[18]。施用钾肥可有效提高向日葵种子的脂肪含量,促进酶的活化,进一步影响生物的代谢过程,促进了向日葵籽实中碳水化合物的合成与转运的过程,明显地提高了向日葵的品质[19]。水被认为是可持续发展最重要的资源[20]。灌水和增加钾肥用量都可以不同程度提高烟叶产量、产值和上等烟比例,灌水和施钾对提高烟叶上等烟比例有明显的互作效应[21]。玉米的株高、茎粗、鲜重和干物质随着灌水量、施钾量的增加均呈明显增加的趋势[22]。钾肥有提高大豆脂肪的趋势,但只有在水分供应适宜时,钾肥效果才显著[23]。钾肥和灌水对花生单株开花总量的影响分别达显著和极显著水平,施钾肥能显著推迟始花时间,而减少灌水量能提前终花时间。在中钾时各水分处理有效花量和有效花率均处于较高水平。在水分适中时,钾肥对单粒仁重有促进作用[24]。关于水钾交互作用的研究在其他作物上报道较多但在向日葵上未见报道。本研究选择向日葵主产区阴山北麓旱作区为研究区域,采用田间定位试验的方法,开展了不同栽培管理和钾肥用量对向日葵产量、钾素吸收和籽实品质影响的研究,明确向日葵水分钾素交互效应,为钾肥合理施用提供科学依据。

      • 试验于2014—2016年在内蒙古农牧业科学院武川试验站进行,采用田间定位研究,试验土壤为栗钙土,质地沙壤。试验前采取分析测定了基础土壤样品的养分状况为:pH 8.49、有机质18.7 g/kg、土壤碱解氮78 mg/kg、有效磷11.4 mg/kg、速效钾76 mg/kg、Cl含量0.035 g/kg、水溶性SO42−含量20.34 g/kg、CEC 16 cmol/kg、盐分0.315 g/kg。试验品种为食用向日葵杂交种3638C。

      • 试验采用裂区设计, 完全随机区组排列,各处理重复三次,小区面积33.6 m2(7 m × 4.8 m)。主区包括三种栽培管理方式:全覆膜垄膜沟植膜下滴灌 (简称滴灌,I)、全覆膜垄膜沟植集雨种植 (简称集雨,RC)、平作覆膜雨养 (简称平作,R)。副区包括K2O 施用量:0、48、84、120 kg/hm2四个水平,简称为K0、K48、K84、K120。其中K2O 120 kg/hm2 是当地向日葵钾肥推荐施用量。

        试验N和P2O5的施用量为150和75 kg/hm2,供试肥料为尿素、重过磷酸钙和氯化钾。磷肥全部作种肥基施,氮钾肥30%作基肥 (肥料在播前起垄覆膜时条施于小垄2侧),70%现蕾期追肥 (穴施于2株向日葵之间)。整个生育期其他管理相同,同一般生产田。

        2014年全生育期降雨215 mm,属于丰水年。灌水处理生育期灌水2次,现蕾期 (7月15日) 灌水1次,灌水量25 mm,开花期 (8月12日) 灌水1次,灌水量25 mm。

        2015年生育期降雨量为155 mm,严重干旱。5月27日、6月28日、7月15日和8月13日分别灌水1次,每次灌水25 mm。

        2016年生育期降雨量为264 mm,8月份干旱严重。7月8日浇水25 mm,8月25日浇水20 mm。每年都是5月10日播种,9月20日收获。

        表 1  2014—2016年生育期降雨量 (mm)

        Table 1.  Rainfall in the growth period of 2014-2016

        月份 Month201420152016
        521.512.135.4
        673.143.068.5
        748.250.5104.9
        856.210.733.4
        915.938.721.5
        合计 Total215.0154.9263.7

        图  1  向日葵垄膜沟植种植示意图

        Figure 1.  Schematic diagram of planting sunflower in furrow and covered with plastic film on ridge

      • 收获期测定向日葵籽粒产量,茎、叶、籽和花盘干物质重,花盘直径、盘粒重、千粒重、出仁率等。

        收获时取植株样品 (分茎、叶、籽和花盘),在70℃下烘干后粉碎过0.5 mm 筛用于分析测定茎、叶、籽和花盘中氮、磷、钾含量。植物全氮、全磷、全钾的测定采用H2SO4–H2O2 联合消煮法。

        向日葵籽粒品质测定:粗脂肪含量的测定采用索氏抽取法。油酸、亚油酸、硬脂酸和棕榈酸采用气相色谱–质谱联用的方法,测定粗脂肪中混合脂肪酸的组成及含量。

        土壤速效钾的测定采用乙酸铵提取—火焰光度法[25]

      • 钾肥产量反应 (YR) = Y−Y0,全肥区产量与不施钾肥产量之差。

        钾肥农学效率 (AEK) = YR/F,YR 是施钾肥的产量反应,F是钾肥施用量。

        钾肥回收率 (REK) = (施钾处理钾素吸收量–不施钾处理钾素吸收量)/F × 100%

        100 kg籽粒养分需求量 (RIEK) = 地上部吸钾量 (kg/hm2)/籽实产量 (kg/hm2) × 100

        地上部吸钾量 = 地上部秸秆 (茎、叶、花盘) 吸钾量 + 籽实吸钾量

        出仁率 (%) = 籽仁重/籽实重 × 100

      • 试验结果采用Microsoft Excel进行计算

      • 2014年生育期降雨量较多,特别是播种到苗期 (5、6月份) 降水量较多,三种栽培方法之间差异显著 (表2),滴灌处理 (I) 和集雨处理 (RC) 处理分别较平作处理 (R) 增产49.4%和35.5%。滴灌处理 (I) 和集雨处理 (RC) 条件下,不施钾肥与各施钾水平差异显著,各施钾水平之间差异不显著;平作处理 (R) 的4个施钾水平之间没有显著差异。

        表 2  2014—2016年不同栽培管理和钾肥用量对向日葵籽实产量及产量影响 (kg/hm2)

        Table 2.  Effects of cultivation management and K input rate on sunflower kenel yields and yield from 2014 to 2016

        处理
        Treatment
        201420152016平均
        籽实产量
        Yield
        产量反应
        Yiled response
        籽实产量
        Yield
        产量反应
        Yiled response
        籽实产量
        Yield
        产量反应
        Yiled response
        籽实产量
        Yield
        产量反应
        Yiled response
        I-K03080 b3089 d3115 cde3095 c
        I-K483375a2963357 c2683453 bc3383395 b301
        I-K843398 a3183668 b5793562 ab4463542 b448
        I-K1203426 a3463879 a7903646 a5313650 a556
        RC-K02850 c1868 f2827 e2515 e
        RC-K483071 b2212008 ef1403127 bcd3002735 de220
        RC-K843082 b2322039 ef1713372 bcd5452831 d316
        RC-K1203035 b1852049 e1813089 de2632725 de210
        R-K02135 d1738 ef2245 f2039 f
        R-K482228 d941845 e1072533 ef2882202 f163
        R-K842261 d1261953 e2152611 e3672275 f236
        R-K1202257 d1222026 e2882586 ef3422290 f251
        I*3319 a10923498 a16073444 a9503415 a1211
        RC*3010 b7831991 b1003104 a6102701 ab497
        R*2227 c1891 b2494 b2204 b
        K0**2699 b2232 c2729 c2539 c
        K48**2892 a2032403 b1723038 b3092778 b228
        K84**2911 a2252553 b3223182 b4532882 ab333
        K120**2906 a2182652 a4203107 a3782896 a339
        注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate; 钾肥产量反应为施钾与不施钾处理产量之差 Yield response was the yield difference between K and K0 treatment.

        2015年生育时期降雨量较少,集雨效果不明显,滴灌处理 (I) 与集雨 (RC) 和平作 (R) 处理差异显著。滴灌和集雨处理较平作分别增产85.0%和5.3%。在滴灌条件下,施钾效果显著,产量随着施钾量的增加而增加,各施钾处理差异显著。集雨处理 (RC) 和平作处理 (R) 尽管也表现为随施钾量增加产量也增加,但各施钾处理之间没有显著差异。

        2016年生育期降雨量较多。滴灌 (I) 与集雨 (RC) 处理之间差异不显著,二者与平作处理 (R) 之间差异显著,分别比平作处理增产38.1%和24.5%。在滴灌处理 (I) 条件下,施用钾肥显著增产,K120水平的产量与K0和K48水平的差异显著。集雨处理 (RC) 条件下,K0水平产量最低,显著低于K84水平。平作处理 (R) 条件下,K0水平产量最低,且显著低于K120水平,而三个施钾处理间没有显著差异。

        3年综合平均来看,水分是影响向日葵产量的主要因素 (表2),向日葵产量滴灌处理 (I) > 集雨处理 (RC) > 平作处理 (R),滴灌处理 (I) 与集雨处理 (RC) 差异不显著,但显著高于平作处理 (R)。从钾肥用量对产量的影响来看,滴灌处理 (I) 条件下,随着钾肥用量的增加产量也增加,各施钾处理之间差异显著,以K120 (K2O 120 kg/hm2) 的产量最高;集雨处理 (RC) 条件下,K84 (K2O 84 kg/hm2) 的产量最高,且显著高于K0,与K48和K120差异不显著;平作处理 (R) 种植各施钾处理差异不显著,不施钾肥或40%推荐施钾量 (K2O,48 kg/hm2) 为宜。

      • 水分和钾素供应对花盘直径、盘粒重、千粒重和出仁率均有显著影响 (表3)。总的来看,水分对产量性状的影响大于钾肥用量。

        表 3  2014—2016年不同栽培管理和钾肥用量下向日葵的产量性状

        Table 3.  Sunflower yield traits under different cultivation management and K inputs from 2014 to 2016

        处理
        Treatment
        花盘直径 Disc diameter (cm)盘粒重 Weight per disc (g)千粒重 1000-kenel weight (g)出仁率 Seed kernel ratio (%)
        201420152016平均 Average201420152016平均 Average201420152016平均 Average201420152016平均 Average
        I-K017.7 a17.0 bc17.3 b17.3 c92.4 b75.1 b90.0 b85.8 bc145.1 bc139.1 b161.8 ab148.7 cd51.0 a47.3 a48.1 a48.8 efg
        I-K4817.9 a17.9 ab17.7 ab17.8 bc101.2 a80.0 b95.7 b92.3 b148.7 ab144.3 b165.8 ab152.9 bc51.2 a47.3 a49.0 a49.2 cdef
        I-K8418.0 a18.4 ab17.9 ab18.1 b101.9 a98.0 a106.8 a102.2 a151.3 a150.7 ab171.9 ab158.0 b51.4 a47.4 a49.2 a49.3 cde
        I-K12018.1 a19.7 a19.7 a19.2 a102.8 a107.0 a114.5 a108.1 a152.6 a163.5 a182.5 a166.2 a51.6 a47.5 a49.3 a49.5 bcd
        RC-K017.9 a14.5 de17.1 b16.5 ef85.5 c45.7 cd89.8 b73.7 d140.8 cd103.8 d157.5 bc134.5 gh49.5 a49.5 a48.2 a49.1 def
        RC-K4817.8 a14.5 de17.3 b16.5 ef92.1 b47.0 cd91.8 b77.0 d143.4 cd108.1 cd157.6 bc136.4 fg50.5 a50.0 a48.9 a49.8 abc
        RC-K8418.0 a14.7 de18.1 ab16.9 de92.5 b50.5 cd92.2 b78.4 d143.2 cd116.1 cd165.4 ab141.6 ef50.6 a50.3 a49.1 a50.0 ab
        RC-K12017.9 a15.4 cd18.1 ab17.1 cd92.6 b55.1 c92.7 b80.1 cd142.7 cd121.8 c167.2 ab143.9 de50.9 a50.4 a49.6 a50.3 a
        R-K016.6 b12.6 e16.1 b15.4 g65.0 d42.7 d66.3 c58.0 e134.0 e104.1 d140.9 c126.3 j48.5 a49.3 a46.9 a48.2 g
        R-K4817.1 ab13.0 e16.4 b15.5 g66.8 d44.3 cd72.6 c61.2 e137.8 de104.9 d141.2 c128.0 ij49.4 a49.4 a47.2 a48.7 f g
        R-K8417.3 ab13.6 de17.0 b15.6 g67.6 d45.0 cd76.3 c63.0 e138.0 de105.1 d141.8 c128.3 hij50.2 a50.2 a47.3 a49.2 edef
        R-K12017.4 a13.9 de17.4 b16.2 fg67.7 d46.8 cd75.0 c63.2 e139.7 cd110.6 cd153.1 bc134.0 ghi50.3 a51.6 a47.5 a49.8 abc
        I*17.9 a18.3 a18.2 a18.1 a99.6 a90.0 a101.8 a97.1 a149.4 a149.4 a170.5 a156.4 a51.3 a50.1 a48.9 a49.2 a
        RC*17.9 a14.8 b17.7 ab16.8 a90.7 b49.6 b91.6 b77.3 ab142.5 b112.4 b161.9 b139.0 ab50.4 a50.1 a48.9 a49.8 a
        R*17.1 b13.3 b16.7 b15.7 a66.8 c44.7 b72.6 b61.3 b137.4 c106.2 b144.3 c129.3 b49.6 b47.4 b47.2 a49.0 a
        K0**17.4 b14.7 b16.9 b16.4 c81.0 b54.5 b82.0 c72.5 c140.0 b115.6 c153.4 b136.3 c49.7 b48.7 a47.7 a48.7 c
        K48**17.6 ab15.1 b17.1 b16.6 c86.7 a57.1 b86.7 bc76.8 b143.3 a119.1 bc154.8 b139.1 c50.4 ab48.9 a48.3 a49.2 b
        K84**17.8 ab15.6 ab17.7 ab16.9 b87.3 a64.5 a91.8 ab81.2 a144.2 a124.0 b159.7 ab142.6 b50.8 a49.3 a48.5 a49.5 b
        K120**17.8 a16.3 a18.4 a17.5 a87.7 a69.6 a94.0 a83.8 a145.0 a131.9 a167.6 a148.2 a51.0 a49.8 a48.8 a49.9 a
        注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate。

        干旱年 (2015和2016年),滴灌处理 (I) 的四个产量性状均显著高于集雨处理 (RC) 和平作处理 (R),而在丰水年 (2014),滴灌处理的花盘直径和出仁率依然显著高于平作处理,但与集雨处理差异不显著。集雨处理在丰水年的花盘直径较平作显著增加花盘直径和出仁率;集雨处理在丰水年的盘粒重和千粒重均显著高于平作处理,但出仁率与平作没有显著差异。

        钾肥用量主要对千粒重有不同程度地影响。从三年平均结果看,K120水平的花盘直径、盘粒重、千粒重和出仁率均最高,且显著高于K0水平,在干旱年份 (2015和2016) 也显著高于K48水平,但与K84水平的差异不稳定。总的来讲,干旱年份K84和K120水平对产量性状有显著的促进效果。

      • K2O吸收量、钾素回收率和钾肥农学效率不论丰水年还是干旱年,均以滴灌处理 > 集雨处理 > 平作处理,滴灌处理向日葵的钾素吸收量显著高于平作处理,而对100 kg籽实吸钾量 (RIE) 没有显著影响 (表4)。

        表 4  不同栽培管理和钾肥用量下向日葵的钾肥利用效率

        Table 4.  potassium Use efficiencies of sunflower under different cultivation management and K inputs

        处理
        Treatment
        钾素吸收 (kg/hm2)
        K2O uptake
        K2O回收率 (%)
        K recovery
        农学效率 (kg/kg)
        Agronomy efficiency
        100 kg 籽实吸钾量 (kg)
        100 kg seeds-K2O requirement
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        I-K0205.3 b97.2 c73.1 e125.2 e6.673.142.354.05 e
        I-K48234.5 c125.9 b97.6 bc152.6 c60.959.851.057.26.166.587.046.266.953.752.834.51 cd
        I-K84248.0 b138.6 ab113.8 a166.8 b50.849.348.449.53.786.895.315.337.303.783.204.76 bcd
        I-K120258.1 a149.9 a123.8 a177.2 a44.043.942.243.42.895.584.424.637.543.873.394.93 ab
        RC-K0148.3 g56.3 f80.3 de95.0 h5.203.022.843.69 e
        RC-K48176.9 f85.6 e100.0 b120.8 e59.560.941.153.94.602.916.264.595.764.323.204.43 d
        RC-K84187.7 e91.2 cde121.2 a133.4 d46.841.548.745.72.762.036.493.766.094.553.634.76 bcd
        RC-K120192.6 e93.4 cd115.8 a133.9 d36.930.929.632.41.541.512.191.756.354.583.754.89 abc
        R-K0120.5 h56.5 f67.5 f81.5 i5.623.253.003.96 e
        R-K48145.1 g80.4 de87.2 cd104.2 g51.449.841.147.41.952.236.003.396.484.363.434.76 bcd
        R-K84151.7 g100.1 c97.7 bc116.5 f37.151.936.041.71.502.564.362.816.695.133.735.18 a
        R-K120150.3 g86.3 cde88.8 bcd108.5 g24.824.817.822.51.022.402.852.096.634.273.444.78 bcd
        I*236.5 a127.8 a102.0 a155.5 a51.951.047.250.04.286.355.595.417.113.642.944.56 a
        RC*176.4 b81.6 b104.3 a120.8 ab47.744.539.844.02.972.154.983.375.854.123.364.44 a
        R*141.9 c80.8 b85.3 b102.7 b37.842.231.637.21.492.404.402.766.364.253.404.67 a
        K0**158.0 c70.0 c73.6 c100.5 c5.833.142.733.90 c
        K48**185.5 b97.3 b94.9 b125.9 b57.356.844.452.84.233.576.434.756.404.143.154.56 b
        K84**195.8 a110.0 a110.9 a138.9 a44.947.644.445.62.683.835.393.976.694.493.524.90 a
        K120**200.3 a109.8 a109.5 a139.9 a35.233.229.932.81.813.503.152.826.844.243.534.87 a
        注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K1, K2, K3 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate; 钾肥农学效率=施钾增产量/钾肥施用量 Agronomy efficiency=Increased yield/K input; 钾肥回收率=处理增加的钾素吸收量/施钾量 × 100 Recovery rate of K=Increased K uptake/K input × 100;100 kg籽粒养分需求量=地上部吸钾量 (kg/hm2)/籽实产量 (kg/hm2) × 100 K requiremt for 100 kg seeds=aboveground K accumulation/seed yield × 100.

        施用钾肥显著提高了向日葵的钾素吸收量和100 kg籽实吸钾量 (RIE),K84和K120水平的钾素吸收量和100 kg籽实吸钾量 (RIE) 显著高于K48和K0水平,而K84和K120水平之间差异不显著;K48水平的钾素吸收量和100 kg籽实吸钾量 (RIE) 均显著高于K0水平。随着施钾量增加,向日葵钾素回收率和钾肥农学效率均下降。

      • 表5看出,栽培管理下对向日葵籽实含油率影响较小,只有2016年滴灌处理 (I) 与平作处理 (R) 有显著差异,3年定位试验结果表明 (表5),滴灌处理 (I) 和集雨处理 (RC) 的籽实含油率均为24.4%,平作处理 (R) 向日葵籽实含油率最低为24.0%,三者之间没有显著差异。

        表 5  栽培管理和钾肥用量对向日葵籽实含油率及亚油酸和油酸含量的影响

        Table 5.  Effects of K rate and cultivation management on oil content, linoleic acid and oleic acid content of sunflower achene

        处理
        Treatment
        含油率 Oil content (%)vs CK亚油酸含量 Linoleic acid (%)vs CK油酸含量 Oleic acid (%)vs CK
        201420152016平均201420152016平均201420152016平均
        I-K024.6 b23.2 ef22.9 ab23.6 fg17.6 bc16.6 bcd13.9 a16.1 c4.1 c3.6 ab6.2 ab4.6 c
        I-K4825.9 ab24.1 abc23.7 ab24.6 b1.018.5 ab17.1 abc14.4 a16.7 b0.64.3 bc3.7 ab6.5 a4.8 c0.19
        I-K8426.0 ab24.5 ab24.6 a25.0 a1.418.2 ab17.4 ab15.2 a16.9 ab0.94.6 bc4.0 ab6.4 a5.0 bc0.34
        I-K12026.2 a24.8 a24.5 ab25.2 a1.618.8 a17.8 a15.2 a17.3 a1.24.6 bc4.1 a6.2 ab5.0 bc0.37
        RC-K025.5 ab23.2 ef22.5 ab23.7 ef17.1 c16.3 cd13.3 a15.6 d5.7 b3.4 b6.2 ab5.1 bc
        RC-K4826.2 a24.1 abc22.7 ab24.3 bc0.618.8 a17.1 abc13.7 a16.5 bc0.94.7 bc3.5 b6.0 abc4.7 c–0.37
        RC-K8426.1 ab24.0 bc23.0 ab24.4 bc0.618.6 a17.0 abc13.8 a16.5 b0.94.6 bc3.4 b6.2 ab4.7 c–0.35
        RC-K12025.9 ab24.2 abc23.3 ab24.5 bc0.818.5 a17.1 abc14.0 a16.5 b0.94.4 bc3.7 ab6.4 a4.8 c–0.28
        R-K025.2 ab22.6 f21.7 b23.2 g15.4 d15.8 d13.2 a14.8 e7.1 a3.6 ab5.6 c5.5 ab
        R-K4825.6 ab23.7 cde22.3 ab23.9 def0.715.5 d16.4 cd13.5 a15.2 de0.47.5 a3.8 ab5.8 bc5.7 a0.26
        R-K8425.8 ab23.9 bcd22.5 ab24.1 cde0.915.6 d17.0 abc13.6 a15.4 d0.67.7 a3.8 ab5.7 bc5.8 a0.30
        R-K12025.5 ab24.3 abc22.9 ab24.2 bcd1.015.4 d16.6 bcd13.7 a15.2 de0.47.3 a3.7 ab6.2 ab5.7 a0.29
        I*25.7 a24.2 a23.9 a24.6 a0.7618.3 a17.2 a14.7 a16.7 a1.64.4 b3.8 a6.3 a4.9 a-0.80
        RC*25.9 a23.9 b22.9 ab24.2 a0.4018.3 a16.9 b13.7 b16.3 a1.14.8 b3.5 a6.2 ab4.8 a-0.82
        R*25.5 a23.6 b22.3 b23.8 a15.5 b16.5 c13.5 b15.1 a7.4 a3.7 a5.8 b5.7 a
        K0**25.1 b23.0 c22.3 a23.5 c16.7 b16.3 b13.5 a15.5 b5.6 a3.5 a6.0 a5.1 a
        K48**25.9 ab24.0 b22.9 a24.3 b0.817.6 a16.9 a13.9 a16.1 a0.65.5 a3.7 a6.1 a5.1 a0.03
        K84**26.0 a24.1 ab23.4 a24.5 ab1.017.5 a17.1 a14.2 a16.3 a0.85.6 a3.7 a6.1 a5.2 a0.10
        K120**25.9 ab24.4 a23.6 a24.6 a1.117.6 a17.2 a14.2 a16.3 a0.85.4 a3.8 a6.3 a5.2 a0.13
        注(Note):K0、K48、K84、K120 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K48, K84, K120 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate

        从钾肥用量水平来看,总的表现为随着钾肥用量的增加向日葵籽实的含油率也相应增加,平均增加0.8 ~1.2个百分点,其中,K48显著高于K0;K120显著高于K48但与K84差异不显著,K84与K48没有显著差异。因此,施K2O 120 kg/hm2可显著提高向日葵的出油率。

      • 向日葵籽实亚油酸含量与籽实含油率有相同趋势。总的来看,栽培措施对向日葵籽实中油酸和亚油酸含量没有显著影响,但是从不同年份看,滴灌处理在丰水年 (2014年) 和干旱年的籽实亚油酸含量均显著高于平作处理,而集雨在丰水年提高亚油酸含量的效果显著,干旱年提高的效果不稳定。滴灌和集雨处理的亚油酸含量会显著高于平作处理,而干旱年正相反;油酸含量滴灌和集雨处理在丰水年显著低于平作处理,干旱年不稳定。钾肥用量对亚油酸含量有影响,对油酸含量没有显著影响。施用钾肥显著提高籽实的亚油酸含量,但钾肥用量间没有显著差异。总的来看,滴灌和施用高量钾肥可以显著提高籽实出油率,高量钾肥还可以提高油脂中的亚油酸含量。

      • 栽培管理措施对向日葵籽实中油分的饱和脂肪酸 (硬脂酸和棕榈酸) 含量的影响较小,对矿物质和纤维素含量也没有显著影响 (表6)。

        表 6  2014—016年不同钾肥用量和水分管理下向日葵籽实中硬脂酸、棕榈酸、矿物质和粗纤维含量 (%)

        Table 6.  Contents of stearic acid, palmitic acid, mineral substance and crude fiber of Sunflower seeds affected by K rate and cultibation management

        处理
        Treatment
        硬脂酸 Stearic acid棕榈酸 Palmitic acid矿物质 Mineral粗纤维 Crude fiber
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        201420152016平均
        Average
        I-K01.20 abc1.23 ab0.93 b1.13 ab1.63 ab1.93 a1.77 b1.79 a2.33 a2.37 a2.50 a2.39 d40.5 ab37.3 bcd41.5 a39.8 ab
        I-K481.30 a1.23 ab1.03 ab1.20 ab1.73 a1.97 a1.73 b1.82 a2.37 a2.50 a2.57 a2.49 abcd40.1 ab38.4 bc41.3 a39.9 ab
        I-K841.30 a1.23 ab1.00 ab1.23 a1.63 ab2.07 a1.97 ab1.91 a2.37 a2.43 a2.57 a2.45 bcd39.7 ab41.9 a41.0 a40.9 a
        I-K1201.27 ab1.20 ab1.00 ab1.27 a1.73 a2.03 a1.87 ab1.86 a2.43 a2.57 a2.53 a2.53 ab39.4 ab37.4 bcd41.4 a39.4 ab
        RC-K01.03 c1.20 ab0.93 b1.03 b1.57 ab2.03 a1.80 ab1.81 a2.30 a2.40 a2.53 a2.41 cd41.3 a37.4 bcd40.2 a39.7 ab
        RC-K481.07 c1.20 ab1.07 ab1.17 ab1.50 bc2.20 a1.93 ab1.86 a2.37 a2.43 a2.70 a2.50 abc39.8 ab36.2 cd40.1 a38.7 ab
        RC-K841.10 bc0.97 b1.07 ab1.03 b1.40 c1.97 a2.13 a1.83 a2.40 a2.60 a2.70 a2.56 a39.6 ab34.9 d41.2 a38.6 b
        RC-K1201.07 c1.50 a1.07 ab1.23 a1.57 ab2.00 a1.83 ab1.79 a2.30 a2.37 a2.57 a2.43 bcd39.0 b35.6 cd40.7 a38.4 b
        R-K01.07 c1.30 ab1.03 ab1.13 ab1.57 ab2.17 a1.87 ab1.85 a2.27 a2.43 a2.50 a2.41 cd40.0 ab36.8 cd42.3 a39.6 ab
        R-K481.20 abc1.37 a1.03 ab1.17 ab1.60 ab2.20 a1.87 ab1.90 a2.47 a2.40 a2.63 a2.49 abc39.4 ab37.2 bcd41.3 a39.3 ab
        R-K841.20 abc1.40 a1.13 a1.17 ab1.57 ab2.27 a1.93 ab1.92 a2.60 a2.43 a2.67 a2.57 a39.3 ab36.0 cd40.9 a38.7 ab
        R-K1201.20 abc1.47 a1.07 ab1.13 ab1.57 ab2.10 a1.87 ab1.83 a2.53 a2.53 a2.63 a2.58 a39.1 b40.1 ab41.4 a40.2 ab
        I*1.27 a1.22 a0.99 b1.15 a1.68 a2.00 a1.83 a1.84 a2.38 a2.47 a2.54 b2.46 a39.9 a38.7 a41.3 a40.0 a
        RC*1.07 b1.22 a1.05 a1.12 a1.51 b2.05 a1.93 a1.82 a2.34 a2.45 a2.63 a2.47 a39.9 a36.0 a40.6 a38.8 a
        R*1.17 ab1.39 a1.05 a1.21 a1.58 ab2.18 a1.88 a1.88 a2.47 a2.45 a2.61 a2.52 a39.5 a37.5 a41.4 a39.5 a
        K0**1.10 b1.23 ab0.97 b1.10 b1.59 a2.04 a1.81 b1.81 a2.30 a2.40 a2.51 a2.40 b40.6 a37.2 a41.3 a39.7 a
        K48**1.19 ab1.28 ab1.03 ab1.18 ab1.61 a2.12 a1.84 ab1.86 a2.40 a2.44 a2.63 a2.49 a39.8 ab37.3 a40.9 a39.3 a
        K84**1.20 a1.19 b1.06 a1.14 ab1.53 a2.10 a2.01 a1.89 a2.46 a2.49 a2.64 a2.53 a39.6 ab37.6 a41.0 a39.4 a
        K120**1.18 ab1.40 a1.07 a1.21 a1.62 a2.04 a1.86 ab1.83 a2.42 a2.49 a2.58 a2.51 a39.2 b37.7 a41.2 a39.3 a
        注(Note):K0、K1、K2、K3 代表施 K2O 量为 0, 48, 84 and 120 kg/hm2 The K2O input rate in K0, K1, K2, K3 were 0, 48, 84 and 120 kg/hm2; I—垄沟种植膜下滴灌 Planting in furrow with drip irrigation under film; RC—垄沟种植雨养 Planting in furrow without irrigation; R—平作覆膜雨养 Planting in flat field withou irrigation; *—同一栽培模式下四个施钾量处理的平均值 Average of four K input rate treatments under the same cultivation; **—同一施钾量下三种栽培模式的平均值 Average of three cultivation modes under the same K input rate.

        钾肥用量对向日葵籽实中油分的硬脂酸含量有显著影响,总的表现为随着施钾量的增加硬脂酸含量也增加,K0与K120处理之间差异显著。钾肥用量对棕榈酸、矿物质和纤维含量没有显著影响 (表6)。

      • 2014—2016年向日葵不同栽培管理条件下施用钾肥的试验结果表明 (表7),连续种植3年后,滴灌 (I)、集雨 (RC) 和平作 (RC) 处理的土壤钾素含量平均分别为115.5、142.8和145.5 mg/kg。

        表 7  栽培管理与钾肥交互土壤-植物系统的钾素平衡

        Table 7.  Potassium balance of the soil-plant system with cultuvation and K rate interaction

        处理
        Treatment
        土壤速效钾 Soil exchangeable K (mg/kg)3年施钾量
        K2O rate of 3 years
        (K2O kg/hm2)
        土壤残留钾
        Soil remains
        (K2O kg/hm2)
        向日葵3年吸钾量
        K2O uptake of 3 years
        (K2O kg/hm2)
        钾平衡
        K2O balance
        (K2O kg/hm2)
        播前 Before sowing收获后 After harvest
        I-K07684.7023.4388.4–364.9
        I-K4876121.2144122.0473.1–207.0
        I-K8476128.1252140.8516.1–123.3
        I-K12076128.1360140.8547.2–46.4
        RC-K07697.2057.2298.1–241.0
        RC-K4876131.0144148.5377.6–85.0
        RC-K8476165.1252240.6416.975.6
        RC-K12076178.0360275.4416.8218.5
        R-K07687.3030.5254.3–223.8
        R-K4876119.2144116.6325.7–65.1
        R-K8476178.0252275.4361.7165.7
        R-K12076197.4360327.8336.2351.6
        I*76115.5252106.7481.2–185.4
        RC*76142.8252180.4377.4–8.0
        R*76145.5252187.6319.557.1
        K0**7689.7037.1313.6–276.6
        K48**76123.8144129.1392.1–119.1
        K84**76157.1252218.9431.639.3
        K120**76167.8360248.0433.4174.6
        注(Note):土壤钾量 (kg/hm2) = 土壤速效钾含量 (mg/kg) × 2250000 kg/hm2 × 1.2/1000000; 土壤钾残留量为收获后和播种前土壤钾量之差, 基础土壤速效钾含量为 76 mg/kg, 折合耕层土壤钾量 205.2 kg/hm2。Soil K2O amount =soil exchangeble K content × 2250000 kg/hm2 × 1.2/1000000; Remaining soil K2O amlunt was the difference of soil K2O amount after harvest and before sowing; The basic soil exchangeble K content was 76 mg/kg, equaling to available K2O amount of 205.2 kg/hm2 in 0-20 cm layer;

        从土壤钾素平衡来看,滴灌处理 (I) 条件下,土壤-植物系统钾素平衡3年平均为-185.4 kg/hm2,有所亏缺;随着施钾量的增加,土壤-植物系统的钾素逐渐趋于平衡,K0水平亏缺364.9 kg/hm2,K48水平亏缺207 kg/hm2,K84水平亏缺123.3 kg/hm2,K120水平亏缺46.4 kg/hm2,土壤-植物系统的钾素基本平衡 (图2)。

        图  2  栽培管理和钾肥用量对土壤-植物系统钾素平衡的影响

        Figure 2.  Effects of cultivation management and K rate on K balance of the soil-sunflower system

        集雨处理 (RC) 条件下,土壤-植物系统钾素平衡3年平均为−8 kg/hm2,基本平衡;K0、K48、K84、K120处理的土壤-植物系统钾素亏缺依次为−241.0、−85.0、75.6、218.5 kg/hm2,在K84处理 (K2O 84 kg/hm2) 时已略有盈余,K120处理 (K2O 120 kg/hm2) 时盈余较高。

        平作处理 (R) 土壤-植物系统钾素平衡3年平均为57.1 kg/hm2,略有盈余。K0、K48、K84、K120处理土壤-植物系统钾素盈亏依次为−223.8、−65.1、165.7、351.6 kg/hm2,K48处理 (K2O 48 kg/hm2) 的土壤-植物系统的钾素已基本平衡,再增加钾肥用量造成钾素的盈余浪费。

      • 在阴山北麓旱作区,水是限制农业生产的主要因素。全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 是内蒙古推广的高效利用降水的向日葵栽培方法,三年试验结果表明,与传统的平作栽培相比,全覆膜垄膜沟植集雨可聚集雨水,减少蒸发,提高降水利用率,提高施肥的效果[26-27],增加向日葵花盘直径、千粒重和出仁率,从而提高籽粒产量[28]。垄膜沟植滴灌是在向日葵现蕾~开花期需水高峰期,通过膜下滴灌对向日葵补充水分[29]。依据三年试验结果,垄膜沟植补灌 (I) 的籽实产量最高且基本稳定,比平作覆膜雨养 (R) 平均增产54.9%。

        灌溉既能有效地利用肥料中的钾素,也能有效地利用土壤中的钾素[30]。从结果可以看出 (表3),干旱缺水条件下,较高的钾素营养有利于向日葵的产量形成。钾肥和水分对作物产量和品质有重要影响,有无灌溉条件对于钾肥肥效的发挥影响很大,保证灌溉可以使作物有效地利用钾肥[31-32]。连续三年试验,栽培措施与施钾量有显著的交互效应,垄膜沟植补灌条件下随施钾量增加向日葵产量也增加,呈正效应;垄膜沟植集雨情况下,向日葵生育期降水量正常时随着钾肥用量的增加产量也增加,呈正效应,如果生育期降水量较少时,增施钾肥增产不明显;平作覆膜雨养由于土壤水分条件最差,增施钾肥没有显著增产。从本试验结果可以看出,灌溉或集雨等提高向日葵水分供应的措施下,较高的钾肥用量即可满足向日葵生长及产量和品质的需求,而在缺水条件下,较低的钾肥用量可以提高向日葵的产量。

        向日葵是高耗钾作物,连作种植使土壤钾素被向日葵大量吸收利用,增加水分供应 (滴灌补水和集雨栽培) 显著增加了向日葵的钾素吸收量和100 kg籽实产量需钾量,降低了钾素的回收率和钾肥的农学效率。施钾不足迫使植物主要从土壤钾素中获取钾,导致土壤钾素过度利用,从而影响向日葵的产量和品质[8]。土壤钾素盈亏严重影响向日葵的盘粒数、千粒重和籽实产量,降低籽实含油率[16]。因此,在改变栽培技术提高水分利用和供应能力的同时,需要注意钾肥的施用,以防止土壤钾素亏缺而影响向日葵产量和品质。

      • 栽培技术和钾肥用量显著影响向日葵的籽实产量和土壤钾素的平衡。在阴山北麓,水肥供应是影响向日葵生产和钾肥效率的重要因素。无论丰水年还是干旱年,采用垄膜沟植栽培技术可以有效利用降雨,提高产量和钾肥的效率,如果在该技术中通过滴灌进一步增加向日葵的水分供应,则可以实现向日葵的高产稳产。综合考虑钾肥效果、水分状况和土壤钾素的平衡,在丰水年份或者在有灌溉条件下,施用K2O 48~84 kg/hm2即可,而在干旱条件下,需要施用K2O 120 kg/hm2来保证向日葵的产量。

    参考文献 (32)
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