1、钾素水平对绿豆产量及养分吸收积累的影响李莉 1 展茗 2 万正煌 1 仲建锋 1 陈宏伟 1(1.湖北省农科院粮食作物研究所，武汉 430064；2.华中农业大学植物科学技术学院，武汉 430070.)摘要：通过田间试验与采样分析研究了钾肥施用对绿豆氮磷钾吸收积累量和产量构成因子的影响。结果表明：绿豆植株中钾养分积累量随钾肥施用量的增加呈抛物线变化趋势，施钾提高了籽粒和茎杆中钾的积累量，其中钾素用量为90-135 kg/hm 2时，养分积累量最高。施钾(K 20)45、90、145和180kg/hm 2与不施钾相比平均籽粒产量分别增加40.4%、44.4%、50.1%和28.7%，荚果含钾量增
2、加39.8%、80.5%、90.8%和39.2%，植株地上部钾素总累积量提高32.4%、39.2%、54.3%和30.7%。说明施钾能提高绿豆产量、提高荚果对钾素吸收和累积。施用钾肥效应方程为Y=838.25+7.5979X-0.0354X 2（R 2=0.954），说明合理施用钾肥，可以提高钾肥利用率和绿豆产量，施用过量则出现报酬递减。关键词：绿豆；钾肥；氮磷钾；产量Effect of Potassium Application on Yield and Nutrient Accumulation of Mung BeanLi Li1, Zhan Ming2, Wan Zhenghuang1
3、, Zhong Jianfeng1, Chen Hongwei1(1Institute of Food Crops,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064;2College of Plant Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China.)Abstract: Through the field experiment and the sampling analysis, effect of potassium applicatio
4、n on N, P and K accumulation and yield component of mung bean was studied. The results indicated that there was a parabola regular pattern of the nutrient accumulation while the application rate of K increased. The total accumulation of K in the mung bean stems and pods increased with the applicatio
5、n of potassium fertilizer, and the maximum was at 90-135 kg ha1 K fertilizer.Compared to no K treatment,the average yield of the treatment with K2O rates 45,90,135 and 180kg/hm2 increased by 40.4%,44.4%,50.1% and 28.7%,and average K content in pods increased by 39.8%、80.5%、90.8% and 39.2%, total K u
6、ptake by the aboveground parts of mung bean average increased by 32.4%、39.2%、54.3% and 30.7%, respectivelyThe results illustrated that K application increased the yield. The regression equation is y=838.25+7.5979X-0.0354X2（R 2=0.954）,show that proper potassium application could increase mung bean yi
7、eld and inprove the utilization efficiency, but excessive amount of fertilizer application should reduce the fertilizer usage efficiency.Key words: Mung bean; K application; N，P and K; Yield绿豆是湖北省丘陵和山地重要的杂粮作物之一，与其他作物相比具有生育期短、适播期长、适应性广等明显的生理生态优势 1 。绿豆中的蛋白质是全价蛋白质，人体必需直接从食物中摄取的八种氨基酸在绿豆中含量十分丰富，是人们理想的营养保
8、健食品 2。近年来随着人们生活水平提高，绿豆作为医食同源作物，其需求量和消费量呈现出日益增加趋势。钾在作物生理代谢过程中功能特殊被赞誉为“品质元素”。钾在土壤中以 KCL、K 2SO4、KNO 3等盐类形式存在，在水中则解离成K+而被根吸收 3。在所有元素中，钾是对作物健康影响最大的元素，试验证明，钾素营养充足的植株，通常能表现出较强的抗病和抵抗环境胁迫的能力。土壤中速效钾含量过低时，植物叶片的叶尖、叶缘处易出现黄绿色斑块，叶面凹凸不平，生长缓慢，株茎矮小不开张。当土壤中K过量时，会阻碍植物对N、Mg、Ca等元素的吸收和利用，钾被吸收后，在植株体内不形成稳定的化合物，因而移动性很强，具有随生长
9、中心的转移而转移的特点，易引起各种生理性病害 4-7。笔者通过田间试验测定不同生育期绿豆植株地上部分N、P、K吸收量，分析绿豆养分吸收特性及钾肥利用率，探讨绿豆对钾肥施用的反应规律，以期为绿豆高产、养分高效管理技术提供一定理论依据和实践指导。1 材料与方法1.1 试验区概况试验于2009年6月至9月在湖北省武汉市洪山区省科院南湖试验农场进行，试验农场位于北纬3028，东经11425，海拔20m。试验地前作为小麦，土壤基本肥力性质为： pH6.73，有机质29.7g/kg，全N 0.84g/kg、全P 0.66g/kg、全K 5.09g/kg、速效磷39.8mg/kg、速效钾56.3mg/kg。
10、1.2 供试材料供试绿豆品种为鄂绿4号，2009年通过湖北省农作物品种审定委员会审定。该品种株型紧凑，直立生长，籽粒种皮黑色，有光泽；结荚集中，不炸荚、不褐变，适于一次性收获。1.3 试验设计试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积3.2m5.0m=16m 2。试验中钾素（K 2O）设5个水平（0、45、90、135、180kg/hm 2），分别用K 0，K 45，K 90，K 135，K 180表示（表1）。表 1 试验设计Table 1 Test design施肥量（kg/hm 2）Fertilization dosage处理Treatment N P2O5 K20K0 60 90 0K4
11、5 60 90 45K90 60 90 90K135 60 90 135K180 60 90 1806月15日播种，行株距为50.013.5cm，7月1日定苗，以小区面积进行定株，种植密度为15.0万株/公顷。供试肥料氮肥为尿素，含N量46.5；磷肥为过磷酸钙，含P 2O5为12.5；钾肥为氯化钾含K 2O为60。磷肥、钾肥基施，氮肥1/2做基肥，1/2于分枝期结合松土时追施。1.4 测定指标及方法植株N、P、K测定：每处理在绿豆分枝期和成熟期选取代表性植株5株，按照叶片、茎秆(含叶柄)和荚果3部分在105烘箱中杀青40 min，75烘干至恒重后测定干物重，干样粉碎后充分混合，制成分析样品，测
12、定氮、磷、钾含量。准确称取样品0.200g经H 2SO4-H2O2消煮后，用凯氏定氮法测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾 8 。成熟时各处理小区取3行每行取中间3m的植株进行小区测产，并另取样5株测定单株荚数、单株粒数、单株荚重、单株粒重、百粒重、开花数、成荚率。钾肥偏生产力=施钾区产量施钾量。钾肥农学利用率=(施钾区产量-空白区产量)施钾量。1.5 数据分析方法数据处理采用EXCEL2003和DPS7.05统计分析软件对数据进行多重比较和方差分析。2 结果与分析2.1 不同钾肥水平对绿豆产量的影响不同钾肥施用水平对绿豆群体产量的影响见表 2，试验结果表明施用钾肥能显著提高绿
13、豆产量。施用钾肥处理的产量比不施钾肥绿豆产量提高 28.65%-50.11%，其中以 K135处理产量最高，平均 1235.04kg/hm2。钾肥不同水平处理绿豆产量差异不显著，但均显著高于不施钾肥处理。表明提高土壤中供 K 水平对绿豆产量增长有明显促进作用。当钾素用量低于 135 kg/hm2时，随着钾肥用量的提高，绿豆群体产量出现了递增的趋势，但各施钾处理间差异不显著；当钾素用量超过 135 kg/hm2时，绿豆产量呈下降趋势。表明适量施用钾肥能协调绿豆库源关系、促进群体增产潜力发挥，过度施用钾肥则对绿豆产量提高的促进效应降低。表 2 钾肥用量对绿豆群体产量的影响Table 2 Yield
14、 under different application amounts of K fertilizer产量 Yield(kg/hm 2)处理Treatment 平均产量（kg/hm 2)Average差异显著性（LSD 法）Least significant differenceK0 690.97 900.45 876.81 822.74 bK45 1290.35 1103.07 1072.36 1155.26 aK90 1306.95 1165.72 1091.17 1187.95 aK135 1354.03 1103.58 1247.50 1235.04 aK180 994.83 944
15、.22 1236.41 1058.49 a注：字母表示达5%显著水平。Note:letters mean significant at 5% level.2.2 不同钾肥水平对绿豆产量构成因素的影响表 3 钾肥用量对绿豆产量构成因素的影响Table 3 The effects of different application amounts of K fertilizer on yield components of mung bean 处理Treatment单株荚果数（个）Pods per plant每荚粒数（个）Seeds per pod百粒重（g）Weight of per 100-se
16、ed单株花数（个）Flowers per plant单株成荚率（%）Pod setting rate per plantK0 23.37 7.11 5.00 59.60 39.21K45 24.62 7.05 5.34 68.50 35.94K90 25.68 7.19 5.24 86.28 29.77K135 26.09 7.64 5.14 87.02 29.99K180 23.87 7.43 5.34 76.98 31.01表 3 表明，在 N、P 肥施用量相同情况下，增施钾肥能明显促进绿豆各产量因素的构成。施用钾肥后，绿豆单株荚果数增加了 2.1-11.6%，其中以 K135处理对绿豆单
17、株荚果数形成的促进效果最好，超过此用量，钾肥的促花增荚效应降低。施钾处理较对照的每荚粒数增加了 1.1%-7.5%、百粒重增长了 2.8%-6.8%，其中 K135处理对绿豆荚粒数的促进作用最明显，超过这一施用水平则表现为高钾施用的报酬递减现象。分析不同施钾处理的单株花数可知，钾肥对绿豆花芽分化有较好的促进作用，增施钾肥后绿豆单株花芽数明显增加，增加幅度在 14.9%-46%之间，随着钾肥用量增加，绿豆单株花荚数呈抛物线变化趋势，以K90和 K135处理单株花芽数最多。在一定范围内增加钾肥施用量，可促进绿豆花芽分化，增加单株荚果数和每荚粒数，提高百粒重。绿豆单株成荚率主要受绿豆单株花数和结荚数
18、的影响，分析表 3 可知，施钾能增加绿豆单株花数和单株荚数，但花数和荚数的增加不成正比，因此随钾肥施用量增加，绿豆单株成荚率表现出递减趋势。表明绿豆开花成荚率的提高不只受钾肥施用量影响，如何减少绿豆的落花和提高结荚率还有待深入研究。2.3 绿豆分枝期不同钾肥施用水平下植株N、P、K积累规律绿豆分枝期不同器官的养分积累存在明显差异（表 4）。各处理都表现为植株中氮素积累量最高，其次为钾素，磷素积累量最低，同一处理中绿豆叶片和茎杆中 N、P、K积累总量为叶片茎杆。养分的积累在绿豆不同器官中的表现为：叶片中氮素的积累量高于茎秆 3-4 倍，叶片中磷素的积累高于茎杆中积累量 2 倍左右，茎杆中钾的含量
19、与叶片中的含量相差不明显。绿豆茎杆中 N、P、K 积累量表现为钾氮磷，其中钾素占茎杆中三元素总积累量的 52%-66%，磷素占 0.05%-0.09%。绿豆叶片中各养分的积累量表现为氮钾磷，其中氮素占叶片中三元素总积累量的 61%-74%，含量最少的磷素占 0.05%-0.06%。表 4 施钾量对绿豆分枝期茎杆和叶片养分积累量的影响Table 4 Influence of different potassium levels on nutrient accumulation for stages of branching养分积累量（kg/hm 2）Nutrient accumulation K
20、0 K45 K90 K135 K180茎秆 Stem 1.94 1.84 1.42 1.87 1.23叶片 Leaves 8.71 6.85 6.83 6.32 5.34N合计 Total 10.65 8.70 8.25 8.19 6.56茎秆 Stem 0.45 0.35 0.23 0.38 0.29叶片 Leaves 0.71 0.68 0.52 0.66 0.54P2O5合计 Total 1.16 1.03 0.76 1.05 0.83茎秆 Stem 2.57 3.00 2.95 4.00 2.98叶片 Leaves 2.38 3.05 3.29 3.43 2.65K2O合计 Total
21、 4.95 6.05 6.24 7.43 5.62比较不同施钾处理间的养分积累可知，合理施用钾肥能促进绿豆分枝期茎杆和叶片中钾素的积累。施钾肥处理相对不施钾肥处理，绿豆单株钾素的积累量增加幅度在 13%-50%之间。随着钾肥用量增加，绿豆单株钾素的积累量呈抛物线变化趋势，以 K135处理钾素积累增加最大，但当钾的施用量高于 135kg/hm2时，绿豆单株钾素的积累量表现为快速下降趋势。增施钾肥后，绿豆植株中氮素的积累量随施钾量增加而递减，磷素的积累量也呈现出下降的趋势。相对不施钾处理，绿豆叶片中氮素的积累量减少了 21%-39%，茎秆中氮素的积累量减少了 4%-37%，叶片和茎秆中磷素的积累以
22、 k90处理最少，降低了 34%左右。2.4 绿豆成熟期不同钾肥施用水平下植株N、P、K在各器官的分配规律表 5 施钾量对绿豆成熟期各器官养分积累量的影响Table 5 Influence of different potassium levels on nutrient accumulation for stages of ripening养分积累量（kg/hm 2）Nutrient accumulation K0 K45 K90 K135 K180茎秆 Stem 16.70 21.23 8.03 12.82 5.67N叶片 Leaves 19.59 17.32 12.31 13.04 22
23、.53荚果 Pods 33.77 50.08 42.02 65.65 52.21合计 Total 70.06 88.62 62.35 91.51 80.42茎秆 Stem 4.56 4.42 3.16 3.48 2.45叶片 Leaves 2.58 2.81 1.97 3.04 2.02荚果 Pods 5.15 6.00 5.24 8.31 6.93P2O5合计 Total 12.28 13.23 10.38 14.83 11.40茎秆 Stem 22.10 30.67 24.96 32.94 29.64叶片 Leaves 8.69 8.65 9.84 7.46 8.96荚果 Pods 19.
24、42 27.14 35.06 37.05 27.04K2O合计 Total 50.20 66.46 69.86 77.46 65.63增施钾肥后，各处理绿豆成熟期植株中钾养分积累量较对照都有明显增加，增幅为 30%-54%，其中以 K90和 K135处理钾养分积累量最高。从单株积累量上分析表明，绿豆植株中钾养分积累量随钾肥施用量增加呈抛物线变化趋势。当钾素用量超过 135 kg/hm2时，钾养分在绿豆植株中的积累量呈现下降趋势，表明适量施用钾肥能促进绿豆群体钾的积累，但过度施用钾肥则会导致报酬递减现象的产生。分析表 5 中各处理荚果中的 N、P、K 养分的总积累量可知，增施钾肥有利于绿豆荚果中
25、 N、P、K 养分的积累，各处理荚果中 N 和 P 的积累量表现为 K135K 180K 45K 90K 0；K 的积累量则表为：K 135K 90K 45K 180K 0。三元素的积累总量较不施钾处理分别提高了 94%、61%和 190%，表明合理增施钾肥后，促进了荚果中 N、P、K 养分的积累。在绿豆成熟期，不同器官中各种养分的积累比例存在差异（表5）。总体说来，各处理绿豆群体、叶片和荚果中养分的积累量表现为氮钾磷，绿豆茎杆中各养分的积累量表现为钾氮磷。分析不同处理茎杆中三元素的积累量可知，K 135处理植株的养分总积累量最高，表明当钾肥施用量不高于135kg/hm 2时，有利于绿豆植株中
26、N、P、K三元素的积累。分析不同处理荚果的养分积累量可知，K 135 K180 K90 K45 P0，表明适量增施钾肥有利于养分在荚果中的分配和累积。2.5 钾肥利用效应分析对钾肥的利用效率进行分析可知，不同施钾处理的钾肥利用率有明显的差别。钾肥偏生产力反映了绿豆吸收肥料钾和土壤钾后所产生的边际效应。随着施钾量增加，钾肥偏生产力逐渐降低，以施钾 45 kg/hm2最高，为 25.67kg/kgK2O。钾肥农学利用率表示的是施用每千克纯钾增收绿豆产量的能力。随着施钾量的增加，钾肥农学利用率逐渐降低，以施钾 45 kg/hm2最高，为 7.39kg/kg K2O。拟合钾肥用量与绿豆产量间的一元二次
27、肥料效应方程为 Y =838.25+7.5979X-0.0354X2 （R 2 = 0.954）。本方程中二次项系数为负值，说明过量施用钾肥会降低绿豆产量，造成肥料利用率的下降。根据方程求解得出钾素推荐的最高用量为 107kg/hm2，最佳经济用量为 98kg/hm2。根据肥料效应方程以及相应的钾肥推荐用量计算本试验的理论最高产量为 1245.9kg/hm2，理论最佳经济产量为1242.9kg/hm2，两者间产量差别不显著。在实际运用中应综合考虑生产中投入和产出的关系，寻求得到最高利润。3 结论与讨论栽培措施中肥料对产量和品质的影响非常重要，钾被认为是品质元素，直接参与或调节作物营养代谢与循环
28、，与经济性状改良密切相关，受到广泛关注；作为植物营养主要元素之一，钾对作物影响研究从来没有停止过。多数研究表明，施钾对于改善作物的经济性状有利 9-11。本研究结果表明，在N、K肥施用量相同情况下，合理增施钾肥能明显促进绿豆单株花芽分化，提高单株荚果数，增加每荚粒数，提高百粒重，并最终通过群体产量体现出来。但过量施用钾肥则促花增荚效应显著降低，表现出高钾施用的报酬递减现象，造成投入成本的增加和资源浪费。绿豆分枝期不同器官的养分积累表现为叶片养分总积累量大于茎杆，叶片中氮素的积累高于茎秆 3-4 倍，磷素的积累较茎杆中超出 2 倍。绿豆茎杆中 N、P、K 积累表现为钾氮磷，其中钾素占茎杆中三元素
29、总积累量的 52%-66%。合理施用钾肥能提高绿豆茎杆和叶片中钾素的积累，相对不施钾肥处理绿豆单株钾素的积累量增加幅度在 13%-50%之间。随着钾肥用量增加，绿豆单株钾素的积累量呈抛物线变化趋势，以 K135处理钾素积累增加最大。增施钾肥后，成熟期绿豆植株中钾养分的积累量随钾肥施用量增加呈抛物线变化趋势，其中钾素用量为90-135 kg/hm 2时，绿豆单株钾素的积累量最高。当钾素用量超过135 kg/hm2时，绿豆植株中钾素积累量呈下降趋势，出现报酬递减现象。合理增施钾肥可提高成熟期绿豆养分积累量，其中叶片和荚果中的积累量表现为氮钾磷，绿豆茎杆养分积累量表现为钾氮磷。不同钾肥处理荚果的养分
30、积累量表现为K 135 K180 K90 K45 K0，表明适量增施钾肥有利于养分在荚果中的分配和累积。K 135处理植株的养分总积累量最高，表明当钾肥施用量不高于135kg/hm 2时，有利于绿豆植株中N、P、K的积累。中国是世界上钾肥主要消费国，2007年我国农田钾肥表观消费量达750万吨(K 2O)，其中自给率只有30，进口依赖度达到70，因此提高作物对钾肥的吸收利用效率是缓解资源短缺、节约资源的重要途径 12。合理施用钾肥可提升钾肥利用效率、提高作物产量和养分吸收量，同时也有效的阻控了农田养分的损失，减少了环境污染问题，有利于高产高效农业模式的形成。本试验中，随着施钾量增加，钾肥偏生产
31、力和钾肥农学利用率逐渐降低，以施钾45 kg/hm 2最高，分别为25.67kg/kgK 2O和7.39kg/kg K 2O。根据绿豆产量得到的钾肥效应方程，绿豆钾素推荐最高用量107kg/hm 2，最佳经济用量为98kg/hm 2。总体来说，在我国人多地少、资源紧缺的情况下，今后研究肥料元素主要方向，要注意协调好养分投人、作物生产和环境风险之间的矛盾，使养分管理与节水、高产栽培等农作技术相结合，从而实现农业高产高效与环境友好协调发展。针对绿豆生产，在合理施用钾肥的基础上，还应加大绿豆根系吸钾机制、根系吸钾效率、土壤环境、植物体内钾运输、转运和合理分配、土壤钾与其他植物营养的相互作用机制等方面
32、的研究，进一步提高钾肥利用效率。参考文献1李莉，万正煌，黄益勤，等湖北绿豆地方种质资源鉴定和主要农艺性状评价J 现代农业科学，2009， 16(01)：30-332金彪 绿豆的养生智慧 M.长春：吉林科学技术出版社， 20103慕成功钾素 营养及施肥技术M.北京：中国农业科技出版社，19954RD 芒森农业中的钾M.范钦桢，郑文钦， 译北京：北京科学出版社， 19955宗大辉，徐 辉 ，李晓翠钾肥的作用及施用方法 J吉林 农业，2007， (5)：32-336闫春娟，宋书 宏，王文斌，等大豆 钾营养研究进展J大豆科学，2009，28(5)：926-930 7张福锁，王激清， 张卫峰，等中国主要
33、粮食作物肥料利用率 现状与提高途径J土壤学 报，2008，45(5)：915-9248鲍士旦 农业 土壤化学分析M.北京：中国农业出版社， 20009唐忠厚，李洪民， 张爱君，等施钾对甘薯常规品质性状及其淀粉RVA特性的影响J浙江 农业学报，2011， 23(1)：46-5110李银水， 鲁剑 巍，廖星，等钾肥用量对油菜产量及钾素利于效率的影响 J中国油料作物学报， 2011，33(2)：152-15611陈昆，刘世琦， 张自坤，等钾素营养对大蒜生长、光合特性及品质的影响J植物营养与肥料学报，2011， 17(2)：506-51212孙爱文， 张卫 峰，杜芬，等中国 钾资源及钾肥发展战略J现代化工， 2009，(9)：10-16基金项目：现代农业产业技术体系专项资金资助项目（CARS-09）; 湖北省自然科学基金重点项目（2010CB01101）;湖北省农业科技创新中心资助项目（2007-620-001-03）；农业科技成果转化项目（2011-017-002）；国际科技合作项目（0S2012ZR0233）作者简介： 李莉（1974-），女，武汉人，助理研究 员，主要从事食用豆育种与栽培研究，（ 电话）13657272970（电子邮箱）通讯作者，万正煌，研究员，（电话）027-87389611（电子信箱）
