地下滴灌系统钾肥施用对马铃薯生长及产量影响的优化研究

本研究通过地下滴灌系统（SDI）探究不同钾肥（K 20/50/70 kg ha?1）追肥对马铃薯（Solanum tuberosum L.）生长及产量的影响，揭示K50处理（50 kg ha?1）可最大化钾吸收与产量（增产56.7%），同时阐明土壤阳离子交换容量（CEC）对钾利用效率的关键调控作用，为干旱区资源高效农业提供实践方案。

　　

地下滴灌系统钾肥施用对马铃薯生长及产量的影响

摘要

研究通过地下滴灌系统（subsurface drip system, SDI）探究钾肥（K）追肥对马铃薯生长及产量的影响。系统采用40 cm埋深的滴灌管道，灌溉量为243 mm ha^?1，设置4种处理：仅灌溉（I）、K 20、K 50和K 70 kg ha^?1。结果表明，K50处理的钾吸收量最高，过量施肥（K70）导致钾在土壤残留。尽管不同钾处理间生长差异不显著，但K50的产量最高（较灌溉增产24.5%），且灌溉对产量的贡献随钾肥有效性增加而减弱。

1 引言

马铃薯作为全球重要粮食作物，其产量受水分和养分（尤其是NPK）供应影响显著。浅根系特性使其对水分敏感，而钾肥在块茎膨大期需求极高。传统施肥效率低（钾利用效率仅10%-19%），且过量施肥易引发环境问题。地下滴灌（SDI）通过直接供水至根区，可提升水肥利用效率，但钾肥最佳施用量尚不明确。

2 材料与方法

2.1 试验田环境
试验在韩国庆尚国立大学农场进行（砂壤土，pH 7.15，EC 0.08 dS m^?1），采用随机区组设计。滴灌管道埋深40 cm，间距80 cm，灌溉量243 mm ha^?1。
2.2 处理设计
基肥（NPK 100-88-130 kg ha^?1）基础上，于块茎形成期和膨大期分两次追施钾肥（KCl，60%）。
2.3 数据分析
通过ANOVA和Duncan检验比较处理差异，并建立钾肥用量与产量的二次回归模型。

3 结果

3.1 水分与钾肥扩散
灌溉6小时后，40 cm土层含水量达44.7%，表层（0 cm）为25.4%。钾肥通过毛细作用向表层迁移，K50处理下电导率（EC）在10-20 cm土层显著升高。
3.2 生长与产量
K50处理的钾吸收量最高（块茎膨大期>形成期），且土壤残留钾最少。尽管茎叶生长无显著差异，但其块茎鲜重（56.7%增幅）和市场率均最优。过量施肥（K70）导致土壤钾积累（516 mg kg^?1），抑制产量提升。
3.3 回归分析
灌溉贡献率（β=0.508）高于钾肥（β=0.469），但K50处理下两者协同效应最强。模型预测：灌溉+钾肥（50 kg ha^?1）可实现56.7%增产。

4 讨论

4.1 水肥协同机制
砂壤土中水分扩散速率与钾离子迁移受CEC调控，K50处理下土壤K⁺含量（364-365 mg kg^?1）接近最优阈值，过量则引发养分失衡。
4.2 农业实践意义
SDI系统通过精准水肥耦合，可缓解干旱胁迫，减少劳动力（如除草），为气候变暖下的可持续种植提供范例。

5 结论

钾肥（50 kg ha^?1）通过SDI系统追施可优化马铃薯产量，而灌溉仍是增产主导因素。该策略适用于干旱区资源高效管理，未来需结合土壤CEC特性进一步优化钾肥用量。