董合林， 李鹏程， 刘敬然， 刘爱忠， 孙 淼， 赵新华， 刘志红， 王晓茹

(中国农业科学院棉花研究所，棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000)

钾肥用量对麦棉两熟制作物产量和钾肥利用率的影响

董合林， 李鹏程， 刘敬然， 刘爱忠， 孙 淼， 赵新华， 刘志红， 王晓茹

(中国农业科学院棉花研究所，棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000)

【目的】本试验旨在明确施钾量对麦棉两熟制作物产量和钾肥利用率的影响，确定周年两季作物最高产量与经济最佳钾肥施用量，为黄淮海平原麦棉两熟制地区合理施用钾肥提供依据。【方法】试验于2008～2009年分别在黄淮海平原黄淮亚区的商丘市和黄海亚区的内黄县进行，采用麦棉两季田间定位试验，两季施钾总量设置5个水平(K2O 0、105、210、315、420 kg/hm2)，其中小麦和棉花的单季施钾量各占总量的50%(即K2O 0、52.5、105、157.5、210 kg/hm2)，各处理氮肥和磷肥施用量一致。分析不同施钾量的麦、棉产量及构成因素、两季产值与效益及钾肥利用率的差异；建立麦、棉钾肥效应方程，计算麦、棉两季最高产量及经济最佳施钾量。【结果】 1)与对照(K2O 0 kg/hm2)相比，商丘市和内黄县试验点4个施钾处理的小麦子粒产量显著提高，分别增产6.6%～9.8%和7.2%～8.9%，以施钾105 kg/hm2的产量最高，但4个施钾处理间产量差异不显著；施钾可显著提高小麦穗粒数和千粒重；施钾对小麦有效穗数无显著影响；商丘和内黄试点小麦经济最佳施钾量分别为75.7 kg/hm2和63.9 kg/hm2，最高产量施钾量分别为143.2 kg/hm2和111.6 kg/hm2。2)与对照(K2O 0 kg/hm2)相比，商丘和内黄试验点4个施钾处理的棉花分别增产42.3%～52.5% 和10.9%～15.6%，以施K2O 105 kg/hm2的产量最高，4个施钾处理间产量差异不显著；施钾可显著提高棉花单株成铃数和铃重，对衣分无显著影响。商丘和内黄试点棉花经济最佳施钾量分别为106.9 kg/hm2和111.3 kg/hm2，最高产量施钾量分别为113.2 kg/hm2和138.0 kg/hm2。3)施钾可显著提高麦棉两季总产值和效益，均以两季施钾210 kg/hm2的总产值和效益最高，但4个施钾处理间差异不显著。在一定施钾量范围内，小麦和棉花的氮、磷、钾养分积累量随施钾量的提高而增加，但施钾量超过这一范围后氮、磷、钾养分的积累量趋于稳定。商丘试点小麦钾肥利用率随施钾量的增加而降低；内黄试点小麦钾肥利用率以施钾量105 kg/hm2最高，超过此量随施钾量的增加而降低。小麦、棉花的钾肥偏生产力、农学利用率均随施钾量的增加而降低。麦棉两季钾肥利用率随施钾量的增加而降低。【结论】本试验条件下，在一定施钾量范围内(麦棉两季0～210 kg/hm2)，小麦和棉花产量均随施钾量的增加而提高，但超过这一范围产量出现下降或趋于稳定；两熟制小麦和棉花施钾增产的主要原因是提高了小麦穗粒数和千粒重及棉花单株成铃数和铃重；增施钾肥有利于提高小麦和棉花产量，但却降低了钾肥利用率。

钾肥用量；麦棉两熟制；产量；钾肥利用率

二十世纪80年代初期黄淮海平原大部分地区土壤钾素较丰富，但三十多年来，随着农田氮、磷化肥用量的加大和作物单产水平的大幅度提高，作物消耗土壤钾素量增加，同时长期忽视钾肥的施用，致使土壤钾素长期处于亏缺状态，许多地区土壤缺钾面积逐步扩大，缺钾程度不断加深，作物施钾效果日益显著，增施钾肥已成为提高作物产量的重要措施之一[1-4]。黄淮海平原既是我国粮食主产区，又是棉花主产区，麦棉两熟是该地区主要的棉花种植制度。关于钾肥施用量对小麦和棉花产量的影响已有大量报道[5-8]，但这些研究主要针对单作小麦和单季棉花，而关于麦棉两熟田周年两季钾肥增产效应及适宜施用量的研究报道较少。本试验采用两季定位试验，分别研究了黄淮海平原黄淮和黄海两个亚区麦棉套种条件下周年高产高效钾肥施用总量及其麦棉各季钾肥的合理分配，以期为麦棉两熟制田的钾肥合理施用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2008～2009年在河南省黄淮平原亚区商丘市梁园区和黄海平原亚区内黄县两试验点进行。试验地土壤类型均为潮土，商丘试验点耕层(0—20 cm)土壤有机质含量9.5 g/kg、全氮0.70 g/kg、有效磷19 mg/kg、速效钾78 mg/kg；内黄试验点耕层(0—20 cm)土壤有机质含量14.3 g/kg、全氮1.0 g/kg、有效磷19 mg/kg、速效钾109 mg/kg。

试验设5个处理，各处理麦棉两季施钾总量分别为K2O 0、105、210、315、420 kg/hm2，小麦和棉花单季施钾量均为两季总量的50%，即为K2O 0、52.5、105、157.5、210 kg/hm2，分别在小麦和棉花播种前全部基施。各处理小麦施氮总量为N 180 kg/hm2，基肥和拔节期追施，各占50%；棉花施氮总量为N 210 kg/hm2，基肥占40%、初花期40%、盛花期20%。各处理小麦、棉花施磷量均为P2O5105 kg/hm2，分别在小麦、棉花播种前全部基施。商丘试验点各处理重复3次，内黄试验点各处理重复4次，随机区组排列。

商丘试验点小区面积72 m2，采用3-1式麦棉套种方式，即带宽1 m，2008年10月28日播3行小麦，行距20 cm；预留棉行空档60 cm，2009年5月8日移栽1行棉花，小麦收割后棉花形成1 m等行距；小麦品种为周麦22号，平均基本苗151.3×104plant/hm2；棉花品种为鲁棉研28，移栽密度3.65×104plant/hm2。内黄试验点小区面积64 m2，采用4-2式麦棉套种方式，即带宽1.6 m，2008年10月15日播4行小麦，行距20 cm；预留棉行空档1 m，2009年4月30日直播2行棉花，小麦收割后棉花形成1.1 m和50 cm宽窄行；小麦品种为周麦16，平均基本苗数262.43×104plant/hm2；棉花品种为鲁棉研28，密度5.57×104plant/hm2。

1.2 测定项目与方法

小麦施肥犁地前每小区取0—20 cm耕层土样，测定有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。小麦收获前，每小区选3个点(商丘试验每点1 m2，内黄试验每点1.6 m2)，用于调查和测定总有效穗数、穗粒数和千粒重，保留50株测定全株氮、磷和钾含量。棉花收获前，每小区选定10株，调查单株铃数，测定铃重和衣分；每小区取样3株用于测定全株氮、磷和钾含量。

土壤有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法；全氮采用浓H2SO4-混合加速剂消煮—半微量开氏法；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法；速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提—原子吸收分光光度计测定。植株全氮采用浓H2SO4-混合加速剂消煮—半微量开氏法；磷和钾采用H2SO4-HClO4消煮，分别用钼锑抗比色法和原子吸收分光光度计测定。

有关参数的计算方法如下:

麦棉两季总产值=小麦产量×小麦价格+子棉产量×子棉价格

施钾效益增加量=施钾区产值-不施钾区产值-施钾区钾肥费用

小麦分蘖有效穗数=总有效穗数-基本苗数

钾肥表观回收率=(施钾区植株钾素吸收量-不施钾区植株钾素吸收量)/钾肥用量×100%

钾肥偏生产力=施钾区产量/钾肥用量

钾肥农学利用率=(施钾区产量-不施钾区产量)/钾肥用量。

钾素经济学利用效率=经济学产量/植株钾素吸收量

钾素生物学利用效率=生物学产量/植株钾素吸收量

试验数据采用DPS统计分析软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 施钾量对麦、棉产量及其构成因素的影响

表1表明，两试验点不同施钾量对小麦总有效穗数和分蘖有效穗数无显著影响。商丘试验点4个施钾处理(K2O 52.5、105、157.5、210 kg/hm2)穗粒数均显著高于不施钾处理，但4个施钾处理间穗粒数差异不显著；内黄试验点，施钾量0～105 kg/hm2，穗粒数随施钾量的增加而显著提高，但施钾量超过105 kg/hm2后穗粒数趋于稳定。商丘试验点，施钾量0～105 kg/hm2，千粒重随施钾量的增加而显著提高，施钾量超过105 kg/hm2后千粒重趋于稳定；内黄试验点，4个施钾处理千粒重均极显著高于不施钾处理，但施钾处理间千粒重接近。两个试验点，4个施钾处理的子粒产量均显著或极显著高于不施钾处理，商丘和内黄试验点各施钾处理分别增产6.6%～9.8%和7.2%～8.9%；但4个施钾处理间子粒产量无显著差异，其中以施钾105 kg/hm2的产量最高，超过此施钾量后产量略有下降。

注(Note): 同列数值后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5% 和1%显著水平Values followed by different small and capital letters in same column mean significant among treatments at the 5% and 1% levels, respectively.

从表2可以看出，两试验点施钾4个处理的棉花单株成铃数均极显著高于不施钾处理，但施钾处理间差异不显著。商丘试验点，施钾比不施钾处理可显著提高铃重，但施钾量在52.5～210 kg/hm2范围内铃重没有显著差异；内黄试验点，施钾量在0～105 kg/hm2，棉花铃重随施钾量的增加而显著提高，施钾量超过105 kg/hm2后，棉花铃重趋于稳定。施钾量对子棉衣分无显著影响，两试验点的结果一致。4个施钾处理的子棉产量均极显著高于不施钾处理，商丘试验点施钾处理增产42.3%～52.5%，内黄试验点增产10.9%～15.6%；但施钾处理间的子棉产量差异不显著，其中以施钾量105 kg/hm2的子棉产量最高。

注(Note): 同列数值后不同小、大写字母分别表示同一试验点处理间差异达5%和1%显著水平 Values followed by different small and capital letters in same column mean significant among treatments in the same location at the 5% and 1% levels, respectively.

2.2 施钾量对麦、棉两季产值和效益的影响

两试验点4个施钾处理的麦棉两季总产值均极显著高于不施钾处理(表3)，施钾处理的效益也极显著或显著高于不施钾处理；但4个施钾处理间两季总产值和效益无明显差异，其中麦棉两季的总产值和效益均以两季施钾量210 kg/hm2最高。

2.3 麦棉两季经济最佳和最高产量施钾量

表4结果显示，商丘试验点的小麦、棉花经济最佳施钾量分别为75.7 kg/hm2和106.9 kg/hm2，内黄试验点分别为63.7 kg/hm2和111.3 kg/hm2，此时小麦、棉花施钾利润最大；低于上述施钾量，施钾利润相对较低；超过上述施钾量，利润减少。商丘试验点小麦、棉花最高产量的施钾量分别为143.2 kg/hm2和113.2 kg/hm2，内黄试验点分别为111.6 kg/hm2和138.0 kg/hm2，此时小麦、棉花产量最高，如果再增加施钾量，则不仅减少经济效益，而且出现减产。因此，若从经济效益角度出发，小麦、棉花的施钾量应以经济最佳施钾量为上限；如从产量角度考虑，施钾量应以最高产量施钾量为上限。

注(Note): 同列数值后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5%和1%显著水平 Values followed by different small and capital letters in same column are significant at the 5% and 1% levels among treatments, respectively.

注(Note): K2O—5.88 yuan/kg; 小麦价格Wheat grain—2.0 yuan/kg; 子棉Seed cotton—9.1 yuan/kg; y—小麦产量Wheat grain yield, 子棉产量Seed cotton yield(kg/hm2); x—K2O施用量K2O application rate(kg/hm2); *-P<0.05.

2.4 施钾量对麦、棉钾肥利用率的影响

表5表明，商丘试验点小麦钾肥利用率随施钾量的增加而降低；内黄试验点小麦施钾105 kg/hm2的利用率最高，施钾量超过105 kg/hm2，钾肥利用率随施钾量的增加而降低。两季钾肥利用率，商丘试验点随施钾量的增加而逐步极显著降低；内黄试验点两季施钾量210、105 kg/hm2间差异不显著，施钾量315、420 kg/hm2比105、210 kg/hm2的极显著降低。施钾各处理小麦、棉花的钾肥偏生产力、农学利用率均随施钾量的增加而降低。

注(Note): PARE—Potassium apparent recovery efficiency; PPFP—Potassium partial factor productivity; PAUE— Potassium agronomic use efficiency. 同列数值后不同小、大写字母分别表示同一试验点处理间差异达5%和1%显著水平 Values followed by different small and capital letters in same column are significant among treatments in a location at the 5% and 1% levels, respectively.

2.5 施钾量对麦、棉植株干物质、氮、磷、钾积累量及钾素利用效率的影响

从表6可以看出，小麦干物质积累量随施钾量的增加而提高，商丘试验点施钾量52.5 kg/hm2与不施钾处理的干物质量无显著差异，施钾量105、157.5、210 kg/hm2均比0、52.5 kg/hm2的干物质积累量极显著提高，施钾量超过105 kg/hm2后小麦干物质积累量趋于稳定；内黄试验点4个施钾处理的小麦干物质积累量均极显著高于不施钾处理，施钾量超过157.5 kg/hm2后小麦干物质积累量趋于稳定。施钾处理小麦氮素积累量均显著高于不施钾处理，商丘和内黄两个试验点的施钾量分别在超过105、52.5 kg/hm2后，小麦氮素积累量趋于稳定。小麦磷素积累量在施钾量超过105 kg/hm2后无显著变化。施钾处理小麦钾素积累量均极显著高于不施钾处理，商丘和内黄试验点分别在施钾量超过105、157.5 kg/hm2后小麦钾素积累量趋于稳定。两试验点小麦钾素经济利用效率和生物学利用效率均随施钾量的增加而降低，施钾各处理均极显著低于不施钾处理；商丘试验点的施钾处理间无显著差异；内黄试验点施钾量在0～157.5 kg/hm2范围内，随施钾量的增加钾素经济利用效率和生物学利用效率显著或极显著降低，施钾量210 kg/hm2比157.5 kg/hm2的略有下降。

棉花的干物质积累量随施钾量的增加而提高(表7)，各施钾处理均极显著高于不施钾处理，商丘和内黄试验点的施钾量分别达到157.5、105 kg/hm2时，继续增加施钾量对棉花干物质积累量无显著影响。施钾可显著提高棉花氮、磷、钾养分的积累量，商丘和内黄试验点施钾量分别达到105、157.5 kg/hm2时，棉株氮素积累量趋于稳定；两试验点的施钾量达到105 kg/hm2时，棉株磷素积累量均趋于稳定；施钾量达到157.5 kg/hm2时，棉株钾素积累量趋于稳定。商丘试验点棉花钾素经济利用效率以施钾52.5 kg/hm2的处理最高，超过52.5 kg/hm2后随施钾量的增加而降低，但各处理间差异不显著；施钾量为0～157.5 kg/hm2，钾素生物学利用率随施钾量的增加而显著降低，施钾量达到157.5 kg/hm2时趋于稳定。内黄试验点棉花经济利用效率在施钾0～105 kg/hm2范围内差异不显著，但施钾量达到157.5 kg/hm2比不施钾和施钾52.5 kg/hm2的处理显著下降；钾素生物利用效率随施钾量的增加而降低，施钾量达到157.5 kg/hm2时趋于稳定。

注(Note): PEUE—Potassium economics utilization efficiency; PBUE—Potassium biological utilization efficiency. 同列数值后不同小、大写字母分别表示同一试验点处理间差异达5%和1%显著水平 Values followed by different small and capital letters in same column are significant among trentments in the same location at the 5% and 1% levels, respectively.

注(Note): PEUE—Potassium economics utilization efficiency; PBUE—Potassium biological utilization efficiency. 同列数值后不同小、大写字母分别表示同一试验点处理间差异达5%和1%显著水平 Values followed by different small and capital letters in same column mean significant among treatments in the same location at the 5% and 1% levels, respectively.

3 讨论与结论

3.1 钾肥施用量对小麦产量的影响及钾肥合理用量

武际等[9]研究指出，低钾(土壤速效钾含量78.3 mg/kg)土壤，不同钾肥用量(K2O 30～150 kg/hm2)小麦增产幅度为8.5%～18.8%，最高产量(4544.3 kg/hm2)施钾量为K2O 101.0 kg/hm2；中钾(速效钾含量120.6 mg/kg)土壤，不同钾肥用量小麦增产幅度为5.3%～13.7%，最高产量(5137 kg/hm2)施钾量为K2O 97.0 kg/hm2。刘枫等[10]研究表明，在土壤速效钾含量101.5 mg/kg 条件下，以施钾量K2O 80 kg/hm2的小麦产量最高(3944 kg/hm2)，增产13.7%。本研究表明，在商丘试点低钾(速效钾含量78 mg/kg)土壤和内黄试点中钾(速效钾含量109 mg/kg)土壤上，小麦不同施钾量均表现出显著的增产效果，增产率分别为6.6%～9.8%和7.2%～8.9%；两试验点小麦最高产量施钾量分别为K2O143.2 kg/hm2和111.6 kg/hm2(最高产量分别为5822 kg/hm2和5550 kg/hm2)，经济最佳施钾量分别为K2O 75.7 kg/hm2和63.9 kg/hm2。本试验小麦最高产量施钾量较高与其小麦产量水平相一致，说明小麦高产施钾量不但与土壤钾素水平相关，同时也与小麦的产量水平相关。

以往研究结果表明，钾肥对产量构成因素的影响不一致。武际等[11]研究表明，小麦施用钾肥提高了小麦穗粒数和千粒重，对有效穗数无显著影响；张国平[ 12]指出，小麦施钾的增产作用表现在提高了有效穗数和千粒重。李冬花等[13]认为施用钾肥的增产效应主要表现在增加了有效穗数和穗粒数，对千粒重则无明显影响。于振文等[14]从盆栽砂培试验得出，增施钾肥可以促使小麦有效穗数、穗粒数和千粒重的增加。苗艳芳等[15]的盆栽土培试验结果显示，在含钾较低的土壤上施用钾肥，对增加小麦的穗粒数和千粒重有较大的作用。本试验表明，小麦施钾可显著提高穗粒数和千粒重，但施钾对小麦有效穗数无显著影响，这与武际和苗艳芳的研究结果一致；与上述其他研究结果不完全一致的原因，可能与土壤含钾量以及试验条件的差异有关。

3.2 棉花施用钾肥的增产效应及其钾肥适宜用量

刘全喜等[7]在河北衡水市的试验表明，土壤速效钾含量小于41.5、 41.5～83、 83～125 mg/kg的棉田，施钾量为K2O 112.5 kg/hm2时分别增产27.9%、15.7%和11.0%。宋美珍等[16]在河南、河北和山东38次试验结果表明，土壤速效钾含量小于83 、83～100、>125 mg/kg的棉田，适宜施钾量分别为K2O 180～240、小于180、147 kg/hm2，钾肥的增产作用表现在提高棉花单株结铃数和铃重。邢竹等[17]试验结果表明，在土壤速效钾52 mg/kg的条件下，氮钾肥配施增产89.5%，氮磷钾配施增产91.5%，钾肥的增产作用也主要表现在提高单株铃数和铃重。范希峰等[18]提出，施用钾肥对棉花单株铃数的影响最大，其次是铃重，对衣分的影响最小。张学斌等[8]研究表明，土壤速效钾含量为69.7～92.0 mg/kg时，施钾量K2O 75～150 kg/hm2，对棉花有显著增产作用。邱任谋[19]在河南45次的棉田钾肥试验平均增产16.7%，其中土壤速效钾含量在小于83、83～104和大于104 mg/kg时，施用钾肥分别增产19.6%、11.6 %和6.8%～11.6%，施用钾肥可提高棉花单株铃数和铃重，衣分也有明显提高。董合忠等[20]试验结果表明，棉花施钾增产的原因主要是提高棉株单株铃数和铃重，而对衣分无影响。本研究表明，商丘和内黄两试验点的棉花施钾量为K2O 52.5～210 kg/hm2时均有显著增产效果，两试验点的施钾处理分别增产42.3%～52.5%和10.9%～15.6%，由于商丘试点土壤钾素含量较低，其增产效果显著高于内黄试点；两试验点棉花最高产量施钾量分别为K2O 113.2 kg/hm2和138.0 kg/hm2，经济最佳施钾量分别为K2O 106.9 kg/hm2和111.3 kg/hm2。施钾增产主要表现在提高棉花单株铃数和铃重，但对子棉衣分无显著影响，这与前人的多数研究结果一致。

3.3 施钾量对小麦和棉花养分吸收和钾素利用率的影响

王桂良等[21]提出，小麦施钾可显著提高钾素吸收量，但施钾量超过K2O 90 kg/hm2，钾素吸收量趋于稳定；施钾量在K2O 135 kg/hm2以下，随施钾量的增加氮吸收量增加，但超过K2O 135 kg/hm2后氮吸收量下降。辛承松等[22]试验表明，在中、低和高三种盐化程度土壤上棉田施用钾肥均可显著促进棉花对氮、磷和钾素的吸收。高媛等[23]研究表明，棉花钾素吸收量随施钾量的增加而提高，在K2O 0～70 kg/hm2的施钾范围内，氮、磷吸收量随着钾肥施用量的增加而提高，而过量施用钾肥则会使氮、磷吸收量下降；适量施钾(K2O 70 kg/hm2)可以提高钾肥利用率，而超过K2O 70 kg/hm2则钾肥利用率出现下降。本研究表明，小麦和棉花施钾可显著提高植株氮、磷和钾素吸收量；但施钾量达到一定水平后，氮、磷和钾的吸收量保持稳定。钾肥施用量对其利用率的影响在两试验点的结果不一致，商丘试验点小麦钾肥利用率随施钾量的增加而降低；而内黄试验点钾肥利用率以施钾量K2O 105 kg/hm2最高，超过此量则随施钾量的增加而降低。麦棉两季钾肥利用率两试验点均随施钾量的增加而降低，施钾各处理的小麦、棉花钾肥偏生产力、农学利用率均随施钾量的增加而降低。

总之，在本试验条件下，麦棉两熟制农田施钾均能显著提高小麦穗粒数、千粒重及棉花单株成铃数、铃重，从而提高周年两季产量和效益。若从经济效益角度出发，小麦、棉花的施钾量应以经济最佳施钾量为上限；若从产量需求考虑，施钾量应以最高产量施钾量为上限。小麦和棉花施钾可显著提高植株的氮、磷和钾素吸收量；但施钾量达到一定水平后，氮、磷和钾的吸收量趋于稳定。麦棉两季钾肥利用率随施钾量的增加而降低。小麦、棉花的钾肥偏生产力、农学利用率均随施钾量的增加而降低。

[1] 易玉林. 河南省土壤养分状况研究[J]. 河南科学, 2012, 30(7): 882-886. Yi Y L. Soil nutrients status in Henan province[J]. Henan Science, 2012, 30(7): 882-886.

[2] 郑义, 程道全, 葛树, 等. 河南潮土钾素变化状况与钾肥肥效[J]. 土壤, 1998,(3): 161-164. Zheng Y, Cheng D Q, Ge Setal. Potassium status and effect of potassium fertilizer of alluvial soil in Henan province[J]. Soils, 1998,(3): 161-164.

[3] 李贵宝, 尹澄清, 孙克刚, 等. 河南省土壤库中钾养分资源状况的研究[J]. 自然资源学报, 2004, 15(2): 138-142. Li B G, Yin C Q, Sun K Getal. Study on change of soil potassium resources in Henan province[J]. Journal of Natural Resources, 2004, 15(2): 138-142.

[4] 慕兰, 郑义, 申眺, 等. 河南省主要耕地土壤肥力监测报告[J]. 中国土壤与肥料, 2007,(2): 17-22. Mu L, Zheng y, Shen Tetal. Report of supervise and test on soil fertility of mostly infield stamp in Henan province[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2007,(2): 17-22.

[5] 姜东, 戴廷波, 荆奇, 等. 氮磷钾肥长期配合施用对冬小麦子粒品质的影响[J]. 中国农业科学, 2004, 37(4): 566-571. Jiang D, Dai T B, Jiang Qetal. Effects of long-term combined application of N, P and K fertilizer on grain quality in winter wheat[J]. Scientia Agriculturea Sinica, 2004, 37(4): 566-571.

[6] 张翔, 毛家伟, 王守刚,等. 河南主要土类玉米小麦轮作制下施用钾肥效应研究[J]. 中国土壤与肥料, 2009,(1): 20-22. Zhang X, Mao J W, Wang S Getal. Effect of potash on yield and economic benefit in wheat-maize rotation system of Henan province[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2009,(1): 20-22.

[7] 刘全喜, 马连运. 衡水耕层土壤钾素状况及施钾效果[J]. 土壤肥料, 1997,(4): 29-31. Liu Q, Ma L Y. Potassium status in the tilth soil and effect of potassium fertilizer in Hengshui city[J]. Soil and Fertilizer, 1997,(4): 29-31.

[8] 张学斌, 汪立刚, 王继印, 等. 河南省中低产棉区施用钾肥的效果研究[J]. 中国棉花, 2002, 29(4): 7-9. Zhang X B, Wang L G, Wang J Yetal. Study on effect of potassium fertilizer of middle and low yield cotton area in Henan province[J]. China Cotton, 2002, 29(4): 7-9.

[9] 武际, 郭熙盛, 王允青, 等. 不同土壤供钾水平下施钾对弱筋小麦产量和品质的调控效应[J]. 麦类作物学报, 2007, 27(1): 102-106. Wu J, Guo X S, Wang Y Qetal. Effects of potassium on grain yield and quality of soft-gluten wheat on soil with different K supplying levels[J]. Journal Triticeae Crops, 2007, 27(1): 102-106.

[10] 刘枫, 王允青, 刘英. 淮北砂姜黑土地区小麦施钾效应研究[J]. 土壤肥料, 2003,(4): 20-23. Liu F, Wang Y Q, Liu Y. Research on response of applying potassium fertilizer for wheat in shajiang black soil in North China[J]. Soil and Fertilizer, 2003,(4): 20-23.

[11] 武际, 郭熙盛, 王允青, 等. 钾对强筋小麦产量和品质的调控效应[J]. 中国土壤与肥料, 2007,(2): 59-60, 74. Wu J, Guo X S, Wang Y Qetal. Effect of potassium on grain yield and quality of strong gluten wheat[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2007,(2): 59-60,74.

[12] 张国平. 钾素对小麦氮代谢与产量的影响[J]. 浙江农业大学学报, 1985, 11(4): 463-472. Zhang G P. Effect of potassium on nitrogen metabolism and grain yield in winter wheat[J]. Journal of Zhejiang Agricultural University, 1985, 11(4): 463-472.

[13] 李冬花, 郭瑞林, 张毅, 等. 钾肥对小麦产量及营养品质的影响研究[J]. 河南农业大学学报, 1997, 31(4): 357-361. Li D H, Guo R L, Zhang Yetal. Study on effects of potassium fertilizer on wheat yield and nutritive quality[J]. Journal of Henan Agricultural University, 1997, 31(4): 357-361.

[14] 于振文, 张炜, 余松烈. 钾营养对冬小麦养分吸收分配、产量形成和品质的影响[J]. 作物学报, 1996, 22(4): 442-447. Yu Z W, Zhang W, Yu S L. The effect of potassium nutrition on absorption and distribution of nutrient, yield formation and grain quality in winter wheat[J]. Acta Agronomica Sinica, 1996, 22(4): 442-447.

[15] 苗艳芳, 张会民, 史国安, 等. 不同供钾能力的土壤施用钾素对冬小麦的增产效应[J]. 麦类作物, 1999, 19(3): 58-60. Miao Y F, Zhang H M, Si G Aetal. Effect of potassium fertilizer on yield of the wheat in soil of different potassium supplying capacity[J]. Tritical Crops, 1999, 19(3): 58-60.

[16] 宋美珍, 杨惠元, 蒋国柱. 黄淮海棉区钾肥效应研究[J]. 棉花学报, 1993, 5(l): 73-78. Song M Z, Yang H Y, Jiang G Z. Studies on the effect of potassium fertilizer in the Huanghuaihai cotton growing district of China[J]. Cotton Science, 1993, 5(l): 73-78.

[17] 邢竹, 申建波, 郭建华, 等. 高产棉花营养吸收规律及钾肥效果研究初报[J]. 土壤肥料, 1994,(4): 25-28. Xing Z, Shen J B, Guo J Hetal. Study on nutrient uptake and the effect of potassium fertilizer of high yield cotton[J]. Soil and Fertilizer, 1994,(4): 25-28.

[18] 范希峰, 王汉霞, 田晓莉, 等. 钾肥对棉花产量的影响及最佳施用量研究[J]. 棉花学报, 2006, 18(3): 175-179. Fan X F, Wang H X, Tian X Letal. Effects of potassium on yield of cotton(GossypiumhirsutumL.) and optimal quantity of potassium in Huanghuaihai Plain, China[J]. Cotton Science, 2006, 18(3): 175-179.

[19] 邱任谋. 钾肥对棉花的作用及施用技术[J]. 河南农业科学, 1986,(6): 8-10. Qiu R M. Effect and application techniques of potassium fertilizer on cotton[J]. Journal of Henan Agricultural Science, 1986,(6): 8-10.

[20] Dong H Z, Kong X Q, Li W Jetal. Effects of plant density and nitrogen and potassium fertilization on cotton yield and uptake of major nutrients in two fields with varying fertility[J]. Field Crops Research, 2010, 119: 106-113.

[21] 王桂良, 黄玉芳, 叶优良. 不同钾肥品种和用量对小麦产量品质和养分吸收利用的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2009, 27(5): 35-40. Wang G L, Huang Y F, Ye Y L. Effects of different K sources and rates on grain yield, quality and nutrient absorption of wheat[J]. Agricultural Research in Arid Areas, 2009, 27(5): 35-40.

[22] 辛承松, 董合忠, 罗振, 等. 黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应研究[J]. 作物学报, 2010, 36(10): 1698-1706. Xin C S, Dong H Z, Luo Zetal. Effects of N, P, and K fertilizer application on cotton grown in saline soil in Yellow River delta[J]. Acta Agronomica Sinica, 2010, 36(10): 1698-1706.

[23] 高媛, 张炎, 胡伟, 等. 不同钾肥用量对长绒棉养分吸收、分配和利用的影响[J]. 棉花学报, 2009, 21(1): 39-45. Gao Y, Zhang Y, Hu Wetal. Effect on the nutrient absorption, assignment and efficiency of different potassium fertilizer in sea-island cotton[J]. Cotton Science, 2009, 21(1): 39-45.

Effect of potassium application on crop yields and potassium use efficiencies in a wheat-cotton double cropping system

DONG He-lin, LI Peng-cheng, LIU Jing-ran, LIU Ai-zhong, SUN Miao, ZHAO Xin-hua, LIU Zhi-hong, WANG Xiao-ru

(InstituteofCottonResearchofChineseAcademyofAgriculturalSciences/TheStateKeyLaboratoryofCottonBiology,Anyang,Henan455000,China)

【Objectives】 The aim for this study was to define effect of potassium application rate on crop yields and potassium use efficiencies in a wheat-cotton double cropping system, and to determine the highest yield and economic optimum potassium fertilizer rate for the two crops. The results could provide evidence for suitable potassium applied amount in the wheat and cotton cropping system of North China Plain. 【Methods】 The field experiments with five treatments of total K2O application rates(0, 105, 210, 315 and 420 kg/hm2) were conducted in Shangqiu city and Neihuang county, Henan province from 2008 to 2009. The single-season K2O application rates for wheat and/or cotton were 50% of the total, and the nitrogen and phosphate fertilizers for each treatment were the same. Through analyzing the difference of crop yield, output value and increased benefit of wheat and cotton, and potassium use efficiency(KUE) in the five potassium treatments, the maximum yield and economic optimum potassium application rate of wheat-cotton were calculated using potassium mathematical modeling.【Results】1) Compared to K2O 0 kg/hm2, the wheat yield for the other four potassium treatments are increased by 6.6%-9.8% and 7.2%-8.9% in the two experimental sites, respectively, and the highest yield is obtained at the potassium rate of 105 kg/hm2, whereas there are no differences among the four potassium treatments. In addition, wheat grains per spike and 1000-grain weights are increased significantly in the four potassium treatments(P<0.05), whereas no significant differences are observed in the effective spike numbers. Moreover, the optimum wheat yields are obtained at the potassium application rates of 75.7 kg/hm2and 63.9 kg/hm2, respectively, in the two experimental sites, whereas the maximum wheat yields appear at the potassium application rates of 143.2 kg/hm2and 111.6 kg/hm2, respectively. 2) Compared to K2O 0 kg/hm2, the cotton yields for the other four potassium treatments are increased by 42.3%-52.5% and 10.9%-15.6% in the two experimental sites, respectively, and the highest yields are obtained at the potassium rate of 105 kg/hm2, whereas there are no differences among the four potassium treatments. In addition, The boll numbers per plant and boll weights are increased significantly at the four potassium treatments(P<0.05), whereas no significant differences are observed in lint percentage. Moreover, the optimum wheat yields are obtained at the potassium application rates of 106.9 kg/hm2and 111.3 kg/hm2, respectively, in the two experimental sites, whereas the maximum wheat yields appear at the potassium application rates of 113.2 kg/hm2and 138.0 kg/hm2, respectively. 3) The output values and increased benefits of wheat and cotton are increased significantly in the four potassium treatments, and the highest values are obtained at the potassium rates of 210 kg/hm2. However, there are no significant differences among the four potassium treatments, except the treatment of K2O 0 kg /hm2. At the experimental site of Shangqiu city, the potassium apparent recovery efficiency(KARE) of wheat is decreased with the increase of potassium application rate. At the experimental site of Neihuang county, the highest KARE of wheat is obtained at the treatment of 105 kg/hm2, and then the KARE of wheat is declined with the potassium application increasing. With the potassium application increasing, the accumulation amounts of nitrogen, phosphorus and potassium for both wheat and cotton are increased within a certain amount of potassium, but over this range, their accumulation amounts are steady-going. The total KARE in the wheat-cotton double cropping system is decreased with the increase of potassium application rate, as well as the potassium partial factor productivities and agronomic efficiencies of wheat and cotton. 【Conclusion】 In this study, the yields of wheat and cotton are increased with the increase of potassium application rate at a suitable range, and then decline or have a unchanged trend. The crop yields for both wheat and cotton are improved, resulting from grains per spike and 1000-grain weight increasing significantly in parallel with boll number per plant and boll weight. However, the total KARE in the wheat-cotton double cropping system is decreased with the increase of potassium application rate.

potassium application rate; wheat-cotton double cropping; yield; potassium use efficiency

2014-04-22 接受日期: 2014-07-10 网络出版日期: 2015-05-06

棉花生物学国家重点实验室开放课题(CB2014A18)；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-18-17)项目资助。

董合林(1964—)，男，河南内黄县人，副研究员，主要从事植物营养生理与肥料资源利用研究。 E-mail: donghl@cricaas.com.cn

S512.06.01；S562.01

A

1008-505X(2015)05-1159-10