摘 要：【目的】分析新疆北疆谷子适宜钾肥用量及对其生长发育的影响，为新疆北疆生态区春播谷子高产栽培提供理论依据。
【方法】以豫谷18号为试材，设5种钾肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田试验。测定谷子干物质含量积累、叶绿素含量、节间充实度、农艺性状及产量等指标。
【结果】随着施钾量的增加，各农艺指标呈现单峰曲线变化，K225处理为峰值，株高、穗长、穗粗、茎基粗、叶长及叶宽相比K0处理显著增加8.1%、26.1%、20.9%、22.6%、12.9%及9.4%。与对照（0 kg/hm2）相比，施钾处理使豫谷18号显著增产1.2%～6.4%，钾肥用量 225 kg/hm2处理产量最高，为7 891.1 kg/hm2。与对照（0 kg/hm2）相比，花后各时期的叶绿素含量显著增加，呈先增加后下降的趋势，在K225处理下达到峰值。干物质含量积累随生育期的延长呈“J”型曲线变化，干物质含量积累速率呈单峰曲线变化，最大积累速率在抽穗期-齐穗期达到顶峰。
【结论】适量钾肥施入，对新疆北疆地区谷子生长发育影响显著，K225处理为新疆谷子钾肥最佳施用量。
关键词：谷子；钾肥运筹；生长发育；产量
中图分类号：S515"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）06-1378-08
0 引 言
【研究意义】谷子（Setaria italica）是禾本科狗尾草属的二倍体，为典型的C4 作物，适播期长，耐旱、耐瘠，适应性广，可正茬春播、复种夏播，广泛种植于干旱、半干旱地区［1］。河北、山西、内蒙古、陕西、辽宁、河南、山东等生态区栽培面积较大［2］，新疆谷子主要种植区包括昌吉回族自治州、塔城地区、伊犁地区、博尔塔拉蒙古自治州、阿勒泰地区、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地区、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州等地州，年均种植面积达1.33×104 hm2（20万亩），加工厂累计20余个，是新疆干旱区重要粮食作物之一［3］。谷子去壳后为小米，含蛋白质11.7%，脂肪4.5%，碳水化合物72.8%，还含有人体所必需的氨基酸和钙、磷、铁及维生素A、B1、胡萝卜素等，可酿酒、制糖［4］。谷子亦是粮草兼用作物，含粗蛋白质8%，超过一般牧草含量的1.5～2倍，而且纤维素少，适口性好。谷子的高产与钾肥的合理配施关系密切，适量增施钾肥对谷子光合具有明显促进作用，显著增强谷子抗逆性以及提高小米品质［5］。因此，探究新疆谷子最佳钾肥用量，对协调谷子高产优质与资源的合理利用有实际意义。【前人研究进展】作物收获时大量钾素被带走，进而导致土壤钾素缺乏，尤其在我国西北谷子主产区，土壤缺钾现象尤为突出［6］。近年来，谷子在新疆栽培面积逐渐增大，且在生产上展现出较高的增产潜力，豫谷18号、中谷2号等相继创造 600 kg/667m2以上高产记录，与常规农家种相比，豫谷18号一般具有 15%以上的产量增幅。从产量构成因素、根系表观形态特征、冠层结构、干物质含量累计等分析了产量优势形成的生理基础［7］。谷子干物质积累量随着施钾量的增加呈“J”型曲线变化，但过量施入钾肥干物质含量不再增加［8-9］。施钾量会显著影响作物叶片光合作用，适量增施钾肥可增强植株叶绿素含量，进而提高叶片净光合速率［10］。钾肥缺失可导致作物茎秆节间变短、茎秆抗折强度下降、表皮厚度下降和根系发育缓慢。适当钾肥可提升谷子基部节间充实度、茎秆拉力和机械强度等力学指标，而倒伏指数及倒伏系数明显下降，进而改变植株茎秆的生理特性，从而增强谷子植株抗倒伏能力，增产显著［11］。配施钾肥有利于增强作物抵抗不良环境侵害的能力，增加耐逆性，提高适应能力，同时钾素通过提升作物的千粒重、穗粒重和穗长等相关指标来增加作物产量［12］。【本研究切入点】近年来，关于土壤钾元素流失造成谷子产量下降的有相关文献报道，但在最佳施钾量及时期上存在一定的分歧，且有关在新疆钾肥运筹模式的研究未见文献报道。需以豫谷18号为试材，设5种钾肥用量，研究不同钾肥用量对新疆北疆地区谷子生长发育及产量的影响。【拟解决的关键问题】以豫谷18号为试材，设5种钾肥用量（0、75、150、225、300 kg/hm2）的大田试验。在相同磷肥用量水平下，分析新疆最优钾肥配施量，为进一步发挥品种增产潜力配套高产栽培技术提供理论依据与实践基础。
1 材料与方法
1.1 材 料
2022年在新疆昌吉州奇台县坎尔孜乡西三村（44°02′20.66″N，89°59′39.67″E）进行试验，以粮用谷子品种豫谷18号为试材。
豫谷18号主要生育期以及生育阶段天数：播种期5月7日，拔节期6月15日，抽穗期7月17日，成熟期9月2日，全生育期天数118 d。
试验地前茬为玉米，供试土壤类型为灰漠土。有机质1.4%、全氮0.1%（其中速效氮70.6 mg/kg）、速效磷61.5 mg/kg、速效钾101.2 mg/kg，土壤pH值为7.9。设置0（CK，K0）、75（K75）、150（K150）、225（K225）、300（K300） kg/ hm2共5个钾肥（含60% K2O）处理，3次重复，随机区组设计，小区面积15 m2（5 m × 3 m），小区周边2 m隔离带。铺膜穴播，宽窄行种植，行株距为（30 +40+30）cm，株距10 cm。人工点播，3～5叶期定苗，每穴2～3颗苗，种植密度75×104 株/hm2，管理措施等同其他大田。图1
1.2 方 法
1.2.1 测定指标
1.2.1.1 干物质含量
于关键时期（拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期）分别取样，每次10株，穗、叶、茎鞘分离并称鲜重，随后烘干称重，用于生物产量的测定［13］。
1.2.1.2 叶绿素含量
用 GLP-YD 手持式叶绿素测定仪测定剑叶中部SPAD 值，每张叶片测定 3 次，取平均值，具体参照薛香等［14］方法。
1.2.1.3 节间充实度
通过测量植株基部节间长度和鲜重，计算节间充实度（节间鲜重/节间长），参照赵爱宣等［15］方法。
1.2.1.4 农艺性状及产量
在谷子蜡熟期，每个品种随机取样10 株进行进行考种，小区除去边行测定籽粒产量［16］。
1.3 数据处理
运用Microsoft Excel软件录入数据并计算，用SPSS软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 施钾量对谷子农艺性状的影响
研究表明，随着施钾量的增加，株高、穗长、穗粗、茎粗、叶长、叶宽均呈先升高后降低的趋势，当施钾量为225 kg /hm2时，株高、穗长、穗粗、茎粗、叶长、叶宽最大，分别为151.6、29.5、29.7、11.4、45.5和3.5 cm；施钾量150 和300 kg /hm2处理次之，且各处理的株高、穗长、穗粗、茎粗、叶长、叶宽与CK差异显著。节数随着钾量的变化无明显的变化规律，在300 kg /hm2处理下节数最多。表1
2.2 施钾量对谷子产量及产量构成因子的影响
研究表明，施用钾肥可以增加谷子的产量及产量构成因素。不同施钾处理谷子产量增幅在1.2%～6.4%，增产效果达显著水平（P＜ 0.05）。各施钾处理（K75～K150、K225～K300） 之间的产量略有差异，但是未达显著水平。谷子的产量随施钾量的增加而增加，施钾量为 225 kg /hm2时，产量达到最高，为 7 891.1 kg /hm2，相比K0增幅也达到最大，为 6.4%；但是当施钾量超过225 kg / hm2时，产量下降。适量施用钾肥可以增加谷子产量，过量施入钾肥则不利于产量形成。处理K0～K300，随施钾量增加，产量构成因素呈不断增加的趋势。合理配施钾肥，各处理的穗粒结构明显优化，且更加协调，因而产量有了较大幅度的提升。表2
2.3 施钾量对谷子叶绿素含量的影响
研究表明，叶片叶绿素含量在花后各时期均呈单峰曲线变化，各处理显著高于对照。施钾量为 225 kg /hm2时，各时期叶绿素含量达到最高。施钾量 225 kg/hm2下花后 10、20、30、40、50和60 d 叶绿素含量较K0分别高出 21.8%、22.2%、22.3%、16.7%、19.0%和38.3%。花后不同时期谷子叶片中的叶绿素含量不同，其中花后60 d叶片的叶绿素含量最低，钾肥可增加叶片中的叶绿素含量。除了灌浆前中期，后期叶片SPAD值并不高，各生育期对钾肥的需要也不一样。当施钾量超过225 kg/hm2，叶片中的叶绿素含量逐渐下降，可见过量增施钾肥反而不利。花后各时期正是谷子产量形成关键时期，维持叶片较高的叶绿素含量对提升谷子的光合产物及产量的形成具有关键作用。图2
2.4 施钾量对谷子干物质含量积累的影响
研究表明，各处理下干物质含量快速积累期出现时间在拔节期-灌浆期，最大积累速率期出现时间平均在播种后 80 d，对应的谷子生育期为抽穗期-齐穗期。与不施钾相比，施钾均明显增加谷子干物质含量终极积累量和最大积累速率，豫谷18号的最终干物质含量增幅为 7.7%～35.1%，干物质含量最大积累速率增幅比为 18.3%～46.4%。施钾量（K2O）为 300 kg / hm2时，在成熟期豫谷18号的干物质含量终极积累量达到较高水平，为18 g /株； 施钾量（K2O）为 225 kg / hm2时，累计速率达到最大，为248 g/（株·d）。图3
2.5 施钾量对谷子干物质含量分配的影响
研究表明，谷子营养器官抽穗后叶的物质运出量为 0.1～0.5 g/株、茎鞘的物质运出量0.7～1.3 g/株；叶、茎鞘在穗重增加量的占比分别为 1.0%～5.0%、8.0%～14.0%。茎鞘在产量形成中的贡献高于叶片。营养器官的干物质分配量对谷子产量起着重要作用。穗干重从抽穗至成熟期逐渐增加，叶片干重和茎鞘干重随着生育期的延长逐渐减小。随着施钾量的增加，谷子穗干重，叶干重，茎鞘干重在抽穗至成熟期均呈递增趋势，适当增施钾肥能促进谷子内部干物质的运转。表3
2.6 施钾量对谷子植株茎秆节间特性的影响
研究表明，随着施钾量的增多，植株基部 2～6节节间充实度整体呈先增加后降低的趋势。基部2～6节平均节间充实度在225 kg/ hm2处理下最大，相较对照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%、18.18%。增施钾肥可以显著提高充实度，从而提高茎秆强度，增强谷子抗倒伏能力和增加产量。表4
3 讨 论
氮磷钾合理配施是实现谷子高产的重要栽培措施。近年来，实际生产中普遍存在重氮磷肥轻钾肥的现象［17］。钾肥的合理运筹对谷子生长发育及产量形成至关重要［18］。增施钾肥，谷子株高、叶面积及茎粗均呈单峰曲线变化，且在生长中后期增幅明显［19］。研究得出相同结论，施钾处理的谷子各项农艺指标均呈单峰曲线变化，在K225处理下达到峰值。宋淑贤等［12］通过相关性分析探明，谷子穗粗、单穗重、穗粒重的显著增加与增施钾肥关系密切。张亚琦等［20］研究表明，钾肥使杂交谷子产量显著增加，施钾小区相比零钾肥小区产量显著增加8.39%～33.41%。试验结果表明，谷子的株高、穗长、穗粗、茎粗、叶长、叶宽及产量随着钾量的增加呈先增加后下降趋势，225 kg/ hm2处理下产量为最大，达到7 891 kg/hm2，且与其他处理差异显著。谷子叶绿素含量是衡量其高产优质的生理特性之一［19］。研究表明，施钾能使水稻叶绿素相对含量显著提升［18］。前人研究表
明［21，22］，增施钾肥使水稻成熟期倒一叶至倒三叶叶绿素含量显著提高。研究表明，随着钾肥用量的增加，谷子叶绿素含量呈先增后降的趋势，当施钾量为225 kg/hm2时，各时期叶绿素含量最高。钾肥可以促进光合作用，增加叶片持绿性，延缓叶片衰老。合理配施钾肥能促进谷子的生长，利于谷子上部干物质积累，为增产奠定基础［22］。干物质含量及籽粒形成期干物质累积的影响依次为氮gt;磷gt;钾，对谷子干物质转运的影响依次为钾gt;磷gt;氮，表明钾对谷子关键生育期干物质积累、总干物重、干物质累计速率均有明显影响［19］。试验得出相同结论，增施钾肥显著增加了籽粒灌浆阶段干物质含量累积，当施钾肥量225 kg/hm2时植株干物质累计速率达到最大。钾肥在合理范围内能够显著提升植株干物质积累速率，从而增加谷子的生物产量与经济产量，进而增加谷子的产值和经济效益。钾肥可显著提升作物钾素吸收效率与积累量，并优化花后养分积累与分配，提高养分转运对籽粒产量形成的贡献率，进而提高作物产量［23］。试验得出，
穗干重从抽穗至成熟期持续增加，叶片干重和茎鞘干重随着生育期的延长逐渐减小；随着施钾量的增加，谷子穗干重，叶干重，茎鞘干重在抽穗至成熟期均呈递增趋势，说明适当增施钾肥能促进谷子内干物质含量的运转。大量研究表明［24-27］，钾可以促进茎秆细胞壁内纤维素的快速积累，增加基部第1、2、3节间的单位长度及粗度，使茎秆充实度提高，抗倒伏能力提升。试验表明，随着钾量增多，植株基部 2～6节节间充实度整体呈先增加后降低的趋势，在225 kg/ hm2处理下相比对照依次增加23.91%、35.00%、23.81%、15.22%和18.18%。
4 结 论
施钾处理可显著提高谷子产量，增幅为1.2%～6.4%，且有助于提升谷子的株高、茎粗、茎叶的生物量及产量等农艺性状，促进谷子生长发育；在主要生育阶段，施钾亦能显著提高干物质含量积累、相对叶绿素含量及节间充实度，抑制花后叶的衰老，增强茎基粗，提升主要生育阶段对钾素的吸收。钾肥施用主要是通过增加群体穗数和每穗粒数而达到增产效果，新疆北疆谷子钾肥最佳施用量为225 kg /hm2。
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Effects of potassium fertilizer dosage on growth and yield of drip irrigated millet in northern Xinjiang
Abstract：【Objective】 In order to clarify the appropriate amount of potassium fertilizer and its influence on the growth and development of millet in North Xinjiang， and to provide theoretical basis for high-yield cultivation of spring sowing millet in North Xinjiang.
【Methods】 "Five kinds of potassium fertilizer （0， 75， 150， 225， 300 kg/hm2） were used in field tests with Yugu 18 as test material.Dry matter accumulation， chlorophyll content， internode fullness， agronomic characters and yield of millet were determined.
【Results】 With the increase of potassium application， agronomic indexes showed unimodal curve change， and the highest value was found in K225 treatment.Compared with K0 treatment， plant height， ear length， ear diameter， stem base diameter， leaf length and leaf width were significantly increased by 8.1%， 26.1%， 20.9%， 22.6%， 12.9% and 9.4%.Compared with the control （0 kg/hm2）， Yugu 18 was significantly increased by 1.2%-6.4% under potassium application， and the highest yield was 7，891.1 kg /hm2 under 225 kg/hm2 potassium application.（2） Compared with the control （0 kg/hm2）， chlorophyll content increased significantly in each period after anther， showing a trend of first increasing and then decreasing， and reached the peak value under K225 treatment.The dry matter accumulation showed a \"J\" shaped curve with the extension of growth period， and the dry matter accumulation rate showed a single-peak curve， and the maximum accumulation rate reached its peak from heading stage to full head stage.Moreover， the basal internode fullness increased obviously with the increase of potassium fertilizer.
【Conclusion】 "the application of appropriate potash fertilizer has a significant effect on the growth and development of millet in northern Xinjiang， and K225 treatment is the best application amount of potash fertilizer in Xinjiang.
Key words：millet; potash fertilizer operation and research; growth and development; yield