一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法

本发明涉及马铃薯钾肥施肥。具体地说是一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法。

背景技术：

1、钾素是马铃薯生长发育和产量形成的必需元素，钾肥的施用是马铃薯增产的重要保证。但实际生产中，钾肥过量施用的问题非常严重。调查显示，我国阴山北麓地区有43.3%的灌溉马铃薯种植户存在过量施钾现象，钾肥的用量相当于旱地用量的3.37倍，同时，各种马铃薯复合肥或专用肥中钾的比例也越来越高。然而，钾肥的过量施用不但未能实现马铃薯的持续高产，反而增加了砂质土壤钾素的淋洗损失，造成钾矿资源严重浪费、生产成本不断增加、钾肥利用率持续降低。因此，马铃薯钾肥的科学施用与高效管理势在必行。

2、基于土壤测试的钾肥推荐是各国普遍采用的方法，然而有学者发现，当土壤交换性钾含量在80 mg/kg以下时，马铃薯施钾才有效果；也有人研究表明，土壤交换性钾含量在120 mg/kg以下时，马铃薯对施钾有反应；还有一些学者称，当土壤交换性钾为150 mg/kg时，施钾能过增产，甚至在300 mg/kg以上时，施钾仍有明显效果。显然，依据土壤交换性钾含量测试值进行马铃薯钾肥推荐具有许多不确定性，土壤交换性钾含量对马铃薯钾肥推荐不具指示性，基于此，植株诊断成为选项。经典的植株实验室测试虽然准确，但实验室测定植株含钾量不仅程序复杂，而且耗时、费工，指导施肥的时效性差。只有快速、简便、准确的田间实时诊断才有可能推动马铃薯钾肥的精确管理，然而国内外目前鲜有马铃薯钾素营养快速诊断的研究报道。钾营养指数是评判马铃薯钾素营养状况最直接、最真实、最可靠的指标，然而目前马铃薯诊断研究中采用钾营养指数进行钾素诊断的报道寥寥无几。因此，马铃薯钾肥的推荐一直缺乏科学性与合理性，凭借经验施钾会导致钾肥的施用非常盲目，钾肥利用率非常低。

3、

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，以解决因钾肥施用不合理导致马铃薯钾肥利用率降低的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，包括如下步骤：

4、步骤（1）、建立马铃薯整个生育期的叶位差指数与钾营养指数之间的相关性；

5、步骤（2）、建立钾素亏缺量模型：测定马铃薯生育期的钾实际积累量，并根据马铃薯的临界钾积累量计算钾素亏缺量；

6、步骤（3）、将步骤（1）计算得到马铃薯生育期钾营养指数，和步骤（2）计算得到的钾素亏缺量进行回归曲线拟合，即可得到钾营养指数与钾素亏缺量的回归模型；根据该回归模型计算出不同诊断时期马铃薯的钾素亏缺量，从而确定不同诊断时期马铃薯的追钾量。

7、上述一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，马铃薯的诊断时期为苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期。

8、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1）中，叶位差指数与钾营养指数的回归模型的构建方法为：

9、步骤（1-1）、将种植的马铃薯分为试验组a和试验组b；试验组a和试验组b均采用滴灌种植；滴灌时施钾量均为梯度设置；

10、步骤（1-2）、测定整个生育期马铃薯全株钾浓度、全株干物质量和叶位差指数；计算每个生育期取样的全株干物质量最大值与理论临界钾浓度；

11、步骤（1-3）、根据每个生育期的理论临界钾浓度和全株干物质量最大值确定马铃薯临界钾浓度稀释曲线模型；

12、步骤（1-4）、根据马铃薯临界钾浓度稀释曲线模型计算每个生育期钾营养指数；

13、步骤（1-5）、将步骤（1-2）中测定的每个生育期的叶位差指数与步骤（1-4）中每个生育期钾营养指数进行多元线性回归分析，即得到叶位差指数与钾营养指数的回归模型。

14、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1）中，叶位差指数为马铃薯倒4叶与倒8叶叶柄钾浓度的差值，表示为l4-8，或者叶位差指数为马铃薯倒4叶与倒8叶叶柄钾浓度的比值，表示为l4/8；通过日本horiba公司生产的laqua twin手持式钾离子测定马铃薯倒4叶叶柄钾浓度l4与倒8叶叶柄钾浓度l8。

15、本发明使用钾离子计快速诊断马铃薯钾素营养状况，采用便携式钾离子计速测不同马铃薯品种的倒4叶与倒8叶叶柄钾浓度值，并建立叶位差指数（l4-8）模型，不仅可以消除品种对叶柄钾浓度在马铃薯钾素营养诊断中的影响，还能够准确的估算钾营养指数（kni），同时再依据马铃薯全生育期钾素吸收模型，获得该诊断时期的钾素亏缺量，然后将kni值与钾亏缺量进行回归分析，最终获得准确的马铃薯钾肥追施量。

16、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1-1）中，试验组a的马铃薯生长受钾素营养的限制；试验组b的马铃薯生长不受钾素营养的限制；通过对比分析每次取样时不同施钾水平的全株干物质量和相对应的钾浓度值，使用方差分析对马铃薯生长是否受钾素营养限制的施钾水平进行分类。

17、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1-2）中，每个生育期取样的理论临界钾浓度的确定方法为：将试验组a测定的马铃薯全株干物质量与对应的全株钾浓度值进行线性拟合，得到以全株干物质量作为横坐标的线性拟合曲线a；将试验组b测定的马铃薯全株干物质量的平均值作为全株干物质量的最大值；全株干物质量的最大值在线性拟合曲线a上对应的钾浓度即为该生育时期的理论临界钾浓度。

18、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1-3）中，马铃薯临界钾浓度稀释曲线模型为：

19、kc＝aw-b                                                               （1）；

20、式（1）中：kc为马铃薯植株理论临界钾浓度，%；w为马铃薯全株干物质量的最大值，t/hm2；a为马铃薯全株干物质量达到1t时对应的钾浓度；b为临界钾浓度稀释曲线的斜率。

21、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，步骤（1-4）中，构建钾营养指数kni模型，其为马铃薯全株钾浓度的实测值与根据临界钾浓度稀释曲线得出的理论临界钾浓度值的比值；每个生育期钾营养指数的计算公式为：

22、kni＝k/kc                                                               （2）；

23、式（2）中：kni为钾营养指数，k为步骤（1-2）中测定的马铃薯全株钾浓度；kc为步骤（1-2）中计算得到的植株理论临界钾浓度；

24、钾营养指数直观的反映植株钾素营养状况, 若kni=1则表明马铃薯植株钾素营养适宜；若kni<1则表明马铃薯植株钾营养不足，需要补充钾肥；若kni>1 则表明植株钾营养过剩；

25、步骤（1-5）中，利用叶位差指数l4-8与计算获得的钾营养指数kni，采用spss 25.0软件进行多元线性回归分析；叶位差指数与钾营养指数的回归模型为：

26、y=k1x2+ k2x+ k3                                                           （3）；

27、式（3）中，y为钾营养指数kni值，x为叶位差指数l4-8，k1、k2和k3为spss 25.0软件拟合得到的常数系数。

28、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，在步骤（3）中，马铃薯的临界钾积累量kuptc与最大干物质积累量 w之间的关系如下所示：

29、kuptc=10kcw                          （4）；

30、其中：kuptc为诊断时期马铃薯的临界钾积累量，kg/hm2；kc为理论临界钾浓度，%；10为单位转换值；

31、依据公式（4）和马铃薯临界钾浓度稀释曲线模型公式（1）联立，得到马铃薯临界钾素吸收模型：

32、kuptc=10aw1-b                 （5）；

33、式（5）中，a为马铃薯全株干物质量达到1t时对应的钾浓度；b为马铃薯临界浓度稀释曲线的斜率；1-b为生长参数；w为马铃薯全株干物质量的最大值，t/hm2；根据该模型计算出不同诊断时期马铃薯的钾素亏缺量kand：

34、计算诊断时期的马铃薯的钾素亏缺量公式为：

35、kand= kuptc-kna                                                            （6）；

36、式（6）中，kand为诊断时期马铃薯的钾素亏缺量，单位为kg/hm2；kna为诊断时期马铃薯的实际钾积累量，单位为kg/hm2；kuptc为诊断时期马铃薯的临界钾积累量，单位为kg/hm2。

37、上述生育期马铃薯钾肥追施推荐方法，选择的马铃薯品种为两个，根据公式（6）计算得到整个生育期马铃薯的钾素亏缺量数据集；测定整个生育期马铃薯的钾营养指数；将两个品种（‘冀张薯12号’和‘中加2号’）的马铃薯整个生育期的钾素亏缺量与对应的钾营养指数进行回归曲线拟合，得到整个生育期马铃薯钾营养指数与钾素亏缺量的回归模型：（通过将两个品种的数据整合到一起进行线性回归拟合，这样更有利于消除品种间的差异。）

38、y=kx+m                                            （7）；

39、式（7）中，y为钾素亏缺量，x为钾营养指数，k和m均为线性拟合得到的系数；

40、通过测定并计算诊断时期马铃薯的钾营养指数，将测定得到的诊断时期钾营养指数带入公式（7）中即可计算得到诊断时期马铃薯的钾素亏缺量。

41、采用日本horiba公司生产的laqua twin手持式钾离子计测定整个生育期马铃薯叶柄钾浓度。采用原子吸收仪（hitachi za3000）测定全株钾浓度。

42、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

43、1、本发明通过构建马铃薯整个生育期钾营养指数与钾素亏缺量的回归模型，通过测定马铃薯生育期叶柄钾浓度计算得到叶位差指数，并利用马铃薯整个生育期叶位差指数与钾营养指数的回归模型计算得到钾营养指数，从而根据钾营养指数与钾素亏缺量的回归模型计算得到马铃薯生育期的钾素亏缺量。本发明生育期马铃薯钾肥追施推荐方法计算得到的钾素亏缺量准确性高，采用该钾肥追施推荐方法进行钾肥追施，能够有效提高马铃薯钾肥利用率。

44、本发明建立的一种生育期马铃薯钾肥追施推荐方法兼具快捷、无损、准确、高效等多项优势，与对照（ck）、农户、国内模式相比，本发明建立的钾肥推荐方法可以显著提高马铃薯产量、钾肥农学效率、钾肥偏生产力与钾肥利用率，可以解决因钾肥施用不合理导致的马铃薯钾肥利用率降低的技术问题。

45、2、本发明依据作物钾浓度与最大干物质量间的关系构建出的钾营养指数模型可以准确的反映作物钾素营养状况，同时也可以作为其他任何快速诊断技术的参考和标准，考虑到操作的复杂性并且时效性较差，采用便携式钾离子计测定马铃薯叶柄钾浓度，并构建叶位差指数模型，不仅不需要繁琐的室内消煮等操作，在田间即可以完成测定，非常便捷与高效，而且不会对植株造成严重的伤害，同时还能准确模拟和估算kni值，还能消除品种差异，提高诊断的时效性。

46、3、本发明通过建立全生育期马铃薯临界钾素吸收模型，能够精确判断诊断当时钾素吸收量是否亏缺，如果亏缺则需要补充钾肥，补充的具体数量可由钾亏缺量公式计算获得。然后，通过建立kni模型与钾亏缺量间的相关性，将l4-8与钾亏缺量联系起来，最终能够确定通过钾离子计速测叶柄钾浓度后的钾肥补充数量，进而进行该时期的马铃薯实时钾肥推荐。

47、4、本技术摆脱了传统的通过实验室繁琐的步骤测定钾浓度的方法，通过测定叶柄的钾浓度值并构建差值模型，进行钾素的营养诊断，从而完成马铃薯钾肥的追施。这种方法改变了传统测钾的方法，使得钾素的营养诊断变的更为简便、快捷、而且还不会伤害到植物。采用叶柄钾浓度的差值来估测kni是因为kni指标是最为准确的衡量钾营养状态的指标，但是传统获得kni值的方法需要破坏性取样，并且耗时、费工、费力，通过便携式钾离子计的方法能够快速的获取钾浓度，使得获得kni值变得更加容易。