CN115250704B - 一种基于苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断及施肥方法 - Google Patents

一种基于苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断及施肥方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于农作物营养诊断与施肥技术领域，具体公开了一种基于苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断及施肥方法。首先选择油菜越冬期新叶作为钾营养诊断叶片，基于相对叶面积和相对净光合速率的变化确定油菜隐性缺钾的临界浓度，利用获取的检测数值进行越冬期钾肥及时补充施用等。本发明是基于植物关键生育时期的生理特性（叶面积和光合能力）的早期诊断方法，它以新叶钾营养状况作为诊断的标准，及时了解植物的钾素营养状况，通过养分精准调控改善油菜生长，实现光合面积和光合能力的同步，提高油菜产量潜力。

Description

一种基于苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断及施肥方法
技术领域
本发明属于农作物营养诊断与施肥技术领域，具体涉及一种油菜苗期叶片钾素营养诊断及施肥方法。
背景技术
油菜是我国第一大油料作物，国产菜籽油占国产油料作物产油量的55％以上，发展油菜生产是实现国家食用油安全和油料整体产能提升的核心战略。长江流域作为我国冬油菜的主产区，多数土壤供钾能力较低且生产中施钾到位率不足，研究表明，长江流域冬油菜主产区土壤速效钾的平均含量131.1mg/kg，处于潜在缺乏的比例高达63.8％。而整个区域钾肥的平均施用量仅为42kg K2O/hm2，甚至有22.8％农户在实际生产中不施用钾肥。合理的施用钾肥能明显提高油菜产量和改善油菜的品质，我们前期的研究发现合理施钾长江流域冬油菜平均增产21.6％，菜籽含油率平均提高2-3个百分点。生产中之所以不重视钾肥施用，一方面是由于钾肥的价格相对较高，在油菜比较效益整体偏低情况下，农户不愿过多施用钾肥；另一方面由于钾移动性强，在田间不易观察到典型的油菜缺钾症状，使得很多农技人员和农民误以为油菜并不缺钾。如何及时准确的判断油菜钾营养状况，合理施用钾肥，充分挖掘油菜产量潜力是当前油菜高产栽培中亟待解决的重要生产技术难题。
缺素症状是植物营养诊断的重要依据，由于钾在植物体内移动性强，典型的缺钾症状是老叶叶缘黄化、焦枯。然而在田间生产中，存在很多“非典型”缺钾症状，极易造成对油菜钾素营养状况的误判。我们在田间的研究发现，钾供应不足时油菜苗期并不会表现出典型的缺钾症状，但钾供应不足处理油菜长势明显弱于钾供应充足处理，呈现“隐性缺钾”症状。从目前公开的文献来看，作物钾素营养诊断多是基于典型缺钾症状或产量效应模型构建，没有关于作物隐性缺钾诊断的标准和方法以及配套的施肥技术。本发明提出了油菜苗期隐性缺钾的诊断方法及关键指标，并构建了基于隐性缺钾的钾肥施用方法，从而解决因基肥不施钾或钾施用不足引起油菜苗期隐性缺钾，限制油菜产量潜力的生产技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断方法及配套施肥技术，该方法弥补了现有技术的缺陷，能及时诊断油菜面临的隐性缺钾的问题，改善油菜叶片生长，实现光合面积和光合能力的同步，进而充分挖掘油菜产量潜力，助力油料产能提升。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于油菜苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断方法，具体如下：
(1)在田间设置不同梯度的钾肥用量，选取12月中旬进行油菜叶片钾营养诊断，诊断叶片为从顶端往下数第2-3片最新完全展开叶；
(2)选择晴朗天气早上10:00-14:00测定诊断叶片的净光合速率及单叶叶面积、叶片钾含量，以平均叶面积最大的钾肥处理为对照，计算不同钾肥处理诊断叶片的相对叶面积和相对净光合速率，以叶片钾含量为横坐标，相对叶面积和相对净光合速率为纵坐标建立散点图，并构建叶片钾含量和相对叶面积的回归方程：
y＝a×ln(x)+b
y表示相对叶面积，x表示诊断叶片的钾含量；
(3)根据散点图和回归方程，以相对净光合速率在95％以上且相对叶面积低于95％对应叶片的钾含量作为叶片隐性缺钾的临界浓度，如叶片钾含量低于所述的临界浓度，说明此时油菜面临隐性缺钾的问题，需及时适当追肥，改善油菜钾营养状况。
上述油菜苗期叶片钾营养诊断方法在施肥中的应用，具体如下：
(1)建立钾肥用量和油菜诊断叶片钾含量的回归方程：
y＝a×x+b
其中y为诊断叶片钾含量，x为钾肥用量，a为回归方程的斜率，a的倒数表示越冬期油菜叶片钾含量提高1％需要施用的钾肥用量；
(2)将实际测定的油菜叶片钾含量代入诊断追肥模型：
y＝[(K临界-K实测)×100/a]-F基肥
其中y表示钾肥追肥量，K临界表示叶片隐性缺钾的临界浓度，K实测为实际叶片钾含量，a为钾肥用量和叶片钾含量回归方程的斜率，F基肥表示基施钾肥用量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：经典的植物营养钾素诊断多是基于典型的缺钾症状和产量效应曲线，典型缺钾症状以老叶诊断为主，产量效应曲线由于滞后性的问题影响了诊断的精确性。本发明提出的油菜苗期叶片隐性缺钾的诊断方法，是基于植物关键生育时期的生理特性(叶面积和光合能力)的早期诊断方法，它以新叶钾营养状况作为诊断的标准，及时了解植物的钾素营养状况，通过养分精准调控维持作物最佳生长状态，从而提高作物的产量和钾肥利用率。
附图说明
图1为实施例1中冬油菜苗期叶片隐性缺钾诊断模型。绿色散点表示相对净光合速率，蓝色散点表示相对叶面积。
具体实施方式
实施例1油菜苗期隐性缺钾诊断指标的构建
(1)2020-2021年在湖北省武穴市梅川镇开展了油菜不同钾肥用量的田间试验。田间试验共设5个钾肥用量，分别为0、60、120、180和240kg K2O/hm2，每个处理三次重复，随机区组排列。除钾肥用量不同，各处理氮、磷和硼肥用量相同，分别为180kg N/hm2、90kg P2O5/hm2和硼砂9kg/hm2。供试肥料分别为尿素(含氮46％)、过磷酸钙(含P2O5 12％)、氯化钾(含K2O 60％)和硼砂(含硼11％)。其中氮肥按照60％基肥、20％越冬肥和20％薹肥施用，磷钾和硼肥均做基肥一次性施用。供试油菜品种为华油杂9号，采用育苗移栽的方式种植，2020年9月24日播种，11月8日移栽，移栽密度为11.25万株/公顷。
(2)选择12月中旬晴朗的(2020年12月15日)一天10:00-14:00，利用Li-6400XT便携式光合测定仪测定油菜叶片净光合速率(An)。测定叶位为从上往下数第3片叶(此时不同钾处理油菜叶片数无明显差异，一般为9-11片叶)，测定时叶室内光照强度为1200μmol/(m2·s)，叶温为20±0.2℃，空气湿度为55％-65％，CO2浓度为400μmol/mol，气体流速500μmol/s。将叶片夹入叶室，待读数稳定时记录叶片An值。完成叶片光合速率测定后，将对应的叶片取回，利用数码相机拍照，Image-Pro Plus 6.0软件计算叶片面积。之后将叶片在105℃杀青30min，60℃恒温烘干、称重、粉碎，用1mol/L盐酸溶液振荡浸提2小时，过滤、稀释后火焰光度计测定叶片钾含量。
(3)通过田间数据汇总，180kg K2O/hm2处理油菜单叶的叶面积最大，因此以该处理为参照，计算其它钾处理相对该处理的相对叶面积和相对净光合速率。根据越冬期诊断叶片钾含量、相对叶面积和相对净光合速率的数据，构建“叶片钾含量-相对叶面积”的回归方程：y＝47.8ln(x)+57.8(R2＝0.79**)，其中y为相对于最大叶面积钾处理的相对叶面积值，x为叶片钾含量，R2为回归方程的决定系数，**表示回归方程拟合程度达到极显著水平。不同钾处理叶片的净光合速率无明显差异，相对于K180处理，其它处理相对净光合速率集中在95％左右，叶片钾含量和相对净光合速率之间无明显回归关系。根据叶片钾含量-相对叶面积的回归方程，计算相对叶面积为95％时叶片钾含量为2.2％，此时相对净光合速率在95％以上，我们将这个钾浓度定义为油菜叶片隐性缺钾临界钾浓度，它的生理学意义：当诊断叶片钾含量低于2.2％时，油菜不表现出明显的缺钾症状，叶片光合能力也并发生明显改变，但油菜叶面积则显著降低。
(4)进一步构建钾肥用量与诊断叶片钾含量的线性回归方程：y＝0.0072x+1.04(R2＝0.99***)，其中y为诊断叶片钾含量，x为钾肥用量，R2为回归方程的决定系数，***表示回归方程拟合程度达到极显著水平，0.0072为回归方程的斜率，其倒数表征叶片钾含量每提升1％所需钾肥用量。最终确定越冬期钾肥施用量公式为
y＝[(K临界-K实测)×100/b]-F基肥
其中K临界表示叶片隐性缺钾的临界钾浓度，K实测为实际叶片钾含量，b为钾肥用量和叶片钾含量回归方程的斜率，F基肥表示基施钾肥用量。在本试验条件下在越冬期最新完全展开叶的叶片钾含量每提升1％，需施用钾肥139kg K2O/hm2。
实施例2油菜苗期隐性缺钾诊断指标的完善
为进一步完善本发明在油菜苗期隐性缺钾诊断上的适宜性，基于实施例1的研究结果，于2021-2022年在同一试验基地采用相同的试验设计不同油菜品种进行田间试验研究。
(1)供试油菜品种为中双11号，采用育苗移栽的方式种植，2021年10月1日播种，11月9日移栽，移栽密度为11.25万株/公顷。田间试验设计与实施例1相同。
(2)于2021年12月17日，利用Li-6400XT便携式光合作用测定仪测定了油菜诊断叶片净光合速率(从上往下数第3片叶，此时不同钾处理油菜总叶片数为11-12片)，同时利用拍照法测定诊断叶片的叶面积，1mol/L盐酸浸提-火焰光度计法测定叶片钾含量。
(3)本年度田间试验同样以180kg K2O/hm2处理油菜单叶的叶面积最大，因此同样以该处理为参照，计算其它钾处理相对该处理的相对叶面积和相对净光合速率。构建的“叶片钾含量-相对叶面积”的回归方程为：y＝44.9ln(x)+55.2(R2＝0.84**)。不同钾处理诊断叶片的净光合速率无明显差异，相对净光合速率在95％以上，因此同样以相对叶面积为95％时叶片钾含量2.4％定义为中双11号叶片隐性缺钾临界钾浓度。中双11号钾肥用量与诊断叶片钾含量的线性回归方程为：y＝0.0077x+1.12(R2＝0.97***)，本试验条件下越冬期中双11号最新完全展开叶的叶片钾含量每提升1％，需施用钾肥130kg K2O/hm2。
(4)由于两年田间试验结果非常接近，因此我们将两年的田间试验结果合并构建了一个适用于试验区域冬油菜种植的叶片隐性缺钾诊断指标及施肥模型。具体的“叶片钾含量-相对叶面积”的回归方程为：
y＝45.7ln(x)+56.9(R2＝0.80**)
根据回归方程确定的冬油菜苗期叶片隐性缺钾的临界钾浓度为2.3％。若叶片钾含量低于2.3％，说明此时冬油菜面临隐性缺钾的问题，需及时适当追肥，改善油菜钾营养状况。
钾肥用量与诊断叶片钾含量的线性回归方程为：
y＝0.0074x+1.08(R2＝0.97***)
根据回归方程的系数确定，在试验区域越冬期诊断叶片钾含量每提升1％需施用钾肥135kg K2O/hm2。
实施例3油菜苗期隐性缺钾诊断及追肥模型的验证
为了验证油菜苗期隐性缺钾诊断及追肥模型的可行性，2021-2022年油菜季在同一试验基地选择种植时间和种植模式相近的两块农户田块进行验证。2021年12月17日越冬期诊断时，首先调查两田块的施肥信息以及油菜整体长势，其中田块1基肥施用油菜专用肥25-7-8 35kg/亩，此时油菜有8片叶，未表现任何缺素症状，选择从上往下数第2片叶作为钾营养诊断叶片；田块2基肥施用油菜专用肥25-7-8 50kg/亩，油菜有10片叶，未表现任何缺素症状，选择从上往下数第3片叶作为钾营养诊断叶片。
田块1的诊断叶片钾含量为1.76％，根据叶片隐性缺钾临界钾浓度以及追肥模型，确定越冬期钾肥追施用量为31kg K2O/hm2。我们在田块1划定了100m2作为追施钾肥的检验区，剩余田块按照农户的生产经验只追施尿素150kg/hm2，而追肥检验区除尿素外，额外增施了31kg K2O/hm2。2021年12月17日完成油菜苗期钾营养诊断，12月20日确定越冬期追肥方案，根据天气状况在有小雨前一天追施。最终产量的结果表明，越冬期未及时追施钾肥的油菜籽产量为2060kg/hm2，而通过叶片钾营养诊断追施钾肥后油菜产量为2317kg/hm2，增产12.5％。
田块2的诊断叶片钾含量为2.26％，略低于隐性缺钾临界钾浓度，因此未追施钾肥，也未进行后期产量的追踪。
上述结果表明，应用本发明建立油菜隐性缺钾临界指标以及施肥方法能及时诊断油菜苗期钾素营养状况，促进油菜的生长，提高油菜的产量。

Claims (2)

1.基于油菜苗期新叶钾含量的油菜隐性缺钾诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在田间设置不同梯度的钾肥用量，选取12月中旬进行油菜叶片钾营养诊断，诊断叶片为从顶端往下数第2-3片最新完全展开叶；
（2）选择晴朗天气早上10:00-14:00测定诊断叶片的净光合速率及单叶叶面积、叶片钾含量，以平均叶面积最大的钾肥处理为对照，计算不同钾肥处理诊断叶片的相对叶面积和相对净光合速率，以叶片钾含量为横坐标，相对叶面积和相对净光合速率为纵坐标建立散点图，并构建叶片钾含量和相对叶面积的回归方程：
y1=a1×ln(x1)+b1
y1表示相对叶面积，x1表示诊断叶片的钾含量，a1表示叶片钾含量和相对叶面积的回归方程的斜率，b1表示叶片钾含量和相对叶面积的回归方程的截距；
（3）根据散点图和回归方程，以相对净光合速率在95%以上且相对叶面积低于95%对应叶片的钾含量作为叶片隐性缺钾的临界浓度，如叶片钾含量低于所述的临界浓度，说明此时油菜面临隐性缺钾的问题，需及时适当追肥，改善油菜钾营养状况。
2.权利要求1所述的油菜隐性缺钾诊断方法在施肥中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
（1）建立钾肥用量和油菜诊断叶片钾含量的回归方程：
y2=a2×x2+b2
其中y2为诊断叶片钾含量，x2为钾肥用量，a2为钾肥用量和油菜诊断叶片钾含量的回归方程的斜率，a2的倒数表示越冬期油菜叶片钾含量提高1%需要施用的钾肥用量，b2为钾肥用量和油菜诊断叶片钾含量的回归方程的截距；
（2）将实际测定的油菜叶片钾含量代入诊断追肥模型：
y3=[(K临界-K实测) ×100 /a2]-F基肥
其中y3表示钾肥追肥量，K临界表示叶片隐性缺钾的临界浓度，K实测为实际叶片钾含量，a2为钾肥用量和油菜诊断叶片钾含量的回归方程的斜率，F基肥表示基施钾肥用量。
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