不同氮鉀配比對(duì)直播稻鉀素吸收和利用效益的影響

李木英，陳志攀，2，石慶華，潘曉華，譚雪明

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045;2.福建省三明市農(nóng)業(yè)局，福建 三明 365000)

目前中國(guó)稻田氮肥利用率在逐步下降，其中主要原因可能是與氮肥施用量持續(xù)增加有關(guān)，由于氮肥施用后直觀效果更明顯，因此稻農(nóng)往往重視氮肥的施用，磷、鉀肥施用量則相對(duì)較少［1］。近年來(lái)水稻直播栽培因省工節(jié)本、增產(chǎn)增效，在長(zhǎng)江流域稻區(qū)面積迅速擴(kuò)大，氮、鉀對(duì)直播稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響亦有報(bào)道［2－4］，但直播稻營(yíng)養(yǎng)特性研究尚有待深入。鉀是植物體內(nèi)的重要元素，鉀可促進(jìn)光合作用、有利于蛋白質(zhì)合成，增強(qiáng)抗逆性和抗病力，加速同化產(chǎn)物向貯藏器官流動(dòng)，促進(jìn)提高產(chǎn)量［5］。水稻一生對(duì)鉀的需求超過(guò)對(duì)氮的需求［5，6］。我國(guó)鉀肥資源短缺［7］，耕地土壤普遍缺鉀、或嚴(yán)重缺鉀［8］;生產(chǎn)中普遍供鉀不足也是限制水稻產(chǎn)量的重要因素［9－11］。鉀和氮都是作物所需要的大量營(yíng)養(yǎng)元素，鉀肥用量影響水稻生長(zhǎng)和稻米品質(zhì)［12－13］;水稻對(duì)氮鉀的吸收利用，兩者之間存在著一定的互作效應(yīng)，合理配施，對(duì)氮鉀吸收具有相互促進(jìn)作用，不僅表現(xiàn)在吸收和積累上，同時(shí)也促進(jìn)利用效率的提高［14］。然而人們更為關(guān)注鉀肥對(duì)氮素利用的影響［15－17］，鮮見(jiàn)氮肥對(duì)鉀肥吸收、積累和利用的影響的報(bào)道。水稻直播是近年面積擴(kuò)展迅速的一種種植方式，直播稻的鉀素營(yíng)養(yǎng)需求規(guī)律尚鮮見(jiàn)報(bào)道。本文探討在不同用量氮肥和鉀肥配施條件下，直播稻鉀素吸收規(guī)律、分配和轉(zhuǎn)運(yùn)特征、利用效益，探討氮肥用量對(duì)直播稻鉀素吸收、分配和利用效益的影響，旨在為直播稻生產(chǎn)制定合理的施肥策略及施肥技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2011年在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園進(jìn)行。供試組合為陸兩優(yōu)996。試驗(yàn)田土壤肥力為全N 0.040g/kg、堿解氮64.42 mg/kg、有效磷7.96 mg/kg、速效鉀63.81 mg/kg、有機(jī)質(zhì)21.4g/kg、pH值5.38。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)施氮水平，低N為純氮120kg/hm2(N1)，中氮為165kg/hm2(N2)，高氮為210kg/hm2(N3);3個(gè)施鉀(K2O)水平，低鉀為90kg/hm2(K1)，中鉀150kg/hm2(K2)，高鉀210kg/hm2(K3)。氮鉀配比見(jiàn)表1。各處理重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為12.25 m2。

表1 不同氮、鉀肥用量配比Tab.1 Different proportioning of nitrogen and potassium amount

1.3 田間管理

4月5日播種，播種量37.5kg/hm2。氮、鉀肥用量配施處理見(jiàn)表1。氮肥以尿素為肥源，分別為基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=5∶2∶3施用;鉀肥分兩次施用，基肥和穗肥各占50%施用;基肥結(jié)合整田施入，分蘗肥于4葉時(shí)施用，穗肥在倒二葉抽出時(shí)施用。磷肥(P2O5)用量為90kg/hm2，全部作基肥結(jié)合整田全部施入。其它田間管理一致。播種后至3葉期田面無(wú)水，溝內(nèi)保持水層;播后3 d打除草劑封閉，3葉1心時(shí)施分蘗肥，結(jié)合施分蘗肥第2次施用除草劑;薄水分蘗，夠苗80%曬田，多次輕曬，足水孕穗干濕灌漿。

1.4 取樣測(cè)定與計(jì)算方法

各生育期3個(gè)區(qū)組取樣，每個(gè)重復(fù)取3蔸，剪除根后按莖、葉鞘、葉、穗分開(kāi)包扎，105℃下殺青15 min后80℃烘干至恒質(zhì)量，利用測(cè)定干物質(zhì)量樣品測(cè)鉀含量。植株鉀素測(cè)定用火焰光度法［18］。方差分析Duncan多重比較用DPS7.05軟件計(jì)算;用Sigmaplot 11.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮鉀配比對(duì)直播稻鉀素吸收積累的影響

不同氮鉀配比條件下鉀素的吸收積累存在顯著差異(表2)。同一施氮水平，增施鉀肥量，各生育期植株鉀素的積累量增加。同一施鉀水平，在低氮水平下，增施氮肥有明顯提高鉀素積累量的效果，在中氮水平下提高氮肥用量，極少增加植株的鉀素吸收積累，甚至呈負(fù)增長(zhǎng)。如N2K1、N2K2、N2K3比N1K1N1K2、N1K3處理的鉀素吸收積累量分別提高了37.30%、36.02%和30.61%;而N3K1、N3K2、N3K2分別比N2K1、N2K2、N2K3處理的鉀素吸收積累量提高1.13%、－7.27%和－7.90%。表2表明，高氮水平下增施鉀肥，幼穗分化之前能提高鉀素的積累量，幼穗分化之后，高氮水平下增施鉀肥導(dǎo)致鉀素的吸收積累量下降。幼穗分化前鉀素吸收積累量占總積累量的比重，N1水平分別是34.38%、34.56%、33.23%，N2水平分別是40.05%、40.94%、40.54%，N3水平分別是45.20%、45.35%、46.45%;增施氮肥用量提高生育前期鉀素積累量占總積累量的比重。幼穗分化之后，總的趨勢(shì)是增加施氮量，鉀素積累量占總積累量的比重下降;僅N2例外。后期低鉀水平下，氮肥用量對(duì)鉀素吸收積累的影響很弱。研究結(jié)果表明，直播稻增氮促鉀吸收利用的效果，主要表現(xiàn)在生育前期;中氮水平促鉀吸收的效果最好，過(guò)量施用氮肥抑制鉀素的吸收積累。

表2 不同氮、鉀肥用量配比對(duì)直播稻各生育期鉀素積累量的影響Tab.2 Effect of different proportioning of nitrogen and potassium amount on the potassium accumulation at different growth stages of direct-seeded rice

2.2 不同氮鉀配比對(duì)各器官鉀素分配的影響

表3表明，同一施氮水平下，各器官鉀分配量均隨施鉀量的遞增而增加。抽穗期70%以上的鉀分配在葉鞘和葉片，莖稈占18%～20%，稻穗占5%～8%;成熟期各器官的分配比率與抽穗期相比，葉片和葉鞘含鉀量大幅下降，為40%左右;莖稈的鉀量比率大幅升高，為41%～45%，稻穗中的鉀量占總鉀量的比率比抽穗期提高了9～12個(gè)百分點(diǎn)。表3和圖1還顯示了成熟期不同施氮和施鉀水平對(duì)各器官鉀素分配的影響。提高施鉀量，各器官組織的鉀量增加。而氮肥對(duì)器官中鉀素的分配的影響不一致，施氮量165kg/hm2以下，增施氮肥提高各器官的鉀素分配量，施氮量210kg/hm2，各器官鉀素分配量表現(xiàn)下降。增施氮肥提高葉片中鉀量占總量的比率，降低莖中鉀量占總量的比率，增施氮肥對(duì)葉鞘和稻穗中鉀素的分配比率影響不大。

表3 不同氮、鉀肥用量配比對(duì)直播稻各器官鉀素分配的影響Tab.3 Effect of different proportioning of nitrogen and potassium amount on the distribution of potassium in different organ of direct-seeded rice

2.3 不同氮鉀配比莖、鞘、葉鉀素轉(zhuǎn)運(yùn)輸出的影響

由表4可見(jiàn)，直播稻抽穗后莖稈的鉀輸出為負(fù)值，表明抽穗后莖中的鉀素不但不會(huì)輸出，而有大量輸入，輸入量隨著鉀肥用量的增加而增加、氮肥處理中N2最高;輸入率占莖稈抽穗時(shí)鉀量的132%～163%;從施氮水平來(lái)看，隨著施氮量增加，鉀輸入率下降;從施鉀水平來(lái)看，中鉀處理的輸入率最高，其次是低鉀處理，高鉀處理輸入率最低。葉片的鉀素轉(zhuǎn)運(yùn)輸出量為(20±5)kg/hm2，N1K1處理最低，N3K3處理最高，其它處理間差異多不顯著;不同氮鉀配施的葉片中鉀輸出率差異較大，為35%～47%，N1K2最高;從施氮水平來(lái)看，低氮處理的鉀轉(zhuǎn)運(yùn)輸出率最高，平均44.52%，比中氮處理高近9個(gè)百分點(diǎn)，中高氮處理間轉(zhuǎn)運(yùn)輸出率差異小，分別為35.84%和37.19%;不同施鉀水平的葉片鉀素轉(zhuǎn)運(yùn)輸出率差異小，在39%左右。葉鞘中鉀的輸出量與葉片規(guī)律一致;鉀輸出率則表現(xiàn)為隨著氮、鉀肥用量的提高，鉀的轉(zhuǎn)運(yùn)輸出率下降，在高鉀水平，輸出率降低更加明顯，說(shuō)明高鉀水平下其它器官的需求更弱，此結(jié)果與高鉀水平下的莖稈鉀輸入率明顯低于中、高水平是吻合的。

圖1 不同氮鉀用量對(duì)直播稻成熟期鉀素分配的影響Fig.1 Effect of amount of nitrogen and potassium amount on the distribution of potassium in different organ of direct－seeded rice in mature stage

表4 不同氮、鉀肥用量配比對(duì)抽穗后莖、葉、鞘鉀素轉(zhuǎn)運(yùn)輸出的影響Tab.4 Effect of different amount proportioning of nitrogen and potassium on the translocation of potassium in culm，leaf and sheath after heading

2.4 不同氮鉀配比對(duì)直播稻鉀肥利用效益的影響

表5表明，不同氮鉀配比對(duì)鉀肥利用效益的影響明顯。鉀肥的吸施比大于1，說(shuō)明吸鉀量大于施鉀量同一施氮水平下，提高施鉀量，鉀素吸施比顯著下降，N1K3處理的鉀素吸收量小于施鉀量，說(shuō)明氮肥不足影響鉀素的吸收;N2水平的各施鉀量處理的鉀素吸施顯著高于N1相應(yīng)施鉀量處理，說(shuō)明低氮條件下，增施氮肥可顯著促進(jìn)鉀素吸收;N3K1處理吸施比高于N2K1處理，N3水平下，中、高鉀處理的鉀素吸施比低于N2相同施鉀量處理，差異不顯著，說(shuō)明氮肥促鉀吸收的作用是有一定范圍的，施氮量過(guò)高，促鉀吸收的作用不明顯，甚至負(fù)增長(zhǎng);施鉀量越高，吸施比越低。鉀肥的干物質(zhì)生產(chǎn)效益和稻谷生產(chǎn)效益，在中、低氮水平下，兩者結(jié)果基本一致，施鉀量增加，每千克鉀肥的干物質(zhì)和稻谷生產(chǎn)效益降低;在高氮條件下，增施鉀肥每千克鉀肥的的干物質(zhì)生產(chǎn)效益提高、而稻谷生產(chǎn)效益下降，此與氮鉀水平對(duì)稻穗鉀量分配的影響小有關(guān)。百千克稻谷耗鉀量，相同施氮水平下，增施鉀肥耗鉀量增加;低氮水平下，增施氮肥提高耗鉀量，百千克稻谷耗鉀量以中氮水平最高，但與高氮處理差異不顯著。表5表明，氮鉀施用水平對(duì)鉀素收獲指數(shù)影響很弱，僅低氮條件下低鉀處理與中氮高鉀處理間差異顯著，其它各處理間差異都不顯著。

表5 直播稻不同氮、鉀肥配比的鉀素利用效益Tab.5 The potassium utilization benefit of different proportioning of nitrogen and potassium amount in the direct-seeded rice

3 結(jié)論與討論

3.1 氮肥對(duì)直播稻鉀素吸收和利用的影響

增施鉀肥有利于水稻鉀素的吸收積累。與移栽稻一樣，直播稻的鉀素積累量隨著鉀肥的施用量增加而提高［14，19－20］。氮肥對(duì)直播稻鉀素吸收和利用有重要影響，氮肥不足和過(guò)量施用都會(huì)影響鉀素的吸收利用，低氮條件下，增施氮肥可顯著促進(jìn)鉀素吸收，氮鉀肥過(guò)量施用抑制鉀素的吸收積累。有研究表明，在不施氮肥或氮肥不足的情況下，水稻對(duì)鉀的吸收量也相應(yīng)減少［21］。直播稻增氮促鉀吸收利用的效果，主要表現(xiàn)在生育前期，增施氮肥可提高生育前期鉀素積累量比率達(dá)6%～12%。低氮條件下，幼穗分化期到抽穗期，直播稻鉀的積累量約占總積累量的一半以上;中、高氮條件下此比率會(huì)降低。鉀素的利用效益受氮、鉀水平的影響，高氮、高鉀條件下，鉀素吸施比、鉀肥利用效率、每千克鉀肥的干物質(zhì)和稻谷生產(chǎn)效益都下降;且產(chǎn)量下降［4］。王強(qiáng)盛等［19］認(rèn)為，隨施鉀量增加，水稻鉀素回收效率、利用指數(shù)和植株鉀生產(chǎn)效率降低，本研究認(rèn)為，不僅如此，過(guò)量氮肥同樣致使水稻植株鉀素生產(chǎn)效率降低。因此，直播稻要獲得較高產(chǎn)量，合理配施氮鉀肥尤為重要。根據(jù)氮鉀配施的產(chǎn)量效益［4］，一般施氮量165～180kg/hm2，施氧化鉀量180～200kg/hm2為好，根據(jù)直播稻的吸鉀規(guī)律，增施鉀肥宜重作基蘗肥早施廖育林等研究［22］，湖南雙季水稻每季施氧化鉀187kg/hm2的條件下，稻田鉀素平衡仍處于虧缺狀態(tài)說(shuō)明鉀肥施用量不足。江西稻田類(lèi)型與湖南相似，直播稻更要重視鉀肥施用。

3.2 氮肥對(duì)直播稻植株鉀素分配與轉(zhuǎn)運(yùn)輸出的影響

氮肥對(duì)水稻各器官中鉀素的分配影響不一致，增施氮肥提高葉片中鉀量占總量的比率，降低莖中鉀量占總量的比率，而對(duì)葉鞘和稻穗中鉀素的分配比率影響不大。水稻莖鞘在抽穗之前為庫(kù)器官，抽穗后莖鞘貯藏的物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)輸出。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，莖中的鉀素不但不會(huì)輸出，而有大量輸入，輸入量隨著氮鉀肥用量的增加而增加;輸入率隨著施氮量增加下降，中鉀處理的輸入率最高，高鉀處理輸入率最低，由于高鉀水平下莖中分配的鉀量較高，所以輸入量雖然高，但是占抽穗時(shí)莖中鉀素總量的比率還是較低氮肥對(duì)直播稻鉀素分配和轉(zhuǎn)運(yùn)影響，最值的關(guān)注的是，增施氮肥減少莖中鉀輸入率，莖中鉀素下降不利于植株后期抗倒;以往的研究已經(jīng)注意到，高氮導(dǎo)致莖中鉀、硅、纖維素含量下降［23－24］，降低植株抗株倒性。增施氮肥降低葉片中的鉀素的輸出率，葉片后期較高的鉀素含量有利于預(yù)防葉片早衰［25］。因此合理的氮鉀配制，要同時(shí)兼顧直播稻的抗倒伏和耐早衰。

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