鉀肥用量對(duì)稻－油輪作作物產(chǎn)量及鉀素利用的影響

邵文勝　周雄　何德志　田貴生　魯劍巍

摘要：以水稻-油菜輪作系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)3個(gè)鉀肥用量，分別為K2O用量0、120、240 kg/hm2，其中K2O用量為120 kg/hm2是當(dāng)?shù)販y(cè)土配方推薦鉀肥量，通過(guò)一個(gè)輪作周期的田間試驗(yàn)，研究了鉀肥用量對(duì)水稻-油菜輪作系統(tǒng)作物產(chǎn)量、鉀素吸收和利用特性的影響。結(jié)果表明，水稻-油菜輪作系統(tǒng)作物產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加先增加后降低，在K2O用量為120 kg/hm2時(shí)達(dá)最高。水稻季和油菜季的鉀肥利用效率隨鉀肥用量的增加而下降，且水稻季鉀肥利用率明顯低于油菜季。在本試驗(yàn)條件下，K2O用量為120 kg/hm2時(shí)，湖北省武穴市水稻-油菜輪作系統(tǒng)可獲得較高的鉀肥利用率，并可獲得高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：水稻-油菜輪作系統(tǒng);產(chǎn)量;鉀肥用量;鉀肥利用率

中圖分類號(hào)：S147.22;S511;S565.4? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）03-0038-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.03.008

Effect of potassium fertilizer application rate on yield and potassium use

efficiency of rice-rape rotation system

SHAO Wen-sheng1，ZHOU Xiong1，HE De-zhi1，TIAN Gui-sheng2，LU Jian-wei2

（1.Meichuan Town Agricultural Technology Promotion Center，Wuxue City Agricultural and Rural Bureau，Wuxue 435400，Hubei，China;

2a.Microelement Research Center;2b.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract： Taking rice-rape rotation system as research object， the effects of potassium （K） application rates on rice-rape rotation system crop yield， K accumulation and use efficiency of rice and ripe were studied by fields experiments with K2O rates of 0， 120 and 240 kg/hm2. In which， the K2O rate of 120 kg/hm2 is recommended amount of potassium fertilizer for local soil test formulations. The results showed that crop yield of the rice-rape rotation system was increased at the first and then gradually decreased with the increment of the K application rates，and reached maxima under the K fertilizer application rate of K2O 120 kg/hm2. The K fertilizer utilization efficiency of rice and rape were decreased significantly with the increment of the K application rates. In conclusion， under this field experiment conditions， the optimal K fertilizer application amount is K2O 120 kg/hm2 in Wuxue city， Hubei province.

Key words： rice-rape rotation system; yield; K application rate; K use efficiency

水稻（Oryza sativa L.）和油菜（Brassica napus L.）作為湖北省武穴市具有明顯地區(qū)優(yōu)勢(shì)的糧油作物，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了較大貢獻(xiàn)[1，2]。水稻和油菜均是需鉀量較多的作物，實(shí)際生產(chǎn)中，因缺乏科學(xué)合理的施肥技術(shù)指導(dǎo)，武穴市水稻和油菜生產(chǎn)中鉀肥施用不足或盲目施用現(xiàn)象普遍存在。目前關(guān)于鉀肥施用量對(duì)作物產(chǎn)量和鉀素利用效率影響的研究大多是針對(duì)玉米、水稻、油菜和小麥等[3-6]單個(gè)作物進(jìn)行的，而有關(guān)不同鉀肥用量對(duì)水稻-油菜輪作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱稻-油輪作系統(tǒng)）作物產(chǎn)量、鉀素吸收利用效率特征影響方面的研究尚未有系統(tǒng)的報(bào)道。為此，本試驗(yàn)通過(guò)在武穴市梅川鎮(zhèn)開展水稻-油菜輪作田間鉀肥效應(yīng)試驗(yàn)，分析了鉀肥用量對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)作物產(chǎn)量以及鉀素吸收利用效率等的影響，以期為武穴市水稻-油菜輪作系統(tǒng)合理高效施用鉀肥提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016—2017年在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)郭坦村進(jìn)行，前茬作物為水稻。土壤類型為花崗片麻巖發(fā)育的水稻土，質(zhì)地為沙壤土。耕層（0～20 cm）土壤pH 5.7，有機(jī)質(zhì)含量為13.2 g/kg，全氮含量為0.7 g/kg，有效磷含量為15.8 mg/kg，速效鉀含量為73.1 mg/kg，有效硼含量為0.36 mg/kg，供試土壤處于缺鉀狀態(tài)。供試水稻品種為深兩優(yōu)5814，油菜品種為大地199。水稻和油菜均采用直播種植方式，播種量分別為22.5、4.5 kg/hm2。水稻于2017年5月28日播種，2017年10月3日收獲;油菜于2017年10月13日播種，2018年5月6日收獲。其他田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)鉀肥（K2O）用量，分別為0（不施鉀肥對(duì)照，CK）、120、240 kg/hm2。小區(qū)面積20 m2（8.0 m×2.5 m），隨機(jī)區(qū)組排列，4次重復(fù)。水稻季氮肥（N）和磷肥（P2O5）用量分別為180、60 kg/hm2，油菜季氮肥（N）、磷肥（P2O5）和硼肥（B）用量分別為 195、90、1.5 kg/hm2。供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含N 18%、P2O5 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）和硼砂（含B 10%）。除氮肥分次施用外，剩下的肥料均做基肥一次性施用。氮肥水稻分基肥、促蘗肥和穗肥（6∶2∶2）施用，油菜分基肥、薹肥和花肥（6∶2∶2）施用。

1.3? 測(cè)試項(xiàng)目及方法

1.3.1? 土壤樣品采集與測(cè)定? 土壤基礎(chǔ)樣品在前茬水稻收獲后基肥施用前采集。以整個(gè)試驗(yàn)田塊為采樣單元，在試驗(yàn)田塊內(nèi)以S形均勻布點(diǎn)15個(gè)，取0～20 cm耕作層土壤，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干磨細(xì)過(guò)20目和100目篩，供理化分析用。按常規(guī)方法測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)[7]。水土比為2.5∶1，土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定;全氮含量采用半微量開氏法測(cè)定;速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀含量采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)測(cè)定;有效硼含量采用熱水回流姜黃素比色法測(cè)定。

1.3.2? 植物樣品采集與測(cè)定? 水稻和油菜收獲前，分別在各小區(qū)選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方，取地上部植株樣品，風(fēng)干脫粒后分別測(cè)定水稻莖稈和子粒的生物量以及油菜莖稈、角殼和子粒的生物量。植物樣品置于烘箱中經(jīng)105 ℃殺青0.5 h后60 ℃烘干，粉碎，采用 H2SO4-H2O2消化，再經(jīng)火焰分光光度計(jì)測(cè)定植物樣品全鉀含量[7]。

1.3.3? 產(chǎn)量構(gòu)成因子調(diào)查與產(chǎn)量收獲? 水稻和油菜收獲前，分別在各小區(qū)選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方植株，調(diào)查水稻單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和冬油菜收獲密度、單株角果數(shù)和角粒數(shù)。將代表性植株齊地割后裝入網(wǎng)袋帶回室內(nèi)，懸掛風(fēng)干脫粒后將子粒烘干，用千粒板隨機(jī)選取一定量的子粒測(cè)定千粒重。水稻和油菜成熟后，各小區(qū)單收單打并記錄產(chǎn)量。

1.4? 參數(shù)計(jì)算

地上部鉀吸收量=地上部生物量×鉀含量;鉀肥當(dāng)季利用率=（施鉀區(qū)鉀吸收量-不施鉀區(qū)鉀吸收量）/施鉀量×100%[7]。

1.5? 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2010軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 8.0軟件作圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 鉀肥用量對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)作物產(chǎn)量的影響

鉀肥施用顯著提高了水稻和油菜的產(chǎn)量（表1）。在土壤供鉀水平較低時(shí)，隨鉀肥用量的增加，水稻和油菜的產(chǎn)量均隨之顯著增加，且油菜施用鉀肥增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于水稻。與不施鉀肥對(duì)照相比，K2O用量為120 kg/hm2的水稻和油菜的增產(chǎn)量均明顯高于240 kg/hm2。從輪作周年產(chǎn)量來(lái)看，與不施鉀肥相比，施用鉀肥處理產(chǎn)量增加明顯，K2O用量為120 kg/hm2時(shí)，輪作周年產(chǎn)量達(dá)到最大。

對(duì)水稻和油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子的分析結(jié)果（表2）表明，與不施鉀肥相比，施用鉀肥顯著提高了水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和油菜角果數(shù)、角粒數(shù)。其中，K2O用量為120和240 kg/hm2處理的水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)分別增加了61萬(wàn)穗/hm2、16粒/穗和80萬(wàn)穗/hm2、14粒/穗;油菜角果數(shù)、角粒數(shù)分別增加了24.7角/株、3.0粒/角和23.0角/株、2.8粒/角。可見(jiàn)，鉀肥的施用主要是通過(guò)增加水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和油菜角果數(shù)、角粒數(shù)來(lái)提高子粒產(chǎn)量。

2.2? 鉀肥用量對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)作物成熟期地上部生物量的影響

施用鉀肥顯著提高了水稻和油菜成熟期地上部生物量（表3）。與不施鉀肥對(duì)照相比，K2O用量為120和240 kg/hm2處理的水稻和油菜的地上部生物量增幅分別為13.4%、14.6%和43.5%、37.0%。從輪作周年生物量來(lái)看，施鉀肥處理比不施鉀肥對(duì)照地上部生物量增加明顯，K2O用量為120 kg/hm2時(shí)，輪作周年地上部生物量達(dá)到最大。

2.3? 鉀肥用量對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)作物成熟期地上部鉀含量的影響

施用鉀肥顯著提高了水稻和油菜成熟期地上部鉀含量（表4）。與不施鉀肥相比，K2O用量為120 kg/hm2的水稻和油菜地上部鉀含量分別增加了42.6%和87.3%，K2O用量為240 kg/hm2時(shí)分別增加了205.9%和117.6%。從水稻和油菜各部位鉀含量來(lái)看，鉀肥的施用顯著提高了水稻莖稈的鉀含量和油菜莖稈、角殼的鉀含量?？梢?jiàn)鉀肥施用主要是影響水稻莖稈和油菜莖稈、角殼的鉀養(yǎng)分吸收累積。

2.4? 鉀肥用量對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)作物成熟期地上部鉀吸收量及鉀肥利用率的影響

施用鉀肥顯著提高了水稻和油菜成熟期地上部鉀吸收量（表5）。與不施鉀肥相比，K2O用量為120 kg/hm2時(shí)，水稻和油菜的地上部鉀吸收量分別增加了63和125 kg/hm2;K2O用量為240 kg/hm2時(shí)，分別增加了78和147 kg/hm2。對(duì)稻-油輪作系統(tǒng)周年地上部鉀吸收量的結(jié)果分析表明，施鉀肥比不施鉀肥的鉀吸收量增加明顯。

在該供試土壤條件下，隨著鉀肥用量的增加，兩季作物鉀肥利用率均隨之降低，且油菜季的鉀肥利用率明顯高于水稻季（表5）。K2O用量為120 kg/hm2時(shí)，水稻季和油菜季的鉀肥利用率達(dá)到最高，且明顯高于K2O用量為240 kg/hm2。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 討論

施用鉀肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響前人已進(jìn)行了較多的研究[8-10]，其結(jié)果表明，鉀肥對(duì)作物增產(chǎn)有重要作用，但鉀肥用量需在適宜范圍之內(nèi)才能充分發(fā)揮作物的最大生產(chǎn)潛力。本研究結(jié)果顯示，從增產(chǎn)方面考慮，水稻和油菜適宜鉀肥（K2O）用量均為120 kg/hm2左右，分別增產(chǎn)15.6%和44.3%，這與前人研究的鉀肥用量對(duì)玉米、小麥、水稻和油菜等作物產(chǎn)量的影響結(jié)果相似。楊波等[9]對(duì)水稻的研究結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，水稻鉀素積累總量增加。在本研究中，水稻植株鉀素總累積量隨鉀肥用量增加而增加，但是子粒中分配比例卻隨之下降，與楊波等[9]的研究結(jié)果一致。這表明水稻過(guò)多增施鉀肥只能增加作物體內(nèi)的養(yǎng)分含量，沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。李銀水等[10]研究認(rèn)為，油菜子粒鉀含量相對(duì)穩(wěn)定，受鉀肥用量影響相對(duì)較小，角殼和莖稈鉀含量受鉀肥用量影響較大，增施鉀肥主要促進(jìn)了油菜角殼和莖稈鉀含量的提高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，油菜子粒鉀含量隨鉀肥用量的增加而提高的幅度相對(duì)較小，油菜莖稈和角殼鉀含量隨鉀肥用量增加而明顯提高，與李銀水等[10]對(duì)油菜的研究結(jié)果相似。因此，鉀肥施用時(shí)應(yīng)綜合考慮水稻和油菜鉀素在子粒和秸稈中的分配比例和產(chǎn)量的平衡關(guān)系，以期獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。目前中國(guó)鉀肥資源比較短缺，大量施用化學(xué)鉀肥既浪費(fèi)鉀礦資源又要花費(fèi)大量資金，而水稻和油菜秸稈中殘留大量鉀，所以建議水稻和油菜收獲后秸稈還田，既可培肥地力又可補(bǔ)充土壤鉀素，提高土壤鉀素的供應(yīng)能力。

中國(guó)鉀肥資源狀況和鉀肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展決定了鉀肥供應(yīng)問(wèn)題需要從合理施用鉀肥及循環(huán)利用的途徑去解決，而調(diào)控鉀肥需求則需要依靠科學(xué)的鉀肥施用技術(shù)。對(duì)作物鉀素利用效率的不同指標(biāo)反映鉀素對(duì)作物生物量、子粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。在本研究中，隨著鉀肥用量的增加，水稻和油菜鉀肥利用率均下降，在施用K2O 240 kg/hm2條件下，水稻和油菜鉀肥利用率分別為39.0%和62.7%，明顯低于施用K2O 120 kg/hm2。與王宜倫等[8]研究的夏玉米鉀肥效率和鉀肥當(dāng)季回收率均隨鉀肥用量的增加而減少的結(jié)果相一致。由于鉀素效率的高低除與施肥和環(huán)境因素有關(guān)外，作物品種可能也是其重要的決定因子，因此要兼顧產(chǎn)量和利用效率時(shí)必須尋求鉀高效的水稻和油菜品種。本研究?jī)H從鉀肥用量的角度研究了對(duì)水稻和油菜產(chǎn)量和鉀素利用效率的影響，對(duì)不同品種鉀肥用量和利用效率等方面還有待進(jìn)一步研究。

3.2? 小結(jié)

在本試驗(yàn)條件下，鉀肥施用能提高水稻和油菜子粒產(chǎn)量、促進(jìn)水稻和油菜對(duì)鉀素的吸收和累積，施鉀（K2O）量為120 kg/hm2時(shí)，水稻和油菜子粒產(chǎn)量、地上部含鉀量和鉀素累積量均達(dá)到最高。水稻和油菜鉀肥利用率均隨鉀肥用量的增加而下降，施鉀（K2O）量為120 kg/hm2時(shí)，水稻和油菜鉀肥利用效率最高。因此在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)區(qū)域，要同時(shí)兼顧稻-油輪作的高產(chǎn)和鉀高效利用，其適宜施鉀（K2O）量每季應(yīng)為120 kg/hm2。

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收稿日期：2019-05-18

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0200108）;中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金項(xiàng)目（2662017JC010）

作者簡(jiǎn)介：邵文勝（1970-），男，湖北武穴人，農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料研究，（電話）18507256178（電子信箱）3021697482@qq.com。