不同氮钾配比对直播稻钾素吸收和利用效益的影响

2014-04-10李木英陈志攀石庆华潘晓华谭雪明

江西农业大学学报 2014年1期

李木英，陈志攀，2，石庆华，潘晓华，谭雪明

(1.江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌 330045;2.福建省三明市农业局，福建三明 365000)

目前中国稻田氮肥利用率在逐步下降，其中主要原因可能是与氮肥施用量持续增加有关，由于氮肥施用后直观效果更明显，因此稻农往往重视氮肥的施用，磷、钾肥施用量则相对较少［1］。近年来水稻直播栽培因省工节本、增产增效，在长江流域稻区面积迅速扩大，氮、钾对直播稻产量和品质的影响亦有报道［2－4］，但直播稻营养特性研究尚有待深入。钾是植物体内的重要元素，钾可促进光合作用、有利于蛋白质合成，增强抗逆性和抗病力，加速同化产物向贮藏器官流动，促进提高产量［5］。水稻一生对钾的需求超过对氮的需求［5，6］。我国钾肥资源短缺［7］，耕地土壤普遍缺钾、或严重缺钾［8］;生产中普遍供钾不足也是限制水稻产量的重要因素［9－11］。钾和氮都是作物所需要的大量营养元素，钾肥用量影响水稻生长和稻米品质［12－13］;水稻对氮钾的吸收利用，两者之间存在着一定的互作效应，合理配施，对氮钾吸收具有相互促进作用，不仅表现在吸收和积累上，同时也促进利用效率的提高［14］。然而人们更为关注钾肥对氮素利用的影响［15－17］，鲜见氮肥对钾肥吸收、积累和利用的影响的报道。水稻直播是近年面积扩展迅速的一种种植方式，直播稻的钾素营养需求规律尚鲜见报道。本文探讨在不同用量氮肥和钾肥配施条件下，直播稻钾素吸收规律、分配和转运特征、利用效益，探讨氮肥用量对直播稻钾素吸收、分配和利用效益的影响，旨在为直播稻生产制定合理的施肥策略及施肥技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2011年在江西农业大学科技园进行。供试组合为陆两优996。试验田土壤肥力为全N 0.040g/kg、碱解氮64.42 mg/kg、有效磷7.96 mg/kg、速效钾63.81 mg/kg、有机质21.4g/kg、pH值5.38。

1.2 试验设计

试验设3个施氮水平，低N为纯氮120kg/hm2(N1)，中氮为165kg/hm2(N2)，高氮为210kg/hm2(N3);3个施钾(K2O)水平，低钾为90kg/hm2(K1)，中钾150kg/hm2(K2)，高钾210kg/hm2(K3)。氮钾配比见表1。各处理重复4次，随机区组排列，小区面积为12.25 m2。

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

1.3 田间管理

4月5日播种，播种量37.5kg/hm2。氮、钾肥用量配施处理见表1。氮肥以尿素为肥源，分别为基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=5∶2∶3施用;钾肥分两次施用，基肥和穗肥各占50%施用;基肥结合整田施入，分蘖肥于4叶时施用，穗肥在倒二叶抽出时施用。磷肥(P2O5)用量为90kg/hm2，全部作基肥结合整田全部施入。其它田间管理一致。播种后至3叶期田面无水，沟内保持水层;播后3 d打除草剂封闭，3叶1心时施分蘖肥，结合施分蘖肥第2次施用除草剂;薄水分蘖，够苗80%晒田，多次轻晒，足水孕穗干湿灌浆。

1.4 取样测定与计算方法

各生育期3个区组取样，每个重复取3蔸，剪除根后按茎、叶鞘、叶、穗分开包扎，105℃下杀青15 min后80℃烘干至恒质量，利用测定干物质量样品测钾含量。植株钾素测定用火焰光度法［18］。方差分析Duncan多重比较用DPS7.05软件计算;用Sigmaplot 11.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同氮钾配比对直播稻钾素吸收积累的影响

不同氮钾配比条件下钾素的吸收积累存在显著差异(表2)。同一施氮水平，增施钾肥量，各生育期植株钾素的积累量增加。同一施钾水平，在低氮水平下，增施氮肥有明显提高钾素积累量的效果，在中氮水平下提高氮肥用量，极少增加植株的钾素吸收积累，甚至呈负增长。如N2K1、N2K2、N2K3比N1K1N1K2、N1K3处理的钾素吸收积累量分别提高了37.30%、36.02%和30.61%;而N3K1、N3K2、N3K2分别比N2K1、N2K2、N2K3处理的钾素吸收积累量提高1.13%、－7.27%和－7.90%。表2表明，高氮水平下增施钾肥，幼穗分化之前能提高钾素的积累量，幼穗分化之后，高氮水平下增施钾肥导致钾素的吸收积累量下降。幼穗分化前钾素吸收积累量占总积累量的比重，N1水平分别是34.38%、34.56%、33.23%，N2水平分别是40.05%、40.94%、40.54%，N3水平分别是45.20%、45.35%、46.45%;增施氮肥用量提高生育前期钾素积累量占总积累量的比重。幼穗分化之后，总的趋势是增加施氮量，钾素积累量占总积累量的比重下降;仅N2例外。后期低钾水平下，氮肥用量对钾素吸收积累的影响很弱。研究结果表明，直播稻增氮促钾吸收利用的效果，主要表现在生育前期;中氮水平促钾吸收的效果最好，过量施用氮肥抑制钾素的吸收积累。

表2 不同氮、钾肥用量配比对直播稻各生育期钾素积累量的影响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 不同氮钾配比对各器官钾素分配的影响

表3表明，同一施氮水平下，各器官钾分配量均随施钾量的递增而增加。抽穗期70%以上的钾分配在叶鞘和叶片，茎秆占18%～20%，稻穗占5%～8%;成熟期各器官的分配比率与抽穗期相比，叶片和叶鞘含钾量大幅下降，为40%左右;茎秆的钾量比率大幅升高，为41%～45%，稻穗中的钾量占总钾量的比率比抽穗期提高了9～12个百分点。表3和图1还显示了成熟期不同施氮和施钾水平对各器官钾素分配的影响。提高施钾量，各器官组织的钾量增加。而氮肥对器官中钾素的分配的影响不一致，施氮量165kg/hm2以下，增施氮肥提高各器官的钾素分配量，施氮量210kg/hm2，各器官钾素分配量表现下降。增施氮肥提高叶片中钾量占总量的比率，降低茎中钾量占总量的比率，增施氮肥对叶鞘和稻穗中钾素的分配比率影响不大。

表3 不同氮、钾肥用量配比对直播稻各器官钾素分配的影响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 不同氮钾配比茎、鞘、叶钾素转运输出的影响

由表4可见，直播稻抽穗后茎秆的钾输出为负值，表明抽穗后茎中的钾素不但不会输出，而有大量输入，输入量随着钾肥用量的增加而增加、氮肥处理中N2最高;输入率占茎秆抽穗时钾量的132%～163%;从施氮水平来看，随着施氮量增加，钾输入率下降;从施钾水平来看，中钾处理的输入率最高，其次是低钾处理，高钾处理输入率最低。叶片的钾素转运输出量为(20±5)kg/hm2，N1K1处理最低，N3K3处理最高，其它处理间差异多不显著;不同氮钾配施的叶片中钾输出率差异较大，为35%～47%，N1K2最高;从施氮水平来看，低氮处理的钾转运输出率最高，平均44.52%，比中氮处理高近9个百分点，中高氮处理间转运输出率差异小，分别为35.84%和37.19%;不同施钾水平的叶片钾素转运输出率差异小，在39%左右。叶鞘中钾的输出量与叶片规律一致;钾输出率则表现为随着氮、钾肥用量的提高，钾的转运输出率下降，在高钾水平，输出率降低更加明显，说明高钾水平下其它器官的需求更弱，此结果与高钾水平下的茎秆钾输入率明显低于中、高水平是吻合的。

图1 不同氮钾用量对直播稻成熟期钾素分配的影响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、钾肥用量配比对抽穗后茎、叶、鞘钾素转运输出的影响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 不同氮钾配比对直播稻钾肥利用效益的影响

表5表明，不同氮钾配比对钾肥利用效益的影响明显。钾肥的吸施比大于1，说明吸钾量大于施钾量同一施氮水平下，提高施钾量，钾素吸施比显著下降，N1K3处理的钾素吸收量小于施钾量，说明氮肥不足影响钾素的吸收;N2水平的各施钾量处理的钾素吸施显著高于N1相应施钾量处理，说明低氮条件下，增施氮肥可显著促进钾素吸收;N3K1处理吸施比高于N2K1处理，N3水平下，中、高钾处理的钾素吸施比低于N2相同施钾量处理，差异不显著，说明氮肥促钾吸收的作用是有一定范围的，施氮量过高，促钾吸收的作用不明显，甚至负增长;施钾量越高，吸施比越低。钾肥的干物质生产效益和稻谷生产效益，在中、低氮水平下，两者结果基本一致，施钾量增加，每千克钾肥的干物质和稻谷生产效益降低;在高氮条件下，增施钾肥每千克钾肥的的干物质生产效益提高、而稻谷生产效益下降，此与氮钾水平对稻穗钾量分配的影响小有关。百千克稻谷耗钾量，相同施氮水平下，增施钾肥耗钾量增加;低氮水平下，增施氮肥提高耗钾量，百千克稻谷耗钾量以中氮水平最高，但与高氮处理差异不显著。表5表明，氮钾施用水平对钾素收获指数影响很弱，仅低氮条件下低钾处理与中氮高钾处理间差异显著，其它各处理间差异都不显著。

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

3 结论与讨论

3.1 氮肥对直播稻钾素吸收和利用的影响

增施钾肥有利于水稻钾素的吸收积累。与移栽稻一样，直播稻的钾素积累量随着钾肥的施用量增加而提高［14，19－20］。氮肥对直播稻钾素吸收和利用有重要影响，氮肥不足和过量施用都会影响钾素的吸收利用，低氮条件下，增施氮肥可显著促进钾素吸收，氮钾肥过量施用抑制钾素的吸收积累。有研究表明，在不施氮肥或氮肥不足的情况下，水稻对钾的吸收量也相应减少［21］。直播稻增氮促钾吸收利用的效果，主要表现在生育前期，增施氮肥可提高生育前期钾素积累量比率达6%～12%。低氮条件下，幼穗分化期到抽穗期，直播稻钾的积累量约占总积累量的一半以上;中、高氮条件下此比率会降低。钾素的利用效益受氮、钾水平的影响，高氮、高钾条件下，钾素吸施比、钾肥利用效率、每千克钾肥的干物质和稻谷生产效益都下降;且产量下降［4］。王强盛等［19］认为，随施钾量增加，水稻钾素回收效率、利用指数和植株钾生产效率降低，本研究认为，不仅如此，过量氮肥同样致使水稻植株钾素生产效率降低。因此，直播稻要获得较高产量，合理配施氮钾肥尤为重要。根据氮钾配施的产量效益［4］，一般施氮量165～180kg/hm2，施氧化钾量180～200kg/hm2为好，根据直播稻的吸钾规律，增施钾肥宜重作基蘖肥早施廖育林等研究［22］，湖南双季水稻每季施氧化钾187kg/hm2的条件下，稻田钾素平衡仍处于亏缺状态说明钾肥施用量不足。江西稻田类型与湖南相似，直播稻更要重视钾肥施用。

3.2 氮肥对直播稻植株钾素分配与转运输出的影响

氮肥对水稻各器官中钾素的分配影响不一致，增施氮肥提高叶片中钾量占总量的比率，降低茎中钾量占总量的比率，而对叶鞘和稻穗中钾素的分配比率影响不大。水稻茎鞘在抽穗之前为库器官，抽穗后茎鞘贮藏的物质向籽粒转运输出。试验发现，茎中的钾素不但不会输出，而有大量输入，输入量随着氮钾肥用量的增加而增加;输入率随着施氮量增加下降，中钾处理的输入率最高，高钾处理输入率最低，由于高钾水平下茎中分配的钾量较高，所以输入量虽然高，但是占抽穗时茎中钾素总量的比率还是较低氮肥对直播稻钾素分配和转运影响，最值的关注的是，增施氮肥减少茎中钾输入率，茎中钾素下降不利于植株后期抗倒;以往的研究已经注意到，高氮导致茎中钾、硅、纤维素含量下降［23－24］，降低植株抗株倒性。增施氮肥降低叶片中的钾素的输出率，叶片后期较高的钾素含量有利于预防叶片早衰［25］。因此合理的氮钾配制，要同时兼顾直播稻的抗倒伏和耐早衰。

［1］彭少兵，黄见良，钟旭华.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略［J］.中国农业科学2002，35(9):1095－1103.

［2］陈关，李木英，石庆华，等.施氮量对直播稻群体发育及产量的影响［J］.作物杂志，2011(1):33－37.

［3］袁联国，夏伟，翁曥遥，等.直播水稻不同氮磷钾配比示范试验研究［J］.上海农业科技，2010(2):49，51.

［4］李木英，陈志攀，石庆华，等.不同氮钾用量配比对直播稻产量和品质的影响［J］.江西农业大学学报，2012，34(6)1071－1079.

［5］罗奇祥.稻田钾肥的合理施用［J］.江西农业科技，1980(5):14－15.

［6］李木英，石庆华，谭雪明.水稻根系营养吸收特性及期与干物质生产和稻品质关系的研究［J］.江西农业大学学报1996，18(4):376－382.

［7］刘国栋，刘更另.籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选［J］.中国农业科学，2002，35(9):1044－1048.

［8］鲁如坤.我国土壤氮磷钾的基本状况［J］.土壤学报，1989，25(3):280－286..

［9］雷永振.北方水稻钾肥效应及高效施用技术［J］.辽宁农业科学，2004(1):1－4.

［10］胡泓，王光火，张奇春.田间低钾胁迫条件下水稻对钾的吸收和利用效率［J］.中国水稻科学，2004，18(6):527－532.

［11］戴维，侯锡学，杨言富，等.川西北丘陵区水稻钾肥效应及推荐用量研究［J］.农业科技通讯，2010(2):40－43.

［12］张玉屏，曹卫星，朱德峰，等.红壤稻田钾肥施用量对超级稻生长及产量的影响［J］.中国水稻科学，2009，23(6):633－638.