鄂東南區水稻-油菜輪作制中鉀肥效應及鉀素平衡研究

摘要：利用大田試驗研究了鄂東南丘陵生態區水稻－油菜輪作制中鉀肥的施用對水稻和油菜的產量及農田鉀素平衡的影響。結果表明，施鉀量為１５０ ｋｇ／ｈｍ２時，水稻和油菜產量均達到最高，與不施鉀相比，水稻增產１ ４９５ ｋｇ／ｈｍ２，增產率為２７．４％；油菜增產１５９ ｋｇ／ｈｍ２，增產率為１０．３％。增施鉀肥增加作物養分吸收量，鉀肥用量１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２時，鉀吸收量為３４９．１ ｋｇ／ｈｍ２，氮吸收量為２０５．１ ｋｇ／ｈｍ２。水稻－油菜輪作中增施鉀肥緩解了土壤鉀素虧缺程度，且施高量鉀（１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２）的處理農田鉀素出現少量盈余；氮素均出現盈余。

關鍵詞：水稻－油菜輪作；鉀肥；養分吸收；鉀素平衡

中圖分類號：Ｓ３４４．１＋３；Ｓ１４３．３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）11－2190-04

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｋ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｂｌａｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｔａｓｈ ａｔ Ｒｉｃｅ－ｒａｐｅｓｅｅｄ Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｈｕｂｅｉ

ＸIAO Ｒｏｎｇ－ｙｉｎｇ１，２，ＬI Ｃｈｕａｎ－ｂａｏ１，ＬI Ｗｅｎ－ｘｉ２

（１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｘｉｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｘｉｎｙａｎｇ ４６４０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｐｏｔａｓｈ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｒｉｃｅ－ｒａｐｅｓｅｅｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｒｉｃｅ ａｎｄ ｒａｐｅｓｅｅｄ ｙｉｅｌｄ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ if applicating １５０ ｋｇ Ｋ２Ｏ／ｈｍ２； ａｎｄ ｒｉｃｅ ｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｄ by １ ４９５ ｋｇ／ｈｍ２ with a rate of ２７．４％， ｒａｐｅｓｅｅｄ ｙｉｅｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ by １５９ ｋｇ／ｈｍ２ with a rate of １０．３％． Ｋ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ the ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｃｏnｔｅｎｔ ｏｆ ｃｒｏｐｓ． Ｃｒｏｐｓ ａｂｓｏｒｂｅｄ Ｋ at an amount of ３４９．１ ｋｇ／ｈｍ２，Ｎ at an amount of ２０５．１ ｋｇ／ｈｍ２ if applicating １８７．５ ｋｇ Ｋ２Ｏ／ｈｍ２． Ｉｎ ｒｉｃｅ－ｒａｐｅｓｅｅｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｄｅｆｉｃｉｔ ｐｏｔａｓｈ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｈｅｎ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ； ａｎｄ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｈａｄ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｓｕｒｐｌｕｓ ａｔ １８７．５ ｋｇ Ｋ２Ｏ／ｈｍ２ ｉｎ ｅａｃｈ ｓｅａｓｏｎ； ｗｈｉｌｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｈｏｗｅｄ ｓｕｒｐｌｕｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｉｃｅ－ｒａｐｅｓｅｅｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； potash fertilizer； ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｕｐｔａｋｅ； ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ pｏｔａｓｓｉｕｍ

水旱輪作是一種典型的種植制度，其中水稻－油菜輪作在我國南方地區分布很廣。

我國耕地土壤鉀素肥力持續下降，已成為農業進一步發展的主要障礙因子。由于我國鉀肥資源缺乏，合理施用鉀肥已成為當前和今后發展農業生產的主要措施，同時鉀肥合理施用及氮、鉀肥配合施用對提高肥料利用率和減少農田氮肥污染有重要意義。

本研究以鄂東南丘陵生態區典型的水稻－油菜輪作制度為研究對象，開展了水稻－油菜輪作制度中鉀肥效應及鉀素平衡試驗研究，現將結果報告如下。

１材料與方法

１．１試驗材料

供試水稻品種為中９優２８８，油菜品種為華雜６號。于２００４～２００５年進行水稻－油菜一個周期的輪作。水稻于２００４年６月播種，７月移栽，密度３７.５萬株／ｈｍ２，１０月收獲；油菜于２００４年９月播種，１１月移栽，密度８.４萬株／ｈｍ２，２００５年５月收獲。

田間試驗設在湖北省油菜主產區鄂東南蘄春縣楊畈村進行，試驗地區土壤為花崗片麻巖母質發育的沖積物，屬水稻土，土壤質地偏砂。土壤ｐＨ值５．３７，有機質２６．１４ ｇ／ｋｇ，堿解氮２０９．２３ ｍｇ／ｋｇ，速效磷３．８８ ｍｇ／ｋｇ，速效鉀７８．７０ ｍｇ／ｋｇ，緩效鉀 ８８３．９７ ｍｇ／ｋｇ。

１．２試驗設計與方法

水稻設５個處理，分別為ＮＰＫ２、ＮＰＫ１、ＮＰＫ３、ＮＰ、ＰＫ２；油菜設７個處理，將水稻的ＮＰＫ２小區裂變為ＮＰＫ２、ＮＰ、ＰＫ２處理，另外４個處理對應于水稻ＮＰＫ１、ＮＰＫ３、ＮＰ、ＰＫ２處理分別為ＮＰＫ１、ＮＰＫ３、ＮＰＫ２、ＮＰＫ２。各處理重復４次，隨機區組排列，小區面積２０ ｍ２。氮、磷、鉀肥分別為尿素（含Ｎ ４６％），過磷酸鈣（含Ｐ２Ｏ５ １２％）、氯化鉀（含Ｋ２Ｏ ６０％）。水稻處理的氮肥（純Ｎ，下同）施用量為１９５ ｋｇ／ｈｍ２，油菜處理的氮肥施用量為１８０ ｋｇ／ｈｍ２；兩作物磷肥（Ｐ２Ｏ５，下同）用量均為９０ ｋｇ／ｈｍ２；Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３水平的處理鉀肥（Ｋ２Ｏ，下同）施用量分別為１１２．５、１５０．０、１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２。氮肥２／３作基肥，１／３作苗肥，其他肥料全部作基肥一次性施用。

水稻成熟期每小區隨機?。保爸辏筒顺墒炱诿啃^隨機?。抵?，分別進行考種。土壤和植物樣品均采用常規分析法［１］。試驗數據采用ＤＰＳ統計軟件，用ＬＳＤ法進行統計分析。

２結果與分析

２．１施用鉀肥對水稻和油菜產量的影響

由表１可知，施用鉀肥能明顯地增加水稻和油菜的產量，說明在當前生產條件下施用鉀肥對作物產量的形成起重要作用，特別是在土壤鉀素肥力較低的土壤上增產效果更顯著，這與許多研究結果一致［２－６］。輪作中，施用鉀肥兩季作物都獲得了高產，說明在水稻－油菜輪作中施用鉀肥能夠維持土壤生產力，保障作物產量。

水稻和油菜均在施鉀量為１５０ ｋｇ／ｈｍ２時的產量、增產量和增產率最高，表明盡管鉀肥對產量的形成具有重要影響，但并非用量越高越好，這與鉀肥在作物上的產量效應受多種因素的影響有關。在氮、磷養分相同的基礎上，鉀肥在作物上的產量效應除受氣候、灌水、作物等因素的影響外，土壤質地對鉀肥在作物上的產量效應也有重要的影響［７］。鄂東南生態區是花崗片麻巖母質發育的土壤，土壤質地偏砂，肥力偏低，因此增施鉀肥能明顯提高水稻產量，但鉀肥用量較多時土壤溶液中鉀素濃度較高，而砂地不保肥，鉀肥容易流失，因此水稻和油菜的增產量和增產率最高的不是施用鉀肥最多的１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２的處理，而是推薦施肥用量的１５０ ｋｇ／ｈｍ２的處理。

從養分效率來看，每施入１ ｋｇ的Ｋ２Ｏ生產水稻７．４３～１１．３２ ｋｇ，生產油菜０．６０～１．１７ ｋｇ；鉀肥施用量１１２．５ ｋｇ／ｈｍ２時養分效率最高，鉀肥用量增加，養分效率呈降低趨勢。緩效鉀是作物吸收速效鉀的最直接來源，土壤速效鉀被作物吸收后，土壤溶液中速效鉀濃度降低，土壤緩效鉀就會釋放出來，供作物吸收［８］。本試驗點土壤質地偏砂，養分釋放速度快。

土壤供鉀能力是影響鉀素效應的主要原因，本試驗點的土壤鉀素供應能力不高，施鉀有較好的增產效應。因此，在鄂東南生態區水稻－油菜輪作中重視鉀肥施用的同時要注意輪作中鉀肥的合理分配，有利于高效利用鉀肥，獲得最佳產量效應［9］。

２．2水稻－油菜輪作制中作物養分吸收量差異

２．2．１水稻－油菜輪作制中鉀吸收量差異由表2可知，兩季作物總吸收鉀量隨施用鉀肥量的增加而增加。３個施鉀處理中，水稻吸收的肥料鉀分別為１０７．５、１４８．９、１８９．８ ｋｇ／ｈｍ２，油菜吸收的肥料鉀分別為４２．９、５０．７、５７．０ ｋｇ／ｈｍ２，兩季作物吸收的肥料鉀均隨鉀肥用量增加而增加，說明施用鉀肥能促進作物對肥料鉀的吸收利用，從而提高鉀肥利用率。水稻吸收的肥料鉀遠高于油菜，這與作物產量有關系。水稻吸收的土壤鉀為５２．６ ｋｇ／ｈｍ２，油菜吸收的土壤鉀為４９．７ ｋｇ／ｈｍ２，吸收的土壤鉀差別不大，且兩季作物吸收的土壤鉀均低于肥料鉀，這與鄂東南生態區花崗片麻巖發育的土壤供鉀能力比較低有關。

２．2．２水稻－油菜輪作制中氮吸收量差異由表3可知，水稻和油菜吸收的總氮量因施用氮肥和鉀肥而明顯增加。施鉀不施氮的處理和施氮不施鉀的處理兩季作物的總吸氮量均低于氮、磷、鉀配施的處理。在氮、磷用量相同的條件下，增施鉀肥可促進作物對氮肥的吸收利用。

從作物吸收土壤氮和肥料氮的比例來看，在施氮不施鉀的情況下，兩季作物吸收的總氮量中土壤氮占４１．９％，肥料氮占５８．１％。在施氮的基礎上增施鉀肥，兩季作物吸收土壤氮的比例下降，肥料氮的比例上升。這表明，施用鉀肥有利于作物更多地吸收肥料氮；氮、鉀在作物營養上的相互作用表現為促進關系［１０，１１］，這種互促關系有利于保持這兩種元素在作物體內的營養平衡和提高肥料利用率。

２．3水稻－油菜輪作制中鉀、氮養分平衡

在本研究中，養分輸入量只考慮肥料的投入，養分輸出量只考慮作物收獲地上部攜走的養分量，本試驗的養分平衡為表觀的養分平衡。在水稻－油菜輪作制中養分平衡分析分為３組。第１組為兩季作物施肥在氮、磷用量相同的基礎上改變鉀肥用量，即ＮＰＫ１－ＮＰＫ１、ＮＰＫ２－ＮＰＫ２、ＮＰＫ３－ＮＰＫ３處理；第２組輪作處理為ＮＰＫ２－ＮＰ、ＮＰ－ＮＰＫ２；第３組輪作處理為ＮＰＫ２－ＰＫ２和ＰＫ２－ＮＰＫ２。

２．3．１水稻－油菜輪作中鉀養分平衡由表4可知，水稻－油菜輪作中，ＮＰＫ１－ＮＰＫ１、ＮＰＫ２－ＮＰＫ２、ＮＰＫ３－ＮＰＫ３輪作處理中土壤鉀素的虧缺量隨鉀肥用量的增加而減少，當鉀肥用量為１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２時，鉀素略有盈余；ＮＰＫ２－ＮＰ和ＮＰ－ＮＰＫ２輪作處理中，鉀肥施在前季水稻上鉀素虧缺量最大，為１０２．０ ｋｇ／ｈｍ２，鉀肥施在后季油菜上鉀素略有盈余；ＮＰＫ２－ＰＫ２和ＰＫ２－ＮＰＫ２輪作處理中，兩季作物都施鉀肥的情況下，氮肥無論施在水稻上還是油菜上，土壤鉀素平衡中均有盈余，盈余量基本相同。

綜合以上結果，說明增施鉀肥有利于鉀素養分的收支平衡，減輕作物對土壤鉀素的消耗，緩解土壤鉀素肥力下降的程度，維持土壤鉀素肥力狀況。

２．3．２水稻－油菜輪作中氮養分平衡由表5可知，ＮＰＫ１－ＮＰＫ１、ＮＰＫ２－ＮＰＫ２、ＮＰＫ３－ＮＰＫ３輪作處理中，隨著鉀肥用量的提高，水稻地上部攜出的氮養分逐漸增多，油菜則呈現先增加后下降的趨勢；兩季作物總的氮素平衡中，氮素均有盈余，不同鉀肥用量條件下盈余量差別不大，但隨著鉀肥用量的增加有降低的趨勢，進一步證明了施用鉀肥有利于促進作物對氮肥的吸收利用。ＮＰＫ２－ＮＰ和ＮＰ－ＮＰＫ２輪作處理中，鉀肥施在后季油菜上，土壤氮素盈余量最高，達１９１．０ ｋｇ／ｈｍ２；ＮＰＫ２－ＰＫ２和ＰＫ２－ＮＰＫ２輪作處理中，氮肥施在后季油菜上土壤氮素盈余量最少，為４３．３ ｋｇ／ｈｍ２。

綜合以上分析，鄂東南生態區施肥量滿足作物需要的前提下要偏重于肥料的合理配比施用，加強肥料結構管理，結合土壤和作物進行合理施肥，提高肥料利用率，將氮肥控制在能夠獲得最高經濟效益的范圍內［１２］，減少農業生態系統的氮素損失，維持土壤生產力和農業可持續發展。

３小結

試驗結果表明，在鄂東南生態區，土壤速效鉀含量比較低的條件下，施用鉀肥能明顯提高水稻和油菜的產量。鉀肥用量為１５０ ｋｇ／ｈｍ２時，水稻和油菜產量均最高，水稻產量為６ ９５９ ｋｇ／ｈｍ２，增產

１ ４９５ ｋｇ／ｈｍ２，增產率２７．４％，油菜產量１ ７０６ ｋｇ／ｈｍ２，增產１５９ ｋｇ／ｈｍ２，增產率１０．３％。鉀肥的施用促進了作物對氮、鉀肥的吸收利用，表現為增施鉀肥后，兩季作物總的吸氮量和吸鉀量均增加。鉀肥用量１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２時，吸收鉀量３４９．１ ｋｇ／ｈｍ２，吸收氮量２０５．１ ｋｇ／ｈｍ２。水稻－油菜輪作中增施鉀肥緩解了土壤鉀素虧缺程度，且施鉀肥１８７．５ ｋｇ／ｈｍ２的處理農田鉀素出現少量盈余；所有處理氮素均出現不同程度的盈余。

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