鉀肥用量對稻－油輪作作物產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-油菜輪作系統為研究對象，設3個鉀肥用量，分別為K2O用量0、120、240 kg/hm2，其中K2O用量為120 kg/hm2是當地測土配方推薦鉀肥量，通過一個輪作周期的田間試驗，研究了鉀肥用量對水稻-油菜輪作系統作物產量、鉀素吸收和利用特性的影響。結果表明，水稻-油菜輪作系統作物產量隨鉀肥用量的增加先增加后降低，在K2O用量為120 kg/hm2時達最高。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。在本試驗條件下，K2O用量為120 kg/hm2時，湖北省武穴市水稻-油菜輪作系統可獲得較高的鉀肥利用率，并可獲得高產。

關鍵詞：水稻-油菜輪作系統;產量;鉀肥用量;鉀肥利用率

中圖分類號：S147.22;S511;S565.4? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：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優勢的糧油作物，為農業增產、增收、農村經濟發展作出了較大貢獻[1，2]。水稻和油菜均是需鉀量較多的作物，實際生產中，因缺乏科學合理的施肥技術指導，武穴市水稻和油菜生產中鉀肥施用不足或盲目施用現象普遍存在。目前關于鉀肥施用量對作物產量和鉀素利用效率影響的研究大多是針對玉米、水稻、油菜和小麥等[3-6]單個作物進行的，而有關不同鉀肥用量對水稻-油菜輪作系統（簡稱稻-油輪作系統）作物產量、鉀素吸收利用效率特征影響方面的研究尚未有系統的報道。為此，本試驗通過在武穴市梅川鎮開展水稻-油菜輪作田間鉀肥效應試驗，分析了鉀肥用量對稻-油輪作系統作物產量以及鉀素吸收利用效率等的影響，以期為武穴市水稻-油菜輪作系統合理高效施用鉀肥提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

試驗于2016—2017年在湖北省武穴市梅川鎮郭坦村進行，前茬作物為水稻。土壤類型為花崗片麻巖發育的水稻土，質地為沙壤土。耕層（0～20 cm）土壤pH 5.7，有機質含量為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。供試水稻品種為深兩優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。其他田間管理同當地常規管理。

1.2? 試驗設計

試驗共設3個鉀肥（K2O）用量，分別為0（不施鉀肥對照，CK）、120、240 kg/hm2。小區面積20 m2（8.0 m×2.5 m），隨機區組排列，4次重復。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? 測試項目及方法

1.3.1? 土壤樣品采集與測定? 土壤基礎樣品在前茬水稻收獲后基肥施用前采集。以整個試驗田塊為采樣單元，在試驗田塊內以S形均勻布點15個，取0～20 cm耕作層土壤，實驗室風干磨細過20目和100目篩，供理化分析用。按常規方法測定土壤基本理化性質[7]。水土比為2.5∶1，土壤pH采用pH計測定;有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定;全氮含量采用半微量開氏法測定;速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度計測定;有效硼含量采用熱水回流姜黃素比色法測定。

1.3.2? 植物樣品采集與測定? 水稻和油菜收獲前，分別在各小區選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方，取地上部植株樣品，風干脫粒后分別測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105 ℃殺青0.5 h后60 ℃烘干，粉碎，采用 H2SO4-H2O2消化，再經火焰分光光度計測定植物樣品全鉀含量[7]。

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

1.4? 參數計算

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

1.5? 數據分析

試驗數據利用Excel 2010軟件進行處理，采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，采用Origin 8.0軟件作圖。

2? 結果與分析

2.1? 鉀肥用量對稻-油輪作系統作物產量的影響

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

對水稻和油菜產量構成因子的分析結果（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、穗粒數和油菜角果數、角粒數。其中，K2O用量為120和240 kg/hm2處理的水稻有效穗數、穗粒數分別增加了61萬穗/hm2、16粒/穗和80萬穗/hm2、14粒/穗;油菜角果數、角粒數分別增加了24.7角/株、3.0粒/角和23.0角/株、2.8粒/角。可見，鉀肥的施用主要是通過增加水稻有效穗數、穗粒數和油菜角果數、角粒數來提高子粒產量。

2.2? 鉀肥用量對稻-油輪作系統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看，施鉀肥處理比不施鉀肥對照地上部生物量增加明顯，K2O用量為120 kg/hm2時，輪作周年地上部生物量達到最大。

2.3? 鉀肥用量對稻-油輪作系統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時分別增加了205.9%和117.6%。從水稻和油菜各部位鉀含量來看，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。可見鉀肥施用主要是影響水稻莖稈和油菜莖稈、角殼的鉀養分吸收累積。

2.4? 鉀肥用量對稻-油輪作系統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，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，分別增加了78和147 kg/hm2。對稻-油輪作系統周年地上部鉀吸收量的結果分析表明，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，水稻季和油菜季的鉀肥利用率達到最高，且明顯高于K2O用量為240 kg/hm2。

3? 小結與討論

3.1? 討論

施用鉀肥對作物產量的影響前人已進行了較多的研究[8-10]，其結果表明，鉀肥對作物增產有重要作用，但鉀肥用量需在適宜范圍之內才能充分發揮作物的最大生產潛力。本研究結果顯示，從增產方面考慮，水稻和油菜適宜鉀肥（K2O）用量均為120 kg/hm2左右，分別增產15.6%和44.3%，這與前人研究的鉀肥用量對玉米、小麥、水稻和油菜等作物產量的影響結果相似。楊波等[9]對水稻的研究結果表明，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]的研究結果一致。這表明水稻過多增施鉀肥只能增加作物體內的養分含量，沒有表現出對經濟產量的貢獻。李銀水等[10]研究認為，油菜子粒鉀含量相對穩定，受鉀肥用量影響相對較小，角殼和莖稈鉀含量受鉀肥用量影響較大，增施鉀肥主要促進了油菜角殼和莖稈鉀含量的提高。本試驗結果表明，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]對油菜的研究結果相似。因此，鉀肥施用時應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量的平衡關系，以期獲得最大的經濟效益。目前中國鉀肥資源比較短缺，大量施用化學鉀肥既浪費鉀礦資源又要花費大量資金，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充土壤鉀素，提高土壤鉀素的供應能力。

中國鉀肥資源狀況和鉀肥產業發展決定了鉀肥供應問題需要從合理施用鉀肥及循環利用的途徑去解決，而調控鉀肥需求則需要依靠科學的鉀肥施用技術。對作物鉀素利用效率的不同指標反映鉀素對作物生物量、子粒產量的貢獻。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季回收率均隨鉀肥用量的增加而減少的結果相一致。由于鉀素效率的高低除與施肥和環境因素有關外，作物品種可能也是其重要的決定因子，因此要兼顧產量和利用效率時必須尋求鉀高效的水稻和油菜品種。本研究僅從鉀肥用量的角度研究了對水稻和油菜產量和鉀素利用效率的影響，對不同品種鉀肥用量和利用效率等方面還有待進一步研究。

3.2? 小結

在本試驗條件下，鉀肥施用能提高水稻和油菜子粒產量、促進水稻和油菜對鉀素的吸收和累積，施鉀（K2O）量為120 kg/hm2時，水稻和油菜子粒產量、地上部含鉀量和鉀素累積量均達到最高。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，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區域，要同時兼顧稻-油輪作的高產和鉀高效利用，其適宜施鉀（K2O）量每季應為120 kg/hm2。

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收稿日期：2019-05-18

基金項目：國家重點研發計劃項目（2016YFD0200108）;中央高校基本科研業務費專項基金項目（2662017JC010）

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