陈 勇,李向辉,黄科延,鲁艳红,汤海涛,廖育林

(1长沙县暮云镇农业技术推广站,湖南长沙 410118;2长沙县农业科学研究所,湖南长沙 410137;3长沙农辉农业科技有限责任公司,湖南长沙 410134;4长沙县干杉乡农业技术推广站,湖南长沙 410134;5湖南省土壤肥料研究所,长沙 410125)

湖南省位于我国中南部,属亚热带季风湿润气候,水热资源丰富,适宜水稻生长。其水稻常年种植面积和产量均居全国第一[1],是我国水稻主产区。双季水稻是该地区最主要的复种制度,双季稻播种面积占全省稻田总播种面积的41%[2]。钾是作物必需的三大营养元素之一,对作物的产量和品质有良好的作用。钾也是作物体内60多种酶的活化剂,并对作物 C,N代谢有明显的调节作用[3]。

施钾在维持水稻高产稳产及提高水稻植株抗逆性等方面具有重要作用[4]。然而,在当地水稻生产中,肥料施用不合理的现象仍然相当普遍,农民多采用重施氮肥,轻施钾、磷肥及减少含钾有机肥的投入,导致养分失衡,不能满足水稻正常生长发育的需要,甚至造成水稻减产[5]。因此,钾肥的合理施用仍然是维持双季水稻中各季水稻产量的重要措施之一。本研究通过研究不同施钾量对早稻产量及农艺性状的影响,以期建立和完善水稻定量施肥技术体系,为水稻高产、优质、高效栽培提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于 2010年早稻期间在湖南省长沙县干杉乡(东经 113°12′,北纬 28°08′)进行。试验点年平均降水量1 340 mm,年平均气温为16.9℃,最高和最低月平均温度为 28.1℃(7月)和 4.7℃(1月 )。供试土壤为第四纪红色粘土母质发育的红黄泥,耕层土壤主要理化性状为:容重 1.16 g/cm3,pH 5.00,有机质 31.48 g/kg,全氮 1.69 g/kg,有效氮 157.2 mg/kg,全磷 0.59 g/kg,有效磷 13.87 mg/kg,全钾 10.2 g/kg,缓效钾 87.9 mg/kg,速效钾 49.1 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设 6个处理:(1)CKⅠ (不施任何肥料);(2)CKⅡ (按当地习惯施猪粪 22 500 kg/hm2,不施化肥);(3)K1(施猪粪 22 500 kg/hm2,化肥 N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 30 kg/hm2);(4)K2(施22 500 kg/hm2猪粪,化肥 N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 60 kg/hm2);(5)K3(施猪粪 22 500 kg/hm2,化肥N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2);(6)K4(施猪粪 22 500 kg/hm2,化肥 N120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 120 kg/hm2)。供试化肥品种分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,猪粪、磷肥作基肥,尿素和氯化钾作追肥施入。试验设 3次重复,随机区组排列,小区面积24 m2。

供试水稻品种为湘早籼45号,3月26日播种,4月30日大田施基肥,5月 3日移栽,7月 15日收获。各小区作垄,独立排灌。其他管理措施同大田。

1.3 数据测定及统计处理方法

早稻收获前 1 d从各处理的 3次重复中分别各采集有代表性的植株5蔸,共15蔸,单独进行穗部性状考察,主要包括株高、穗长、有效穗、穗粒数、结实率、千粒重,计算经济产量、生物产量和经济系数。各小区单打单收,晒干后分别计产。

土壤有机质、全氮、有效氮、有效磷、全钾、速效钾、缓效钾的含量和植株中钾的含量及土壤pH按常规方法测定[6]。所有数据均采用SPSS系统软件进行统计检验。

2 结果与分析

2.1 施钾对早稻产量的影响

从表 1可以看出,稻谷产量随施钾量的增加而增加。方差分析表明,施钾处理与2个对照处理的产量差异均达到极显著水平(p<0.01);CKⅡ (仅施 22 500 kg/hm2猪粪)与 CKⅠ (不施任何肥料)稻谷产量存在极显著差异(p<0.01),施猪粪比不施任何肥料增产31.25%,说明早稻仅施 22 500 kg/hm2猪粪的养分投入量远不能满足水稻高产对养分的需求;各施钾处理间的产量差异不明显。除钾素外,猪粪中含有相当数量的作物生长所必需的有机碳和 N,P等各种营养元素,施入稻田后有利于提高土壤有机质含量,改善土壤物理、化学和生物学性状,改良土壤结构是造成仅施猪粪处理比不施任何肥料处理产量增加的另一主要原因。

稻草产量和总生物量也随施钾量的增加而增加,各施钾处理与 CKⅡ处理间的差异均达到极显著水平,各施钾处理间的总生物产量差异不明显,但稻草产量间的差异显著。相关分析表明,早稻稻谷和生物产量与施钾量呈显著相关(相关系数分别为 0.834*和0.915*),稻草产量与施钾量呈极显著相关(r=0.954**)。钾的农学效应随钾肥施用量的增加而减小,与施钾量呈显著负相关(r=-0.943*)。

以CKⅡ为对照,施钾量为自变量,产量为因变量,经二次曲线拟合发现稻谷产量与施钾量之间呈极显著的二次曲线关系,其肥料效应方程为 y=- 0.1698x2+ 30.509x+ 5781.9(R2=0.941)。根据回归方程可计算,当施钾量为 K2O89.8 kg/hm2时,可获得最高产量7 152.3 kg/hm2。

表1 不同施钾量处理的早稻产量及效应Table 1 Effect of different K application level on early rice yield

2.2 施钾对早稻农艺性状的影响

由表2可知,施钾对早稻农艺性状有较大影响。施钾有利于水稻株高、有效穗数和千粒重的增加。相关分析表明(表 3),水稻株高、有效穗与施钾量相关性达到极显著水平(相关系数分别为0.954**和 0.995**),千粒重与施钾量显著相关(r=0.916*);而穗长和结实率表现出随施钾量的增加而减小的变化趋势,与施钾量呈负相关(相关系数分别为-0.811和-0.796),但未达到显著水平。

水稻产量由稻株生长状况及有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重等因子共同决定,水稻高产要求农艺性状各因子在较高水平上达到协调统一。相关分析表明,水稻产量和株高、穗长、单位面积穗数、每穗粒数、结实率、千粒重的相关系数分别为 0.665,-0.374,0.808,0.207,-0.850*,0.985**,水稻产量与千粒重的相关性达到极显著水平,与结实率达到显著负相关水平。单位面积有效穗对稻谷产量也有较大影响,但相关性未达到显著水平。

表2 不同施钾量的早稻农艺性状Table 2 Effect of different nitrogen level on mainly agronomic characters of early rice

表3 施钾量、早稻产量及早稻农艺性状的相关性分析Table 3 Correlation analysis of amount of K fertilizer application,rice yield and main agronomic characters in early rice

2.3 施钾对早稻经济效益的影响

不同施钾处理的早稻经济效益情况列于表 4。

表4 不同施钾量的早稻经济效益(元 /hm2)Table 4 Effect of amount of K fertilizer application on rice yield and economic benefits in early rice

从经济效益来看,稻谷产值随施钾量的增加而提高。计算扣除化肥成本所得的净收入可以发现,当施钾(K2O)量为 0～ 90 kg/hm2时,净收入随施钾量的增加而提高,当施钾(K2O)量达到 120 kg/hm2时,净收入反而降低,甚至低于施钾量为60 kg/hm2的处理。与完全不施任何肥料 (CKⅠ )相比,施用猪粪 (CKⅡ )每公顷增加收入 3 250.0元;与当地习惯施肥(CKⅡ )相比,施钾(K2O)量为 90 kg/hm2时增加的利润最多,每公顷可增加收入1 645.9元,其次是施K2O 60kg/hm2的处理,每公顷可多收入 1 515.8元,施钾(K2O)120 kg/hm2处理仅高于施K2O为 30 kg/hm2的处理。

3 小 结

试验表明,施钾能显著提高稻谷、稻草和总生物产量,且均随施钾量的增加而增加;根据拟合的钾肥肥效方程,在一定施钾量范围内,稻谷产量随施钾量的增加较明显,当达到一定施钾量后,钾对稻谷的增产作用减缓。根据拟合的肥料效应方程计算,在每公顷施入22.5 t猪粪的基础上,当施钾量为 K2O89.8 kg/hm2时,可获得最高稻谷产量,这与以往的一些研究稻谷产量和施钾量呈抛物线型相关关系的结果一致[7,8]。本研究也认为在施入 22 500 kg/hm2猪粪条件下,施钾主要通过促进稻株生长,单位面积有效穗数与千粒重的提高而增加产量。

与不施任何肥料相比,按当地农民习惯仅施猪粪22 500 kg/hm2,每公顷早稻可增加收入 3 250.0元,但仅施猪粪不能满足早稻高产对养分的需求。分析表明,稻谷产值随施钾量的增加而提高,与仅施 22 500 kg/hm2猪粪的处理相比,在施钾量较低时,施钾净收入随施钾量的增加而提高,当施钾(K2O)量为 90 kg/hm2时的净收入最高,施钾量高于90 kg/hm2时,净收入反而降低。

从施钾的产量效应和经济效益两方面综合考虑,在施用 22 500 kg/hm2的猪粪条件下,该地区早稻施钾(K2O)量以 75～ 105 kg/hm2较为适宜。

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