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Optimum combination of phosphorus, potassium and density for double-rice systems

双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究



全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):598-608 doi牶1011674/zwyf.14600
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-12-31   接受日期:2015-08-04   网络出版日期:2015-12-08
基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-01-31);农业部公益性行业(农业)科研专项(201003016);国家重点基础研究发展
计划(2013CB127405)资助。
作者简介:徐新朋(1984—),男,河北承德人,博士,主要从事新型肥料研发及作物养分管理。Email:xinpengxu@163com
通信作者 Email:wzhou@caas.ac.cn
双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究
徐新朋1,2,王秀斌1,李大明3,柳开楼3,余喜初3,梁国庆1,何 萍1,周 卫1
(1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081;
2北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京 100097;3江西省红壤研究所,江西进贤 331717)
摘要:【目的】为明确磷肥、钾肥用量和移栽密度对双季稻的施用效果,在田间试验条件下研究了不同磷肥用量、钾
肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及磷肥和钾肥利用率的影响。【方法】本研究采用裂区试
验设计研究了不同施磷量和移栽密度、不同施钾量和移栽密度对双季稻产量、磷肥和钾肥利用率的影响。磷肥用
量和移栽密度试验中,设4个施磷水平(P2O50、60、90、120kg/hm
2,以 P0、P60、P90和 P120表示)和4种移栽密度
(21×104、27×104、33×104、39×104穴/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合。钾肥用量和移栽密度试验中,设
4个施钾水平(K2O0、90、120、150kg/hm
2,以K0、K90、K120和 K150表示),密度设置同磷肥试验。在水稻成熟期
对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其磷素和钾素的吸收量和利用率等指标。【结果】磷肥与密度试验中,
同一施磷水平下,早稻产量和地上部磷素吸收量随着移栽密度的增加而增加,当施磷量超过60kg/hm2时,产量和
磷素吸收量不再随密度增加而显著增加,磷素吸收利用率(REP)、磷素农学效率(AEP)和磷素偏生产力(PFPP)逐
步降低,以P60D39处理组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为53039kg/hm2和244%,AEP为294kg/kg;
晚稻则以施磷量在60kg/hm2和33×104穴/hm2密度组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为72469kg/hm2和
424%,AEP为 362kg/kg。钾肥与密度试验中,早稻的钾素吸收量随着施钾量的增加而增加,施钾量在 120
kg/hm2和39×104穴/hm2密度组合的处理产量和钾素吸收利用率(REK)最高,分别为63763kg/hm2和672%,此
时钾素农学效率(AEK)为156kg/kg;晚稻则以施钾量在90kg/hm2和33×104穴/hm2密度组合的处理产量和
REK最佳,分别为70256kg/hm2和740%,AEK为217kg/kg。【结论】合理的磷肥、钾肥用量和移栽密度可以显
著增加水稻单位面积有效穗数和养分累积量,进而增加水稻产量和肥料利用率,但过高的磷肥和钾肥施用会抑制
产量的进一步增加。建议本研究区域的早稻采用施磷量在60kg/hm2、施钾量120kg/hm2和39×104穴/hm2的密
度组合,而晚稻采用施磷量60kg/hm2、施钾量90kg/hm2和33×104穴/hm2的密度组合。
关键词:水稻;磷肥用量;钾肥用量;移栽密度;产量;养分利用率
中图分类号:S5114+2;S5062   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2016)03-0598-11
Optimumcombinationofphosphorus,potassiumanddensity
fordoublericesystems
XUXinpeng1,2,WANGXiubin1,LIDaming3,LIUKailou3,YUXichu3,LIANGGuoqing1,HEPing1,ZHOUWei1
(1InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China;
2InstituteofPlantNutrientandResources,BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences,Beijing100097,China;
3JiangxiInstituteofRedSoil,Jiangxi,331717,China)
Abstract:【Objectives】Inordertodetermineefectsofphosphorus(P)andpotassium(K)fertilizerapplication
andtransplantingdensity(D)ondoublericesystems,fieldexperimentswereconductedtostudyyield,yield
componentsandphosphorusandpotassiumuseeficiencyofdoublericeinJiangxiprovince.【Methods】Twosplit
plotexperimentaldesignswereconductedwithdiferentphosphorusandpotassium applicationamountsand
transplantingdensitytostudygrainyieldandphosphorusandpotassiumuseeficiency.TherewerefourPrates
(P2O50,60,90and120kg/hm
2designatedP0,P60,P90andP120)andfourtransplantingdensities(21×104,
27×104,33×104,39×104hole/hm2designatedD21,D27,D33andD39)forphosphorusexperiment.In
3期    徐新朋,等:双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究
potassiumexperiment,therewerefourKrates(K2O0,90,120,150kg/hm
2designatedK0,K90,K120and
K150)andfourtransplantingdensitiessimilartophosphorusexperiment.Thegrainyieldanditscomponentswere
measured,andPandKuptakeanduseeficiencywereanalyzedatricematurity.【Results】InthePandplant
densityexperimentforthesamePlevel,theearlyriceyieldandPuptakekeptincreasedwiththeincreasingof
plantdensityuntilthatthePapplicationrateexceeded60kg/hm2.ThePrecoveryeficiency(REP),Pagronomic
eficiency(AEP)andPpartialfactorproductivity(PFPP)weredecreasedinsimilartrendslikeyield.Thehighest
yieldandREPwereincombinationofP2O560kg/hm
2and39×104hole/hm2,inwhichtheyieldwas53039
kg/hm2andREP244%,andtheAEP294kg/kg.ThehighestyieldandREPwereobtainedincombinationof
P2O560kg/hm
2and33×104hole/hm2forlaterice,inwhichtheyieldwas72469kg/hm2,REPwas424% and
AEP362kg/kg.Inpotassiumexperiment,transplantingdensityandKfertilizerapplicationincreaseKuptakefor
earlyrice,thehighestgrainyieldandKrecoveryeficiency(REK)wereincombinationofK2O120kg/hm
2and
densityof39×104hole/hm2,inwhichtheyieldwas63763kg/hm2,REKwas672% andKagronomic
eficiency(AEK)156kg/kgforearlyrice,thethreehighestindexesinlatericewereobtainedincombinationof
K2O90kg/hm
2anddensityof33×104hole/hm2,inwhichtheyieldwas70256kg/hm2,REKwas740% and
AEK217kg/kg.【Conclusions】Rationalcombinationofphosphorusandpotassiumfertilizerandtransplanting
densitycanindeedsignificantlyincreasetheefectivepaniclenumberofperunitareaandtotalnutrientuptake,
whichisthemainreasonforyieldincreasesandfertilizeruseeficiency.HighPandKfertilizerapplicationsalone
donotcontributetoyieldincreases.TheresultssuggestedtheoptimumcombinationisP2O560kg/hm
2,K2O120
kg/hm2plusdensityof39×104hole/hm2forearlyrice,andP2O560kg/hm
2,K2O90kg/hm
2plusdensityof33
×104hole/hm2forlatericeunderdoublericesystemsinthestudiedregion.
Keywords:rice;Pfertilizerrate;Kfertilizerrate;plantingdensity;grainyield;nutrientuseeficiency
我国是水稻种植大国,水稻种植面积占世界水
稻总种植面积的20%,而稻谷总产量占世界稻谷总
产量的29%,集约化水稻生产体系在我国粮食生产
中发挥着至关重要的作用,在保障国内乃至国际粮
食安全上都发挥着不可替代的作用。研究表明,改
良水稻品种以及提高管理措施可以显著提高水稻产
量[1-2]。然而,农民的过量及不平衡施肥等现象极
其普遍,阻止了产量进一步增加,相反导致肥料利用
率低下[3]。氮肥用量和移栽密度的合理搭配显著
提高了水稻产量和氮肥利用率[4-6],而磷肥和钾肥
的投入对维持土壤肥力和作物高产也是必需的。然
而,我国一些水稻种植区出现磷肥投入过高,而钾肥
投入量不足等现象,导致施肥严重失衡,而且不同地
区的肥料施用量差异较大。Dobermann[7]研究显示
全球在过去 20年每年的钾素表现为负平衡,约为
-60kg/hm2,而印度和印度尼西亚每年的钾素损失
约为20 40kg/hm2,我国一些水稻种植区域已出
现严重的钾素负平衡[8]。合理施用磷肥和钾肥,可
以提高水稻抗性,降低病虫害的发生率[9],提高作
物品质[10]。而合理密植可以增加有效穗数,提高单
位面积颖花量,提高水稻产量[11]。为此,本研究在
综合前人研究的基础上,系统研究了不同施磷量和
施钾量与移栽密度对双季稻产量、经济性状、磷肥和
钾肥吸收转运的影响,以期为双季稻磷肥和钾肥合
理施用、以及高产高效栽培技术提供科学基础。
1 材料与方法
11 试验设计
试验于2014年布置在江西省红壤性水稻田块,
位于江西省红壤研究所试验基地。土壤肥力中等,
磷、钾含量相对较低,土壤类型为水稻土。供试的
早稻和晚稻品种分别为益禾 9号和天丰优 T025。
磷肥密度试验中,早稻耕作层土壤的基本理化性状
为有机质 3021g/kg、全氮 195g/kg、全磷 065
g/kg、全钾1206g/kg、速效磷 847mg/kg、速效钾
6341mg/kg、pH496;晚稻耕作层土壤的基本理
化性状为有机质1473g/kg、全氮167g/kg、全磷
073g/kg、全钾1515g/kg、速效磷 2338mg/kg、
速效钾 7310mg/kg、pH510。钾肥密度试验中,
早稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质 2243
g/kg、全氮 145g/kg、全磷 054g/kg、全钾 1285
g/kg、速效磷 980mg/kg、速效钾 8473mg/kg、pH
524;晚稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质
1469g/kg、全氮 167g/kg、全磷 068g/kg、全钾
995
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
1572g/kg、速效磷 2118mg/kg、速效钾 6041
mg/kg、pH504。
试验采用裂区设计,施肥量为主区,面积 120
m2,密度为副区,面积为30m2,随机区组排列,三次
重复,晚稻施肥量和密度与早稻的设置相同。磷肥
试验中,施磷水平设0、60、90和120kg/hm24个水
平,分别记作 P0、P60、P90和 P120;移栽密度设每
公顷21万穴(20cm ×238cm)、27万穴(20cm
×185cm)、33万穴(20cm ×152cm)和39万
穴(20cm×128cm)4种,分别记作D21、D27、D33
和D39。钾肥试验中,施钾水平设0、90、120和150
kg/hm24个水平,分别记作K0、K90、K120和K150;
移栽密度设置同磷肥试验。
早稻播种日期为3月26日,移栽日期为4月22
日,收获日期为7月21日。晚稻播种日期为6月21
日,移栽日期为7月30日,收获日期为11月14日。
氮肥分基肥、分蘖肥、穗肥3次施用,基肥、分蘖肥和
穗肥比例为4∶3∶3;磷肥全部用作基肥;钾肥分基
肥和穗肥,比例为5∶5。试验使用的肥料品种为:
尿素(N46%)、钙镁磷肥(P2O5125%)和氯化钾肥
(K2O60%),磷肥试验中各处理施用尿素 3261
kg/hm2和氯化钾肥200kg/hm2,折合 N和 K2O分
别为150和120kg/hm2。钾肥试验中各处理施用尿
素3261kg/hm2和钙镁磷肥720kg/hm2,折合N和
P2O5分别为150和90kg/hm
2。试验小区间作埂隔
离,并用塑料膜覆盖埂体,保证各小区单独排灌并
防止水肥渗出。
图1 不同磷肥用量和移栽密度下水稻产量
Fig.1 Riceyieldunderdiferentphosphorusrateandtransplantingdensity
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平
Diferentletersabovethebarsfordiferenttreatmentsaresignificantlydiferentat005probabilitylevel.]
12 测定项目及方法
水稻成熟后,每个小区单独收割测定子粒产量,
采集有代表性的植株5兜,对水稻产量构成要素进
行考察,包括有效穗数、穗粒数和结实率。将收获后
的子粒和秸秆样品在60℃下烘干(72h),分别称量
秸秆和子粒重量,取部分样品粉碎后测定磷和钾的
养分含量。秸秆和子粒中磷和钾含量采用H2SO4-
H2O2方法消煮,并分别用钒钼黄比色法和原子吸收
法测定。相关计算方法:
磷素吸收利用率(Precoveryeficiency,REP)=
(施磷区植株地上部磷累积量 -空白区地上部植株
磷累积量)/施磷量×100%;
磷素农学效率(agronomiceficiencyofapplied
P,AEP)=(施磷区产量-空白区产量)/施磷量;
磷素偏生产力 (partialfactorproductivityof
appliedP,PFPP)=施磷区产量/施磷量;
钾素相关计算方法同磷。
数据采用 Excel2007和 SAS软件进行分析
处理。
2 结果与分析
21 施肥和密度对水稻产量的影响
211磷肥和密度对水稻产量的影响 试验结果表
明,磷肥用量及移栽密度对水稻产量具有显著影响
(图1)。早稻以 P60D39的处理组合产量最高,为
53039kg/hm2;晚稻以P60D33的处理组合产量最
高,为72469kg/hm2(表1)。水稻产量随着施磷量
的增加呈先增加后降低的趋势,P60与 P0、P90和
P120相比,早稻产量分别提高了 439%、37%和
73%,晚稻产量分别提高了 440%、57% 和
62%。从密度因子看,增加水稻移栽密度可以显著
增加早稻产量,以 D39的产量最高,D39与 D21、
D27和D33相比,产量分别增加了593%、377%
006
3期    徐新朋,等:双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究
表1 不同磷肥用量和移栽密度处理下水稻产量及其构成因子
Table1 Thegrainyieldanditscomponentsofriceunderdiferentphosphorusfertilizerapplication
andtransplantingdensitytreatmentcombinations
处理组合
Treatment
早稻 Earlyrice 晚稻 Laterice
有效穗数
Efective
paniclesNo.
(No./m2)
穗粒数
Panicle
grainNo.
结实率
Seedsetingrate
(%)
产量
Yield
(kg/hm2)
有效穗数
Efective
paniclesNo.
(No./m2)
穗粒数
Panicle
grainNo.
结实率
Seedsetingrate
(%)
产量
Yield
(kg/hm2)
P0D21 237cd 1075ab 638a 22134h 226c 2265ab 900a 38724e
P0D27 268bcd 1043ab 716a 25776h 246abc 2300ab 894a 49385d
P0D33 295bc 977abc 723a 29847g 279abc 1900ab 930a 50740d
P0D39 315ab 941bc 719a 35422de 295a 1863b 878a 48531d
P60D21 213d 1046ab 656a 31336fg 238abc 2207ab 891a 61254abc
P60D27 229cd 1082ab 653a 41498b 255abc 2307a 898a 69703a
P60D33 317ab 967abc 776a 49494a 293ab 2193ab 911a 72469a
P60D39 367a 1016abc 702a 53039a 290ab 2017ab 913a 69394a
P90D21 217d 1140a 723a 35049def 252abc 2310a 877a 56685bcd
P90D27 257bcd 1058ab 661a 37197cd 288ab 2293ab 913a 66987a
P90D33 295bc 996abc 633a 43435b 290ab 2185ab 886a 71031a
P90D39 316ab 944bc 724a 52028a 290ab 2033ab 868a 70608a
P120D21 200d 1042ab 781a 32553efj 233bc 2025ab 843a 54917cd
P120D27 257bcd 1017abc 699a 35566de 264abc 2055ab 919a 64272abc
P120D33 264bcd 944bc 679a 39683bc 268abc 2123ab 907a 66331ab
P120D39 309ab 844c 690a 52358a 277abc 2103ab 893a 69852a
D   ns   ns ns 
P ns ns ns  ns ns ns 
D×P ns ns ns  ns ns ns ns
注(Note):P—磷肥 P2O5rate;D—种植密度 Plantingdensity.数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferent
letersaresignificantlydiferentat005levelamongtreatments.ns—未达显著水平 Nosignificant;表示达到1%显著水平 Meansignificant
diferenceat1% level.
和187%,说明增加早稻移栽密度可以显著增加早
稻产量。而对于晚稻而言,移栽密度与产量呈抛物
线关系,以 D33的产量最高,与其它密度处理相比,
高08% 278%。
施磷量、移栽密度以及二者的交互作用对早稻
产量的影响达到了显著水平,增加移栽密度对单位
面积有效穗数和单个穗子的穗粒数的影响达到了显
著水平,但对结实率无影响(表1)。在同一施磷水
平下有效穗数随着移栽密度的增加而增加,都以
D39的有效穗数最高,而单个穗的穗粒数则相反,但
有效穗数并未随着施磷量的增加而增加,相反当施
磷量超过60kg/hm2时,有效穗数有所降低,早稻产
量不再增加。对于晚稻而言,施磷量和移栽密度对
产量的影响达到了显著水平,但二者的交互作用不
显著。增加移栽密度对有效穗数的影响达到了显著
水平,但对单个穗的穗粒数和结实率无影响。与早
稻不同的是,D33和 D39的有效穗数无差异,但单
个穗的穗粒数 D33要高于 D39处理。当施磷量超
过60kg/hm2时,晚稻产量不再增加,但 P60D33处
理组合的产量要高于P60D39处理组合。
212钾肥和密度对水稻产量的影响 试验结果表
明,钾肥用量及移栽密度对水稻产量具有显著影响
(图2)。早稻以K120D39的处理组合产量最高,为
63763kg/hm2;晚稻以K90D33的处理组合产量最
高,为70256kg/hm2(表2)。早稻产量随着移栽密
度的增加而增加,以 D39的产量最高,与其它移栽
密度相比,产量提高了92% 611%。而晚稻则
以D33的产量最高,但增产幅度要低于早稻,为
32% 204%。施用钾肥可以显著提高水稻产量,
但施钾量与产量呈抛物线关系,早稻以 K120的产
量最高,与 K0、K90和 K150相比,产量分别高
309%、106%和10%。晚稻则是以 K90的产量
最高,与 K0、K120和 K150相比,产量分别高出
429%、57%和49%。
106
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
图2 不同钾肥用量和移栽密度下水稻产量
Fig.2 Riceyieldunderdiferentpotassiumapplicationandtransplantingdensity
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平
Diferentletersabovethebarsmeansignificantlydiferentat005levelamongtreatments.]
  移栽密度对早稻和晚稻有效穗数和单个穗子的
穗粒数的影响达到了显著水平,对早稻结实率的影
响达到了显著水平,而对晚稻的结实率则无影响
(表2)。在同一施钾水平下早稻有效穗数随着移栽
表2 不同钾肥用量和移栽密度下水稻产量及其构成因子
Table2 Grainyieldandtheircomponentsunderdiferentpotassiumrateandtransplantingdensity
处理组合
Treatment
早稻 Earlyrice 晚稻 Laterice
有效穗数
Efective
paniclesNo.
(No./m2)
穗粒数
panicle
grainNo.
结实率
Seedseting
rate
(%)
产量
Yield
(kg/hm2)
有效穗数
Efective
PaniclesNo.
(No./m2)
穗粒数
Panicle
grainNo.
结实率
Seedseting
rate
(%)
产量
Yield
(kg/hm2)
K0D21 218efg 988ab 838ab 32596g 215bc 2500ab 872a 37969de
K0D27 244cdefg 976ab 807abc 36342f 249abc 2127ab 862a 44356de
K0D33 257bcdef 946ab 738bc 43309e 257abc 2160ab 873a 50743cd
K0D39 286abc 897b 750bc 45049e 251abc 2050b 858a 47575cde
K90D21 216efg 1048ab 871a 35384fg 201c 2667a 903a 56678bc
K90D27 263bcde 1002ab 813abc 45204e 252abc 2207ab 883a 65177ab
K90D33 284abcd 996ab 818abc 49067d 297a 1970b 877a 70256a
K90D39 307ab 949ab 824abc 56495c 243abc 2187ab 887a 66032ab
K120D21 193g 1079a 823abc 35179fg 205c 2290ab 918a 56326bc
K120D27 200fg 995ab 809abc 49069d 258abc 2110ab 897a 62461ab
K120D33 257bcdef 929ab 795abc 57839bc 279ab 2080b 863a 61958ab
K120D39 325a 908b 822abc 63763a 247abc 2147ab 886a 61868ab
K150D21 225defg 1035ab 840ab 37008f 245abc 2177ab 914a 55269bc
K150D27 254bcdef 970ab 808abc 49748d 273ab 2077b 890a 62008ab
K150D33 295abc 949ab 711c 56533c 279ab 2063b 872a 65277ab
K150D39 281abcd 967ab 780abc 60443b 250abc 2160ab 909a 63477ab
D       ns 
K ns ns ns  ns ns ns 
D×K ns ns ns  ns ns ns ns
注(Note):K—钾肥 Kfertilizer;D—种植密度Plantingdensity;数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平Valuesfolowedbydiferent
letersfordiferenttreatmentsaresignificantlydiferentat005probabilitylevel;ns—表示未达显著水平 Indicatesnosignificant;和分别表示
达到5%和1%显著水平 Meansignificantat5% and1% level,respectively.
206
3期    徐新朋,等:双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究
密度的增加而增加,都以 D39的有效穗数最高,而
单个穗的穗粒数却相反。高的移栽密度并没有增加
晚稻有效穗数,以 D33的有效穗数最高,说明晚稻
可以适当降低移栽密度。施钾对早稻和晚稻产量的
影响都达到了显著水平,都呈先增加后降低的趋势。
钾肥用量和移栽密度主要通过增加有效分蘖而提高
水稻有效穗数及总穗粒数,进而增加水稻产量,二者
的交互作用对早稻产量的影响达到了显著水平,而
对晚稻产量则不显著。
22 施肥和密度对水稻养分利用效率的影响
221磷肥和密度对水稻磷素利用效率的影响 施
磷对早稻和晚稻的 AEP、REP和 PFPP的影响都达
到了显著水平(表3),随着施磷量的增加呈递减趋
势。对早稻而言,AEP所有处理中以 P60D33处理
组合的最高,为327kg/kg,其次为 P60D39处理组
合,二者无显著差异。而REP和PFPP则以P60D39
处理组合的最高,分别为244%和884kg/kg。高
移栽密度增加了早稻有效穗数,进而增加了生物质
重,有助于磷素累积,在提高了早稻产量的同时,也
提高了早稻磷素利用效率。对于晚稻而言,AEP、
REP和PFPP均以P60D33处理组合的最高,分别为
362kg/kg、424%和1208kg/kg。同一施磷量下
不同密度间的 AEP和 REP无显著差异,但随着施
磷量的增加显著降低。相同处理下,晚稻磷肥利用
率都要显著高于早稻,这是因为晚稻的穗粒数和结
实率显著高于早稻,进而增加了晚稻产量和地上部
磷素吸收量。
表3 不同处理水稻磷素利用效率
Table3 Phosphorususeeficiencyforriceunderdiferenttreatments
处理组合
Treatment
早稻 Earlyrice
磷吸收量
Puptake
(kg/hm2)
AEP
(kg/kg)
REP
(%)
PFPP
(kg/kg)
晚稻 Laterice
磷吸收量
Puptake
(kg/hm2)
AEP
(kg/kg)
REP
(%)
PFPP
(kg/kg)
P60D21 173def 153c 160abcd 522e 225b 376a 349abc 1021b
P60D27 213abcd 262b 230abc 692c 274ab 339ab 337abc 1162a
P60D33 226abc 327a 233ab 825b 293a 362a 424a 1208a
P60D39 252a 294ab 244a 884a 276ab 348ab 381ab 1157a
P90D21 165ef 143cd 87cd 389g 221b 200bc 224abc 630d
P90D27 188cdef 127cde 88cd 413g 241ab 196bc 142bc 631d
P90D33 200bcdef 151c 89cd 483ef 245ab 225abc 162bc 789c
P90D39 240ab 185c 130abcd 578d 257ab 245abc 206abc 785c
P120D21 160f 87de 56d 271i 218b 135c 162bc 458e
P120D27 194bcdef 82e 79d 296hi 254ab 124c 131bc 536de
P120D33 208abcde 82e 81d 331h 243ab 130c 117c 553de
P120D39 239ab 141cd 96bcd 436fg 271ab 178c 181abc 582de
D   ns   ns ns 
P ns    ns   
D×P ns  ns  ns ns ns ns
注(Note):P—磷肥 P2O5rate;D—种植密度 Plantingdensity;AEP—磷素农学效率 Pagronomiceficiency;REP—磷素吸收利用率 P
fertilizeruseeficiency;PFPP—磷肥偏生产力 Ppartialfactorproductivity.数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedby
diferentletersaresignificantlydiferentamongtreatmentsat005level.ns—表示未达显著水平 Notsignificant;表示达到1%显著水平 Mean
significantdiferenceat1% level.
222钾肥和密度对水稻钾素利用效率的影响 对
于早稻而言,移栽密度对 AEK、REK和 PFPK的影
响都达到了显著水平(表4)。AEK和 REK与施钾
量呈抛物线关系,均以 K120D39处理组合最高,分
别为156kg/kg和672%,其次为 K90D39处理组
合,分别为127kg/kg和626%。随着施钾量的增
加,早稻的PFPK显著下降,以 K90D39处理组合的
最高,为 628kg/kg,其次为 K120D39,为 531
kg/kg。对于晚稻而言,AEK、REK和 PFPK都以
K90D33处理组合的最高,分别为 217kg/kg、
306
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
740%和 781kg/kg。随着施钾量的增加,AEK、
REK和PFPK呈下降趋势,K90与 K120和 K150相
比,AEK分别高86和106kg/kg,而 REK分别高
188和 345个百分点。在相同处理中,晚稻的
AEK要高于早稻,这是因为前者的产量较高,而
REK则是施钾量在90kg/hm2时晚稻高于早稻,但
随着施钾量的升高,早稻的钾素吸收量要高于晚稻,
导致早稻的REK高于晚稻。
表4 不同处理钾素利用效率
Table4 Potassiumuseeficiencyforriceunderdiferenttreatments
处理组合
Treatment
早稻 Earlyrice
钾吸收量
Kuptake
(kg/hm2)
AEK
(kg/kg)
REK
(%)
PFPK
(kg/kg)
晚稻 Laterice
钾吸收量
Kuptake
(kg/hm2)
AEK
(kg/kg)
REK
(%)
PFPK
(kg/kg)
K90D21 989ef 31d 354ab 393de 1128ab 208abc 565ab 630b
K90D27 1100def 98bc 404ab 502c 1253ab 231a 605ab 724a
K90D33 1236bcde 64cd 580a 545b 1459a 217ab 740a 781a
K90D39 1287abcd 127ab 626a 628a 1237ab 205abc 538ab 734a
K120D21 960f 22d 236b 293g 1261ab 153abcd 557ab 469cd
K120D27 1216bcdef 106bc 420ab 409d 1178ab 151abcd 378ab 521c
K120D33 1392abc 121ab 592a 482c 1317ab 93d 412ab 516c
K120D39 1489ab 156a 672a 531b 1184ab 119bcd 350ab 516c
K150D21 1151cdef 29d 342ab 247h 1082b 115bcd 302ab 368e
K150D27 1267abcd 89bc 376ab 332f 1179ab 118bcd 304ab 413de
K150D33 1477ab 88bc 542ab 377e 1240ab 97d 268b 435cde
K150D39 1522a 103bc 564ab 403d 1077b 106cd 194b 423cde
D     ns ns ns 
K  ns ns  ns   
D×K ns ns ns  ns ns ns ns
注(Note):K—钾肥 Kfertilizer;D—种植密度 Plantingdensity;AEK—钾素农学效率 Kagronomiceficiency;REK—钾素吸收利用率 K
fertilizeruseeficiency;PFPK—钾肥偏生产力Kpartialfactorproductivity.数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedby
diferentletersaresignificantlydiferentamongtreatmentsat005level.ns—表示未达显著水平 Notsignificant;和分别表示达到5%和1%
显著水平 Meansignificantdiferenceat5% and1% levels,respectively.
3 讨论
31 施肥和移栽密度与水稻产量的关系
311磷肥和移栽密度与水稻产量的关系 为了满
足日益增长的人口对粮食的需求,粮食产量在未来
数十年需要大幅增加[12]。随着各种信息技术不断
地在农业领域得到应用,各种有助于增产的耕作栽
培管理技术以及高产品种不断涌现。截止到2013
年,中国水稻的种植面积为303百万公顷,总产量
达到了 2036百万吨,单产水平达到了 67
t/hm2[13],远高于 45t/hm2的世界平均水平[14]。
然而,肥料的不合理施用已经影响到粮食产量的进
一步增加,过高的磷肥施用量已经对环境构成了一
定威胁[15]。合理施用磷肥和适当增加移栽密度可
以提高水稻有效穗数,进而提高水稻产量。从试验
结果得出,磷肥用量和移栽密度对早稻和晚稻产量
的影响都达到了显著水平,二者合理搭配能够显著
地提高水稻产量。对于早稻而言,增加移栽密度增
加了有效穗数,进而增加了产量,其中 D39的产量
最高,但使用更高的移栽密度能否进一步增加本研
究区域的早稻产量有待进一步研究。但对于晚稻而
言,晚稻季的温度较高有助于水稻分蘖,使得 D33
的有效穗数和穗粒数要高于 D39处理。说明在种
植早稻时可以适当提高移栽密度以提高有效穗数,
而晚稻则需适当降低移栽密度。合理施用磷肥也要
依据土壤磷含量,如鲁如坤[16]的研究表明,土壤
406
3期    徐新朋,等:双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究
OlsenP含量达到5 7mg/kg即可满足水稻高产需
求。本研究中早稻和晚稻的 OlsenP含量分别为
847和2338mg/kg,当施磷量超过 60kg/hm2时
早稻和晚稻产量都不再增加。施磷量和移栽密度影
响着水稻有效穗数和产量,但二者的合理搭配对提
高水稻产量是必不可少的。本研究中早稻产量随着
移栽密度的增加而增加,说明在本研究区域可以适
当增加早稻的移栽密度以提高早稻产量,而对于晚
稻应适当降低移栽密度,过高的移栽密度并没有显
著增加有效穗数和产量。
312钾肥和移栽密度与水稻产量的关系 钾素参
与了植物许多重要的生理过程,有改善农作物品质
和提高抗逆性等功能[17],合理的钾素养分管理对于
钾素资源的有效利用尤为重要,长期施用钾肥能提
高水稻产量和维持土壤钾素肥力[18-19]。缺钾影响
水稻的净光合速率,导致光合作用的关键酶含量降
低,并降低水稻叶片的光饱和点,影响水稻光合作
用[20],适量钾肥施用可以提高水稻单位面积有效穗
数,群体叶面积指数和干物质累积量[21],促进水稻
植株对钾素的吸收和积累[22],以及养分从水稻的茎
叶部位向穗输送[23],并可降低稻瘟病的病穗率,提
高水稻抗病能力,增加水稻结实率等[24],进而提高
产量。本研究中,施钾量和移栽密度对早稻和晚稻
产量的影响都达到了显著水平,施钾量与产量呈抛
物线关系,早稻以 K120的产量最高,而晚稻则以
K90的产量最高,晚稻可利用早稻残留的钾素,因此
早稻可适当增加施钾量,晚稻可适当降低施钾量。
移栽密度对早稻和晚稻有效穗数的影响都达到了显
著水平,但晚稻 D33的有效穗数要高于 D39处理。
王强盛等[25]的研究表明过量钾肥施用会造成拔节
前吸钾比例较大,从而抑制有效分蘖。本研究中,早
稻以 D39的产量最高,而晚稻则以 D33的产量最
高,说明在施用钾肥时既要考虑钾肥用量和移栽密
度间的合理搭配,也要考虑种植季节。
32 施肥水平和移栽密度与肥料利用效率的关系
321施磷水平和移栽密度与磷素利用效率的关系
 我国水稻磷肥利用率地区间的变异范围为
116% 137%[26]。大量磷肥投入导致磷在土壤
中累积,导致我国磷素吸收/磷素投入仅有457%,
并且每年的磷素过量147kg/hm2[27],土壤OlsenP
含量从 1980年到 2007年增加了 173mg/kg[28]。
高的土壤磷含量导致了低的产量反应和磷肥利用
率,增加了磷素从土壤到水体的迁移量,进而加剧了
我国水体富营养化的程度[29-30]。鲁如坤等[31]研究
表明,我国一些南方省份的农田磷素盈余年增长率
高达7%,磷肥施用量是作物移走量的3倍。合理
施用磷肥非常重要,施磷可促进水稻植株生长,同时
提高杂交水稻对氮、钾的吸收利用[32]。在本研究
中,早稻和晚稻的AEP、REP和PFPP随着施磷量的
增加都显著降低。早稻的 AEP最高的出现在
P60D33组合处理,为327kg/kg,但与P60D39处理
组合无显著性差异,但产量、REP和 PFPP都以
P60D39组合处理的最高。晚稻的则都以 P60D33
处理组合的最高。早稻和晚稻的施磷水平在 60
kg/hm2时,其各密度水平具有较高 REP,早稻的范
围为 160% 244%,晚稻的范围为 337%
424%。在同一处理中,早稻和晚稻的有效穗数相
差不大,但晚稻的穗粒数和结实率都显著高于早稻,
而70%的磷都存在于子粒中[33],使得晚稻的磷素
利用率都显著高于早稻。然而,施磷量低于 60
kg/hm2时是否能够得到更高的产量和磷肥利用率
有待进一步研究,但是综合考虑产量和维持磷素表
观平衡,60kg/hm2左右的施磷量是必需的[34]。
322施钾水平和移栽密度与钾素利用效率的关系
 我国水稻钾肥利用率地区间的变异范围为
290% 338%[26]。本研究中,早稻上施钾量与
AEK和 REK呈抛物线关系,与 PFPK呈线性负相
关,其中K120D39的AEK和REK最高,与其它处理
组合相比,分别高29 134kg/kg和46 436
个百分点。虽然K120D39的PFPK低于K90D39处
理组合,但前者的产量要显著高于后者,高 7268
kg/hm2。同一施钾水平下,早稻钾素利用率随着移
栽密度的增加而增加,这是因为移栽密度增加了有
效穗数,进而增加了干物质重,这有助于钾素在地上
部累积。研究表明,D39与其它密度相比,地上部钾
素累积量高52 323kg/hm2。而对于晚稻,随着
施钾量的增加,钾素利用率呈下降趋势,虽然
K90D33的钾素农学效率略低于 K90D27处理组合,
但前者产量比后者高5079kg/hm2。REK和 PFPK
都以K90D33处理组合的最高。在同一处理中,当
施钾量在90kg/hm2时,晚稻的 REK要高于早稻,
但随着施钾量的升高,早稻的 REK高于晚稻,这是
因为晚稻的收获指数平均比早稻高013,而84%的
钾素都在秸秆中[33],随着施钾量的升高,早稻的地
上部钾素累积量高于晚稻导致 REK前者高于后者
(表4)。与早稻相比,晚稻在产量最高时,不仅降低
了施钾量,同时降低了移栽密度,晚稻种植季节的高
温不仅有助于水稻分蘖,同时可以促进养分吸收,提
506
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
高养分利用率,且晚稻可以有效地利用早稻季残留
养分。本研究获得了较高钾素利用率,与较低的土
壤速效钾含量也存在一定关系,然而过量施钾并没
有显著的增加钾素吸收量,因为过量施钾会降低水
稻群体吸钾量[25]。
33 磷、钾用量和密度的协同优化
移栽密度和磷钾施用量对水稻的有效穗数、群
体叶面积指数和干物质累积量具有显著影响,可提
高水稻产量和品质[10]。在水氮管理基础上配施磷
钾可以调节结实期稻株生理代谢活性,促进抽穗及
成熟期各养分的累积,提高根系活力[35],促进地上
部干物质积累,提高子粒产量[36]。本研究磷肥试验
中,早稻以 P60D39处理组合具有较高的 REP
(294%)和 PFPP(884kg/kg),REP略低于
P60D33组合(327%),但前者具有较高的产量,增
加了 72%。而晚稻以 P60D33处理组合的最高。
钾肥试验中早稻在 K120D39处理组合的产量、REK
和PFPK最高,而晚稻则以 K90D33处理组合的最
高。施用磷钾肥和增加移栽密度提高了水稻产量,
但过高的施肥量并没有显著提高养分利用率,相反
会造成资源浪费和环境污染。在考虑施肥量的同
时,还要考虑种植季节,如本研究中晚稻季可以适当
降低移栽密度,早稻的施钾量要高于晚稻,晚稻可以
充分利用早稻季残留养分等。因此,在当前着重考
虑水氮管理的同时,协调磷钾肥用量和移栽密度,并
考虑不同种植季节是实现水稻高产及高磷肥和钾肥
利用率的关键。本研究中,早稻和晚稻的施磷量在
60kg/hm2,施钾量早稻在 120kg/hm2,晚稻在 90
kg/hm2,移栽密度早稻在 39万穴/hm2,晚稻在 33
万穴/hm2时具有较高的产量和利用率,是适宜当地
的磷钾肥用量和移栽密度。但使用更高的移栽密度
(大于39万穴/hm2)能否进一步增加本研究区域的
早稻产量还有待进一步研究。
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