全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(7): 10471057 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(201303102), 农业部超级稻专项(02318802013231), 宁波市重大科技项目(2013C11001), 江
苏省重点研发项目(BE2015340), 扬州大学研究生创新培养计划项目(KYLX15_1371), 扬州大学科技创新培育基金(2015CXJ042)和基
于模型与 GIS的高邮市小麦精确管理和诊断调控技术的开发与示范推广(SXGC[2013]248)资助。
This study was supported by China Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), the Special Program of
Super Rice of the Ministry of Agriculture (02318802013231), the Great Technology Project of Ningbo City (2013C11001), the Key Projects
of Jiangsu Province (BE2015340), Innovative Training Program of Yangzhou University (KYLX15_1371), Science and Technology Innova-
tion Fund of Yangzhou University (2015CXJ042), and Precise Diagnosis and Management of Control Technology Based On Modelling and
GIS of Gaoyou City (SXGC[2013]248).
* 通讯作者(Corresponding authors): 张洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn; 戴其根, E-mail: qgdai@yzu.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: 920964110@qq.com
Received(收稿日期): 2015-11-13; Accepted(接受日期): 2016-03-14; Published online(网络出版日期): 2016-04-13.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160413.1600.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.01047
超级稻甬优 12不同产量水平群体的钾素营养特性
韦还和 1 孟天瑶 1 李 超 1 张洪程 1,* 戴其根 1,* 马荣荣 2
王晓燕 3 杨筠文 4
1扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2 浙江省宁波市农业科学院作物
研究所, 浙江宁波 315101; 3浙江省宁波市种子公司, 浙江宁波 315101; 4浙江省宁波市鄞州区农业技术服务站, 浙江宁波 315100
摘 要: 2013—2014年, 以超级稻甬优 12不同产量群体为研究对象, 系统比较研究甬优 12高产(10.5~12.0 t hm–2)、
更高产(12.0~13.5 t hm–2)、超高产(>13.5 t hm–2) 3个产量群体的钾素吸收与积累特征差异。结果表明: (1)甬优 12超高
产、更高产和高产群体的两年平均产量分别为 13.9、12.6和 10.8 t hm–2。(2)拔节期植株含钾量呈高产群体>更高产群
体>超高产群体; 抽穗期和成熟期植株含钾量呈超高产群体>更高产群体>高产群体; 拔节期 3个产量群体间钾素吸收
量差异不显著, 超高产群体抽穗期和成熟期钾素吸收量分别为 364.1 kg hm–2和 374.6 kg hm–2, 显著高于更高产(326.7
kg hm–2、331.1 kg hm–2)和高产群体(282.8 kg hm–2、284.1 kg hm–2)。(3)随产量上升, 植株钾素积累量播种至拔节期随
之下降, 而拔节至抽穗期随之增加。播种至拔节期钾素积累量与产量呈极显著线性负相关, 拔节至抽穗期钾素积累量
与产量呈极显著线性正相关。(4)与对照相比, 甬优 12超高产群体抽穗期和成熟期茎鞘、叶片和穗部钾素吸收量较高
且与产量呈显著或极显著线性正相关。(5)与对照相比, 尽管甬优 12超高产群体钾素吸收总量较高, 但其籽粒生产率
和钾素偏生产力较低, 表明甬优 12超高产群体钾素利用率较低, 在今后甬优 12超高产栽培管理中应重视钾肥的高效
利用。最后就提高甬优 12超高产群体钾素吸收利用的措施进行了探讨。
关键词: 超级稻; 甬优 12; 不同产量群体; 钾素吸收和积累
Potassium Nutrition Characteristics in Different Yield Populations of Super
Rice Yongyou 12
WEI Huan-He1, MENG Tian-Yao1, LI Chao1, ZHANG Hong-Cheng1,*, DAI Qi-Gen1,*, MA Rong-Rong2,
WANG Xiao-Yan3, and YANG Jun-Wen4
1 Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley, Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Crop Genetics and Physiol-
ogy of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Crop Research Institute, Ningbo Academy of Agricultural Sciences of
Zhejiang Province, Ningbo 315101, China; 3 Ningbo Seed Company of Zhejiang Province, Ningbo 315101, China; 4 Agricultural Technology Exten-
sion and Service, Yinzhou District, Ningbo 315101, China
Abstract: A field experiment was conducted using super rice Yongyou 12 to compare the differences in absorption and accumula-
tion characteristics of potassium among high yield population (HY, 10.5–12.0 t ha–1), higher yield population (HRY, 12.0–13.5 t
ha–1), and super high yield population (SHY, ≥13.5 t ha–1) in 2013 and 2014. Results followed that, on an average across two years,
1048 作 物 学 报 第 42卷
grain yield of SHY was 13.9 t ha–1, significantly higher than that of HRY (12.5 t ha–1) and HY (10.9 t ha–1). HY showed higher K
content in plants, followed by HRY and SHY, with no significant difference among them. K content at heading and maturity stages,
showed a trend of SHY > HRY > HY, while K uptake amount at jointing stage showed HY>HRY>SHY. K uptake amount at
heading stage of SHY was 364.1 kg ha–1, significantly higher than that of HRY (326.7 kg ha–1) and HY (282.8 kg ha–1), respec-
tively. K uptake amount at maturity stage of SHY was 374.6 kg ha–1, significantly higher than that of HRY (331.1 kg ha–1) and HY
(284.1 kg ha–1), respectively. With increasing grain yield, K accumulation amount decreased from sowing to jointing stage, while
increased from jointing to heading. Very significantly negative linear relationship was observed between K accumulation amount
from sowing to jointing and grain yield. Very significantly positive linear relationship was observed between K accumulation
amount from jointing to heading and grain yield. Compared with HY and HRY, SHY showed higher K uptake amount in the stem
and sheath, leaf, and panicle at heading and maturity stages, which was significantly or very significantly and positively correlated
with grain yield. SHY showed higher K uptake amount but lower internal nutrient efficiency and K partial productivity, indicating
its relatively lower K use efficiency, when compared with HY and HRY. Great attention should be paid for increasing K use effi-
ciency in production of rice. Methods to improve K use efficiency in SHY of Yongyou 12 were discussed.
Keywords: Super rice; Yongyou 12; Different yield populations; Accumulation and absorption characteristics of potassium
近几年, 随着高产水稻品种的不断推广, 生产上
重视氮磷肥施用而忽视钾肥施用等现象导致作物带
走钾素增多, 土壤钾素逐渐缺乏[1-2]。钾素是水稻生长
必需的三大养分之一, 可促进水稻光合作用、增强对
逆境的抗性以及改善稻米品质[3-4]。土壤缺钾已成为
限制水稻产量进一步提高的重要限制因子, 钾肥施
用在生产上的增产效应日益显著[5], 对于水稻高产、
超高产栽培, 钾肥施用也越来越受到重视。我国钾素
资源缺乏, 从维持水稻可持续生产的角度出发, 需要
进一步明确超高产水稻钾素的需求特点。
水稻超高产研究一直是农业领域的热点, 此前
对水稻超高产研究多集中于栽培技术[5-6]、产量构成
因素[7-8]、干物质生产[9-10]等方面。近些年, 随着人们
对于氮、磷、钾养分高效利用问题的关注, 有关超高
产水稻养分吸收利用的研究报道也越来越多[11-14]。潘
圣刚等[12]研究表明, 与高产(≥9.0 t hm–2)水稻相比,
超高产(≥12.0 t hm–2)水稻分蘖盛期对氮、磷、钾养分
吸收利用优势不明显, 而幼穗分化期、齐穗期和成熟
期对氮、磷、钾养分吸收利用高且积累速度快。于
林惠等[13]研究机插粳稻超高产群体不同产量群体养
分吸收利用特征表明, 随产量提高, 抽穗至成熟期
氮积累量和积累比例均上升 , 磷钾的吸收量上升 ,
吸收比例却呈下降趋势; 高产(10.5~12.0 t hm–2)机
插粳稻百千克籽粒需氮量为 2.0~2.1 kg, 氮磷钾吸收
比例为 2.0∶0.9∶1.4。杜永等[14]报道了超高产栽培
下迟熟中粳养分吸收特点, 与一般高产(≥7.5 t hm–2)
栽培相比, 超高产(≥11.0 t hm–2)栽培下稻株对氮、
磷、钾养分吸收具有生育前期较低、中后期较高的
特点, 并具有较高的籽粒生产率。目前对超高产水
稻钾素吸收利用特点的研究多以 7.5~12.0 t hm–2左
右的群体为对象, 产量在 13.5 t hm–2以上超高产水
稻对钾素吸收利用特征方面的报道并不多见, 并缺
乏系统的比较研究。本研究连续多年在甬优 12单产
超 13.5 t hm–2的丰产方上进行大田追踪测定[15], 以
更高产 (12.0~13.5 t hm–2)群体和高产 (10.5~12.0 t
hm–2)群体为对照, 探究其超高产群体钾素吸收、积
累与分配特征及其与稻谷产量的关系, 以期为水稻
超高产和钾素高效利用栽培管理提供理论与实践
依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与栽培管理
2013—2014 年, 在浙江省宁波市鄞州区洞桥镇
百梁桥村种粮大户许跃进田中进行甬优 12 (主茎总
叶片数 17叶、伸长节间数 7个)超高产攻关试验, 连
片丰产方面积为 6.67 hm2。土壤类型为黄化青紫泥,
pH 5.51, 含有机质 38.37 g kg–1、全氮 0.16%、碱解
氮 82.45 mg kg–1、速效磷 20.14 mg kg–1、速效钾 78.45
mg kg–1。每年在 10块大田(采用五点取样法)测定土
壤理化性质参数, 取 2012 年和 2013 年测定数据的
平均值。两年中水稻主要生育阶段的平均温度、日
照时数、降雨量见表 1。
1.1.1 超高产( >13.5 t hm–2)群体的栽培管理 2
年中播种期均在 5 月中上旬, 塑料软盘育秧, 秧龄
20 d 左右 , 移栽叶龄 4 .1 叶左右 , 平均带蘖数
0.51~0.62个, 栽插株行距为 30.0 cm × 26.7 cm, 每
穴 2~3个种子苗。按基蘖肥∶穗粒肥 = 6∶4施用纯
氮 330 kg hm–2; 按基蘖肥∶穗粒肥 = 5∶5施用磷
酸钙(含 12% P2O5) 1250 kg hm–2; 按基蘖肥∶穗粒
肥 = 4∶6施用钾肥(含 60% K2O) 750 kg hm–2。同时
基肥中加施 450 kg hm–2硅肥(含 70% SiO2)。移栽后
采用湿润灌溉为主, 建立浅水层; 群体达到目标穗
第 7期 韦还和等: 超级稻甬优 12不同产量水平群体的钾素营养特性 1049
表 1 水稻主要生育阶段的平均温度、日照时数和降雨量
Table 1 Mean temperature, sunshine hours, and precipitation during rice main growing periods
年份
Year
气象参数
Meteorological parameter
播种至拔节期
Sowing to jointing
拔节至抽穗期
Jointing to heading
抽穗至成熟期
Heading to maturity
2013 平均温度 Mean temperature (℃) 25.9 30.1 19.7
日照时数 Sunshine hours (h) 424.0 457.1 468.1
降雨量 Precipitation (mm) 407.5 294.5 493.5
2014 平均温度 Mean temperature (℃) 24.4 27.4 20.4
日照时数 Sunshine hours (h) 289.0 295.3 402.5
降雨量 Precipitation (mm) 358.0 407.3 465.4
数的 80%时搁田, 控制无效分蘖发生; 保持抽穗扬
花期田间 3 cm水层, 灌浆结实期间歇灌溉, 干湿交
替, 收割前 7 d断水搁田。按超高产栽培要求防治病
虫害。
1.1.2 更高产(12.0~13.5 t hm–2)群体的栽培管理
塑料软盘育秧, 秧龄 20 d左右, 移栽叶龄 4.1叶
左右, 栽插株行距为 30.0 cm × 26.7 cm, 每穴 2~3个
种子苗。按基蘖肥∶穗粒肥 = 6∶4施用纯氮 300 kg
hm–2; 过按基蘖肥∶穗粒肥 = 5∶5 施用磷酸钙(含
12% P2O5) 1050 kg hm–2; 按基蘖肥∶穗粒肥 = 4∶6
施用钾肥(含 60% K2O) 675 kg hm–2。同时基肥中加
施 300 kg hm–2硅肥(含 70% SiO2)。茎蘖数达到预期
穗数的 90%左右时, 开始排水搁田; 保持抽穗扬花
期田间 3 cm水层, 至成熟期实行湿润灌溉, 干湿交
替, 收割前 7 d断水搁田。按超高产栽培要求防治病
虫害。
在连片超高产攻关田外选取部分甬优 12 田块
作为对照(CK), 对照田块(10.5~12.0 t hm–2)仍以塑
料软盘育秧, 秧龄 20 d 左右, 移栽叶龄 4.1 叶左右,
栽插株行距为 30.0 cm × 26.7 cm, 每穴 2~3个种子
苗。按基蘖肥∶穗粒肥 = 7∶3施用纯氮 270 kg hm–2;
基施过磷酸钙(含 12% P2O5) 900 kg hm–2; 基蘖肥∶
穗粒肥 = 5∶5施用钾肥(含 60% K2O) 600 kg hm–2。
当茎蘖数达到预期穗数时排水搁田, 拔节至成熟期
实行湿润灌溉, 干湿交替, 按常规高产栽培要求防
治病虫害。
1.2 测定项目与方法
于主要生育期(拔节、抽穗和成熟期), 从不同产
量水平群体田块取 6穴植株为 1个样本(2013年超高
产、更高产、高产田块取样数分别是 7、8和 5块; 2014
年分别是 4、10和 6块), 将各样本按器官分成茎鞘、
叶和穗(抽穗期和成熟期), 105℃杀青 30 min, 75℃烘
干至恒重, 测定干物质量。采用火焰分光光度法测
定植株中的钾素含量。
于成熟期调查不同产量水平群体田块有效穗数,
并按穗数的平均值分别取各田块 10 穴植株调查每
穗粒数和结实率 ; 在各代表性田块中采用五点法 ,
每方 20 m2, 收割稻种晾晒, 并抓取 5组 1000粒干种
子求千粒重。由专家组验收实产。
1.3 计算方法与数据处理
某生育时期的干物重与该时期植株钾素含量乘
积为该时期钾素吸收量。某时期的钾素吸收量减去
前一个生育期的钾素吸收量为这2个生育期之间的
钾素积累量; 籽粒生产率(kg grain kg–1) = 籽粒产量
/成熟期植株钾素吸收量; 每吨籽粒钾素吸收量(kg
t–1 grain) = 成熟期植株钾素吸收量/籽粒产量; 钾素
偏生产力(kg kg–1) = 籽粒产量/钾肥施用量; 钾素收
获指数 = 成熟期籽粒钾素吸收量/成熟期植株钾素
吸收量。
运用Microsoft Excel软件录入数据, SigmaPlot软
件制图, SPSS软件统计分析。
2 结果与分析
2.1 产量及其构成因素
两年中, 甬优 12 超高产群体平均产量为 13.9 t
hm–2, 显著高于更高产(12.6 t hm–2)和高产群体(10.9
t hm–2)。分析产量构成因素, 两年中超高产群体的平
均穗数(×104 hm–2)、平均每穗粒数分别为 226.8 和
328.4, 显著高于更高产(211.8 和 304.3)和高产群体
(196.3 和 277.7); 此外, 2014 年甬优 12 每穗粒数较
2013年有较明显的降幅, 穗数则较 2013年有较明显
的增幅。结实率和千粒重以高产群体最高、超高产
群体最低, 但差异不显著(表 2)。
2.2 不同产量群体主要生育期含钾率及钾素吸
收量
两年中, 拔节期植株含钾率均以高产群体最高,
超高产群体最低, 差异不显著; 抽穗期植株含钾率
以超高产群体显著高于高产群体; 成熟期植株含钾
1050 作 物 学 报 第 42卷
率呈超高产群体>更高产群体>高产群体, 差异不显
著(图 1)。两年中, 拔节期植株钾素吸收量呈高产群
体>更高产群体>超高产群体; 甬优 12 超高产群体抽
穗期植株钾素吸收量为 364.1 kg hm–2, 显著高于更高
产(326.7 kg hm–2)群体和高产(282.8 kg hm–2)群体; 超
高产成熟期植株钾素吸收量为 374.6 kg hm–2, 显著高
于更高产(331.1 kg hm–2)群体和高产(284.1 kg hm–2)群
体。综合两年结果, 甬优 12超高产群体拔节期钾素吸
收量 130.1~155.1 kg hm–2, 抽穗期 311.6~391.1 kg hm–2,
成熟期 360.5~399.5 kg hm–2(图 2)。
表 2 两年中甬优 12不同产量群体实产及其构成因素
Table 2 Grain yield and yield components of different yield populations of Yongyou 12 in 2013 and 2014
年份
Year
产量类型
Yield group
穗数
No. of panicles
(×104 hm–2)
每穗粒数
Spikelets per
panicle
颖花量
Total spikelets
(×104 hm–2)
结实率
Seed-setting
rate (%)
千粒重
1000-grain
weight (g)
实产
Actual yield
(t hm–2)
2013 超高产 SHY 217.8 a 352.1 a 76687.4 a 84.4 a 22.8 a 14.2 a
(n=7) 211.2−224.4 341.4−370.1 74224.1−81870.0 84.0−84.7 22.7−22.9 13.8−14.4
更高产 HRY 203.2 b 322.2 b 65471.0 b 85.0 a 23.0 a 12.7 b
(n=8) 197.8−208.8 307.1−337.4 60777.5−68438.1 84.4−85.1 22.8−23.1 12.4−13.3
高产 HY 189.0 c 292.3 c 55244.7 c 86.0 a 23.1 a 10.9 c
(n=5) 183.6−194.4 280.4−304.1 52608.7−57956.4 85.5−86.3 22.9−23.3 10.7−11.2
2014 超高产 SHY 235.8 a 304.7 a 71848.3 a 86.8 a 23.3 a 13.6 a
(n=4) 230.5−237.4 297.8−318.1 68642.9−75516.9 86.5−87.0 23.1−23.5 13.5−13.7
更高产 HRY 220.4 b 286.4 b 63122.6 b 87.3 a 23.5 a 12.4 b
(n=10) 212.6−226.7 273.4−305.1 58124.8−69166.2 86.8−87.6 23.2−23.8 12.0−12.8
高产 HY 203.6 c 263.1 c 53567.2 c 88.1 a 23.7 a 10.8 c
(n=6) 195.4−207.0 253.7−283.0 49573.0−58581.0 87.8−88.3 23.6−23.8 10.6−11.1
两年平均 超高产 SHY 226.8 a 328.4 a 74481.1 a 85.6 a 23.1 a 13.9 a
更高产 HRY 211.8 b 304.3 b 64450.7 b 86.2 a 23.3 a 12.6 b Average across
two years 高产 HY 196.3 c 277.7 c 54512.5 c 87.1 a 23.4 a 10.9 c
相同年份同一栏中标以不同小写字母的值在 5%水平差异显著。SHY, 超高产群体; HRY, 更高产群体; HY, 高产群体。
Values within the same column and the same year followed by different letters are significantly different at the 5% probability level.
SHY: super high yield; HRY: higher yield; HY: high yield.
图 1 甬优 12不同产量群体主要生育期含钾量
Fig. 1 K content at main growth stages of Yongyou 12 in 2013 and 2014
At the same stage bars superscripted by different letters are significantly different at the 5% probability level.
SHY: super high yield; HRY: higher yield; HY: high yield.
第 7期 韦还和等: 超级稻甬优 12不同产量水平群体的钾素营养特性 1051
图 2 甬优 12不同产量群体主要生育期钾素吸收量
Fig. 2 K uptake at main growth stages of Yongyou 12 in 2013 and 2014
Bars superscripted by different letters are significantly different at the 5% (small) probability level at the same stage.
SHY: super high yield; HRY: higher yield; HY: high yield.
2.3 不同产量群体关键生育阶段钾素积累量及
其与产量的关系
两年中 , 甬优 12 超高产群体钾素吸收总量为
374.6 kg hm–2 (两年平均值), 显著高于更高产群体
(333.1 kg hm–2)和高产群体(284.1 kg hm–2)。甬优
12 各产量群体钾素积累的主要生育阶段为播种至
拔节期和拔节至抽穗期(这两个阶段钾素积累占吸
收总量的 96%~99%); 播种至拔节期的钾素积累
量及其占吸收总量的积累率均以高产群体最高 ,
超高产群体最低 ; 甬优 12 超高产群体拔节至抽穗
期植株钾素积累量为 226.0 kg hm–2 (两年平均值),
显著高于更高产群体 (176.6 kg hm–2)和高产群体
(126.5 kg hm–2); 拔节至抽穗期的钾素积累量占吸
收总量的积累率亦以超高产群体最高 , 高产群体
最低(表 3)。
鉴于播种至拔节期、拔节至抽穗期为钾素积累
的主要阶段, 我们对这两阶段钾素积累量与产量关
系进行线性方程拟合, 分别见图 3-A 和 B。播种至
拔节期钾素积累量与产量呈极显著线性负相关(y =
–0.0307x+17.031, R2 = 0.1828**); 拔节至抽穗期钾素
积累量与产量呈极显著线性正相关, 线性方程为 y =
0.0196x+9.0088, R2 = 0.6192**。
表 3 甬优 12不同产量群体关键生育阶段钾素积累量及积累率
Table 3 K accumulation and K accumulation rate during main growth periods in different yield populations of Yongyou 12
播种至拔节期
Sowing to jointing
拔节至抽穗期
Jointing to heading
抽穗至成熟期
Heading to maturity 年份
Year
产量类型
Yield group
钾素吸收总量
Total K uptake
(kg hm–2)
积累量
Uptake
(kg hm–2)
积累率
Uptake rate
(%)
积累量
Uptake
(kg hm–2)
积累率
Uptake rate
(%)
积累量
Uptake
(kg hm–2)
积累率
Uptake rate
(%)
2013 超高产 SHY (n=7) 385.1 a 138.2 a 35.9 234.9 a 61.0 11.9 a 3.1
更高产 HRY (n=8) 336.9 b 148.5 a 44.1 184.2 b 54.7 4.2 b 1.2
高产 HY (n=5) 291.9 c 158.2 a 54.2 132.5 c 45.4 1.4 b 0.5
2014 超高产 SHY (n=4) 364.0 a 137.9 b 37.8 217.1 a 59.6 8.9 a 2.5
更高产 HRY (n=10) 325.2 b 151.7 ab 43.1 168.9 b 51.9 4.6 ab 1.4
高产 HY (n=6) 276.2 c 154.3 a 55.9 120.5 c 43.6 1.4 b 0.5
两年平均 超高产 SHY 374.6 a 138.1 a 36.8 226.0 a 60.3 10.4 a 2.8
更高产 HRY 333.1 b 150.1 a 43.6 176.6 b 53.3 4.4 b 1.3 Average across
two years 高产 HY 284.1 c 156.3 a 55.1 126.5 c 44.5 1.4 b 0.5
相同年份同一栏中标以不同小写字母的值在 5%水平差异显著。SHY: 超高产群体; HRY: 更高产群体; HY: 高产群体。
Values within the same column and the same year followed by different letters are significantly different at the 5% probability level.
SHY: super high yield; HRY: higher yield; HY: high yield.
1052 作 物 学 报 第 42卷
图 3 甬优 12播种至拔节期(A)、拔节至抽穗期(B)钾素积累量与产量关系
Fig. 3 Relationships between K uptake from sowing to jointing (A), and from jointing to heading (B) and grain yield of Yongyou 12
in 2013 and 2014
2.4 不同产量群体各器官钾素吸收、分配差异及
其与产量的关系
2.4.1 抽穗期各器官钾素吸收与产量的关系 两
年中, 甬优 12超高产群体抽穗期茎鞘、叶片和穗部
钾素吸收量的均值分别为 248.5、96.1和 19.4 kg hm–2,
高于更高产群体(228.2、82.9和 15.6 kg hm–2)和高产
群体(193.4、76.2和 13.1 kg hm–2)。图 4-A和 B表明,
抽穗期植株茎鞘和穗部钾素吸收量与产量呈极显著
线性正相关, 叶片钾素吸收量与产量呈显著线性正
相关, 线性方程见图 4。
图 4 抽穗期茎鞘(A)、叶片(B)和穗部(C)钾素吸收量与产量关系
Fig. 4 Relationships between K uptake in the stem and sheath (A), leaf (B), and panicle (C) at heading and grain yield of Yongyou 12
in 2013 and 2014
第 7期 韦还和等: 超级稻甬优 12不同产量水平群体的钾素营养特性 1053
2.4.2 成熟期各器官钾素吸收与产量的关系
两年中, 甬优 12 超高产群体成熟期茎鞘、叶
片和穗部钾素吸收量的均值分别为 186.6、90.8 和
97.1 kg hm–2, 高于更高产群体(172.5、67.7和 90.9
kg hm–2)和高产群体(152.7、65.0和 66.4 kg hm–2)。
图 5-A和 C表明, 成熟期植株茎鞘和穗部钾素吸收
量与产量呈极显著线性正相关, 线性方程分别为 y =
0.0448x+4.7966, R2 = 0.5335**, y = 0.0364x+9.3218,
R2 = 0.3494**。
2.5 不同产量群体钾素利用效率
2013年, 甬优 12不同产量群体籽粒生产率以更
高产群体最高、超高产群体最低, 2014 年则以高产
群体最高、超高产群体最低。两年中, 甬优 12超高
产群体每吨籽粒钾素吸收量为 27.5 kg t–1 grain, 显
著高于更高产(26.4 kg t–1 grain)和高产群体(26.2 kg
t–1 grain)。2013年, 不同产量群体钾素偏生产力以超
高产群体较高, 2014 年则以更高产群体较高。两年
中, 不同产量群体钾收获指数均以更高产群体较高
(表 4)。综合两年结果, 甬优 12 超高产群体籽粒生
产率(kg grain kg–1) 34.6~40.6, 每吨籽粒钾素吸收量
(kg t–1 grain) 24.6~28.8, 钾肥偏生产力 (kg kg–1)
18.0~19.8, 钾收获指数 0.229~0.294。
表 4 甬优 12不同产量群体钾素利用效率
Table 4 K use efficiency in different yield populations of Yongyou 12
年份
Year
产量类型
Yield group
籽粒生产率
INE (kg grain kg–1)
每吨籽粒钾素吸收量
KUGP (kg t–1 grain)
偏生产力
PFP (kg kg–1)
钾收获指数
HIK
2013 超高产 SHY 35.6 b 28.2 a 18.9 a 0.265 a
(n = 7) 34.6−37.8 26.5−28.8 18.3−19.8 0.253−0.294
标准差 SD 1.4 1.1 0.5 0.035
变异系数 CV 3.9 3.9 2.6 13.2
更高产 HRY 38.0 a 26.6 b 18.8 ab 0.266 a
(n = 8) 34.5−41.1 24.3−28.9 17.9−19.6 0.238−0.291
标准差 SD 4.1 2.6 0.6 0.047
变异系数 CV 10.8 9.8 3.2 17.7
高产 HY 37.4 a 26.8 b 18.2 b 0.227 b
(n = 5) 35.5−38.8 25.7−28.2 17.7−18.3 0.198−0.257
标准差 SD 1.6 2.4 0.4 0.041
变异系数 CV 4.1 9.0 2.2 18.1
2014 超高产 SHY 37.6 a 26.7 a 18.1 a 0.244 b
(n = 4) 35.1−40.6 24.6−28.4 18.0−18.3 0.229−0.274
标准差 SD 3.2 2.4 0.1 0.045
变异系数 CV 8.5 9.0 0.6 18.4
更高产 HRY 38.3 a 26.2 b 18.4 a 0.281 a
(n = 10) 36.3−42.7 23.4−27.5 17.8−18.9 0.245−0.315
标准差 SD 2.8 1.7 0.4 0.045
变异系数 CV 7.3 6.5 2.2 16.0
高产 HY 39.2 a 25.6 b 18.0 a 0.240 b
(n = 6) 36.7−41.2 24.3−27.2 17.7−18.6 0.214−0.281
标准差 SD 1.9 1.3 0.3 0.041
变异系数 CV 4.8 5.1 1.7 17.1
相同年份同一栏中标以不同小写字母的值在 5%水平差异显著。SHY: 超高产群体; HRY: 更高产群体; HY: 高产群体。
Values within the same column and the same year followed by different letters are significantly different at the 5% probability level.
SHY: super high yield; HRY: higher yield; HY: high yield. INE: internal nutrient efficiency; KUGP: K uptake in the grain per ton; PFP:
partial factor productivity; HIK: harvest index of K.
1054 作 物 学 报 第 42卷
图 5 成熟期茎鞘(A)、叶片(B)和穗部(C)钾素吸收量与产量关系
Fig. 5 Relationships between K uptake in the stem and sheath
(A), in the leaf (B), and in the panicle (C) at maturity and grain
yield of Yongyou 12 in 2013 and 2014
3 讨论
3.1 超级稻甬优 12超高产群体的产量构成因素
近些年, 超级稻甬优 12在浙江地区高产攻关产
量屡屡突破 13.5 t hm–2[15-17]。王晓燕等[15]量化了甬
优 12超高产群体(≥13.5 t hm–2)的产量构成因素, 即
穗数 210.0×104~217.5×104 hm–2、每穗粒数 350~360、
结实率近 85.0%、千粒重 23.0~23.5 g。本试验条件
下, 两年中甬优 12超高产群体产量均超 13.5 t hm–2,
2013 年甬优 12 超高产群体的产量构成因素为穗数
217.8×104 hm–2、每穗粒数 352.1、结实率 84.4%、千
粒重 22.8 g; 2014年则为穗数 235.8×104 hm–2、每穗
粒数 304.7、结实率 86.8%、千粒重 23.3 g。与王晓
燕等[15]报道相比, 2013年甬优 12超高产群体的产量
构成因素与之较为接近, 而 2014年超高产群体穗数
偏多、每穗粒数偏低。
本文发现, 2014年产量在 13.5 t hm–2以上的田
块数和田块产量均低于 2013年。比较两年超高产群
体产量构成因素可发现, 2014年穗数较 2013年高出
7.6%, 每穗粒数则较 2013年下降 13.5%。其中 2014
年每穗粒数较 2013 年明显降低可能与 2014 年拔节
至抽穗期期间较长时期的低温、寡照气候有关(表 1),
而此阶段也正是穗分化的关键阶段, 此前的研究已
表明, 穗分化阶段的低温、寡照气候会明显降低每
穗粒数[18-19]。该结果也从大田试验角度验证了甬优
12 超高产群体应采取适宜穗数 (210.0×104~217.5×
104 hm–2)基础上攻取大穗的技术路线; 尽管 2014年
穗数较 2013年有所增加, 但每穗粒数、超高产田块
数量以及产量水平均较 2013年有较大降幅, 影响了
甬优 12超高产群体的丰产性和稳产性, 这可给生态
条件与本试验类似地区的甬优12 超高产攻关提供借
鉴和参考。
3.2 甬优 12超高产群体钾素的吸收与积累特征
水稻产量的形成需要在各生育阶段吸收、积累
与产量相适应的营养物质, 并合理分配于各营养器
官中, 以满足植株的生理代谢活动。李鸿伟等[20]研
究表明, 与高产栽培(对照)相比, 超高产栽培下水稻
植株拔节期钾素吸收量较低, 抽穗期和成熟期钾素
吸收量显著高于对照, 且超高产(12.0~13.5 t hm–2)栽
培下植株抽穗期、成熟期钾素吸收量大致为
309.38~317.82 kg hm–2、315.0~329.0 kg hm–2。潘圣
刚等[12]研究杂交中籼稻的钾素吸收特性发现, 与高
产栽培(对照)相比, 超高产栽培下水稻植株分蘖盛
期对钾素吸收优势不明显, 而幼穗分化期、齐穗期
和成熟期对钾素吸收利用高且积累速度快, 超高产
栽培下杂交籼稻抽穗期、成熟期钾素吸收量分别为
127.83~156.42 kg hm–2、90.01~130.83 kg hm–2。纪洪
第 7期 韦还和等: 超级稻甬优 12不同产量水平群体的钾素营养特性 1055
亭等[21]拟合了超级杂交稻准两优 527和 Q优 6号与
对照 II优 838全生育期钾素积累特征, 3个品种的钾
素积累均呈“慢—快—慢”的变化, 但 II 优 838 在生
育期最后阶段钾素积累呈下降趋势, 而准两优 527
和 Q 优 6 号则积累增长趋势平稳; 超级杂交稻准两
优 527和 Q优 6号成熟期钾素吸收量分别为 192.63
kg hm–2 和 175.50 kg hm–2, 高于对照 II 优 838
(159.44 kg hm–2)。杜永等[14]研究表明, 在有效分蘖
临界叶龄期以前, 超高产栽培下水稻植株钾素吸收
量与高产栽培差异很小, 自拔节起, 前者明显高于
后者。本试验条件下, 拔节期植株钾素吸收量以高
产群体>更高产群体>超高产群体, 而抽穗期和成熟
期植株钾素吸收量则以超高产群体显著高于对照。
且两年中甬优 12 超高产群体拔节期钾素吸收量为
130.1~155.1 kg hm–2, 抽穗期为 311.6~391.1 kg hm–2,
成熟期为 360.5~399.5 kg hm–2; 抽穗期和成熟期钾
素吸收量明显高于潘圣刚等[12]和纪洪亭等[21]报道的
水稻植株成熟期钾素吸收量, 这可能与参试品种的
差异有关。
纪洪亭等[21]采用 Gompertz 模型拟合超级杂交
稻养分的积累动态表明, 钾素积累的快速增长期出
现在拔节前 12~16 d至孕穗期前 1~5 d, 此期的钾素
积累量占积累总量的 60.1%~61.7%。李鸿伟等[20]研
究表明, 超高产栽培和高产栽培水稻植株钾素积累
量以播种至拔节期和拔节至抽穗期为主(这两个阶
段钾素积累量占总积累量的 96%~98%), 超高产栽
培下拔节前钾素积累量低于高产栽培处理, 拔节至
抽穗期则显著高于高产栽培处理, 且拔节至抽穗期
钾素积累量占积累总量的 60%左右。本试验条件下,
甬优各产量水平群体钾素积累亦以播种至拔节期、
拔节至抽穗期两个阶段为主(这两个阶段钾素积累
量占吸收总量的 96%~99%); 随产量水平增加, 播种
至拔节期钾素积累量以及积累比例随之下降, 拔节
至抽穗期钾素积累量以及积累比例随之上升。我们
对两年中各产量水平群体钾素积累量与实产关系线
性拟合表明, 播种至拔节期钾素积累量与产量呈极
显著线性负相关, 拔节至抽穗期钾素积累量与产量
呈极显著线性正相关, 说明促进生育中期(拔节至抽
穗期)养分积累量, 而非生育前期(播种至拔节期)养
分积累量, 有利于提高甬优 12 产量。因此, 在甬优
12 攻关田块栽培管理上, 应适当控制群体在生育前
期的过旺生长, 在生育中期通过合理的水分管理和
肥料施用促进稻株对钾素等养分的吸收, 从而利于
水稻产量的提高。
3.3 甬优12超高产群体钾素利用效率及提高措
施
当前, 就高产、超高产水稻钾素利用效率的研
究已有较多报道。于林惠等[13]研究表明, 机插粳稻
不同产量群体的钾收获指数随产量增加而下降。陈
进红等[22]研究表明, 超高产杂交粳稻每生产 100 kg
籽粒吸收的钾素低于高产处理, 而钾素收获指数和
钾素利用效率则高于高产处理。李鸿伟等[20]研究表
明, 采用实地氮肥管理模式和轻干湿交替灌溉技术
可协同提高作物产量和钾素利用效率; 其改进栽培
管理下水稻籽粒生产率 37~39 kg grain kg–1、钾素
偏生产力 134~139 kg kg–1、钾收获指数 0.180~
0.190。凌启鸿等[23]研究表明, 7.5 t hm–2和 12.0 t
hm–2 群体每生产 100 kg 籽粒吸收的钾素分别为
2.73 kg 和 3.13 kg。本试验条件下, 两年中, 甬优
12超高产(≥13.5 t hm–2)群体每生产 100 kg籽粒吸
收的钾素平均为 2.75 kg, 高于更高产(2.64 kg)和高
产群体(2.62 kg)。两年中, 甬优 12超高产钾肥偏生
产力均显著高于高产群体; 钾收获指数以更高产群
体最高、高产群体最低。
此外, 甬优 12超高产群体成熟期植株钾素吸收
量显著高于对照, 而甬优 12超高产群体钾素籽粒生
产率(kg grain kg–1)为 36.6, 低于更高产(38.2)群体和
高产(38.3)群体 , 表明超高产群体钾素吸收量增多 ,
但钾素籽粒生产率反而降低。这种现象可用边际效
应解释[24], 即随着钾肥用量的增加, 至一定程度后,
同样吸收 1 kg 钾, 生产出的稻谷反而减少, 这也表
明甬优 12超高产群体钾肥利用率较低, 应重视钾肥
的高效利用。
就甬优 12超高产群体钾肥高效施用技术, 我们
提出如下两点: (1)肥料应以氯化钾(KCl)作为本地区
钾肥施用的首选。尽管有文献报道以硫酸钾(K2SO4)
作为钾肥, 可获得比氯化钾(KCl)更高的籽粒产量、
分蘖数、籽粒和茎叶钾含量、以及回收利用率和农
学效率 [25-26], 但本试验地区土壤不缺乏硫元素, 因
此若施用硫酸钾在淹水还原条件下会还原成 H2S,
从而对植株产生毒害(杨筠文, 个人通讯)。(2)本研究
结果以及前人的研究结果 [12,14,21]均表明, 拔节至抽
穗期是水稻钾素吸收最多的时期, 因此应重视此阶
段植株的根系活力。常规栽培管理中, 在此阶段会
搁田, 因此在搁田管理中, 可多次轻搁、切勿重搁损
伤根系, 这样可促进植株对钾素的吸收。
1056 作 物 学 报 第 42卷
4 结论
与一般高产群体相比, 甬优 12超高产群体钾素
积累量拔节前较低, 拔节至抽穗期和抽穗至成熟期
较高, 其中拔节至抽穗期钾素积累量占总积累量的
60%左右。播种至拔节期钾素积累量与产量呈极显
著线性负相关; 拔节至抽穗期钾素积累量与产量呈
极显著线性正相关。甬优 12超高产群体每吨籽粒钾
素吸收量较高(kg t–1 grain), 为 24.6~28.8, 但其籽粒
生产率(34.6~40.6)、钾肥偏生产力(18.0~19.8)较低,
今后在甬优 12 超高产栽培管理中应重视钾肥利用
率的提高。建议以氯化钾(KCl)作为本地区甬优 12
钾肥施用的首选并维持拔节至抽穗期较高的根系活
力以提高甬优 12超高产群体钾素利用效率。
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