實地養分管理對寒地水稻磷鉀吸收的影響

彭顯龍，袁英才，劉元英，羅盛國

（東北農業大學資源與環境學院，哈爾濱 150030）

黑龍江省是中國優質粳稻的主產區，近年來水稻產量提高很快，稻米商品率達70%以上，在維持我國糧食安全中發揮重要作用。但是水稻生產中普遍存在氮肥施用量過高，氮肥施用時期不合理和氮磷鉀比例失調的問題[1]，前期施用的氮肥被大量的浪費掉，不但造成肥料利用率低，而且直接和間接地導致一系列不良的環境問題。為解決施肥不合理的問題，Dobermann等建立了實地養分管理技術[2－3]，應用該技術節氮效果顯著[4－5]。課題組按照實地養分管理技術的原理，經過10年的研究，建立了以前氮后移為核心的寒地水稻實地養分管理技術，在減少20%以上氮肥基礎上，使水稻增產10%以上，氮肥利用率達到了50%左右[6-8]。針對寒地稻田磷鉀收支狀況，提出了部分稻田減磷增鉀的施肥策略，在水稻抗病、抗倒和增產中發揮了重要的作用[9-10]。但是，有關實地養分管理技術對寒地水稻磷鉀吸收的影響還未見報道。

為此，通過3年的田間對比試驗，研究實地養分管理對寒地水稻磷鉀吸收積累的影響，以期為寒地水稻合理施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

分別于2004、2005和2010年進行田間對比試驗，試驗地點在黑龍江省第1積溫帶的哈爾濱市阿城區、五常市、第2積溫帶的慶安縣和第3積溫帶的友誼農場、857農場和大興農場農戶田中進行。阿城、五常和慶安的水稻品種分別為松粳98-128、五優稻1號和慶20-4，農場的品種均為空育131，試驗品種均是當地主栽品種。土壤肥力見表1。

表1 各試驗點土壤肥力情況Table 1 Soil fertility at experiment sites

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

采用大田對比試驗，設農民習慣施肥（Farmer′s fertilization practice，FFP）和實地養分管理（Sitespecific nutrient management，SSNM）兩個處理，阿城的SSNM和FFP面積均為0.33 hm2，重復5次；友誼農場和857農場各0.66 hm2，慶安各1 hm2；五常、木蘭和852農場各0.5 hm2，均重復3次。2010年各戶FFP面積0.3～0.7 hm2，SSNM面積7 hm2以上。FFP施肥按每個農戶的習慣進行，SSNM中氮、磷、鉀總量依據土壤有機質、有效磷和鉀含量，按土壤養分校正系數法和目標產量確定。2004年，穗粒肥分別在穗分化期（倒3.5葉）和抽穗期施用；2005和2010年，改在穗分化期和減數分裂期（劍葉露尖）施用穗肥。磷肥全部作基肥，鉀肥一半作基肥，一半在穗分化期（倒3.5葉）和氮肥一同施用，施肥量和施肥時期見表2。阿城、五常移栽密度為33.3 cm×16.7 cm，慶安為30 cm×13.2 cm，其余地點移栽密度均為30 cm×12.5 cm。農場是井水灌溉，其他試驗點采用河水灌溉，按常規方法管理。

1.2.2 測定項目與方法

按照水稻葉齡確定取樣時期，分別在分蘗期（Tiller stage，TL）、穗分化期（Panicle initiation，PI）、減數分裂期（Meiosis，MS）、抽穗期（Heading，HD）、灌漿期-抽穗后20 d（Filling stage，FL）和成熟期(Mature，MT)取樣，由于每年施肥時期不完全一致，因此取樣時間也不完全相同，樣品采集方法參照文獻[11]。2010年只在成熟期取樣，植株磷鉀含量采用常規分析方法測定。

試驗數據均采用Excel 2000統計軟件處理，按t檢驗方法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 SSNM對水稻植株各部位磷鉀養分含量的影響

2.1.1 水稻各部位含磷量

田間試驗結果表明，除五常外，FFP磷肥用量顯著高于SSNM，但是除了慶安穗分化期FFP水稻莖、葉含磷量顯著高于SSNM外，其他時期，各地點兩處理水稻含磷量差異不大。成熟期，水稻植株含磷量較低，這可能因為磷大量的向籽粒中轉移的緣故。抽穗前水稻莖葉含磷量在0.22%～0.43%間，收獲期莖葉含磷量在0.10%～0.27%間，穗含磷量0.25%～0.35%間，變異較大，這與水稻品種和土壤類型有關（見表3）。

表2 大田對比試驗施肥時間和施肥量Table 2 Timing and amount of fertilizer applied in field experiments （kg·hm-2）

表3 田間試驗水稻地上部含磷量Table 3 P content of rice plant in field experiments (%)

2.1.2 水稻各部位含鉀量

除慶安外，穗分化期，其他地點兩處理水稻鉀含量沒有差異。抽穗期和收獲期，857農場和慶安SSNM莖含鉀量顯著高于FFP。穗中鉀含量差異不明顯。由于友誼農場土壤含鉀量較高，SSNM施肥推薦的鉀肥用量比FFP低，抽穗期植株含量仍然低于FFP。所有試驗地點中，五常水稻葉片含鉀量最低，其原因有待深入研究?？傮w上而言，前期葉片含鉀量高于莖，后期莖的含鉀量高(見表4)。

2.2 水稻養分積累規律

2.2.1 SSNM對水稻吸磷量的影響

由表5和圖1可知，磷的積累呈“S”型曲線。幼穗分化期以前，水稻磷的積累量多數為2～4 kg·hm－2，一般占總量的15%～20%；在穗分化期到抽穗期積累量最大，積累量在25.6～35.1 kg·hm－2間，占總積累量的70.6%～84.7%，抽穗后的積累量較少。

穗分化期前，FFP磷吸收總量高于SSNM，成熟期SSNM水稻磷積累量高于FFP。雖然SSNM施磷量比FFP低很多，但磷積累量并不比FFP低，相反有些地點有增加趨勢。這在一定程度上說明農民磷肥用量偏高，土壤中磷積累較多，近期內完全能滿足水稻對磷的需求。在慶安SSNM水稻吸磷總量比FFP高9.1%，達到了5%的顯著水平，其他地點處理間磷吸收差異不明顯。

表4 田間試驗水稻地上部含鉀量Table 4 K content of rice plant in field experiment (%)

表5 2004年試驗水稻磷和鉀吸收量Table 5 P and K uptake of rice in 2004 (kg·hm-2)

圖1 2005年水稻磷吸收量Fig.1 P uptake of rice in 2005

2.2.2 SSNM對水稻吸鉀量的影響

結果見圖2和表6。

隨生育期的進行，水稻鉀積累量增加，到灌漿期達最大值，隨后又降低。幼穗分化期前，FFP鉀積累量稍高，其后鉀積累量顯著低于SSNM；從穗分化期到灌漿期，五常SSNM鉀積累量比FFP增加了36.6%，從減數分裂期到灌漿期，慶安多積累了14.5%，均達到了5%的顯著水平；2004年從穗分化期到抽穗期，SSNM和FFP鉀吸收量相差不多。但是到了收獲期，SSNM水稻總吸鉀量比FFP高7.1%～52.8%（阿城除外）。

鉀在穗分化期到灌漿期積累最多，但這以后,鉀被雨水淋洗而有一部分返回土壤中。

2.3 SSNM對產量、100 kg稻谷養分吸收量和PFP的影響

習慣施肥水稻產量平均為8.11 t·hm－2，通過養分綜合管理水稻產量平均提高了14.5%，產量達到了 9.29 t·hm－2。每 100 kg 稻谷吸磷量在 0.34～0.68 kg間，平均為0.48 kg，FFP平均為0.50 kg，而SSNM只有0.45 kg；每100 kg稻谷吸鉀量在0.84～2.14 kg間，平均吸鉀量為1.41 kg，吸鉀量變動比較大，這主要是由于鉀易被淋洗，受降雨量影響較大。雖然SSNM水稻吸鉀總量比FFP高，但100 kg稻谷吸鉀量卻低于FFP的1.49 kg，只有1.34 kg。

圖2 2005年水稻鉀吸收量Fig.2 K uptake of rice in 2005

表6 田間試驗水稻產量、100 kg稻谷養分吸收量(kg·100 kg-1grain)和PFPTable 6 Yield,P and K uptake per 100 kg rice grain and PFP in field experiment

FFP每施用1 kg的P2O5能生產181 kg的稻谷，而SSNM能生產353 kg的稻谷，幾乎翻了一番。SSNM施鉀量高于FFP，其中857農場、慶安和五常三地施鉀量增加最多，因此每施用1 kg的K2O能生產稻谷顯著降低，除這三地外其他處理間沒有明顯差異。

3 討論

試驗按照土壤養分狀況，用養分平衡法確定施磷量，磷肥的用量平均降低了50%，但是水稻莖葉，以及穗中磷含量并沒有受到影響，這表明寒地水稻生產中農戶施肥中磷肥用量偏高。有研究顯示，寒地稻田土壤中磷含量較高，低含磷量的土壤只占16%[12]?？紤]到目前土壤磷含量較高，因此在一段時間內可以適當降低磷肥用量，這一施肥策略是可行的。適當減少磷肥用量不會影響養分的吸收，相反可以降低100 kg籽粒吸磷量，提高磷素利用效率。

國內外研究顯示，水稻吸收鉀的量遠遠高于磷，也高于氮[13－14]，平均在2.0 kg左右。在本試驗中，100 kg籽粒吸鉀量僅為1.41 kg，遠遠低于全國平均水平。主要可能是因為寒地水稻收獲指數為0.6左右[11]，而我國其他稻區收獲指數只有0.5左右，寒地水稻籽粒所占比例高，而稻草所占比例小。稻草含鉀量在1%～2%間，籽粒含鉀量只有0.2%～0.4%，因此寒地水稻100 kg籽粒吸鉀量較低。同時，雖然SSNM稻草含鉀量高于FFP，但是100 kg籽粒吸鉀量卻低于FFP，也是因為FFP收獲指數低，其稻草所占比例高[11]。

按照土壤鉀素狀況施用鉀肥，顯著提高了水稻減數分裂期后的水稻鉀素積累量，增加了莖稈中鉀的含量。本課題組的研究還發現，目前寒地稻田40%以上稻田鉀素缺乏[15]。在土壤鉀素不足的情況下，按照習慣施肥方式管理，一旦遇低溫或大風，由于施鉀量不足水稻倒伏和稻瘟病發生嚴重。我們的研究就證實，適宜的養分管理，通過降低氮肥用量，氮肥后移和適當增加鉀肥的投入，能夠顯著提高水稻抗病和抗倒伏能力[9－10]。而且從長遠來看，土壤中鉀素耗竭將嚴重影響土壤質量，也必然影響到糧食安全。因此，適當增加鉀素投入，對于提高作物抗病性和抗倒伏能力，保障國家糧食安全具有重要意義。

4 結論

水稻地上部養分含量隨生育期的進行，有下降的趨勢，水稻莖葉含磷量處理間沒有明顯差異；生育前期葉片含鉀量高，后期莖的含鉀量高于葉；寒地水稻磷、鉀吸收均符合“S”型曲線，穗分化期到抽穗期，磷鉀的積累量占總積累量的70%左右，是水稻吸收養分最多的時期。

養分綜合管理減少了磷肥用量，但是并未降低抽穗后莖葉和穗的含磷量，由于促進了干物質積累量的增加，因此提高了磷的積累量，增加了磷肥的生產效率；增施鉀肥促進了水稻減數分裂期后的鉀素積累，提高了收獲指數，降低100 kg籽粒吸鉀量，提高鉀素利用效率。

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