雙季稻最佳磷肥和鉀肥用量與密度組合研究

徐新朋, 王秀斌, 李大明, 柳開樓, 余喜初, 梁國慶, 何 萍, 周 衛*

(1中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081;2北京市農林科學院植物營養與資源研究所，北京 100097; 3江西省紅壤研究所，江西進賢 331717)

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雙季稻最佳磷肥和鉀肥用量與密度組合研究

徐新朋1,2, 王秀斌1, 李大明3, 柳開樓3, 余喜初3, 梁國慶1, 何 萍1, 周 衛1*

(1中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081;2北京市農林科學院植物營養與資源研究所，北京 100097; 3江西省紅壤研究所，江西進賢 331717)

【目的】為明確磷肥、鉀肥用量和移栽密度對雙季稻的施用效果，在田間試驗條件下研究了不同磷肥用量、鉀肥用量和移栽密度組合對江西雙季稻產量、產量構成要素及磷肥和鉀肥利用率的影響。【方法】本研究采用裂區試驗設計研究了不同施磷量和移栽密度、不同施鉀量和移栽密度對雙季稻產量、磷肥和鉀肥利用率的影響。磷肥用量和移栽密度試驗中，設4個施磷水平(P2O50、60、90、120 kg/hm2，以P0、P60、P90和P120表示)和4種移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104穴/hm2，以D21、D27、D33和D39表示)組合。鉀肥用量和移栽密度試驗中，設4個施鉀水平(K2O 0、90、120、150 kg/hm2，以K0、K90、K120和K150表示)，密度設置同磷肥試驗。在水稻成熟期對產量以及產量構成要素進行測定，并分析其磷素和鉀素的吸收量和利用率等指標?！窘Y果】磷肥與密度試驗中，同一施磷水平下，早稻產量和地上部磷素吸收量隨著移栽密度的增加而增加，當施磷量超過60 kg/hm2時，產量和磷素吸收量不再隨密度增加而顯著增加，磷素吸收利用率(REP)、磷素農學效率(AEP)和磷素偏生產力(PFPP)逐步降低，以P60D39處理組合的產量和磷素吸收利用率最高，分別為5303.9 kg/hm2和24.4%，AEP為29.4 kg/kg; 晚稻則以施磷量在60 kg/hm2和33×104穴/hm2密度組合的產量和磷素吸收利用率最高，分別為7246.9 kg/hm2和42.4%，AEP為36.2 kg/kg。鉀肥與密度試驗中，早稻的鉀素吸收量隨著施鉀量的增加而增加，施鉀量在120 kg/hm2和39×104穴/hm2密度組合的處理產量和鉀素吸收利用率(REK)最高，分別為6376.3 kg/hm2和67.2%，此時鉀素農學效率(AEK)為15.6 kg/kg; 晚稻則以施鉀量在90 kg/hm2和33×104穴/hm2密度組合的處理產量和REK最佳，分別為7025.6 kg/hm2和74.0%，AEK為21.7 kg/kg?！窘Y論】合理的磷肥、鉀肥用量和移栽密度可以顯著增加水稻單位面積有效穗數和養分累積量，進而增加水稻產量和肥料利用率，但過高的磷肥和鉀肥施用會抑制產量的進一步增加。建議本研究區域的早稻采用施磷量在60 kg/hm2、施鉀量120 kg/hm2和39×104穴/hm2的密度組合，而晚稻采用施磷量60 kg/hm2、施鉀量90 kg/hm2和33×104穴/hm2的密度組合。

水稻; 磷肥用量; 鉀肥用量; 移栽密度; 產量; 養分利用率

我國是水稻種植大國，水稻種植面積占世界水稻總種植面積的20%，而稻谷總產量占世界稻谷總產量的29%，集約化水稻生產體系在我國糧食生產中發揮著至關重要的作用，在保障國內乃至國際糧食安全上都發揮著不可替代的作用。研究表明，改良水稻品種以及提高管理措施可以顯著提高水稻產量[1-2]。然而，農民的過量及不平衡施肥等現象極其普遍，阻止了產量進一步增加，相反導致肥料利用率低下[3]。氮肥用量和移栽密度的合理搭配顯著提高了水稻產量和氮肥利用率[4-6]，而磷肥和鉀肥的投入對維持土壤肥力和作物高產也是必需的。然而，我國一些水稻種植區出現磷肥投入過高，而鉀肥投入量不足等現象，導致施肥嚴重失衡，而且不同地區的肥料施用量差異較大。Dobermann[7]研究顯示全球在過去20年每年的鉀素表現為負平衡，約為-60 kg/hm2，而印度和印度尼西亞每年的鉀素損失約為2040 kg/hm2，我國一些水稻種植區域已出現嚴重的鉀素負平衡[8]。合理施用磷肥和鉀肥，可以提高水稻抗性，降低病蟲害的發生率[9]，提高作物品質[10]。而合理密植可以增加有效穗數，提高單位面積穎花量，提高水稻產量[11]。為此，本研究在綜合前人研究的基礎上，系統研究了不同施磷量和施鉀量與移栽密度對雙季稻產量、經濟性狀、磷肥和鉀肥吸收轉運的影響，以期為雙季稻磷肥和鉀肥合理施用、以及高產高效栽培技術提供科學基礎。

1　材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2014年布置在江西省紅壤性水稻田塊，位于江西省紅壤研究所試驗基地。土壤肥力中等，磷、 鉀含量相對較低，土壤類型為水稻土。供試的早稻和晚稻品種分別為益禾9號和天豐優T025。磷肥密度試驗中，早稻耕作層土壤的基本理化性狀為有機質30.21 g/kg、全氮1.95 g/kg、全磷0.65 g/kg、全鉀12.06 g/kg、速效磷 8.47 mg/kg、速效鉀 63.41 mg/kg、pH 4.96; 晚稻耕作層土壤的基本理化性狀為有機質14.73 g/kg、全氮1.67 g/kg、全磷0.73 g/kg、全鉀15.15 g/kg、速效磷 23.38 mg/kg、速效鉀 73.10 mg/kg、pH 5.10。鉀肥密度試驗中，早稻耕作層土壤的基本理化性狀為有機質22.43 g/kg、全氮1.45 g/kg、全磷0.54 g/kg、全鉀12.85 g/kg、速效磷 9.80 mg/kg、速效鉀 84.73 mg/kg、pH 5.24; 晚稻耕作層土壤的基本理化性狀為有機質14.69 g/kg、全氮1.67 g/kg、全磷0.68 g/kg、全鉀15.72 g/kg、速效磷 21.18 mg/kg、速效鉀 60.41 mg/kg、pH 5.04。

試驗采用裂區設計，施肥量為主區，面積120 m2，密度為副區，面積為30 m2，隨機區組排列，三次重復，晚稻施肥量和密度與早稻的設置相同。磷肥試驗中，施磷水平設0、60、90和120 kg/hm24個水平，分別記作P0、P60、P90和P120; 移栽密度設每公頃21萬穴(20 cm × 23.8 cm)、27萬穴(20 cm × 18.5 cm)、33萬穴(20 cm × 15.2 cm)和39萬穴(20 cm × 12.8 cm)4種，分別記作D21、D27、D33和D39。鉀肥試驗中，施鉀水平設0、90、120和150 kg/hm24個水平，分別記作K0、K90、K120和K150; 移栽密度設置同磷肥試驗。

早稻播種日期為3月26日，移栽日期為4月22日，收獲日期為7月21日。晚稻播種日期為6月21日，移栽日期為7月30日，收獲日期為11月14日。氮肥分基肥、分蘗肥、穗肥3次施用，基肥、分蘗肥和穗肥比例為4 ∶3 ∶3； 磷肥全部用作基肥； 鉀肥分基肥和穗肥，比例為5 ∶5。試驗使用的肥料品種為: 尿素(N 46%)、鈣鎂磷肥(P2O512.5%)和氯化鉀肥(K2O 60%)，磷肥試驗中各處理施用尿素326.1 kg/hm2和氯化鉀肥200 kg/hm2，折合N和K2O分別為150和120 kg/hm2。鉀肥試驗中各處理施用尿素326.1 kg/hm2和鈣鎂磷肥720 kg/hm2，折合N和P2O5分別為150和90 kg/hm2。試驗小區間作埂隔離，并用塑料膜覆蓋埂體, 保證各小區單獨排灌并防止水肥滲出。

圖1　不同磷肥用量和移栽密度下水稻產量Fig.1　Rice yield under different phosphorus rate and transplanting density [注(Note): 柱上不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Different letters above the bars for different treatments are significantly different at 0.05 probability level.]

1.2測定項目及方法

水稻成熟后，每個小區單獨收割測定子粒產量，采集有代表性的植株5兜，對水稻產量構成要素進行考察，包括有效穗數、穗粒數和結實率。將收獲后的子粒和秸稈樣品在60℃下烘干(72 h)，分別稱量秸稈和子粒重量，取部分樣品粉碎后測定磷和鉀的養分含量。秸稈和子粒中磷和鉀含量采用H2SO4-H2O2方法消煮，并分別用釩鉬黃比色法和原子吸收法測定。相關計算方法:

磷素吸收利用率(P recovery efficiency，REP)=(施磷區植株地上部磷累積量-空白區地上部植株磷累積量)/施磷量×100%;

磷素農學效率(agronomic efficiency of applied P，AEP)=(施磷區產量-空白區產量)/施磷量;

磷素偏生產力(partial factor productivity of applied P，PFPP)=施磷區產量/施磷量;

鉀素相關計算方法同磷。

數據采用Excel 2007 和SAS軟件進行分析處理。

2　結果與分析

2.1施肥和密度對水稻產量的影響

2.1.1 磷肥和密度對水稻產量的影響試驗結果表明，磷肥用量及移栽密度對水稻產量具有顯著影響(圖1)。早稻以P60D39的處理組合產量最高，為5303.9 kg/hm2; 晚稻以P60D33的處理組合產量最高，為7246.9 kg/hm2(表1)。水稻產量隨著施磷量的增加呈先增加后降低的趨勢，P60與P0、P90和P120相比，早稻產量分別提高了43.9%、3.7%和7.3%，晚稻產量分別提高了44.0%、5.7%和6.2%。從密度因子看，增加水稻移栽密度可以顯著增加早稻產量，以D39的產量最高，D39與D21、D27和D33相比，產量分別增加了59.3%、 37.7%和18.7%，說明增加早稻移栽密度可以顯著增加早稻產量。而對于晚稻而言，移栽密度與產量呈拋物線關系，以D33的產量最高，與其它密度處理相比，高0.8%27.8%。

表1　不同磷肥用量和移栽密度處理下水稻產量及其構成因子

注(Note): P—磷肥 P2O5rate; D—種植密度 Planting density. 數值后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters are significantly different at 0.05 level among treatments. ns—未達顯著水平No significant; **表示達到1%顯著水平 Mean significant difference at 1% level.

施磷量、移栽密度以及二者的交互作用對早稻產量的影響達到了顯著水平，增加移栽密度對單位面積有效穗數和單個穗子的穗粒數的影響達到了顯著水平，但對結實率無影響(表1)。在同一施磷水平下有效穗數隨著移栽密度的增加而增加，都以D39的有效穗數最高，而單個穗的穗粒數則相反，但有效穗數并未隨著施磷量的增加而增加，相反當施磷量超過60 kg/hm2時，有效穗數有所降低，早稻產量不再增加。對于晚稻而言，施磷量和移栽密度對產量的影響達到了顯著水平，但二者的交互作用不顯著。增加移栽密度對有效穗數的影響達到了顯著水平，但對單個穗的穗粒數和結實率無影響。與早稻不同的是，D33和D39的有效穗數無差異，但單個穗的穗粒數D33要高于D39處理。當施磷量超過60 kg/hm2時，晚稻產量不再增加，但P60D33處理組合的產量要高于P60D39處理組合。

2.1.2 鉀肥和密度對水稻產量的影響試驗結果表明，鉀肥用量及移栽密度對水稻產量具有顯著影響(圖2)。早稻以K120D39的處理組合產量最高，為6376.3 kg/hm2; 晚稻以K90D33的處理組合產量最高，為7025.6 kg/hm2(表2)。早稻產量隨著移栽密度的增加而增加，以D39的產量最高，與其它移栽密度相比，產量提高了9.2%61.1%。而晚稻則以D33的產量最高，但增產幅度要低于早稻，為3.2%20.4%。施用鉀肥可以顯著提高水稻產量，但施鉀量與產量呈拋物線關系，早稻以K120的產量最高，與K0、K90和K150相比，產量分別高30.9%、10.6%和1.0%。晚稻則是以K90的產量最高，與K0、K120和K150相比，產量分別高出42.9%、 5.7%和4.9%。

圖2　不同鉀肥用量和移栽密度下水稻產量Fig.2　Rice yield under different potassium application and transplanting density

移栽密度對早稻和晚稻有效穗數和單個穗子的穗粒數的影響達到了顯著水平，對早稻結實率的影響達到了顯著水平，而對晚稻的結實率則無影響(表2)。在同一施鉀水平下早稻有效穗數隨著移栽密度的增加而增加，都以D39的有效穗數最高，而單個穗的穗粒數卻相反。高的移栽密度并沒有增加晚稻有效穗數，以D33的有效穗數最高，說明晚稻可以適當降低移栽密度。施鉀對早稻和晚稻產量的影響都達到了顯著水平，都呈先增加后降低的趨勢。鉀肥用量和移栽密度主要通過增加有效分蘗而提高水稻有效穗數及總穗粒數，進而增加水稻產量，二者的交互作用對早稻產量的影響達到了顯著水平，而對晚稻產量則不顯著。

表2　不同鉀肥用量和移栽密度下水稻產量及其構成因子

注(Note): K—鉀肥 K fertilizer; D—種植密度 Planting density; 數值后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters for different treatments are significantly different at 0.05 probability level; ns—表示未達顯著水平 Indicates no significant; *和**分別表示達到5%和1%顯著水平 Mean significant at 5% and 1% level, respectively.

2.2施肥和密度對水稻養分利用效率的影響

2.2.1 磷肥和密度對水稻磷素利用效率的影響施磷對早稻和晚稻的AEP、REP和PFPP的影響都達到了顯著水平(表3)，隨著施磷量的增加呈遞減趨勢。對早稻而言，AEP所有處理中以P60D33處理組合的最高，為32.7 kg/kg，其次為P60D39處理組合，二者無顯著差異。而REP和PFPP則以P60D39處理組合的最高，分別為24.4%和88.4 kg/kg。高移栽密度增加了早稻有效穗數，進而增加了生物質重，有助于磷素累積，在提高了早稻產量的同時，也提高了早稻磷素利用效率。對于晚稻而言，AEP、REP和PFPP均以P60D33處理組合的最高，分別為36.2 kg/kg、42.4%和120.8 kg/kg。同一施磷量下不同密度間的AEP和REP無顯著差異，但隨著施磷量的增加顯著降低。相同處理下，晚稻磷肥利用率都要顯著高于早稻，這是因為晚稻的穗粒數和結實率顯著高于早稻，進而增加了晚稻產量和地上部磷素吸收量。

表3　不同處理水稻磷素利用效率

注(Note): P—磷肥 P2O5rate; D—種植密度 Planting density; AEP—磷素農學效率 P agronomic efficiency; REP—磷素吸收利用率 P fertilizer use efficiency; PFPP—磷肥偏生產力P partial factor productivity. 數值后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters are significantly different among treatments at 0.05 level. ns—表示未達顯著水平 Not significant; **表示達到1%顯著水平 Mean significant difference at 1% level.

2.2.2鉀肥和密度對水稻鉀素利用效率的影響對于早稻而言，移栽密度對AEK、REK和PFPK的影響都達到了顯著水平(表4)。AEK和REK與施鉀量呈拋物線關系，均以K120D39處理組合最高，分別為15.6 kg/kg和67.2%，其次為K90D39處理組合，分別為12.7 kg/kg和62.6%。隨著施鉀量的增加，早稻的PFPK顯著下降，以K90D39處理組合的最高，為62.8 kg/kg，其次為K120D39，為53.1 kg/kg。對于晚稻而言，AEK、REK和PFPK都以K90D33處理組合的最高，分別為21.7 kg/kg、74.0%和78.1 kg/kg。隨著施鉀量的增加，AEK、REK和PFPK呈下降趨勢，K90與K120和K150相比，AEK分別高8.6和10.6 kg/kg，而REK分別高18.8和34.5個百分點。在相同處理中，晚稻的AEK要高于早稻，這是因為前者的產量較高，而REK則是施鉀量在90 kg/hm2時晚稻高于早稻，但隨著施鉀量的升高，早稻的鉀素吸收量要高于晚稻，導致早稻的REK高于晚稻。

表4　不同處理鉀素利用效率

注(Note): K—鉀肥 K fertilizer; D—種植密度 Planting density; AEK—鉀素農學效率 K agronomic efficiency; REK—鉀素吸收利用率 K fertilizer use efficiency; PFPK—鉀肥偏生產力K partial factor productivity. 數值后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters are significantly different among treatments at 0.05 level. ns—表示未達顯著水平 Not significant; *和**分別表示達到5%和1%顯著水平 Mean significant difference at 5% and 1% levels, respectively.

3　討論

3.1施肥和移栽密度與水稻產量的關系

3.1.1 磷肥和移栽密度與水稻產量的關系為了滿足日益增長的人口對糧食的需求，糧食產量在未來數十年需要大幅增加[12]。隨著各種信息技術不斷地在農業領域得到應用，各種有助于增產的耕作栽培管理技術以及高產品種不斷涌現。截止到2013年，中國水稻的種植面積為30.3百萬公頃，總產量達到了203.6百萬噸，單產水平達到了6.7 t/hm2[13]，遠高于4.5 t/hm2的世界平均水平[14]。然而，肥料的不合理施用已經影響到糧食產量的進一步增加，過高的磷肥施用量已經對環境構成了一定威脅[15]。合理施用磷肥和適當增加移栽密度可以提高水稻有效穗數，進而提高水稻產量。從試驗結果得出，磷肥用量和移栽密度對早稻和晚稻產量的影響都達到了顯著水平，二者合理搭配能夠顯著地提高水稻產量。對于早稻而言，增加移栽密度增加了有效穗數，進而增加了產量，其中D39的產量最高，但使用更高的移栽密度能否進一步增加本研究區域的早稻產量有待進一步研究。但對于晚稻而言，晚稻季的溫度較高有助于水稻分蘗，使得D33的有效穗數和穗粒數要高于D39處理。說明在種植早稻時可以適當提高移栽密度以提高有效穗數，而晚稻則需適當降低移栽密度。合理施用磷肥也要依據土壤磷含量，如魯如坤[16]的研究表明，土壤Olsen-P含量達到57 mg/kg即可滿足水稻高產需求。本研究中早稻和晚稻的Olsen-P含量分別為8.47和23.38 mg/kg，當施磷量超過60 kg/hm2時早稻和晚稻產量都不再增加。施磷量和移栽密度影響著水稻有效穗數和產量，但二者的合理搭配對提高水稻產量是必不可少的。本研究中早稻產量隨著移栽密度的增加而增加，說明在本研究區域可以適當增加早稻的移栽密度以提高早稻產量，而對于晚稻應適當降低移栽密度，過高的移栽密度并沒有顯著增加有效穗數和產量。

3.1.2 鉀肥和移栽密度與水稻產量的關系鉀素參與了植物許多重要的生理過程，有改善農作物品質和提高抗逆性等功能[17]，合理的鉀素養分管理對于鉀素資源的有效利用尤為重要，長期施用鉀肥能提高水稻產量和維持土壤鉀素肥力[18-19]。缺鉀影響水稻的凈光合速率，導致光合作用的關鍵酶含量降低，并降低水稻葉片的光飽和點，影響水稻光合作用[20]，適量鉀肥施用可以提高水稻單位面積有效穗數，群體葉面積指數和干物質累積量[21]，促進水稻植株對鉀素的吸收和積累[22]，以及養分從水稻的莖葉部位向穗輸送[23]，并可降低稻瘟病的病穗率，提高水稻抗病能力，增加水稻結實率等[24]，進而提高產量。本研究中，施鉀量和移栽密度對早稻和晚稻產量的影響都達到了顯著水平，施鉀量與產量呈拋物線關系，早稻以K120的產量最高，而晚稻則以K90的產量最高，晚稻可利用早稻殘留的鉀素，因此早稻可適當增加施鉀量，晚稻可適當降低施鉀量。移栽密度對早稻和晚稻有效穗數的影響都達到了顯著水平，但晚稻D33的有效穗數要高于D39處理。王強盛等[25]的研究表明過量鉀肥施用會造成拔節前吸鉀比例較大，從而抑制有效分蘗。本研究中，早稻以D39的產量最高，而晚稻則以D33的產量最高，說明在施用鉀肥時既要考慮鉀肥用量和移栽密度間的合理搭配，也要考慮種植季節。

3.2施肥水平和移栽密度與肥料利用效率的關系

3.2.1 施磷水平和移栽密度與磷素利用效率的關系我國水稻磷肥利用率地區間的變異范圍為11.6%13.7%[26]。大量磷肥投入導致磷在土壤中累積，導致我國磷素吸收/磷素投入僅有45.7%，并且每年的磷素過量14.7 kg/hm2[27]，土壤Olsen-P含量從1980年到2007年增加了17.3 mg/kg[28]。高的土壤磷含量導致了低的產量反應和磷肥利用率，增加了磷素從土壤到水體的遷移量，進而加劇了我國水體富營養化的程度[29-30]。魯如坤等[31]研究表明，我國一些南方省份的農田磷素盈余年增長率高達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，施磷可促進水稻植株生長，同時提高雜交水稻對氮、鉀的吸收利用[32]。在本研究中，早稻和晚稻的AEP、REP和PFPP隨著施磷量的增加都顯著降低。早稻的AEP最高的出現在P60D33組合處理，為32.7 kg/kg，但與P60D39處理組合無顯著性差異，但產量、REP和PFPP都以P60D39組合處理的最高。晚稻的則都以P60D33處理組合的最高。早稻和晚稻的施磷水平在60 kg/hm2時，其各密度水平具有較高REP，早稻的范圍為16.0%24.4%，晚稻的范圍為33.7%42.4%。在同一處理中，早稻和晚稻的有效穗數相差不大，但晚稻的穗粒數和結實率都顯著高于早稻，而70%的磷都存在于子粒中[33]，使得晚稻的磷素利用率都顯著高于早稻。然而，施磷量低于60 kg/hm2時是否能夠得到更高的產量和磷肥利用率有待進一步研究，但是綜合考慮產量和維持磷素表觀平衡，60 kg/hm2左右的施磷量是必需的[34]。

3.2.2 施鉀水平和移栽密度與鉀素利用效率的關系我國水稻鉀肥利用率地區間的變異范圍為29.0%33.8%[26]。本研究中，早稻上施鉀量與AEK和REK呈拋物線關系，與PFPK呈線性負相關，其中K120D39的AEK和REK最高，與其它處理組合相比，分別高2.913.4 kg/kg和4.643.6個百分點。雖然K120D39的PFPK低于K90D39處理組合，但前者的產量要顯著高于后者，高726.8 kg/hm2。同一施鉀水平下，早稻鉀素利用率隨著移栽密度的增加而增加，這是因為移栽密度增加了有效穗數，進而增加了干物質重，這有助于鉀素在地上部累積。研究表明，D39與其它密度相比，地上部鉀素累積量高5.232.3 kg/hm2。而對于晚稻，隨著施鉀量的增加，鉀素利用率呈下降趨勢，雖然K90D33的鉀素農學效率略低于K90D27處理組合，但前者產量比后者高507.9 kg/hm2。REK和PFPK都以K90D33處理組合的最高。在同一處理中，當施鉀量在90 kg/hm2時，晚稻的REK要高于早稻，但隨著施鉀量的升高，早稻的REK高于晚稻，這是因為晚稻的收獲指數平均比早稻高0.13，而84%的鉀素都在秸稈中[33]，隨著施鉀量的升高，早稻的地上部鉀素累積量高于晚稻導致REK前者高于后者(表4)。與早稻相比，晚稻在產量最高時，不僅降低了施鉀量，同時降低了移栽密度，晚稻種植季節的高溫不僅有助于水稻分蘗，同時可以促進養分吸收，提高養分利用率，且晚稻可以有效地利用早稻季殘留養分。本研究獲得了較高鉀素利用率，與較低的土壤速效鉀含量也存在一定關系，然而過量施鉀并沒有顯著的增加鉀素吸收量，因為過量施鉀會降低水稻群體吸鉀量[25]。

3.3磷、鉀用量和密度的協同優化

移栽密度和磷鉀施用量對水稻的有效穗數、群體葉面積指數和干物質累積量具有顯著影響，可提高水稻產量和品質[10]。在水氮管理基礎上配施磷鉀可以調節結實期稻株生理代謝活性，促進抽穗及成熟期各養分的累積，提高根系活力[35]，促進地上部干物質積累，提高子粒產量[36]。本研究磷肥試驗中，早稻以P60D39處理組合具有較高的REP(29.4%)和PFPP(88.4 kg/kg)，REP略低于P60D33組合(32.7%)，但前者具有較高的產量，增加了7.2%。而晚稻以P60D33處理組合的最高。鉀肥試驗中早稻在K120D39處理組合的產量、REK和PFPK最高，而晚稻則以K90D33處理組合的最高。施用磷鉀肥和增加移栽密度提高了水稻產量，但過高的施肥量并沒有顯著提高養分利用率，相反會造成資源浪費和環境污染。在考慮施肥量的同時，還要考慮種植季節，如本研究中晚稻季可以適當降低移栽密度，早稻的施鉀量要高于晚稻，晚稻可以充分利用早稻季殘留養分等。因此，在當前著重考慮水氮管理的同時，協調磷鉀肥用量和移栽密度，并考慮不同種植季節是實現水稻高產及高磷肥和鉀肥利用率的關鍵。本研究中，早稻和晚稻的施磷量在60 kg/hm2，施鉀量早稻在120 kg/hm2，晚稻在90 kg/hm2，移栽密度早稻在39萬穴/hm2，晚稻在33萬穴/hm2時具有較高的產量和利用率，是適宜當地的磷鉀肥用量和移栽密度。但使用更高的移栽密度(大于39萬穴/hm2)能否進一步增加本研究區域的早稻產量還有待進一步研究。

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

XU Xin-peng1,2, WANG Xiu-bin1, LI Da-ming3, LIU Kai-lou3, YU Xi-chu3, LIANG Guo-qing1, HE Ping1, ZHOU Wei1*

(1InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China;2InstituteofPlantNutrientandResources,BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences,Beijing100097,China;3JiangxiInstituteofRedSoil,Jiangxi, 331717,China)

【Objectives】 In order to determine effects of phosphorus (P) and potassium (K) fertilizer application and transplanting density (D) on double-rice systems, field experiments were conducted to study yield, yield components and phosphorus and potassium use efficiency of double-rice in Jiangxi province.【Methods】 Two split-plot experimental designs were conducted with different phosphorus and potassium application amounts and transplanting density to study grain yield and phosphorus and potassium use efficiency. There were four P rates (P2O50, 60, 90 and 120 kg/hm2designated P0, P60, P90 and P120) and four transplanting densities (21×104, 27×104, 33×104, 39×104hole/hm2designated D21, D27, D33 and D39) for phosphorus experiment. In potassium experiment, there were four K rates (K2O 0, 90, 120, 150 kg/hm2designated K0, K90, K120 and K150) and four transplanting densities similar to phosphorus experiment. The grain yield and its components were measured, and P and K uptake and use efficiency were analyzed at rice maturity.【Results】 In the P and plant density experiment for the same P level, the early rice yield and P uptake kept increased with the increasing of plant density until that the P application rate exceeded 60 kg/hm2. The P recovery efficiency (REP), P agronomic efficiency (AEP) and P partial factor productivity (PFPP) were decreased in similar trends like yield. The highest yield and REP were in combination of P2O560 kg/hm2and 39×104hole/hm2, in which the yield was 5303.9 kg/hm2and REP 24.4%, and the AEP 29.4 kg/kg. The highest yield and REP were obtained in combination of P2O560 kg/hm2and 33×104hole/hm2for late rice, in which the yield was 7246.9 kg/hm2, REP was 42.4% and AEP 36.2 kg/kg. In potassium experiment, transplanting density and K fertilizer application increase K uptake for early rice, the highest grain yield and K recovery efficiency (REK) were in combination of K2O 120 kg/hm2and density of 39×104hole/hm2, in which the yield was 6376.3 kg/hm2, REK was 67.2% and K agronomic efficiency (AEK) 15.6 kg/kg for early rice, the three highest indexes in late rice were obtained in combination of K2O 90 kg/hm2and density of 33×104hole/hm2, in which the yield was 7025.6 kg/hm2, REK was 74.0% and AEK 21.7 kg/kg.【Conclusions】 Rational combination of phosphorus and potassium fertilizer and transplanting density can indeed significantly increase the effective panicle number of per unit area and total nutrient uptake, which is the main reason for yield increases and fertilizer use efficiency. High P and K fertilizer applications alone do not contribute to yield increases. The results suggested the optimum combination is P2O560 kg/hm2, K2O 120 kg/hm2plus density of 39×104hole/hm2for early rice, and P2O560 kg/hm2, K2O 90 kg/hm2plus density of 33×104hole/hm2for late rice under double-rice systems in the studied region.

rice; P fertilizer rate; K fertilizer rate; planting density; grain yield; nutrient use efficiency

2014-12-31接受日期: 2015-08-04網絡出版日期: 2015-12-08

現代農業產業技術體系建設專項資金(CARS-01-31); 農業部公益性行業(農業)科研專項(201003016); 國家重點基礎研究發展計劃(2013CB127405)資助。

徐新朋(1984—)，男，河北承德人，博士，主要從事新型肥料研發及作物養分管理。 E-mail: xinpengxu@163.com

E-mail: wzhou@caas.ac.cn

S511.4+2; S506.2

A

1008-505X(2016)03-0598-11