陳 勇,李向輝,黃科延,魯艷紅,湯海濤,廖育林

(1長沙縣暮云鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,湖南長沙 410118;2長沙縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,湖南長沙 410137;3長沙農(nóng)輝農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司,湖南長沙 410134;4長沙縣干杉鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,湖南長沙 410134;5湖南省土壤肥料研究所,長沙 410125)

湖南省位于我國中南部,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,水熱資源豐富,適宜水稻生長。其水稻常年種植面積和產(chǎn)量均居全國第一[1],是我國水稻主產(chǎn)區(qū)。雙季水稻是該地區(qū)最主要的復(fù)種制度,雙季稻播種面積占全省稻田總播種面積的41%[2]。鉀是作物必需的三大營養(yǎng)元素之一,對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有良好的作用。鉀也是作物體內(nèi)60多種酶的活化劑,并對作物 C,N代謝有明顯的調(diào)節(jié)作用[3]。

施鉀在維持水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及提高水稻植株抗逆性等方面具有重要作用[4]。然而,在當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)中,肥料施用不合理的現(xiàn)象仍然相當(dāng)普遍,農(nóng)民多采用重施氮肥,輕施鉀、磷肥及減少含鉀有機肥的投入,導(dǎo)致養(yǎng)分失衡,不能滿足水稻正常生長發(fā)育的需要,甚至造成水稻減產(chǎn)[5]。因此,鉀肥的合理施用仍然是維持雙季水稻中各季水稻產(chǎn)量的重要措施之一。本研究通過研究不同施鉀量對早稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響,以期建立和完善水稻定量施肥技術(shù)體系,為水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效栽培提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于 2010年早稻期間在湖南省長沙縣干杉鄉(xiāng)(東經(jīng) 113°12′,北緯 28°08′)進(jìn)行。試驗點年平均降水量1 340 mm,年平均氣溫為16.9℃,最高和最低月平均溫度為 28.1℃(7月)和 4.7℃(1月 )。供試土壤為第四紀(jì)紅色粘土母質(zhì)發(fā)育的紅黃泥,耕層土壤主要理化性狀為:容重 1.16 g/cm3,pH 5.00,有機質(zhì) 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,全鉀 10.2 g/kg,緩效鉀 87.9 mg/kg,速效鉀 49.1 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè) 6個處理:(1)CKⅠ (不施任何肥料);(2)CKⅡ (按當(dāng)?shù)亓?xí)慣施豬糞 22 500 kg/hm2,不施化肥);(3)K1(施豬糞 22 500 kg/hm2,化肥 N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 30 kg/hm2);(4)K2(施22 500 kg/hm2豬糞,化肥 N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 60 kg/hm2);(5)K3(施豬糞 22 500 kg/hm2,化肥N 120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2);(6)K4(施豬糞 22 500 kg/hm2,化肥 N120 kg/hm2,P2O572 kg/hm2,K2O 120 kg/hm2)。供試化肥品種分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀,豬糞、磷肥作基肥,尿素和氯化鉀作追肥施入。試驗設(shè) 3次重復(fù),隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積24 m2。

供試水稻品種為湘早秈45號,3月26日播種,4月30日大田施基肥,5月 3日移栽,7月 15日收獲。各小區(qū)作壟,獨立排灌。其他管理措施同大田。

1.3 數(shù)據(jù)測定及統(tǒng)計處理方法

早稻收獲前 1 d從各處理的 3次重復(fù)中分別各采集有代表性的植株5蔸,共15蔸,單獨進(jìn)行穗部性狀考察,主要包括株高、穗長、有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重,計算經(jīng)濟產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟系數(shù)。各小區(qū)單打單收,曬干后分別計產(chǎn)。

土壤有機質(zhì)、全氮、有效氮、有效磷、全鉀、速效鉀、緩效鉀的含量和植株中鉀的含量及土壤pH按常規(guī)方法測定[6]。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀對早稻產(chǎn)量的影響

從表 1可以看出,稻谷產(chǎn)量隨施鉀量的增加而增加。方差分析表明,施鉀處理與2個對照處理的產(chǎn)量差異均達(dá)到極顯著水平(p<0.01);CKⅡ (僅施 22 500 kg/hm2豬糞)與 CKⅠ (不施任何肥料)稻谷產(chǎn)量存在極顯著差異(p<0.01),施豬糞比不施任何肥料增產(chǎn)31.25%,說明早稻僅施 22 500 kg/hm2豬糞的養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)不能滿足水稻高產(chǎn)對養(yǎng)分的需求;各施鉀處理間的產(chǎn)量差異不明顯。除鉀素外,豬糞中含有相當(dāng)數(shù)量的作物生長所必需的有機碳和 N,P等各種營養(yǎng)元素,施入稻田后有利于提高土壤有機質(zhì)含量,改善土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀,改良土壤結(jié)構(gòu)是造成僅施豬糞處理比不施任何肥料處理產(chǎn)量增加的另一主要原因。

稻草產(chǎn)量和總生物量也隨施鉀量的增加而增加,各施鉀處理與 CKⅡ處理間的差異均達(dá)到極顯著水平,各施鉀處理間的總生物產(chǎn)量差異不明顯,但稻草產(chǎn)量間的差異顯著。相關(guān)分析表明,早稻稻谷和生物產(chǎn)量與施鉀量呈顯著相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為 0.834*和0.915*),稻草產(chǎn)量與施鉀量呈極顯著相關(guān)(r=0.954**)。鉀的農(nóng)學(xué)效應(yīng)隨鉀肥施用量的增加而減小,與施鉀量呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.943*)。

以CKⅡ為對照,施鉀量為自變量,產(chǎn)量為因變量,經(jīng)二次曲線擬合發(fā)現(xiàn)稻谷產(chǎn)量與施鉀量之間呈極顯著的二次曲線關(guān)系,其肥料效應(yīng)方程為 y=- 0.1698x2+ 30.509x+ 5781.9(R2=0.941)。根據(jù)回歸方程可計算,當(dāng)施鉀量為 K2O89.8 kg/hm2時,可獲得最高產(chǎn)量7 152.3 kg/hm2。

表1 不同施鉀量處理的早稻產(chǎn)量及效應(yīng)Table 1 Effect of different K application level on early rice yield

2.2 施鉀對早稻農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知,施鉀對早稻農(nóng)藝性狀有較大影響。施鉀有利于水稻株高、有效穗數(shù)和千粒重的增加。相關(guān)分析表明(表 3),水稻株高、有效穗與施鉀量相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(相關(guān)系數(shù)分別為0.954**和 0.995**),千粒重與施鉀量顯著相關(guān)(r=0.916*);而穗長和結(jié)實率表現(xiàn)出隨施鉀量的增加而減小的變化趨勢,與施鉀量呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為-0.811和-0.796),但未達(dá)到顯著水平。

水稻產(chǎn)量由稻株生長狀況及有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重等因子共同決定,水稻高產(chǎn)要求農(nóng)藝性狀各因子在較高水平上達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。相關(guān)分析表明,水稻產(chǎn)量和株高、穗長、單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重的相關(guān)系數(shù)分別為 0.665,-0.374,0.808,0.207,-0.850*,0.985**,水稻產(chǎn)量與千粒重的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平,與結(jié)實率達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平。單位面積有效穗對稻谷產(chǎn)量也有較大影響,但相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

表2 不同施鉀量的早稻農(nóng)藝性狀Table 2 Effect of different nitrogen level on mainly agronomic characters of early rice

表3 施鉀量、早稻產(chǎn)量及早稻農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of amount of K fertilizer application,rice yield and main agronomic characters in early rice

2.3 施鉀對早稻經(jīng)濟效益的影響

不同施鉀處理的早稻經(jīng)濟效益情況列于表 4。

表4 不同施鉀量的早稻經(jīng)濟效益(元 /hm2)Table 4 Effect of amount of K fertilizer application on rice yield and economic benefits in early rice

從經(jīng)濟效益來看,稻谷產(chǎn)值隨施鉀量的增加而提高。計算扣除化肥成本所得的凈收入可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)施鉀(K2O)量為 0～ 90 kg/hm2時,凈收入隨施鉀量的增加而提高,當(dāng)施鉀(K2O)量達(dá)到 120 kg/hm2時,凈收入反而降低,甚至低于施鉀量為60 kg/hm2的處理。與完全不施任何肥料 (CKⅠ )相比,施用豬糞 (CKⅡ )每公頃增加收入 3 250.0元;與當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥(CKⅡ )相比,施鉀(K2O)量為 90 kg/hm2時增加的利潤最多,每公頃可增加收入1 645.9元,其次是施K2O 60kg/hm2的處理,每公頃可多收入 1 515.8元,施鉀(K2O)120 kg/hm2處理僅高于施K2O為 30 kg/hm2的處理。

3 小 結(jié)

試驗表明,施鉀能顯著提高稻谷、稻草和總生物產(chǎn)量,且均隨施鉀量的增加而增加;根據(jù)擬合的鉀肥肥效方程,在一定施鉀量范圍內(nèi),稻谷產(chǎn)量隨施鉀量的增加較明顯,當(dāng)達(dá)到一定施鉀量后,鉀對稻谷的增產(chǎn)作用減緩。根據(jù)擬合的肥料效應(yīng)方程計算,在每公頃施入22.5 t豬糞的基礎(chǔ)上,當(dāng)施鉀量為 K2O89.8 kg/hm2時,可獲得最高稻谷產(chǎn)量,這與以往的一些研究稻谷產(chǎn)量和施鉀量呈拋物線型相關(guān)關(guān)系的結(jié)果一致[7,8]。本研究也認(rèn)為在施入 22 500 kg/hm2豬糞條件下,施鉀主要通過促進(jìn)稻株生長,單位面積有效穗數(shù)與千粒重的提高而增加產(chǎn)量。

與不施任何肥料相比,按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣僅施豬糞22 500 kg/hm2,每公頃早稻可增加收入 3 250.0元,但僅施豬糞不能滿足早稻高產(chǎn)對養(yǎng)分的需求。分析表明,稻谷產(chǎn)值隨施鉀量的增加而提高,與僅施 22 500 kg/hm2豬糞的處理相比,在施鉀量較低時,施鉀凈收入隨施鉀量的增加而提高,當(dāng)施鉀(K2O)量為 90 kg/hm2時的凈收入最高,施鉀量高于90 kg/hm2時,凈收入反而降低。

從施鉀的產(chǎn)量效應(yīng)和經(jīng)濟效益兩方面綜合考慮,在施用 22 500 kg/hm2的豬糞條件下,該地區(qū)早稻施鉀(K2O)量以 75～ 105 kg/hm2較為適宜。

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