劉淑軍　黃晶　李冬初　張會(huì)民

摘要：【目的】明確湘南稻區(qū)合適的鉀肥和稻草配合施用比例，為湘南雙季稻區(qū)域鉀配合稻草還田提供技術(shù)支持?！痉椒ā坎捎锰镩g試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，研究鉀肥和稻草不同配比對(duì)田面水和田間表層土速效鉀含量的動(dòng)態(tài)變化，以及對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】鉀肥60 kg/ha+稻草5000 kg/ha（K60+S2）處理的早、晚稻產(chǎn)量最高，分別為5763和6657 kg/ha，較不施鉀肥的對(duì)照處理（K0）增產(chǎn)7.7%和21.2%。不同處理對(duì)早稻的表面水和表層土的速效鉀含量影響不明顯，晚稻以K60+S2處理的表面水、表層土速效鉀含量最高。來(lái)源于稻草中的鉀和化肥中的鉀有相同的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，隨著減鉀量和還田量的增加及時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)水稻鉀的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)越明顯。【結(jié)論】鉀肥和稻草不同配比對(duì)水稻產(chǎn)量和表面水、表層土的速效鉀含量均有影響，其中，以K60+S2處理對(duì)水稻產(chǎn)量及速效鉀含量的影響效果最佳。

關(guān)鍵詞： 鉀肥；稻草；水稻產(chǎn)量；鉀素釋放規(guī)律

中圖分類號(hào)： S511；S158 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2016）05-0627-05

Abstract：【Objective】The optimal proportions of potash fertilizer and straw were investigated， in order to provide technical support for returing potash fertilizer and straw to field of double-rice region in southern Hunan. 【Method】The field trials combined with laboratory analysis method were used to study effects of different proportions of potash fertilizer and straw on available K dynamics of surface water and topsoil， growth， development and yield of rice. 【Result】The results showed that， K60+S2 treatment（potash fertilizer 60 kg/ha+straw 5000 kg/ha） could improve yield of early and late rice， the yield of early and late rice after K60+S2 treatment were increased by 7.7% and 21.2%， respectively， compared with those of no potash fertilizer application. Different treatments had no obvious effect on available K content of surface water and topsoil for early rice. After K60+S2 treatment， available K content of surface water and surface soil for late rice was the highest. The K element from rice straw and chemical fertilizer had same nutritional effect， the K nutrition effect of rice became more obvious with reducing potassium， returning amount and prolonging time. 【Suggestion】Different proportions of potash fertilizer and straw had obvious effect on rice yield and available K content， especially K60+S2 treatment with the best effect.

Key words： potash fertilizer； straw； rice yield； potassium release law

0 引言

【研究意義】我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食及其他農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)鉀肥需求量均很大，對(duì)鉀肥的依賴程度較高。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)每年鉀肥的需求量在800萬(wàn)～1000萬(wàn)t，其中50%左右依靠進(jìn)口。面對(duì)日益嚴(yán)重的土壤缺鉀問題（黃科延等，2011），有必要針對(duì)不同土壤類型和種植制度的地區(qū)，尋找出除增施化肥鉀外的土壤鉀補(bǔ)充手段（譚德水等，2007）。我國(guó)是水稻生產(chǎn)大國(guó)，每年有大量的稻草產(chǎn)生，稻草含有大量的有機(jī)物及各種養(yǎng)分，其中水稻吸收利用的鉀素70%以上留在稻草中（莫淑勛和錢菊芳，1981）。以稻草還田作肥可以改良土壤理化性質(zhì)，擴(kuò)大養(yǎng)分生物循環(huán)，促進(jìn)作物中后期生長(zhǎng)。湘南雙季稻地區(qū)水稻缺鉀（高菊生等，2014），特別是晚稻缺鉀引發(fā)胡麻斑病、紋枯病嚴(yán)重，植株孕穗期莖稈及上部3～4片功能葉提前枯竭，導(dǎo)致光合作用下降，結(jié)實(shí)率低，千粒重下降，產(chǎn)量銳減。因此，合理利用稻草就地還田對(duì)解決我國(guó)土壤缺鉀問題具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)外有關(guān)于稻草還田的研究較多，但大多數(shù)集中在稻草還田對(duì)于作物產(chǎn)量、土壤肥力的影響。陳德章（2000）提出在等養(yǎng)分情況下，化肥配加稻草處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效養(yǎng)分、陽(yáng)離子交換量等含量比配方施肥（純化肥）處理有提高的趨勢(shì)；鐘杭等（2002）經(jīng)過(guò)兩年稻麥秸稈還田，土壤有效磷、有效鉀大幅度提高，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮提高幅度也較大。洪春來(lái)等（2003）通過(guò)秸稈全量直接還田兩年定點(diǎn)試驗(yàn)，證實(shí)秸稈全量直接還田配合常規(guī)施肥對(duì)水稻的分蘗未造成負(fù)面影響，并能提高土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀、速效磷、全氮、堿解氮的含量。有關(guān)稻草還田對(duì)土壤養(yǎng)分影響的研究，王玄德等（2005）提出稻草中的鉀和鉀肥具有相同的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，稻草可替代鉀肥為水稻提供足量的鉀；佘冬立等（2007）研究表明，稻草還田處理3年后，土壤可礦化氮與移走稻草處理相比提高了35.4%～53.9%，且水稻各生育期干物質(zhì)生產(chǎn)量均高于移走稻草處理，稻谷增產(chǎn)率達(dá)4.0%～4.7%；李勇等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，小麥秸稈全量還田降低了后茬水稻生育前期（孕穗期之前）土壤速效氮含量，而提高了生育后期（孕穗期之后）土壤速效氮含量，促進(jìn)水稻生育后期氮素吸收與生物量增加，抑制前期增長(zhǎng)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于鉀肥和稻草不同配合施用比例的研究鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究湘南雙季稻區(qū)早、晚稻生長(zhǎng)期間鉀肥與稻草配合施用條件下土壤鉀素動(dòng)態(tài)變化及水稻產(chǎn)量變化，明確合適的鉀肥與稻草配合施用比例，為湘南雙季稻區(qū)減鉀配合稻草還田提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

1. 1. 1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在湖南省祁陽(yáng)縣文富市鎮(zhèn)官山坪村中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院祁陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站稻田進(jìn)行。試驗(yàn)田屬湘南丘陵區(qū)第四紀(jì)紅壤發(fā)育典型雙季稻田，種植制度為稻-稻-綠肥三熟制。試驗(yàn)地肥力中等，地力均勻，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量34.20 g/kg、全氮含量2.20 g/kg、全磷含量0.63 g/kg、堿解氮含量62.60 mg/kg、速效磷含量18.10 mg/kg、速效鉀含量91.30 mg/kg，pH 5.9。

1. 1. 2 試驗(yàn)材料 早稻品種為Ⅰ優(yōu)899，5月3日移栽，7月21日成熟，全生育期113 d左右；晚稻品種為金優(yōu)402，7月23日移栽，10月24日成熟，全生育期121 d。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別為：（1）不施鉀肥（K0）；（2）習(xí)慣施鉀水平120 kg/ha（K120）；（3）減鉀25%+稻草2500 kg/ha（K90+S1）；（4）減鉀50%+稻草5000 kg/ha（K60+S2）；（5）減鉀75%+稻草7500 kg/ha（K30+ S3）。鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），100%作基肥，還田的稻草為風(fēng)干稻草。測(cè)定稻草的全鉀含量，1年的稻草平均全鉀含量為1.55%。插秧前1 d進(jìn)行表施，100%作底肥施用。所有處理均配施等量的氮、磷肥，純N 120 kg/ha，P2O5 90 kg/ha。氮肥為碳酸氫銨（N 17%）和尿素（N 46%），其80%（碳酸氫銨）作基肥、20%（尿素）作蘗肥。磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O5 12%），其100%作基肥用。試驗(yàn)小區(qū)面積20 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。各小區(qū)間用PVC塑料板隔開，塑料板插入土壤表層20 cm。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1. 3. 1 土壤養(yǎng)分測(cè)定 試驗(yàn)前取基礎(chǔ)土樣，采用常規(guī)法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷及速效氮、磷、鉀含量和pH等主要指標(biāo)（鮑士旦，2007），即有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量—外加熱法，全氮采用半微量凱氏法，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，速效磷采用Olsen法，速效鉀采用乙酸銨浸提、火焰光度法測(cè)定。

1. 3. 2 干物重及植株吸鉀量測(cè)定 成熟期取代表性植株每小區(qū)6叢，植株連根拔出，清洗，去根。把稻草和稻谷分開，在105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，稱干重。粉碎后測(cè)定含鉀量，采用H2SO4-H2O2消煮法、火焰光度法測(cè)定。

1. 3. 3 土壤速效鉀測(cè)定 早稻、晚稻施肥插秧后，分別于1、3、6、9、12、15、18、21、25、35、45、55 d取水樣、土樣，測(cè)定速效鉀含量。水樣過(guò)濾后，土樣用乙酸銨浸提后，直接用火焰光度法測(cè)定。

1. 3. 4 成熟期測(cè)產(chǎn) 每小區(qū)收獲20 m2測(cè)產(chǎn)（包括稻谷、稻草）。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 表面水速效鉀濃度變化動(dòng)態(tài)分析

由圖1可以看出，早稻生育期內(nèi)，不施鉀肥的K0處理在整個(gè)生育期內(nèi)表面水速效鉀含量很低，接近于零。4個(gè)施鉀處理的表面水速效鉀含量在施肥后第1 d迅速達(dá)到最高峰，然后緩慢下降，K120處理在插秧后第1 d表面水的速效鉀含量略低于K90+S1處理，兩處理間相差較小。這是由于化肥鉀進(jìn)入土壤后部分鉀離子被黏土礦物固定，轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙粨Q態(tài)，而秸稈在釋放鉀的同時(shí)會(huì)釋放出Na+和NH4+等伴隨陽(yáng)離子，其與K+的水合半徑接近，能侵占部分層間吸附位點(diǎn)，減少秸稈鉀的固定量（李繼福等，2013），是在化肥鉀含量相近的情況下所產(chǎn)生；但當(dāng)減鉀量太高，如K30+S3處理，低于K120處理，兩處理間表面水速效鉀含量相差較大，是因?yàn)樘镩g水源充足的情況下，化肥鉀投入能快速地被水—土體系容納和吸附，而秸稈鉀的釋放需要一定時(shí)間（李繼福等，2013）。該處理表面水的速效含量在插秧后第6～21 d低于其他3個(gè)配施稻草的減鉀處理，其后，所有處理間趨于一致，因稻草中的鉀主要以K+形態(tài)存在，易溶于水被釋放出來(lái)（武際等，2011），稻田淹水后，稻草經(jīng)水浸泡，速效鉀會(huì)釋放出來(lái)，從而增加稻田表面水速效鉀含量。

由圖2可以看出，晚稻稻草還田期間處于高溫期，表面水速效鉀含量與早稻的趨勢(shì)不一致。不施鉀肥的K0處理其整個(gè)生育期內(nèi)的表面水速效鉀含量很低，21 d后降至最低點(diǎn)，接近于零；4個(gè)施鉀處理的表面水速效鉀含量在插秧后第1 d均出現(xiàn)較高濃度；3個(gè)配施稻草的減鉀處理在10 d后（8月4日）出現(xiàn)高峰期，以后逐漸降低；純施化肥的K120處理從第1 d出現(xiàn)高峰后持續(xù)降低，到21 d降至最低點(diǎn)。4個(gè)施鉀肥處理間速效鉀含量差異明顯，整個(gè)晚稻生育期間以K60+S2處理速效鉀釋放濃度最高，其次為K30+S3?？梢?，晚稻配施稻草處理的表面水速效鉀釋放速率高于早稻（直線的斜率為速效鉀的釋放速率，因早、晚稻的直線斜率均為負(fù)值，所以取絕對(duì)值，得到早、晚稻的釋放速率平均值分別為1.14和1.62 mg/L·d），從晚稻開始逐漸顯示出稻草還田的后效作用，有利于晚稻分蘗所需的鉀素營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，從而保證作物的產(chǎn)量。

2. 2 0～15 cm表層土速效鉀變化動(dòng)態(tài)分析

由耕層0～15 cm的土壤速效鉀動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，以不施鉀肥的K0處理最低，明顯低于其他施鉀處理（圖3）。4個(gè)施鉀處理的表層土速效鉀含量在早稻生育前期均出現(xiàn)兩個(gè)較明顯的高峰期，其中K120和K90+S1處理出現(xiàn)在移栽后第3和12 d，K60+S2和K30+S3處理在移栽后第6和15 d；在生育后期，配施稻草的3個(gè)減鉀處理土壤速效鉀含量均高于純施化肥的K120處理?？梢?，配施稻草的減鉀處理速效鉀的釋放晚于純施化肥處理，但由于稻草的后效作用，到后期高于純施化肥處理。

晚稻生育期的表層土速效鉀含量和早稻的趨勢(shì)不太一致。從圖4可以看出，除K0以外，其他4個(gè)施鉀肥處理在移栽后第15 d表層土速效鉀含量均出現(xiàn)一個(gè)明顯的高峰，之后純施化肥的K120處理低于配施稻草的3個(gè)減鉀處理；3個(gè)減鉀處理間比較，K60+S2處理表層土速效鉀含量最高，其他兩個(gè)處理較為接近，且K60+S2處理在移栽后第12～25 d明顯高于其他處理。可見，鉀肥配施稻草有利于增加土壤速效鉀含量，以減鉀50%配施5000 kg/ha稻草的用量最合適，對(duì)土壤速效鉀的貢獻(xiàn)最大。

2. 3 不同處理下水稻產(chǎn)量對(duì)比分析

由表1可知，早稻產(chǎn)量以K60+S2處理最高，其次為K120，K30+S3處理最低，甚至低于不施鉀肥的K0處理。3個(gè)減鉀配施稻草的處理與純施鉀肥的K120處理間差異不顯著（P>0.05，下同）。晚稻產(chǎn)量同樣以K60+S2處理最高，其次為K30+S3，K0處理最低，K120處理低于3個(gè)減鉀配施稻草處理，但處理間差異不顯著。因此，從作物產(chǎn)量效應(yīng)分析，減鉀的同時(shí)配施稻草，以稻草替代鉀肥的效應(yīng)得到體現(xiàn)，晚稻的效果比早稻更明顯。早、晚稻產(chǎn)量對(duì)于鉀肥和稻草不同配比的響應(yīng)不同，其中，以鉀肥60 kg/ha搭配稻草5000 kg/ha為最佳比例，該處理早、晚稻產(chǎn)量均最高，分別比K0處理增產(chǎn)7.7%和21.2%。如果稻草的量超過(guò)5000 kg/ha，早稻產(chǎn)量明顯降低。從早、晚稻在同一處理下的增產(chǎn)率可以看出，配施稻草促進(jìn)水稻增產(chǎn)的效果隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，尤其是稻草還田量越大，后期增產(chǎn)效果越顯著。

2. 4 稻草還田對(duì)水稻鉀的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)

由表2可以看出，不同處理對(duì)早、晚稻吸鉀量的影響，鉀肥的施用提高了早、晚稻的秸稈吸鉀量，早稻減鉀的3個(gè)處理中，K90+S1和K60+S2處理的籽粒、秸稈吸鉀量均高于純施鉀肥的K120處理，晚稻的3個(gè)減鉀處理的秸稈、總吸鉀量高于K120處理，隨減鉀量和稻草用量的增加而逐漸增加，且以K30+S3處理最高。因此，在本研究中，來(lái)源于稻草中的鉀和化肥中的鉀有相同的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，隨著減鉀量和稻草還田量的增加，越到后期，對(duì)水稻鉀的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)就越明顯。綜合水稻產(chǎn)量和水稻對(duì)鉀素的吸收量來(lái)看，K60+S2為較好的施用比例。

3 討論

稻草還田攜入的鉀與鉀肥具有相同的營(yíng)養(yǎng)功能，稻草可替代部分鉀肥（廖育林等，2009）。土壤加入水稻秸稈能在一定程度上促進(jìn)土壤碳氮轉(zhuǎn)化，提高水稻產(chǎn)量（王娟等，2013）。稻草還田是實(shí)現(xiàn)水稻可持續(xù)發(fā)展的保證，大面積推廣使用稻草還田的潛力巨大。本研究中，早、晚稻的稻谷產(chǎn)量均以K60+S2處理最高，分別比K0處理增產(chǎn)7.7%和21.2%；晚稻3個(gè)減鉀配施稻草處理的稻谷產(chǎn)量均大于K120處理。在湘南紅壤稻田中，從對(duì)水稻產(chǎn)量的影響來(lái)看，在減鉀的同時(shí)配施稻草，稻草能達(dá)到替代鉀肥的效果，早稻減鉀不宜過(guò)量，以減鉀50%、配施5000 kg/ha稻草的比例（K60+S2）較合適；晚稻稻草還田可根據(jù)情況選擇減鉀50%～75%。

土壤速效鉀含量指標(biāo)對(duì)水稻生長(zhǎng)極為重要。基礎(chǔ)土壤分析結(jié)果表明，試驗(yàn)田0～15 cm耕層土壤速效鉀含量為91.3 mg/kg，屬中低等水平。若種植雜交稻高產(chǎn)品種，以每公頃產(chǎn)7500 kg計(jì)算，則土壤鉀素嚴(yán)重不足，需要補(bǔ)充化學(xué)鉀肥，以保證水稻高產(chǎn)的需鉀量。本研究中鉀肥的施用均能提高早、晚稻表面水和表層土的速效鉀含量。與K120處理比較，其他處理下早稻在移栽后6～21 d，晚稻在整個(gè)生育期內(nèi)，盡管減少鉀肥的施用量，但配施稻草均提高了表面水速效鉀含量；早、晚稻分別從移栽后25和15 d開始，減鉀配施稻草的處理提高了土壤速效鉀含量。可見，秸稈對(duì)土壤速效鉀的供應(yīng)效果明顯好于鉀肥（周曉芬等，1999）。

因此，在減鉀的同時(shí)，搭配稻草還田，不僅能提高水稻產(chǎn)量，還能增加表面水和表層土的速效鉀含量。來(lái)源于稻草中的鉀和化肥中的鉀有相同的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，隨著減鉀量和還田量的增加及時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)水稻鉀的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)就越明顯。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，鉀肥和稻草不同配比對(duì)水稻產(chǎn)量和表面水、表層土的速效鉀含量有影響，其中以K60+S2處理對(duì)水稻產(chǎn)量及速效鉀含量的影響效果最佳。

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（責(zé)任編輯 鄧慧靈）