汪帆　胡大鵬　鄭玉濤　鐘宇帆　姚宇闐

摘要：為減少氮肥用量，明確減氮增鉀對(duì)土壤肥力和水稻產(chǎn)量品質(zhì)的影響，以水稻為材料，采用大田試驗(yàn)，設(shè)置了5個(gè)處理：空白對(duì)照，不施肥（CK）；常規(guī)施肥（T1）；減氮20%+氯化鉀肥（T2）；減氮20% （緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T3）；減氮35% （緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T4）。結(jié)果表明：與CK相比，各生長(zhǎng)期T4處理水稻分蘗數(shù)均顯著增加。在拔節(jié)期，施肥處理后的水稻生物量顯著高于CK組。在成熟期，T4處理水稻株高顯著高于CK處理12.43%。從作物產(chǎn)量及其構(gòu)成來看，T4處理水稻單位面積穗數(shù)最高，分別顯著高于CK、T1處理44.36%、10.44%，T3、T4處理水稻單產(chǎn)較CK增幅分別為25.97%、19.39%。從作物外形和品質(zhì)來看，減氮增鉀肥處理稻米的堊白粒率顯著低于CK、T1處理，其中T3處理稻米黏度和平衡度均顯著高于CK組，且與T1處理相比，T3處理稻米平衡度明顯提高了6%。從土壤理化性質(zhì)來看，T3、T4處理土壤速效鉀含量較T1處理顯著提高，漲幅分別為29.40%、25.37%。綜合來看，以減氮處理（緩釋氮肥）+氯化鉀肥方案效果最佳，可為水稻化學(xué)肥料減施技術(shù)模式的建立提供重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：減氮增鉀；水稻產(chǎn)量；稻米品質(zhì)；土壤肥力

中圖分類號(hào)：S513.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2023）17-0086-05

水稻是我國(guó)最重要的主糧作物之一，種植面積約占我國(guó)糧食總面積的1/3，居于世界第二，產(chǎn)量高達(dá)我國(guó)糧食總產(chǎn)量的1/2，位于世界第一；水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)有利于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)糧食安全的保障具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義［1］。江蘇是水稻種植大省，近年來，為提高水稻的產(chǎn)量，氮肥被大量應(yīng)用于農(nóng)田，研究表明我國(guó)稻田單季氮肥用量平均為180 kg/hm2，比世界平均用量高75%左右［2］。過高的氮肥投入?yún)s大大降低了本身的利用率，浪費(fèi)了資源，增加了作物對(duì)土壤鉀素的消耗量，且未被吸收的氮素會(huì)流失造成水體硝酸鹽氮累積導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化，直接或間接地破壞了稻田的生態(tài)系統(tǒng)［3-5］。減少氮肥施用，根據(jù)作物的需肥規(guī)律科學(xué)增施鉀肥是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、肥料高效利用、生態(tài)和諧發(fā)展的必由之路［6-7］。

鉀元素是植物生長(zhǎng)過程中必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用［8-10］。在我國(guó)大多數(shù)耕地土壤中，鉀元素普遍較少，速效鉀<50 mg/kg（嚴(yán)重缺鉀）的土壤和速效鉀為50～70 mg/kg（一般缺鉀）的土壤共計(jì)超過了2 000萬hm2，約占全國(guó)耕地總面積的1/4［11］。研究表明，K+在作物生長(zhǎng)發(fā)育中能夠維持離子平衡，施加鉀肥有效補(bǔ)充了土壤中K+的含量，調(diào)節(jié)穩(wěn)定Na+/K+比，從而促進(jìn)作物對(duì)K+的吸收，緩解氮素過多、鉀元素缺乏造成的不良影響［12］。

目前，國(guó)內(nèi)在水稻種植上的研究仍以傳統(tǒng)方式——大量施用氮肥為主［13］，如何結(jié)合作物營(yíng)養(yǎng)的需求，在減少氮的基礎(chǔ)上通過緩釋作用配施鉀肥對(duì)水稻生產(chǎn)上的響應(yīng)和作用鮮有報(bào)道。本研究主要探索在氮肥減用的前提下，增加鉀肥施用量對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響，以進(jìn)一步明確減氮增鉀施肥處理的后效性，旨在為節(jié)約氮肥配施鉀肥使水稻增產(chǎn)增效的技術(shù)模式建立提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)于2021年6—11月在江蘇省鹽城市射陽縣千秋鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省偏北部沿海地區(qū)，緊鄰黃海，項(xiàng)目區(qū)屬于射陽縣灘涂區(qū)域，位于丫頭港農(nóng)場(chǎng)范圍內(nèi)，以小麥—水稻為主要種植模式。試驗(yàn)前農(nóng)田耕層（0～20 cm）土壤地力中等（表1），土壤類型為沙質(zhì)黏土。選取生產(chǎn)上大面積種植的水稻，前茬作物為小麥。供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸氫二銨（含N 18%、P2O5 46%）、氯化鉀（含K2O 58%）以及平衡肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）、緩釋氮肥（含N 35%，代替同等氮肥量尿素）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共5個(gè)處理：空白對(duì)照，不施肥（CK）；常規(guī)施肥（T1）；減氮20%+氯化鉀肥（T2）；減氮20% （緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T3）；減氮35% （緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T4），每個(gè)處理3次重復(fù)，施肥種類及施肥量梯度見表2。水稻于2020年6月13日開始插秧，使用機(jī)插秧種植模式，穴數(shù)33.3萬/hm2，小區(qū)面積為50 m2。其他田間管理措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)要求進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 分蘗數(shù)與株高調(diào)查 每小區(qū)選擇 3個(gè)具有代表性的觀測(cè)點(diǎn)，分別于水稻分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期調(diào)查水稻分蘗數(shù)。

1.3.2 生物量 于水稻拔節(jié)期、抽穗期、成熟期每小區(qū)選取生長(zhǎng)均勻且代表性的植株3穴，樣品在105 ℃恒溫下殺青30 min，轉(zhuǎn)至75 ℃烘干至恒質(zhì)量后測(cè)定植株生物量。

1.3.3 產(chǎn)量及構(gòu)成 參照《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》［14］分小區(qū)于水稻收獲期測(cè)定單位面積穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量，并測(cè)定產(chǎn)量。

1.3.4 稻米品質(zhì) 于成熟期水稻收獲后置于陰涼干燥處風(fēng)干后用于品質(zhì)測(cè)定，采用JMWT12大米外觀品質(zhì)檢查儀測(cè)定堊白粒率、堊白度，參照NY/T 83—2017《米質(zhì)測(cè)定方法》測(cè)定稻米糙米率、精米率等加工指標(biāo)［15］；稻米（整精米與水1 ∶1.3）煮熟后通過米飯食味儀測(cè)定硬度、黏度、平衡度、食味值等食味相關(guān)指標(biāo)。

1.3.5 土壤理化性質(zhì) 于水稻成熟期采用5點(diǎn)取樣法對(duì)每個(gè)小區(qū)采集耕層0～20 cm土壤樣品，將樣品自然風(fēng)干研磨過篩測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)（重鉻酸鉀-外加熱法）、全氮（凱氏定氮法）、堿解氮（堿解擴(kuò)散法）、有效磷（NaHCO3-浸提鉬銻鈧比色法）、速效鉀（NH4OAC-浸提火焰光度法）、全磷（HClO4-H2SO4法）、全鉀（火焰光度計(jì)法）含量［16］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采取DPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行單因素統(tǒng)計(jì)分析，用 Duncan＇s 新復(fù)極差法（α=0.05）進(jìn)行數(shù)據(jù)多重比較，并用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮增鉀對(duì)水稻分蘗和株高的影響

水稻的分孽可保證有效穗數(shù)，從而提高作物單產(chǎn)。由表3可以看出，經(jīng)過T1、T4處理后不同時(shí)期的水稻分蘗數(shù)與CK相比都顯著增加。在分蘗中期，T1、T4處理后水稻分蘗數(shù)分別顯著高于CK處理36.19%、28.10%；在拔節(jié)期，除T2處理之外，其他施肥處理水稻分蘗數(shù)和CK都有顯著差異；在抽穗期，T4處理水稻分蘗數(shù)最多，且與CK存在著極顯著差異；在成熟期，水稻分蘗數(shù)從大到小順序依次為T4>T3>T1>T2>CK，說明在減少氮肥施用時(shí)，通過增施鉀肥可以有效地保障水稻的基本分蘗數(shù)。

株高是植物形態(tài)學(xué)調(diào)查工作中最基本的指標(biāo)之一。由圖1可知，T1、T4處理水稻株高與CK差異顯著，且分別顯著高于CK 10.79%、12.43%，各施肥處理間水稻的株高無顯著差異。

2.2 減氮增鉀對(duì)水稻生物量的影響

生物量是衡量植物有機(jī)物積累、營(yíng)養(yǎng)成分多寡的一個(gè)重要指標(biāo)。由表4可以看出，在拔節(jié)期，與CK相較，施肥處理后的水稻生物量顯著提高；在抽穗期和成熟期，各處理間水稻生物量無顯著性差異。

2.3 減氮增鉀對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

水稻產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量等構(gòu)成。由表5可以看出，施肥處理后單位面積穗數(shù)顯著提高，其中T4處理水稻單位面積穗數(shù)最高，分別顯著高于CK、T1、T2處理44.36%、10.44%、21.15%。與CK相比， T1、T2處理穗實(shí)粒數(shù)顯著增加，但各處理間千粒質(zhì)量無明顯差異。減氮增鉀施肥處理顯著增加了水稻的產(chǎn)量，相較CK處理，T2、T3、T4處理水稻單產(chǎn)增幅分別為25.73%、25.97%、19.39%，施肥處理間水稻單產(chǎn)量差異不顯著。

2.4 減氮增鉀對(duì)稻米品質(zhì)的影響

堊白度為稻米外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由表6可知，減氮增鉀處理稻米的堊白粒率顯著低于CK、T1處理。T4處理稻米堊白度最低，與其他處理均差異顯著。T1處理水稻的糙米率顯著高于減氮增鉀肥處理。與CK相比，施肥處理水稻的精米率都顯著提升，其中T1、T2、T3處理間水稻的精米率無顯著性差異。

食味值、黏度、平衡度等是稻米食味相關(guān)品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表7可知，T1、T2、T4處理稻米食味值較CK都有一定程度的提高，但與T1處理差異不明顯。外觀來看，T3處理稻米最佳，且顯著好于其他處理。從稻米硬度來看，各處理間無顯著性差異。T3處理稻米黏度和平衡度均顯著高于CK組，且與T1處理相比，T3處理稻米平衡度顯著提升了6%。

2.5 減氮增鉀對(duì)稻田土壤質(zhì)量的影響

施肥處理改變了土壤的理化性質(zhì)。由表8可知，各處理間土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、全磷和全鉀含量均無明顯差異。與CK相比，施肥處理后土壤全氮含量顯著增加，其中T1處理土壤全氮含量最高。與T1處理相比，T3、T4處理土壤速效鉀含量顯著提高，漲幅分別為29.40%、25.37%。

3 討論

大量施用氮肥會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生脅迫壓力，抑制作物分蘗和根系生長(zhǎng)。董桂春等研究表明，當(dāng)供氮濃度提高到42 mg/kg時(shí)，水稻總根長(zhǎng)、總根表面積和總根體積均隨供氮濃度的提升而降低［17］。張國(guó)發(fā)等認(rèn)為，施鉀有利于促進(jìn)水稻對(duì)氮肥和磷肥的吸收利用，促進(jìn)水稻的株高和養(yǎng)分吸收，有利于作物的分蘗和生長(zhǎng)［18］，本研究結(jié)果與之相似。在本研究中，各生長(zhǎng)期減氮35%（緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T4）處理的水稻分蘗數(shù)顯著多于CK處理；在拔節(jié)期，減氮20%（緩釋氮肥）+氯化鉀肥（T3）處理后水稻生物量值最大，顯著高于CK，與其他施肥處理差異不顯著，在抽穗期和成熟期，各處理差異不顯著?？梢?，在氮肥減少的情況下，增施鉀肥作物的生長(zhǎng)情況與常規(guī)大量施用氮肥無明顯區(qū)別。

氮肥過多會(huì)導(dǎo)致作物旺長(zhǎng)、抗逆性下降，易感染病害，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。而鉀元素被公認(rèn)為“品質(zhì)元素”，施用鉀肥有助于提升作物對(duì)氮肥的利用效率、提高植物抗逆性等［19］。本研究發(fā)現(xiàn)，相較常規(guī)施肥處理，在減施20%氮肥的基礎(chǔ)上增施鉀肥，水稻仍能實(shí)現(xiàn)近2%的增產(chǎn)，且T4處理水稻單位面積穗數(shù)最高，分別顯著高于CK、T1處理44.36%、10.44%。從稻米外觀和作物品質(zhì)來看，減氮增鉀處理稻米的堊白粒率和糙米率都顯著低于CK、T1處理，其中T3處理稻米外觀最佳，其稻米黏度和平衡度均顯著高于CK組，且與T1處理相比，T3處理稻米平衡度明顯提升了6%，這與郭鑫年等的研究結(jié)果［20］一致，適宜的鉀素供應(yīng)水平有利于水稻結(jié)實(shí)率和收獲穗數(shù)的增加，進(jìn)一步提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。

提高土壤肥力是提升作物可持續(xù)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素，土壤中鉀元素的供應(yīng)會(huì)影響作物籽粒營(yíng)養(yǎng)素的相對(duì)含量以及干物質(zhì)積累量，進(jìn)而影響產(chǎn)量［21-22］。袁國(guó)印等研究表明，土壤速效鉀含量對(duì)作物的產(chǎn)量影響極其顯著［23］。陳奇樂研究表明，氮磷鉀配方施用處理壩上草地土壤全氮、速效鉀含量分別顯著提高33.83%和21.52%［24］，可見氮磷鉀肥配施能顯著提高土壤的肥力，改善土壤環(huán)境，本研究結(jié)果與之一致。在本研究中，T3、T4處理土壤速效鉀含量分別顯著高于T1處理29.40%、25.37%，說明在減少氮肥的基礎(chǔ)上增施鉀肥可以改善土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)，為化學(xué)氮肥的減量施用提供技術(shù)支持。

4 結(jié)論

（1）減氮增鉀會(huì)顯著提高各時(shí)期水稻的分蘗數(shù)，減氮35%（緩釋氮肥）+氯化鉀肥處理水稻的生物量和株高值明顯增加，有利于水稻的生長(zhǎng)。（2）減氮增鉀后水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯提升，其中減氮20%（緩釋氮肥）+氯化鉀肥處理效果最佳。（3）減氮增鉀處理土壤速效鉀含量顯著提高，有效改善了土壤肥力，維持了土壤的可持續(xù)生產(chǎn)力。

總之，在實(shí)際生產(chǎn)中，減少氮肥配施鉀肥處理可有效補(bǔ)充土壤鉀元素含量，促進(jìn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高質(zhì)，同時(shí)為減少追肥次數(shù)，節(jié)約時(shí)間與氮肥資源采取最佳施肥方案提供技術(shù)支撐。

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收稿日期：2022-12-12

基金項(xiàng)目：江蘇省沿海開發(fā)集團(tuán)有限公司青年創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)：2021110101）。

作者簡(jiǎn)介：汪 帆（1988—），男，安徽黃山人，碩士，農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料方面的研究。E-mail：770284507@qq.com。

通信作者：姚宇闐，博士，主要從事土壤改良方面的研究。E-mail：yaoyt@126.com。