CN104145586A

CN104145586A - 一种减少农作物钾肥施用量的施肥技术

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Publication number: CN104145586A
Application number: CN201410408517.4A
Authority: CN
Inventors: 何文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明属农业施肥领域，具体涉及到农作物减少钾肥施用量的技术。其特征是应用土壤中速效钾取之不尽用之不竭、能满足农作物正常生长需求的研究结论，苗期不施肥应用土壤钾，最大需肥期施肥增加土壤速效钾，减少外源钾对土壤钾释放抑制，以减少农作物钾肥施用量。在农作物播种、栽种到种植后1～2个月的苗期内，只允许幼苗吸收土壤中自然状态的速效钾。在花芽分化期（幼穗分化期）初期10天前后，每公顷施用钾肥（K₂O）30～120千克，提高土壤速效钾浓度10～40%（平均提高约25%），从而保证农作物在花芽分化期、孕穗期、成熟期的2～3个月最大需肥期内的速效钾供给。本发明比传统方法减少钾肥用量10～20%。

Description

一种减少农作物钾肥施用量的施肥技术

技术领域

本发明属于农业施肥领域，专利代码为A01C。具体涉及到在农作物钾肥施肥过程中减少钾肥施用量的技术。

背景技术

钾是作物生长三要素之一，对作物的生长、发育、代谢等生理过程都有重要作用。钾能促进光合作用，显著提高作物对氮的吸收和利用。钾还能促进作物经济用水，累积在作物细胞中的钾离子，增加细胞渗透压并使水分从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞中移动。钾的重要生理作用是增强细胞对环境条件的调节作用，在钾素供应充足时，作物能有效地利用水分，并减少水分的蒸腾。钾能增强作物对各种不良环境的耐受能力，如干旱、低温、盐分、病虫危害、倒伏等。

土壤中钾素含量一般为l%～3%，显著高于氮和磷，但能被作物当季吸收利用的有效钾含量一般不超过全部钾素量的2%。土壤中钾主要以无机形态存在，按其对作物有效程度划分为速效钾（包括水溶性钾、交换性钾），缓效钾或迟效钾(次生矿物)、无效钾(原生矿物)等三种，它们之间，存在着动态平衡，调节着钾对作物的供应。土壤钾素供给能力主要取决于速效钾和缓效钾，速效钾所包含的水溶性钾、交换性钾，与缓效性钾之间存在着动态平衡，决定着土壤钾素供给水平，缓效性钾是土壤速效钾的主要储备库，土壤固定态钾释放成缓效钾也对土壤钾素供给能力有重要影响。土壤中各形态的钾都是作物钾素的重要资源，要维持土壤钾的长期供应，主要靠次生矿物的缓效性钾和原生矿物的无效钾，关键是如何挖掘利用这些土壤的供钾潜力。

目前提高土壤钾素利用率研究方法主要有以下几个方面：

4.1 植物钾素营养遗传学性状的差异机理及改良研究。不同植物或同一植物不同品种对钾的吸收、分配、转运和利用效率等方面存在着很大的差异。不同钾效率植物基因型对钾素营养的反应也存在较大的差异，这既表现为不同钾效率植物基因型体内钾的积累、转运、分配等钾素利用效率的差异，也表现为不同钾效率植物基因型吸收土壤钾库中速效钾或者活化缓效钾、矿物钾能力的差异；

4.2 根际环境与土壤钾素有效性的关系研究。根际是作物与土壤接触的微域环境，是作物吸取养分的主要区域，是作物、土壤、微生物相互作用的场所。根际微域环境由于受根系新陈代谢活动的影响，在理化性质上与土体土壤有很大差异，不仅影响土壤养分向根表的迁移和吸收，而且影响土壤养分的有效性和利用率以及作物的产量；

4.3 作物根系分泌物与土壤钾素有效性的关系研究。根系分泌物是作物、土壤、微生物的重要媒介，在养分循环，能量流动及有机物周转等方面起着十分重要的作用，是作物改善根际营养环境的重要手段。它的种类有200种以上，主要包括粘胶、外酶、糖、酚及各种有机酸。不同营养基因型的作物，其RE的组分、含量明显不同；

4.4 钾高效基因型植物品种的选育。理想的钾高效基因型植物种质应具备三方面的优势：植物根系对钾的高效吸收，高效活化土壤中的钾素，高效利用植物体中的钾。实际上，自然界中很难找到兼具这三方面优势的种质资源；

4.5 农学措施提高钾素利用率。经过几十年众多农学家的研究探索，提高钾素利用率的方法主要有：改进施肥技术、改进耕作模式、根据土壤性质确定不同施肥技术、施肥品种的搭配、掌握好最佳施肥期、施用其他物质，例如施用秸秆、腐殖酸肥料、土壤改良剂等。

2012年上半年，世界钾矿探明储量为95亿吨，中国2.1亿吨储量占世界总量的2.2%。根据美国2009年矿产品年鉴数据，中国每年约消费1000~1100万吨钾肥，按照全国16.5亿公顷种植计算，相当于平均每667平方米（每亩）施用氯化钾4千克。国内钾肥生产能力仅能满足其消费量的30%左右，其余70%仍依赖进口。预计到2020年，中国钾肥消费量将达到1000万吨（K₂O）以上，折合氯化钾为1580万吨，相当于每公顷施用氧化钾60千克（667平方米施用氧化钾4千克）。但从中长期来说，国内生产能力最多只能达到40%，供给缺口很大。

目前在全世界范围内，一直是基于李比希理论建立起来的施肥理论体系。由于前期氮素化肥、磷素化肥相对缺少，整个土壤的肥力水平相对较低，因此钾肥施用一直是倡导基肥施用。近30年来随着化肥用量的大幅度提升，土壤的有效磷水平比30年前提升了近70%，土壤速效氮也上升了30%，虽然土壤中钾素总量达2%基本无变化、而土壤速效钾升降幅度较小，但全国范围内的土壤肥力水平与30年前差别很大。近几年出现的钾肥后移理论，是在没有农作物钾素利用配套理论支持基础上的试验结果，其方法是将钾肥分为两次施用，在前期用大部分做基肥，后期用少部分做追肥的两次施肥法。而真正倡导前期不施用钾肥做基肥、幼苗期不施用钾肥、只有关键时期追施全部钾肥的相关理论和相关文献尚未出现；

农作物的生长发育过程中，前期幼苗吸肥量小；从花芽分化期（幼穗分化期）开始，进入旺盛生长状态。幼穗分化开始后，营养生长和生殖生长并进，这个时期植株生长量迅速增大，叶片相继长出，分化末期全田叶面积也达到最高峰，因而花芽分化期（幼穗分化期）是农作物一生中需肥量最多的时期。对氮、磷、钾的吸收量，约占总吸收量的50%左右。如果以钾肥做基肥，由于前期幼苗吸肥量小，施入土壤中钾肥的外源性钾与土壤中自然状态下的钾形成较高浓度，影响土壤钾素由缓效钾向速效钾的释放，使化学平衡由速效钾向缓效钾-固定钾的方向移动。在需肥量最大的关键时期施用钾肥，这时形成高浓度的钾能被农作物较快利用，使较高浓度土壤速效钾维持时间减少，能降低土壤施入钾素再固定和流失风险。

本专利是在对2006年～2013年的土壤速效钾检测结果，与1982年的土壤速效钾检测结果进行比较分析，进行大量的农作物钾肥0水平3414试验，再结合速效钾、缓效钾、无效钾之间动态平衡及作物需肥规律进行综合研究的基础上，建立了一套完整的农作物钾肥施用新的理论体系。创建了“一种减少农作物钾肥施用量的施肥技术”，该技术在农作物施肥中能减少5～20%钾肥施用量；

本专利充分发挥土壤自然状态下的钾素平衡转化优势，降低钾肥施入土壤后钾素的再固定，满足农作物最大需肥期的钾素供给。缓解中国钾矿资源匮乏、钾肥生产能力不足的矛盾。对节能减排保护环境意义重大。经检索国内外相关文献：未发现有与减少农作物钾肥施用量的施肥技术相同内容的报道。

发明内容

在农作物播种、栽种到种植后2个月左右的苗期内，只允许农作物幼苗吸收利用土壤中的速效钾。钾元素的相对不足将促进苗期根系生长，增加农作物后期对土壤钾素的吸收能力。在花芽分化期（幼穗分化期）初期，每公顷施用钾肥（K₂O）30～120千克，使耕作层速效钾比原来土壤速效钾浓度提高10～40%（平均提高约25%），从而保证农作物在花芽分化期、孕穗期、成熟期的2～3个月内，有足够浓度的土壤速效钾可以利用。

本技术的特征

9.1在农作物苗期对钾素吸收量少的生长时期，应用土壤中取之不尽用之不竭的土壤钾素，保证作物苗期对钾素吸收；同时钾元素的相对不足将促进农作物苗期根系相对生长旺盛，为整个生育期打好扎实基础；

9.2在农作物花芽分化期通过施钾肥提高钾素的供给浓度，以土壤中取之不尽用之不竭的土壤钾和外源性钾两个方面，保证花芽分化期（幼穗分化期）、孕穗期、成熟期最大需肥期钾素的有效供给；

9.3防止了前期施钾肥对土壤钾素释放的抑制，只在最大需肥期施用钾肥；缩减较高浓度土壤速效钾的维持时间，减少施入土壤外源性钾素对土壤速效钾的释放抑制，减少流失风险。

具体实施方式

2006年～2013年，通过对78840个土壤样品检测分析，土壤速效钾平均值为116.44mg/kg，与30年前的1982年相比，土壤速效钾虽然稍有下降，但变化幅度很小。而在2008年以前，主要农作物施用钾肥数量较少，经过30多年的大量吸收，其平均值从1982年的117.8mg/kg下降到现在的116.4mg/kg，绝对数量值只下降1.36mg/kg、下降幅度仅仅只有1.15%。土壤速效钾30年变化对比见表1

表1 土壤速效钾30年变化对比统计表

土壤中钾素含量一般为l%～3%，包括速效钾（水溶性钾、交换性钾），缓效钾或迟效钾(次生矿物)、无效钾(原生矿物)等三种钾素，它们之间存在着动态平衡，调节着速效钾对农作物的供应。虽然速效钾占全钾量不到2%，但速效钾可通过交换性钾、缓效性钾、无效钾之间动态平衡的储备库给予补充。

从土壤速效钾30年变化对比结果可以得出结论:经过30年的农作物吸收利用，土壤速效钾含量变化幅度很小，自然状态下的土壤速效钾能满足农作物正常生长需求。作物每年从土壤中带走速效钾会通过动态平衡及时补充，因此土壤中的速效钾取之不尽用之不竭。

2006年～2013年，对水稻、小麦、玉米、油菜、马铃薯等农作物开展13959个小区的3414肥效试验。根据钾肥0水平产量，建立速效钾与相对产量的线性数学方程。按照相对产量，计算理论状态下稻、油、麦、玉米、马铃薯生产所需要的速效钾理论需求量。结果如表2所示：

表2 稻、油、麦、玉米、马铃薯相对产量与速效钾需求理论值

根据对稻、油、麦、玉米、马铃薯相对产量与速效钾需求理论值的分析，得出的结论为：目前土壤自然状态下的速效钾供给，基本能满足主要农作物85%的相对产量需求。要使主要农作物相对产量提高10%而使相对产量达到95%以上时，土壤速效钾平均需求量须比原来提高50%～80%，相当于每每公顷施用钾肥（K₂O）120～225千克。由于土壤速效钾与土壤其它类型钾的动态平衡，要长期维持高浓度的土壤速效钾显然不可能，只能在农作物生育的最大需肥期～花芽分化期（幼穗分化期）施用钾肥。

在农作物栽种整地时不使用钾肥做基肥，将钾肥集中施用在农作物关键的花芽分化期（幼穗分化期）。幼穗分化是农作物生殖生长开始的重要标志，在外形上包括拔节期和孕穗期。幼穗分化开始后，农作物进入营养生长和生殖生长并进时期。这个时期植株生长量迅速增大，叶片相继长出，分化末期根的生长量达到全生育周期的最大值，全田叶面积也达到最高峰，植株干物质的积累将达到干物质总量的50%左右，因而也是农作物一生中需肥量最多的时期。对氮、磷、钾的吸收量，约占总吸收量的50%左右，因此在花芽分化期（幼穗分化期）初期10天前后，每公顷施用钾肥（K₂O）30～120千克做追肥，使农作物在花芽分化期（幼穗分化期）、孕穗期、成熟期农作物关键需肥期，土壤速效钾的浓度提高10～40%，以保证农作物在最大需肥期钾元素的有效供给。相当于比原来的传统方式减少钾肥用量5～20%。

Claims

1.一种减少农作物钾肥施用量的施肥技术，其特征在于：

属于农业施肥领域，具体涉及到在农作物钾肥施肥中减少钾肥施用量的技术；本发明应用土壤中速效钾取之不尽用之不竭、能满足农作物正常生长需求的研究结论，在农作物苗期吸钾量小的时期不施入外源性钾肥，只在花芽分化期施入钾肥，保证农作物最大需肥期土壤速效钾供给，减少较高浓度速效钾对土壤钾素释放抑制维持时间，以减少农作物钾肥施用量。

2.根据权利要求1中的一种减少农作物钾肥施用量的施肥技术，其特征在于：

在农作物播种、栽种到种植后1～2个月的苗期内，只允许幼苗吸收土壤中自然状态的速效钾；在花芽分化期（幼穗分化期）初期10天前后，每公顷施用钾肥（K₂O）30～120千克，提高土壤速效钾浓度10～40%（平均提高约25%），保证土壤在农作物花芽分化期、孕穗期、成熟期的2～3个月最大需肥期内的较高浓度速效钾供给。