CN109100344A - 一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，该方法通过钾同位素示踪，得到基肥、蘖肥和穗肥的施用在水稻不同生长阶段的钾肥利用率，从而为精确施肥提供相对较为准确的钾肥利用率计算参数，对于指导水稻因种因土科学施肥具有重要的实践利用价值。

Description

一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法
技术领域
本发明涉及农业科学技术领域，特别涉及一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法。
背景技术
我国土壤全钾含量约为0.05％～2.5％，受成土母质、气候等条件的影响，总体呈北高南低、西高东低的趋势。水稻土作为我国耕地土壤的主要形式，其总面积约为30万公顷，占总耕地面积的25％，主要分布在我国的温带、亚热带和热带气候区域。尽管土壤钾库容量巨大，但在世界范围内仍然存在大面积的农田土壤钾素缺乏的现象，其中覆盖了我国南方3/4以上水稻土。以水稻为主的多熟制轮作系统长期种植条件下，钾素投入不合理往往造成钾素严重耗竭。我国耕地土壤缺钾面积约为3.4亿亩，约占耕地面积的23％缺钾土壤主要分布在长江以南地区，同时，缺钾面积依然有进一步扩大的趋势。南方地区的砖红壤和赤红壤地区是我国最为缺钾的主要地带，长江以南地区由于处于亚热带地区，气温偏高、降雨量充足、土壤风化程度高、淋溶损失严重、多熟制轮作系统的耕作制度、高产品种的大面积推广应用、多年来重氮磷肥轻钾肥的施肥习惯，均是造成土壤钾素严重耗竭的原因。近些年来，施钾增产效果在南方水稻种植区己经趋于明显。
为达到水稻高产，农民习惯加大氮肥、磷肥的投入力度，而往往忽略了钾肥施用的重要性；加之高产品种的推广和栽培，水稻从土壤中带走的钾量也随之增加。据研究表明，正常条件下，每生产100kg稻谷，大约需要氮1.527kg，磷0.731kg，钾1.946kg，吸收比例约为1:0.49:1.70。由此可见，水稻对钾的需求高于氮和磷，而如果仅依靠土壤中的钾，往往不能够满足水稻的需求。因此，在农业生产中，合理施钾是水稻增产、养分增效的关键措施之一。
如何根据作物需求对水稻钾肥进行优化管理，在保证高产、粮食安全的同时，减少不必要的肥料浪费，提高钾肥利用率仍是目前研究的热点。关于钾肥的合理运筹及水稻的钾肥利用效率目前已进行了相当多的研究，结果表明水稻的钾肥利用率不仅受施肥量的影响，还受作物钾素营养状况和生育时期的强烈影响。以往研究报道的大都是水稻整个生育期的整体钾肥利用率，目前也常推荐高产情况下的整体钾肥利用率这个固定的值来计算水稻整个生育期的钾肥用量，然后根据经验的基追比对整个生育期进行分配，并没有考虑追肥时期的差异以及作物钾素营养状况的影响，这就可能造成钾肥利用率的不准确而使各阶段肥料用量偏多或偏少，从而影响最后的产量。因此，如何根据生育时期的不同以及作物钾素营养状况的差别确定合适的钾肥利用率将是提高追肥调控效果的有效途径。
目前，研究中使用的钾肥利用率是钾肥的整体恢复效率(recovery efficiency，RE)，即水稻生育期内施用的全部钾肥有多少被植物吸收，其不能准确区分不同时期施肥以及不同阶段的肥料吸收利用状况，已不能满足精确施肥中要求因时期因阶段而采用精确的钾肥利用率。因此，急需一种分别计算基肥、蘖肥以及穗肥在不同生育阶段的钾肥利用率的方法。
发明内容
本发明提供一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，解决了目前使用的钾肥利用率无法准确区分不同时期施肥以及不同阶段的肥料利用吸收情况，不能满足精准施肥中要求因时期因阶段而采用精确的钾肥利用率的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，包含如下步骤：
(1)选择一个水稻品种播种育秧，21～26d后移栽大田，插秧株行距为15cm×25cm，粳稻为每穴3苗，籼稻为每穴2苗；
(2)设置2个钾肥处理，钾肥用量分别为100kg/hm2和200kg/hm2，各设置2个前后期施肥运筹比例，基肥：蘖肥：穗肥分别为1:3:6和3:4:3，另外设置不施用钾对照组，共5组；
(3)所有处理的氮磷肥施用量均一致，氮肥150kg/hm2，磷肥45kg/hm2；
(4)采用完全随机区组排列，3次重复，共15个小区，每个小区25m2，各小区间用塑料薄膜包埂隔开；
(5)在小区内设置3个微区，分别仅在基肥时施用41K标记钾肥、仅在蘖肥时施用41K标记钾肥、仅在穗肥时施用41K标记钾肥，其他时期施用普通钾肥；
(6)氮磷肥用量及水分管理各小区均保持一致，严格按照高产田要求精细管理，及时控制和防治病虫害；
(7)于移栽后8d、倒四叶期、倒二叶期、齐穗期和成熟期在田间调查基础上取样，采用原子火焰吸收法测定植株样与土样全钾，采用Finnigan-MAT-251同位素质谱仪测定样品的41K原子百分超；
(8)计算基肥钾整体利用率、基肥在基肥期、蘖肥期和穗肥期的钾利用率；蘖肥钾整体利用率、蘖肥在蘖肥期和穗肥期的钾利用率；穗肥的钾利用率。
优选地，所述41K标记钾肥的施用方法为：
于基肥施用前在每个小区中预先埋设3个直径为0.5m的无底PVC圆桶，桶高40cm，将桶埋深25cm，施用钾肥时桶内加入丰度为11.36％的41K标记钾肥。
优选地，所述钾肥为K2O，氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙。
优选地，所述磷肥于移栽前1d作为基肥一次性施入，钾肥在移栽前1d、移栽后8天和拔节期各施用一次，氮肥分别在移栽前1d、移栽后8天、倒四叶期和倒二叶期施入，分配施用比例为1:3:1:1。
优选地，所述基肥期为移栽后至分蘖肥前，为期7～10d；蘖肥期为施分蘖肥至穗肥期间，穗肥期为施穗肥至收获期。
优选地，所述取样方法为每小区取代表性植株3穴，分茎鞘、叶片和穗三部分100℃下烘干12h至恒重称重；成熟期每小区普查70穴，调查每1m2穗数，取代表性植株3穴；在田间小区取样的同时取微区内植株样与耕作层表土，植株样烘干磨粉过筛，土样混匀，在室温下风干，研磨过2mm筛备用。
本发明获得的有益效果：
本发明对以往笼统的钾肥利用率按照追肥时期及生育阶段进行了更进一步的细分，研究了基肥、蘖肥和穗肥的施用在水稻各个阶段的钾肥利用率，从而为精确施肥提供相对较为准确的钾肥利用率计算参数，充实完善了水稻精确定量施钾技术与理论体系，对于指导水稻因种因土科学施肥具有重要的理论与实践意义。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1：
按如下步骤测定“广粳16”在不同时期水稻钾肥利用率：
(1)水稻栽种地块为黄壤土，耕作层pH6.77，含有机质20.15g/kg，全氮1.21g/kg，速效氮65.32mg/kg、速效磷14.11mg/kg，速效钾106.34mg/kg。
(2)将广粳16稻种于人工育秧基质中播种育秧，26d后移栽大田，插秧株行距为15cm×25cm，每穴3苗；
(3)设置2个钾肥处理，K2O用量分别为100kg/hm2和200kg/hm2，各设置2个前后期施肥运筹比例，基肥：蘖肥：穗肥分别为1:3:6和3:4:3(表1)，另外设置不施用钾对照组，共5组；K2O在移栽前1d作为基肥、移栽后8天作为蘖肥和拔节期作为穗肥各施用一次。
(4)所有处理的氮磷肥施用量均一致，尿素150kg/hm2，过磷酸钙45kg/hm2；过磷酸钙于移栽前1d作为基肥一次性施入，尿素分别在移栽前1d、移栽后8天、倒四叶期和倒二叶期施入，分配施用比例为1:3:1:1。
(5)采用完全随机区组排列，3次重复，共15个小区，每个小区25m2，各小区间用塑料薄膜包埂隔开；
(6)在小区内设置3个微区，分别仅在基肥时施用41K标记K2O、仅在蘖肥时施用41K标记K2O、仅在穗肥时施用41K标记K2O，其他时期施用普通K2O；41K标记K2O的施用方法为：于基肥施用前在每个小区中预先埋设3个直径为0.5m的无底PVC圆桶，桶高40cm，将桶埋深25cm，施用钾肥时桶内加入丰度为11.36％的41K标记K2O。
(7)氮磷肥用量及水分管理各小区均保持一致，严格按照高产田要求精细管理，及时控制和防治病虫害；
(8)于移栽后8d、倒四叶期、倒二叶期、齐穗期和成熟期在田间调查基础上取样，每小区取代表性植株3穴，分茎鞘、叶片和穗三部分100℃下烘干12h至恒重称重；成熟期每小区普查70穴，调查每1m2穗数，取代表性植株3穴；在田间小区取样的同时取微区内植株样与耕作层表土，植株样烘干磨粉过筛，土样混匀，在室温下风干，研磨过2mm筛备用。采用原子火焰吸收法测定植株样与土样全钾，采用Finnigan-MAT-251同位素质谱仪测定样品的41K原子百分超；
(9)计算基肥钾整体利用率、基肥在基肥期、蘖肥期和穗肥期的钾利用率；蘖肥钾整体利用率、蘖肥在蘖肥期和穗肥期的钾利用率；穗肥的钾利用率。基肥期为移栽后至分蘖肥前，为期7～10d；蘖肥期为施分蘖肥至穗肥期间，穗肥期为施穗肥至收获期；
实施例2：
按如下步骤测定“早籼201”在不同时期水稻钾肥利用率：
(1)水稻栽种地块为黄壤土，耕作层pH6.81，含有机质22.31g/kg，全氮1.34g/kg，速效氮66.31mg/kg、速效磷15.21mg/kg，速效钾110.22mg/kg。
(2)将早籼201稻种于人工育秧基质中播种育秧，21d后移栽大田，插秧株行距为15cm×25cm，每穴2苗；
(3)设置2个钾肥处理，K2O用量分别为100kg/hm2和200kg/hm2，各设置2个前后期施肥运筹比例，基肥：蘖肥：穗肥分别为1:3:6和3:4:3(表1)，另外设置不施用钾对照组，共5组；K2O在移栽前1d作为基肥、移栽后8天作为蘖肥和拔节期作为穗肥各施用一次。
(4)所有处理的氮磷肥施用量均一致，尿素150kg/hm2，过磷酸钙45kg/hm2；过磷酸钙于移栽前1d作为基肥一次性施入，尿素分别在移栽前1d、移栽后8天、倒四叶期和倒二叶期施入，分配施用比例为1:3:1:1。
(5)采用完全随机区组排列，3次重复，共15个小区，每个小区25m2，各小区间用塑料薄膜包埂隔开；
(6)在小区内设置3个微区，分别仅在基肥时施用41K标记K2O、仅在蘖肥时施用41K标记K2O、仅在穗肥时施用41K标记K2O，其他时期施用普通K2O；41K标记K2O的施用方法为：于基肥施用前在每个小区中预先埋设3个直径为0.5m的无底PVC圆桶，桶高40cm，将桶埋深25cm，施用钾肥时桶内加入丰度为11.36％的41K标记K2O。
(7)氮磷肥用量及水分管理各小区均保持一致，严格按照高产田要求精细管理，及时控制和防治病虫害；
(8)于移栽后8d、倒四叶期、倒二叶期、齐穗期和成熟期在田间调查基础上取样，每小区取代表性植株3穴，分茎鞘、叶片和穗三部分100℃下烘24h至恒重称重；成熟期每小区普查70穴，调查每1m2穗数，取代表性植株3穴；在田间小区取样的同时取微区内植株样与耕作层表土，植株样烘干磨粉过筛，土样混匀，在室温下风干，研磨过2mm筛备用。采用原子火焰吸收法测定植株样与土样全钾，采用Finnigan-MAT-251同位素质谱仪测定样品的41K原子百分超；
(9)计算基肥钾整体利用率、基肥在基肥期、蘖肥期和穗肥期的钾利用率；蘖肥钾整体利用率、蘖肥在蘖肥期和穗肥期的钾利用率；穗肥的钾利用率。基肥期为移栽后至分蘖肥前，为期7～10d，简写为BT；蘖肥期为施分蘖肥至穗肥期间，简写TP，穗肥期为施穗肥至收获期，简写为AP；
具体计算公式如下：
某一时期的41K利用率(41KUE)＝某一时期稻株41K吸收量/某一时期41K施用量×100％
BKUEBT/TP/AP＝B41KUBT/TP/AP÷B41K×100％
(B41KUBT/TP/AP为基肥在基肥期、蘖肥期或穗肥期的41K吸收量，B41K为基肥中41K施用量)
基肥钾整体利用率(BKUE)＝BKUEBT+BKUETP+BKUEAP
BKUEBT、BKUETP、BKUEAP是仅基肥41K标记情况下的钾肥利用率，蘖肥和穗肥41K标记情况下的钾肥利用率同理计算；
整体钾肥利用率(KUE)＝(BKUE×NB+TKUE×NT+PKUE×NP)/(NB+NT+NP)
TKUE为蘖肥钾整体利用率，PKUE为穗肥钾整体利用率，NB为基肥施钾量，NT为蘖肥施钾量，NP为穗肥施钾量。
结果如下：
表1不同处理田间小区施钾量(kg/hm2)
处理 基肥 蘖肥 穗肥 总量
CK 0 0 0 0
K1T1 10 30 60 100
K1T2 30 40 30 100
K2T1 20 60 120 200
K2T2 60 80 60 200
表2不同处理下不同阶段水稻对基肥的钾利用率(％)
表3不同处理下不同阶段水稻对蘖肥的钾利用率(％)
表4不同处理下不同阶段水稻对穗肥的钾利用率(％)
由表1～4数据可见，钾肥的施入并非越多越好，基蘖肥期幼苗利用钾元素有限，施入越多，利用率越低，而进入拔节期也就是穗肥期后钾利用率显著提升，但施入过多也会拉低利用率。总体上符合传统的施肥运筹，但精细划分利用率后，施肥方式方法还有待进一步提高。
综上所述，本发明可详细调查水稻生长过程中钾肥的利用情况，对以往笼统的钾肥利用率按照追肥时期及生育阶段进行了更进一步的细分，研究了基肥、蘖肥和穗肥的施用在水稻各个阶段的钾肥利用率，从而为精确施肥提供相对较为准确的钾肥利用率计算参数，充实完善了水稻精确定量施钾技术与理论体系，对于指导水稻因种因土科学施肥具有重要的理论与实践意义。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)选择一个水稻品种播种育秧，21～26d后移栽大田，插秧株行距为15cm×25cm，粳稻为每穴3苗，籼稻为每穴2苗；
(2)设置2个钾肥处理，钾肥用量分别为100kg/hm2和200kg/hm2，各设置2个前后期施肥运筹比例，基肥：蘖肥：穗肥分别为1:3:6和3:4:3，另外设置不施用钾对照组，共5组；
(3)所有处理的氮磷肥施用量均一致，氮肥150kg/hm2，磷肥45kg/hm2；
(4)采用完全随机区组排列，3次重复，共15个小区，每个小区25m2，各小区间用塑料薄膜包埂隔开；
(5)在小区内设置3个微区，分别仅在基肥时施用41K标记钾肥、仅在蘖肥时施用41K标记钾肥、仅在穗肥时施用41K标记钾肥，其他时期施用普通钾肥；
(6)氮磷肥用量及水分管理各小区均保持一致，严格按照高产田要求精细管理，及时控制和防治病虫害；
(7)于移栽后8d、倒四叶期、倒二叶期、齐穗期和成熟期在田间调查基础上取样，采用原子火焰吸收法测定植株样与土样全钾，采用Finnigan-MAT-251同位素质谱仪测定样品的41K原子百分超；
(8)计算基肥钾整体利用率、基肥在基肥期、蘖肥期和穗肥期的钾利用率；蘖肥钾整体利用率、蘖肥在蘖肥期和穗肥期的钾利用率；穗肥的钾利用率。
2.根据权利要求1中的一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于，所述41K标记钾肥的施用方法为：
于基肥施用前在每个小区中预先埋设3个直径为0.5m的无底PVC圆桶，桶高40cm，将桶埋深25cm，施用钾肥时桶内加入丰度为11.36％的41K标记钾肥。
3.根据权利要求1中的一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于：所述钾肥为K2O，氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙。
4.根据权利要求1中的一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于：所述磷肥于移栽前1d作为基肥一次性施入，钾肥在移栽前1d、移栽后8天和拔节期各施用一次，氮肥分别在移栽前1d、移栽后8天、倒四叶期和倒二叶期施入，分配施用比例为1:3:1:1。
5.根据权利要求1中的一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于：所述基肥期为移栽后至分蘖肥前，为期7～10d；蘖肥期为施分蘖肥至穗肥期间，穗肥期为施穗肥至收获期。
6.根据权利要求5中的一种测定不同时期水稻钾肥利用率的方法，其特征在于：所述取样方法为每小区取代表性植株3穴，分茎鞘、叶片和穗三部分100℃下烘干12h至恒重称重；成熟期每小区普查70穴，调查每1m2穗数，取代表性植株3穴；在田间小区取样的同时取微区内植株样与耕作层表土，植株样烘干磨粉过筛，土样混匀，在室温下风干，研磨过2mm筛备用。
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