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氮钾配施和源库调节对水稻产量及钾素吸收利用的影响

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  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2025-12-13
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本文以日本晴(NIP)和扬稻六号(YD6)为材料,开展氮钾配施的田间实验,并结合源库水平调节技术,系统解析水稻抽穗后钾和干物质积累及再分配的规律,以及其对氮钾配施和源库水平的响应,旨在为优化氮钾配施技术、提高养分利用效率和产量提供理论支持。

第1章前言

1.2水稻生产和施肥现状

1.2.1水稻的生产现状

水稻作为世界三大核心粮食作物之一,承载着全球超过三分之一人口的主食供给功能。在全球范围内,120余个国家开展水稻种植,其中亚洲占据主导地位,该区域的种植面积与产量均占世界总量的90%左右[1]。我国在水稻产业格局中兼具生产与消费大国的双重角色,种植面积约占全球18%,产量占比达27%。2024[2]年我国稻谷种植面积为29006.9千公顷,总产量为20753.5万吨,单位面积产量为7154.7公斤/公顷。我国水稻总产量自2011年首次突破2亿吨后一直保持在较高水平,但在土地资源日渐紧张的条件下,提升单位面积产量成为保障高产稳产的关键路径,而科学施肥作为重要的农艺技术手段,对实现水稻增产目标具有显著促进作用。

1.2.2水稻生产中氮肥和钾肥施用现状

作为农业生产与化肥消耗的重要国家,我国化肥消费量在全球总量中占比达30%。在农业高产目标驱动下,过量投入化肥农药致使农田面源污染问题凸显。统计数据显示,我国42.8%的水稻种植区域存在肥料施用超量现象,且化肥综合施用效能处于较低水平。虽然近年来我国农村在绿色发展进程中收获诸多成果,但肥料施用失衡状况依然存在,农业生产中氮肥施用量分别达到磷肥的2.8倍、钾肥的3.4倍[3]。水稻生产中重氮轻钾的现象较为普遍,化肥用量过大或者养分投入比例失衡等问题均会导致养分利用效率降低,增加环境污染风险[4]。从资源与市场层面来看,国内钾矿资源储备不足,另外国际钾肥价格持续攀升,致使农户在水稻种植中施用钾肥的意愿显著下降。与此同时,水稻生产中氮肥的大量施用,以及高产目标导向下的高产量与高复种指数,促使稻田土壤钾素大量流失。长此以往,土壤钾素长期处于亏缺状态,对水稻可持续生产形成制约。

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第2章氮钾配施对水稻生长发育的影响

2.1材料与方法

2.1.1试验地概况

试验分别于2023和2024年扬州大学文汇路校区试验田进行。该区属于亚热带湿润季风气候,年平均气温14.8℃,年平均日照2172.3小时,年均降水量1049.4毫米,年均日照总时数2326.7小时。土壤类型为水稻土,0~20 cm耕层土壤含有机质22.5g·kg-1、全氮1.74 g·kg-1、碱解氮83.74 mg·kg-1、速效磷20.73mg·kg-1、速效钾112.52 mg·kg-1。

2.1.2试验设计及田间管理

本试验供试水稻品种为日本晴(NIP)和扬稻6号(YD6),设置4种肥料处理:不施氮钾肥的对照组(N0K0)、施氮肥150 kg N/hm2的处理组(N10K0)、施钾肥300 kg K2O/hm2的处理组(N0K20)、以及同时施用150 kg N/hm2+300 kgK2O/hm2的处理组(N10K20)。

试验采用育秧移栽的方式进行,分别于2023年5月19日和2024年5月16日进行播种育秧,于6月19日和6月17日进行人工移栽;栽插密度为1.8万穴/亩,移栽行株距分别为26.6cm×13.2cm,2苗1穴,每小区面积为9m2。试验中以尿素(纯N含量为46%)和氯化钾(纯K2O含量为60%)为肥源。氮肥分30%基肥、40%分蘖肥、30%穗肥施用,钾肥分50%基肥和50%穗肥两次施用。基肥于移栽前一日施用,分蘖肥分移栽后7天与14天两次等量追施,穗肥在倒4叶抽出且基部第一节间开始伸长时施入。其余管理措施按大田常规标准执行。

第3章源库调节对水稻生长发育的影响

3.2结果与分析

3.2.1源库调节对产量及其构成因子的影响

剪叶疏花处理使水稻产量显著降低(图3-1A)。方差分析表明,品种、处理、氮肥、钾肥、氮钾配施对稻谷产量均有极显著影响。结果表明:(1)水稻产量均表现为N10K20>N10K0>N0K20>N0K0。(2)疏花(JS)使产量显著降低44.5%~51.4%,剪叶(JY)使产量略有降低2.8%~9.8%。(3)与N0K0(对照)相比,施氮使水稻产量显著增加,对NIP的正常、剪叶、疏花处理分别增加379.0%、390.8%和410.3%,对YD6的正常、剪叶、疏花处理分别增加248.4%、271.2%和281.6%。与N0K0(对照)相比,施钾使水稻产量显著增加,对NIP的正常、剪叶、疏花处理分别增加18.3%、12.4%和18.5%,对YD6的正常、剪叶、疏花处理分别增加31.0%、36.8%和28.7%。与N0K0(对照)相比,氮钾肥配合施用使水稻产量显著增加,对NIP的正常、剪叶、疏花处理分别增加421.7%、418.7%和444.5%,对YD6的正常、剪叶、疏花处理分别增加314.7%、331.0%和364.9%。

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3.3讨论

水稻源库关系对干物质的积累、转运及分配过程具有显著调控作用,进而影响产量形成[87]。叶片作为水稻植株的主要“源”,经由光合作用合成光合产物,并将其向穗部转运,充实水稻的“库”,从而推动产量的提升。疏花和剪叶是常用的调控源库关系的方法,被广泛应用[90]。剪叶疏花显著影响产量及其构成因子。剪叶疏花使产量降低,剪叶(JY)使千粒重和结实率降低,疏花(JS)使千粒重和结实率增加[91]。本文研究结果与其基本一致,疏花(JS)使产量显著降低44.5%~51.4%,剪叶(JY)使产量略有降低2.8%~9.8%。疏花(JS)使每穗粒数显著降低45.1%~50.6%,但结实率略有降低,而千粒重略有增加;剪叶(JY)使千粒重降低1.1%~4.2%,结实率降低0.3%~7.2%,而每穗粒数无显著变化。

针对水稻花后营养器官物质转运的研究显示,花前储存于茎鞘叶中的碳水化合物是籽粒产量的重要物质基础[92],稻谷中氮、磷、钾养分亦主要依赖营养器官的再分配[93-95]。因此,促进营养器官干物质向籽粒转运是提升产量和养分利用效率的关键路径。在玉米研究中,剪叶处理通过提高库源比,促使茎鞘储存的灌浆物质更多分配至籽粒,减少器官内滞留量[96];小麦和大麦的疏花研究则发现,成熟期茎秆物质含量较对照更高[97]。本研究中,N10K0、N10K20处理下的叶片和节间干物质积累量表现为:JS>NT>JY,表明疏花剪叶对干物质分配的影响显著,疏花导致库容量缩减,引发干物质在茎秆和叶片中滞留;剪叶造成源器官减小,光合效率降低进而抑制碳水化合物合成。

第4章结语

本研究利用以日本晴(NIP)和扬稻6号(YD6)为供试品种,设置4种肥料处理:不施氮钾肥的对照组(N0K0)、施氮处理(N10K0)、施钾处理(N0K20)、以及氮钾配施处理(N10K20)。开展氮钾配施的田间实验,并结合源库水平调节技术,系统解析水稻抽穗后钾和干物质积累及再分配的规律,以及其对氮钾配施和源库水平的响应,旨在为优化氮钾配施技术、提高养分利用效率和产量提供理论支持。主要研究结果如下:

(2)氮钾配施试验表明,施用氮肥、钾肥和氮钾配施均可显著提高水稻产量及构成因素。在2023年,施用氮肥、钾肥和氮钾配施分别使NIP和YD6产量分别提高了57.0%和63.0%、6.5%和12.3%、68.0%和77.5%。2024年也呈现类似的趋势(结实期高温),钾肥对产量的贡献弱于氮肥。施用氮肥和钾肥还可以减少高温对结实率的影响,增加了后期灌浆库容量,以提高产量。从产量构成看,氮肥或氮钾配施较单施钾肥更显著提高穗数、每穗颖花数、结实率和千粒重。

(2)氮钾配施试验表明,在干物质积累方面,施用氮肥和氮钾配施可显著提高地上部、各器官的干物质积累量。此外,氮、钾和氮钾配施对茎鞘叶转运量和转运率的影响均不显著,但氮钾配施对茎干重存在显著互作,进而显著影响地上部干重、收获指数和产量。进一步分析发现,氮钾互作主要集中在叶片、叶鞘、低位节间和节部的干物质积累上。水稻穗部、叶片、叶鞘的干物质积累量基本表现为N10K20>N10K0>N0K20>N0K0。干物质转运过程是一个各组织间协同作用的整体。在水稻生长过程中,叶片与叶鞘、节间的干物质转运呈现相反的关系,且下部组织的干物质倾向于转移至上部组织,以支持籽粒的灌浆和发育.

参考文献(略)

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