施用硫酸钾镁肥对水稻产量和土壤养分的影响

赵洁　罗春梅　杨兰　胡红青　黄展林　魏来

摘要：硫酸钾镁肥是一种天然的矿质肥料，能提供钾、镁、硫等养分元素。为明确硫酸钾镁肥在水稻上的施用效果，采用大田试验方法研究了不同硫酸钾镁施用量对水稻产量和土壤养分的影响。结果表明，施用硫酸钾镁肥对水稻有增产作用，增产幅度为0.8%～13.9%，最高产量可达11.58 t/hm2，比施用硫酸钾增产4.7%；硫酸钾镁肥可以有效减缓有机质分解，缓解土壤酸化，提高土壤有效总氮、磷、硫含量，增强水稻吸收利用氮磷钾等营养元素的能力。

关键词：硫酸钾镁肥；水稻；产量；土壤养分

中图分类号：S511.062 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1025-04

为减轻人口增长对粮食需求的压力，确保水稻的高产稳产，我国一直将提高单产作为水稻生产的重要任务[1，2]。我国水稻施肥存在氮肥用量大，施肥结构不合理，肥料利用率不高的现象，在没有显著提高水稻单产的同时还造成环境污染[3，4]，因此科学合理施肥是确保水稻高产稳产优质的有效措施之

一[5]。

钾是水稻生长的必需营养元素，缺钾会导致减产，钾有“品质元素”和“抗逆元素”之称，对植物的光合作用、呼吸作用以及众多功能都有重要的影响[6]。水稻对钾的需求量较大，高产水稻对钾的吸收量可达200～250 kg/hm2[7]。镁对水稻产量和品质亦有一定的影响[8-10]，目前全国约有54%土壤需不同程度补充镁肥[11]。被称为“黄金搭档”的硫酸钾镁肥含有钾、硫、镁等营养元素， 与传统的化学钾肥相比， 养分更全面[12]。国外一系列研究表明，硫酸钾镁肥含有多种营养元素，其应用可以改善土壤环境，为促进作物丰产提供有利条件[13-15]。在国内，鲍赛红[16]研究表明，施用硫酸钾镁肥比当地常规施肥增产10.7%；王飞等[17]、蔡铁明等[18] 研究表明，施用硫酸钾镁肥不仅明显提高水稻对氮、磷、钾、硫、镁养分的吸收，而且养分吸收量随施肥量的增加而增加。但进行硫酸钾和硫酸钾镁肥的对比施用从而探讨水稻产量及土壤养分变化的研究尚少，硫酸钾镁肥还没有在我国得到普遍的推广运用。为此，以硫酸钾和硫酸钾镁肥两种肥料作对比，探究硫酸钾镁肥用量对水稻产量及土壤养分变化的影响，以期为合理施用硫酸钾镁肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地基本情况 试验地位于湖北省荆门市团林镇团林村，供试土壤为黄棕壤性水稻土，其基本理化性状为pH 6.28，有机质23.38 g/kg，碱解氮118.5 mg/kg，有效磷9.1 mg/kg，速效钾80.0 mg/kg，交换性镁3.16 cmol/kg，交换性钙14.98 cmol/kg，有效硫3.40 mg/kg，阳离子交换量（CEC）23.03 cmol/kg。

1.1.2 供试材料 供试作物为水稻，品种为当地种植杂交稻。尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、硫酸钾（含K2O 51%）均从当地购买，硫酸钾镁肥由浙江浙农爱普贸易有限公司提供，含K2O≥22%、MgO≥8%、S≥14%。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验共设7个处理，分别为Ⅰ.不施肥；Ⅱ.NP+低量K2SO4；Ⅲ.NP+中量K2SO4；Ⅳ.NP+高量K2SO4；Ⅴ.NP+低量硫酸钾镁肥；Ⅵ.NP+中量硫酸钾镁肥；Ⅶ.NP+高量硫酸钾镁肥。每个处理设4次重复，随机区组排列，小区面积为20 m2。施肥量：N 150 kg/hm2，P2O5 150 kg/hm2，低、中、高3个水平的硫酸钾和硫酸钾镁肥K2O用量分别为75、150、225 kg/hm2。过磷酸钙、硫酸钾、硫酸钾镁肥全作基肥，尿素60%作基肥，40%作追肥（其中20%作分蘖肥，20%作幼穗分化肥）。试验于2011年4月27日播种，6月8日移栽，9月9日收获。各小区田间管理一致。

1.2.2 测定项目与方法

1）水稻产量测定。水稻成熟后每小区取2块面积为1 m2的小区作样方测产。分别测定茎秆、谷穗、谷粒鲜重和干重，最后测得各小区实际秸秆重量、穗重和子粒产量。

2）土壤基本理化性质测定。土壤风干，磨细过1 mm和0.25 mm筛，采用常规分析方法测定。有机质：重铬酸钾容量法测定；pH：pH计法（土水比1∶2.5）测定；碱解氮：碱解扩散法测定；速效磷：NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾：NH4OAc浸提，火焰光度计法测定；有效硫：Ca（H2PO4）2浸提，BaSO4比浊法测定；交换性钙、镁：1 mol/L NH4OAc浸提，原子吸收法测定；阳离子交换量（CEC）：1 mol/L NH4OAc浸提，蒸馏法测定。

3）植物养分含量测定。秸秆和子粒样品磨碎后，浓H2SO4-HClO4消煮，蒸馏法测定氮含量，钼蓝比色法测定磷含量，火焰光度法测定钾含量，原子吸收分光光度法测定钙、镁含量，植物硫含量用浓HClO4- HNO3消煮，BaSO4比浊法测定[19]。

1.2.3 数据处理 数据运用Excel软件进行整理及计算。

2 结果与分析

2.1不同处理对水稻产量的影响

表1显示，施肥各处理比对照处理水稻均增产，处理Ⅵ与处理Ⅱ、Ⅴ产量有显著差异，与处理Ⅰ、Ⅶ有极显著差异，其他处理间产量差异不显著。

施用低、中、高量硫酸钾的3个处理相对于对照处理产量增产幅度分别为3.9%、8.7%、7.1%，有随着施肥量增加产量呈先增后减的趋势。施用低、中、高量硫酸钾镁肥的3个处理比对照处理水稻增产幅度分别为5.8%、13.9%、0.8%，其中施用中量硫酸钾镁肥的处理增产幅度最大。相对于施用含等量K2O的硫酸钾肥处理，硫酸钾镁肥处理分别增产1.8%、4.8%、-5.9%，即施用含K2O 75 kg/hm2和150 kg/hm2的硫酸钾镁肥的两个处理增产效果较好，但当K2O为225 kg/hm2时，施用硫酸钾镁肥的效果比硫酸钾处理差，说明施用硫酸钾镁肥适量时水稻增产效果优于硫酸钾，但是当施K2O量超过150 kg/hm2时，硫酸钾镁肥处理仅比对照小幅增产，比施用硫酸钾的处理减产。

2.2 不同处理对土壤性质和养分的影响

2.2.1 不同处理对土壤理化性质的影响 由表2可知，各处理土壤有机质含量为22.01～23.38 g/kg，差异不大。水稻土经施肥处理后有机质含量普遍降低，降幅为1.7%～5.9%，其中施用中量硫酸钾镁处理有机质含量降幅最小。在施用等量K2O的处理中，硫酸钾镁肥处理有机质含量比硫酸钾处理高，说明施用硫酸钾镁肥可在一定程度上减缓土壤有机质降低趋势，效果比硫酸钾好。

与对照比较，6个施肥处理pH均下降，幅度为0.14～0.34。施硫酸钾量越大，土壤pH下降越明显，但是施用硫酸钾镁肥的处理施肥量最高处理土壤pH反而较高（表2）。施硫酸钾和硫酸钾镁肥对土壤阳离子交换量有影响。与对照相比，施硫酸钾的3个处理CEC均呈下降的趋势，下降幅度分别为1.1%、2.3%、5.3%。施硫酸钾镁肥低量处理CEC下降2.8%，中、高量处理分别增加3.3%、1.3%（表2）。

2.2.2 不同处理对土壤养分含量的影响 由表3可知，施肥处理土壤碱解氮含量变化不明显，均以施中量钾的处理最高。施用硫酸钾镁肥处理整体碱解氮含量略低于施用硫酸钾处理。施肥有增加土壤速效磷含量的趋势，比对照处理增加11.7%～39.0%。总体上施用硫酸钾的处理土壤速效磷含量高于施用硫酸钾镁肥处理，随着施肥量增加，土壤速效磷含量有所降低，可能与促进水稻吸收有关。施肥处理降低土壤中速效钾含量，速效钾含量为65～75 mg/kg，比对照减少6.3%～18.8%；施用硫酸钾的处理有效硫含量也低于对照处理，减少幅度为7.9%～17.6%，这些变化的原因尚不清楚。施用硫酸钾镁肥的3个处理中除Ⅴ处理有效硫含量略低于对照外，另外两个处理均随着施肥量增加，有效硫含量增加，增幅分别为7.6%、13.8%，说明施用硫酸钾镁肥能够增加土壤有效硫含量，且提供的有效硫比硫酸钾处理更高。施肥处理的交换性钙含量除低量硫酸钾处理略微增加外，其他5个处理均下降，其降幅分别为0.3%～6.9%。交换性镁的含量变化亦有整体下降的趋势，除Ⅶ处理稍增外，其余处理降幅为2.2%～7.9%。

2.3 不同处理对水稻秸秆和子粒养分的影响

2.3.1 不同处理对水稻吸收氮、磷、钾的影响 由表4可以看出，施用硫酸钾镁肥对水稻植株养分含量有影响，且两种钾肥及其不同施肥量具有不同影响。施钾总体上减少水稻秸秆含氮量而增加子粒含氮量，植株总氮减少。施钾肥后水稻秸秆含氮量显著低于对照处理，减少幅度为31%～51%，含量最低的为处理Ⅶ，秸秆吸收的氮量仅28.8 kg/hm2，约为对照处理的1/2。随着施钾量增加，水稻子粒含氮量逐渐减少，但差异不显著，且均高于对照。总体上硫酸钾处理可能更利于水稻植株吸收氮素，低施钾量更促进水稻吸收氮素。

施钾处理可提高水稻秸秆和子粒的含磷量。各施肥处理水稻植株总P增加5.5%～18.0%。两种肥料对水稻含磷量的影响均随着施肥量增加先增加后减少。

对照处理的植株吸收钾的总量为156.5 kg/hm2，施用钾肥后水稻植株中的钾含量总体有增加的趋势，增幅最高可达22.2%。在秸秆中两种肥料处理表现为随着施肥量增加先增后降，在最高用量时低于对照，但下降幅度不大，过多施肥可能导致秸秆的含钾量低于对照处理；在子粒中，施肥处理含钾量均高于对照，增加幅度为2.3%～20.1%。无论是秸秆还是子粒，施硫酸钾的含钾量要高于施硫酸钾镁肥。

2.3.2 不同处理对水稻吸收镁硫钙的影响 表5结果表明，施用硫酸钾的处理子粒含镁量增加5.7%～16.0%，秸秆含镁量增加14.6%～31.7%；硫酸钾镁肥处理子粒和秸秆含镁量均增加。施肥处理植株总镁增加10.5%～21.8%。施用供试肥料对水稻植株的镁吸收量有促进作用。相对于硫酸钾，施用硫酸钾镁肥提高水稻子粒含镁量更明显。

施用供试肥料植株的硫含量明显增加。施用硫酸钾的处理中子粒和秸秆硫含量均增加，随着施肥量增加，子粒中硫含量降低，但降幅不大，秸秆中硫含量先增后减，减幅也不大。施用硫酸钾镁肥子粒硫含量和秸秆硫含量均增加，整体效果优于硫酸钾。显然，施用硫酸钾和硫酸钾镁都可提高植株吸收硫，且施用硫酸钾镁肥效果较优，其中施用含K2O 150 kg/hm2硫酸钾镁肥处理的水稻吸硫量最高。

施用硫酸钾植株的钙含量比对照增加。对水稻子粒来说，施用低、中量硫酸钾处理的钙含量比对照处理高，施肥量继续增加其含量反而低于对照处理；施用硫酸钾镁肥的处理子粒含钙量除低施肥量处理略高外，其余处理均低于对照处理。对秸秆而言，低、中、高量硫酸钾处理的含钙量均比对照增加；施用硫酸钾镁肥的处理随施肥量增加先增后减，除低施钾量秸秆含钙量减少外，其他处理均比对照增加。

3 结论

1）水稻施用硫酸钾镁肥后，产量较不施肥提高，增产幅度为0.8%～13.9%，其中150 kg/hm2 K2O的硫酸钾镁肥处理增产幅度最大。

2）所有施钾处理的土壤有机质含量均呈下降趋势，其中施硫酸钾镁肥的土壤有机质含量下降不明显。施钾处理使土壤酸化，pH下降幅度为0.14～0.34。

3）施硫酸钾镁肥处理水稻子粒的含氮量普遍增加。两种钾肥的施入都能提高土壤磷有效性。施钾后土壤速效钾的含量下降，施硫酸钾镁肥处理下降更甚。除高量硫酸钾处理外，其余施钾肥处理水稻植株含钾量均比对照提高。

参考文献：

[1] 袁隆平，唐传道.杂交水稻选育的回顾、现状与展望[J].中国稻米，1999（4）：3-6.

[2] FAO. FAO Production Yearbook[Z].Rome： Food and Agricultural Organization， 2004.

[3] 高志红，陈晓远，张世龙.硫酸钾镁肥对水稻生长产量和品质的影响[J].华北农学报，2008，23（3）：194-197.

[4] 闫 湘，金继运，何 萍，等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学，2008，41（2）：450-459.

[5] SAHA G P K， MIAH M A M. Efficiency of IPNS-Based chemical fertilizer application in wet land rice[J]. Bangladesh Agriculture Research，2009，34（1）：5-13.

[6] 韦家幸，蓝军群，何天春，等.硫酸钾镁肥在几种作物上的施用效应[J].广西农业科学，1998（4）：178-180.

[7] 付 谨，郑诗樟，胡红青，等.几种钾肥对水稻产量、品质及土壤养分的影响[J].湖北农业科学，2010，49（8）：1826-1830.

[8] 戴平安，易国英，郑圣先，等.硫镁钙营养不同配比量对水稻产量和品质的影响[J].作物研究，1999，13（3）：31-35.

[9] 李晓鸣.矿质镁对水稻产量和品质影响的研究[J].植物营养与肥料学报，2002，8（1）：125-126.

[10] 白由路，金继运，杨俐苹.我国土壤有效镁含量及分布状况与含镁肥料的应用前景研究[J].土壤肥料，2004（2）：3-5.

[11] 欧 飞，郭炳权.钾镁肥在水稻上的肥效试验[J].广西农学报，2006，21（1）：4-5.

[12] 白 木.我国推广硫酸钾镁肥的必要性、施用情况及前景[J].硫磷设计与粉体工程，2008（2）：8-12.

[13] BROHI A R，KRAMAN M R，TOPBAS M T，et al. Effect of potassium and magnesium fertilization on yield and nutrient content of rice crop grown on artificial siltation soil[J].Turkish Journal of Agriculture and Forestry，2000，24：429-436.

[14] MARCHEZAN E，CAMARGO E R，SEGABINAZZI T. Phosphate and potassium fertilization management in pre-germinated rice system[J].Bragantia，2007，66（2）：219-226.

[15] NEILSEN G H，NEILSEN D.Consequences of potassium， magnesium sulphate fertilization of high density Fuji apple orchards[J]. Canadian Journal of Soil Science，2011，91（6）：1013-1027.

[16] 鲍赛红.硫酸钾镁肥对水稻产量的影响试验[J].安徽农学通报，2008，14（9）：115-116.

[17] 王 飞，李 昱，李清华，等.连续三年定位施用硫酸钾镁肥对水稻效应的研究[J].土壤通报，2008，39（3）：619-622.

[18] 蔡铁明，黄科延，彭志红，等.硫酸钾镁肥在水稻上的施用效果研究[J].湖南农业科学，2009（5）：58-60.

[19] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.

[4] 闫 湘，金继运，何 萍，等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学，2008，41（2）：450-459.

[5] SAHA G P K， MIAH M A M. Efficiency of IPNS-Based chemical fertilizer application in wet land rice[J]. Bangladesh Agriculture Research，2009，34（1）：5-13.

[6] 韦家幸，蓝军群，何天春，等.硫酸钾镁肥在几种作物上的施用效应[J].广西农业科学，1998（4）：178-180.

[7] 付 谨，郑诗樟，胡红青，等.几种钾肥对水稻产量、品质及土壤养分的影响[J].湖北农业科学，2010，49（8）：1826-1830.

[8] 戴平安，易国英，郑圣先，等.硫镁钙营养不同配比量对水稻产量和品质的影响[J].作物研究，1999，13（3）：31-35.

[9] 李晓鸣.矿质镁对水稻产量和品质影响的研究[J].植物营养与肥料学报，2002，8（1）：125-126.

[10] 白由路，金继运，杨俐苹.我国土壤有效镁含量及分布状况与含镁肥料的应用前景研究[J].土壤肥料，2004（2）：3-5.

[11] 欧 飞，郭炳权.钾镁肥在水稻上的肥效试验[J].广西农学报，2006，21（1）：4-5.

[12] 白 木.我国推广硫酸钾镁肥的必要性、施用情况及前景[J].硫磷设计与粉体工程，2008（2）：8-12.

[13] BROHI A R，KRAMAN M R，TOPBAS M T，et al. Effect of potassium and magnesium fertilization on yield and nutrient content of rice crop grown on artificial siltation soil[J].Turkish Journal of Agriculture and Forestry，2000，24：429-436.

[14] MARCHEZAN E，CAMARGO E R，SEGABINAZZI T. Phosphate and potassium fertilization management in pre-germinated rice system[J].Bragantia，2007，66（2）：219-226.

[15] NEILSEN G H，NEILSEN D.Consequences of potassium， magnesium sulphate fertilization of high density Fuji apple orchards[J]. Canadian Journal of Soil Science，2011，91（6）：1013-1027.

[16] 鲍赛红.硫酸钾镁肥对水稻产量的影响试验[J].安徽农学通报，2008，14（9）：115-116.

[17] 王 飞，李 昱，李清华，等.连续三年定位施用硫酸钾镁肥对水稻效应的研究[J].土壤通报，2008，39（3）：619-622.

[18] 蔡铁明，黄科延，彭志红，等.硫酸钾镁肥在水稻上的施用效果研究[J].湖南农业科学，2009（5）：58-60.

[19] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.

[4] 闫 湘，金继运，何 萍，等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学，2008，41（2）：450-459.

[5] SAHA G P K， MIAH M A M. Efficiency of IPNS-Based chemical fertilizer application in wet land rice[J]. Bangladesh Agriculture Research，2009，34（1）：5-13.

[6] 韦家幸，蓝军群，何天春，等.硫酸钾镁肥在几种作物上的施用效应[J].广西农业科学，1998（4）：178-180.

[7] 付 谨，郑诗樟，胡红青，等.几种钾肥对水稻产量、品质及土壤养分的影响[J].湖北农业科学，2010，49（8）：1826-1830.

[8] 戴平安，易国英，郑圣先，等.硫镁钙营养不同配比量对水稻产量和品质的影响[J].作物研究，1999，13（3）：31-35.

[9] 李晓鸣.矿质镁对水稻产量和品质影响的研究[J].植物营养与肥料学报，2002，8（1）：125-126.

[10] 白由路，金继运，杨俐苹.我国土壤有效镁含量及分布状况与含镁肥料的应用前景研究[J].土壤肥料，2004（2）：3-5.

[11] 欧 飞，郭炳权.钾镁肥在水稻上的肥效试验[J].广西农学报，2006，21（1）：4-5.

[12] 白 木.我国推广硫酸钾镁肥的必要性、施用情况及前景[J].硫磷设计与粉体工程，2008（2）：8-12.

[13] BROHI A R，KRAMAN M R，TOPBAS M T，et al. Effect of potassium and magnesium fertilization on yield and nutrient content of rice crop grown on artificial siltation soil[J].Turkish Journal of Agriculture and Forestry，2000，24：429-436.

[14] MARCHEZAN E，CAMARGO E R，SEGABINAZZI T. Phosphate and potassium fertilization management in pre-germinated rice system[J].Bragantia，2007，66（2）：219-226.

[15] NEILSEN G H，NEILSEN D.Consequences of potassium， magnesium sulphate fertilization of high density Fuji apple orchards[J]. Canadian Journal of Soil Science，2011，91（6）：1013-1027.

[16] 鲍赛红.硫酸钾镁肥对水稻产量的影响试验[J].安徽农学通报，2008，14（9）：115-116.

[17] 王 飞，李 昱，李清华，等.连续三年定位施用硫酸钾镁肥对水稻效应的研究[J].土壤通报，2008，39（3）：619-622.

[18] 蔡铁明，黄科延，彭志红，等.硫酸钾镁肥在水稻上的施用效果研究[J].湖南农业科学，2009（5）：58-60.

[19] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.