双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究

徐新朋, 王秀斌, 李大明, 柳开楼, 余喜初, 梁国庆, 何 萍, 周 卫*

(1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081;2北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097; 3江西省红壤研究所，江西进贤 331717)



双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究

徐新朋1,2, 王秀斌1, 李大明3, 柳开楼3, 余喜初3, 梁国庆1, 何 萍1, 周 卫1*

(1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081;2北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097; 3江西省红壤研究所，江西进贤 331717)

【目的】为明确磷肥、钾肥用量和移栽密度对双季稻的施用效果，在田间试验条件下研究了不同磷肥用量、钾肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及磷肥和钾肥利用率的影响。【方法】本研究采用裂区试验设计研究了不同施磷量和移栽密度、不同施钾量和移栽密度对双季稻产量、磷肥和钾肥利用率的影响。磷肥用量和移栽密度试验中，设4个施磷水平(P2O50、60、90、120 kg/hm2，以P0、P60、P90和P120表示)和4种移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104穴/hm2，以D21、D27、D33和D39表示)组合。钾肥用量和移栽密度试验中，设4个施钾水平(K2O 0、90、120、150 kg/hm2，以K0、K90、K120和K150表示)，密度设置同磷肥试验。在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定，并分析其磷素和钾素的吸收量和利用率等指标。【结果】磷肥与密度试验中，同一施磷水平下，早稻产量和地上部磷素吸收量随着移栽密度的增加而增加，当施磷量超过60 kg/hm2时，产量和磷素吸收量不再随密度增加而显著增加，磷素吸收利用率(REP)、磷素农学效率(AEP)和磷素偏生产力(PFPP)逐步降低，以P60D39处理组合的产量和磷素吸收利用率最高，分别为5303.9 kg/hm2和24.4%，AEP为29.4 kg/kg; 晚稻则以施磷量在60 kg/hm2和33×104穴/hm2密度组合的产量和磷素吸收利用率最高，分别为7246.9 kg/hm2和42.4%，AEP为36.2 kg/kg。钾肥与密度试验中，早稻的钾素吸收量随着施钾量的增加而增加，施钾量在120 kg/hm2和39×104穴/hm2密度组合的处理产量和钾素吸收利用率(REK)最高，分别为6376.3 kg/hm2和67.2%，此时钾素农学效率(AEK)为15.6 kg/kg; 晚稻则以施钾量在90 kg/hm2和33×104穴/hm2密度组合的处理产量和REK最佳，分别为7025.6 kg/hm2和74.0%，AEK为21.7 kg/kg。【结论】合理的磷肥、钾肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积有效穗数和养分累积量，进而增加水稻产量和肥料利用率，但过高的磷肥和钾肥施用会抑制产量的进一步增加。建议本研究区域的早稻采用施磷量在60 kg/hm2、施钾量120 kg/hm2和39×104穴/hm2的密度组合，而晚稻采用施磷量60 kg/hm2、施钾量90 kg/hm2和33×104穴/hm2的密度组合。

水稻; 磷肥用量; 钾肥用量; 移栽密度; 产量; 养分利用率

我国是水稻种植大国，水稻种植面积占世界水稻总种植面积的20%，而稻谷总产量占世界稻谷总产量的29%，集约化水稻生产体系在我国粮食生产中发挥着至关重要的作用，在保障国内乃至国际粮食安全上都发挥着不可替代的作用。研究表明，改良水稻品种以及提高管理措施可以显著提高水稻产量[1-2]。然而，农民的过量及不平衡施肥等现象极其普遍，阻止了产量进一步增加，相反导致肥料利用率低下[3]。氮肥用量和移栽密度的合理搭配显著提高了水稻产量和氮肥利用率[4-6]，而磷肥和钾肥的投入对维持土壤肥力和作物高产也是必需的。然而，我国一些水稻种植区出现磷肥投入过高，而钾肥投入量不足等现象，导致施肥严重失衡，而且不同地区的肥料施用量差异较大。Dobermann[7]研究显示全球在过去20年每年的钾素表现为负平衡，约为-60 kg/hm2，而印度和印度尼西亚每年的钾素损失约为2040 kg/hm2，我国一些水稻种植区域已出现严重的钾素负平衡[8]。合理施用磷肥和钾肥，可以提高水稻抗性，降低病虫害的发生率[9]，提高作物品质[10]。而合理密植可以增加有效穗数，提高单位面积颖花量，提高水稻产量[11]。为此，本研究在综合前人研究的基础上，系统研究了不同施磷量和施钾量与移栽密度对双季稻产量、经济性状、磷肥和钾肥吸收转运的影响，以期为双季稻磷肥和钾肥合理施用、以及高产高效栽培技术提供科学基础。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验于2014年布置在江西省红壤性水稻田块，位于江西省红壤研究所试验基地。土壤肥力中等，磷、 钾含量相对较低，土壤类型为水稻土。供试的早稻和晚稻品种分别为益禾9号和天丰优T025。磷肥密度试验中，早稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质30.21 g/kg、全氮1.95 g/kg、全磷0.65 g/kg、全钾12.06 g/kg、速效磷 8.47 mg/kg、速效钾 63.41 mg/kg、pH 4.96; 晚稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质14.73 g/kg、全氮1.67 g/kg、全磷0.73 g/kg、全钾15.15 g/kg、速效磷 23.38 mg/kg、速效钾 73.10 mg/kg、pH 5.10。钾肥密度试验中，早稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质22.43 g/kg、全氮1.45 g/kg、全磷0.54 g/kg、全钾12.85 g/kg、速效磷 9.80 mg/kg、速效钾 84.73 mg/kg、pH 5.24; 晚稻耕作层土壤的基本理化性状为有机质14.69 g/kg、全氮1.67 g/kg、全磷0.68 g/kg、全钾15.72 g/kg、速效磷 21.18 mg/kg、速效钾 60.41 mg/kg、pH 5.04。

试验采用裂区设计，施肥量为主区，面积120 m2，密度为副区，面积为30 m2，随机区组排列，三次重复，晚稻施肥量和密度与早稻的设置相同。磷肥试验中，施磷水平设0、60、90和120 kg/hm24个水平，分别记作P0、P60、P90和P120; 移栽密度设每公顷21万穴(20 cm × 23.8 cm)、27万穴(20 cm × 18.5 cm)、33万穴(20 cm × 15.2 cm)和39万穴(20 cm × 12.8 cm)4种，分别记作D21、D27、D33和D39。钾肥试验中，施钾水平设0、90、120和150 kg/hm24个水平，分别记作K0、K90、K120和K150; 移栽密度设置同磷肥试验。

早稻播种日期为3月26日，移栽日期为4月22日，收获日期为7月21日。晚稻播种日期为6月21日，移栽日期为7月30日，收获日期为11月14日。氮肥分基肥、分蘖肥、穗肥3次施用，基肥、分蘖肥和穗肥比例为4 ∶3 ∶3； 磷肥全部用作基肥； 钾肥分基肥和穗肥，比例为5 ∶5。试验使用的肥料品种为: 尿素(N 46%)、钙镁磷肥(P2O512.5%)和氯化钾肥(K2O 60%)，磷肥试验中各处理施用尿素326.1 kg/hm2和氯化钾肥200 kg/hm2，折合N和K2O分别为150和120 kg/hm2。钾肥试验中各处理施用尿素326.1 kg/hm2和钙镁磷肥720 kg/hm2，折合N和P2O5分别为150和90 kg/hm2。试验小区间作埂隔离，并用塑料膜覆盖埂体, 保证各小区单独排灌并防止水肥渗出。

图1　不同磷肥用量和移栽密度下水稻产量Fig.1　Rice yield under different phosphorus rate and transplanting density [注(Note): 柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Different letters above the bars for different treatments are significantly different at 0.05 probability level.]

1.2测定项目及方法

水稻成熟后，每个小区单独收割测定子粒产量，采集有代表性的植株5兜，对水稻产量构成要素进行考察，包括有效穗数、穗粒数和结实率。将收获后的子粒和秸秆样品在60℃下烘干(72 h)，分别称量秸秆和子粒重量，取部分样品粉碎后测定磷和钾的养分含量。秸秆和子粒中磷和钾含量采用H2SO4-H2O2方法消煮，并分别用钒钼黄比色法和原子吸收法测定。相关计算方法:

磷素吸收利用率(P recovery efficiency，REP)=(施磷区植株地上部磷累积量-空白区地上部植株磷累积量)/施磷量×100%;

磷素农学效率(agronomic efficiency of applied P，AEP)=(施磷区产量-空白区产量)/施磷量;

磷素偏生产力(partial factor productivity of applied P，PFPP)=施磷区产量/施磷量;

钾素相关计算方法同磷。

数据采用Excel 2007 和SAS软件进行分析处理。

2　结果与分析

2.1施肥和密度对水稻产量的影响

2.1.1 磷肥和密度对水稻产量的影响试验结果表明，磷肥用量及移栽密度对水稻产量具有显著影响(图1)。早稻以P60D39的处理组合产量最高，为5303.9 kg/hm2; 晚稻以P60D33的处理组合产量最高，为7246.9 kg/hm2(表1)。水稻产量随着施磷量的增加呈先增加后降低的趋势，P60与P0、P90和P120相比，早稻产量分别提高了43.9%、3.7%和7.3%，晚稻产量分别提高了44.0%、5.7%和6.2%。从密度因子看，增加水稻移栽密度可以显著增加早稻产量，以D39的产量最高，D39与D21、D27和D33相比，产量分别增加了59.3%、 37.7%和18.7%，说明增加早稻移栽密度可以显著增加早稻产量。而对于晚稻而言，移栽密度与产量呈抛物线关系，以D33的产量最高，与其它密度处理相比，高0.8%27.8%。

表1　不同磷肥用量和移栽密度处理下水稻产量及其构成因子

注(Note): P—磷肥 P2O5rate; D—种植密度 Planting density. 数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Values followed by different letters are significantly different at 0.05 level among treatments. ns—未达显著水平No significant; **表示达到1%显著水平 Mean significant difference at 1% level.

施磷量、移栽密度以及二者的交互作用对早稻产量的影响达到了显著水平，增加移栽密度对单位面积有效穗数和单个穗子的穗粒数的影响达到了显著水平，但对结实率无影响(表1)。在同一施磷水平下有效穗数随着移栽密度的增加而增加，都以D39的有效穗数最高，而单个穗的穗粒数则相反，但有效穗数并未随着施磷量的增加而增加，相反当施磷量超过60 kg/hm2时，有效穗数有所降低，早稻产量不再增加。对于晚稻而言，施磷量和移栽密度对产量的影响达到了显著水平，但二者的交互作用不显著。增加移栽密度对有效穗数的影响达到了显著水平，但对单个穗的穗粒数和结实率无影响。与早稻不同的是，D33和D39的有效穗数无差异，但单个穗的穗粒数D33要高于D39处理。当施磷量超过60 kg/hm2时，晚稻产量不再增加，但P60D33处理组合的产量要高于P60D39处理组合。

2.1.2 钾肥和密度对水稻产量的影响试验结果表明，钾肥用量及移栽密度对水稻产量具有显著影响(图2)。早稻以K120D39的处理组合产量最高，为6376.3 kg/hm2; 晚稻以K90D33的处理组合产量最高，为7025.6 kg/hm2(表2)。早稻产量随着移栽密度的增加而增加，以D39的产量最高，与其它移栽密度相比，产量提高了9.2%61.1%。而晚稻则以D33的产量最高，但增产幅度要低于早稻，为3.2%20.4%。施用钾肥可以显著提高水稻产量，但施钾量与产量呈抛物线关系，早稻以K120的产量最高，与K0、K90和K150相比，产量分别高30.9%、10.6%和1.0%。晚稻则是以K90的产量最高，与K0、K120和K150相比，产量分别高出42.9%、 5.7%和4.9%。

图2　不同钾肥用量和移栽密度下水稻产量Fig.2　Rice yield under different potassium application and transplanting density

移栽密度对早稻和晚稻有效穗数和单个穗子的穗粒数的影响达到了显著水平，对早稻结实率的影响达到了显著水平，而对晚稻的结实率则无影响(表2)。在同一施钾水平下早稻有效穗数随着移栽密度的增加而增加，都以D39的有效穗数最高，而单个穗的穗粒数却相反。高的移栽密度并没有增加晚稻有效穗数，以D33的有效穗数最高，说明晚稻可以适当降低移栽密度。施钾对早稻和晚稻产量的影响都达到了显著水平，都呈先增加后降低的趋势。钾肥用量和移栽密度主要通过增加有效分蘖而提高水稻有效穗数及总穗粒数，进而增加水稻产量，二者的交互作用对早稻产量的影响达到了显著水平，而对晚稻产量则不显著。

表2　不同钾肥用量和移栽密度下水稻产量及其构成因子

注(Note): K—钾肥 K fertilizer; D—种植密度 Planting density; 数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Values followed by different letters for different treatments are significantly different at 0.05 probability level; ns—表示未达显著水平 Indicates no significant; *和**分别表示达到5%和1%显著水平 Mean significant at 5% and 1% level, respectively.

2.2施肥和密度对水稻养分利用效率的影响

2.2.1 磷肥和密度对水稻磷素利用效率的影响施磷对早稻和晚稻的AEP、REP和PFPP的影响都达到了显著水平(表3)，随着施磷量的增加呈递减趋势。对早稻而言，AEP所有处理中以P60D33处理组合的最高，为32.7 kg/kg，其次为P60D39处理组合，二者无显著差异。而REP和PFPP则以P60D39处理组合的最高，分别为24.4%和88.4 kg/kg。高移栽密度增加了早稻有效穗数，进而增加了生物质重，有助于磷素累积，在提高了早稻产量的同时，也提高了早稻磷素利用效率。对于晚稻而言，AEP、REP和PFPP均以P60D33处理组合的最高，分别为36.2 kg/kg、42.4%和120.8 kg/kg。同一施磷量下不同密度间的AEP和REP无显著差异，但随着施磷量的增加显著降低。相同处理下，晚稻磷肥利用率都要显著高于早稻，这是因为晚稻的穗粒数和结实率显著高于早稻，进而增加了晚稻产量和地上部磷素吸收量。

表3　不同处理水稻磷素利用效率

注(Note): P—磷肥 P2O5rate; D—种植密度 Planting density; AEP—磷素农学效率 P agronomic efficiency; REP—磷素吸收利用率 P fertilizer use efficiency; PFPP—磷肥偏生产力P partial factor productivity. 数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Values followed by different letters are significantly different among treatments at 0.05 level. ns—表示未达显著水平 Not significant; **表示达到1%显著水平 Mean significant difference at 1% level.

2.2.2钾肥和密度对水稻钾素利用效率的影响对于早稻而言，移栽密度对AEK、REK和PFPK的影响都达到了显著水平(表4)。AEK和REK与施钾量呈抛物线关系，均以K120D39处理组合最高，分别为15.6 kg/kg和67.2%，其次为K90D39处理组合，分别为12.7 kg/kg和62.6%。随着施钾量的增加，早稻的PFPK显著下降，以K90D39处理组合的最高，为62.8 kg/kg，其次为K120D39，为53.1 kg/kg。对于晚稻而言，AEK、REK和PFPK都以K90D33处理组合的最高，分别为21.7 kg/kg、74.0%和78.1 kg/kg。随着施钾量的增加，AEK、REK和PFPK呈下降趋势，K90与K120和K150相比，AEK分别高8.6和10.6 kg/kg，而REK分别高18.8和34.5个百分点。在相同处理中，晚稻的AEK要高于早稻，这是因为前者的产量较高，而REK则是施钾量在90 kg/hm2时晚稻高于早稻，但随着施钾量的升高，早稻的钾素吸收量要高于晚稻，导致早稻的REK高于晚稻。

表4　不同处理钾素利用效率

注(Note): K—钾肥 K fertilizer; D—种植密度 Planting density; AEK—钾素农学效率 K agronomic efficiency; REK—钾素吸收利用率 K fertilizer use efficiency; PFPK—钾肥偏生产力K partial factor productivity. 数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Values followed by different letters are significantly different among treatments at 0.05 level. ns—表示未达显著水平 Not significant; *和**分别表示达到5%和1%显著水平 Mean significant difference at 5% and 1% levels, respectively.

3　讨论

3.1施肥和移栽密度与水稻产量的关系

3.1.1 磷肥和移栽密度与水稻产量的关系为了满足日益增长的人口对粮食的需求，粮食产量在未来数十年需要大幅增加[12]。随着各种信息技术不断地在农业领域得到应用，各种有助于增产的耕作栽培管理技术以及高产品种不断涌现。截止到2013年，中国水稻的种植面积为30.3百万公顷，总产量达到了203.6百万吨，单产水平达到了6.7 t/hm2[13]，远高于4.5 t/hm2的世界平均水平[14]。然而，肥料的不合理施用已经影响到粮食产量的进一步增加，过高的磷肥施用量已经对环境构成了一定威胁[15]。合理施用磷肥和适当增加移栽密度可以提高水稻有效穗数，进而提高水稻产量。从试验结果得出，磷肥用量和移栽密度对早稻和晚稻产量的影响都达到了显著水平，二者合理搭配能够显著地提高水稻产量。对于早稻而言，增加移栽密度增加了有效穗数，进而增加了产量，其中D39的产量最高，但使用更高的移栽密度能否进一步增加本研究区域的早稻产量有待进一步研究。但对于晚稻而言，晚稻季的温度较高有助于水稻分蘖，使得D33的有效穗数和穗粒数要高于D39处理。说明在种植早稻时可以适当提高移栽密度以提高有效穗数，而晚稻则需适当降低移栽密度。合理施用磷肥也要依据土壤磷含量，如鲁如坤[16]的研究表明，土壤Olsen-P含量达到57 mg/kg即可满足水稻高产需求。本研究中早稻和晚稻的Olsen-P含量分别为8.47和23.38 mg/kg，当施磷量超过60 kg/hm2时早稻和晚稻产量都不再增加。施磷量和移栽密度影响着水稻有效穗数和产量，但二者的合理搭配对提高水稻产量是必不可少的。本研究中早稻产量随着移栽密度的增加而增加，说明在本研究区域可以适当增加早稻的移栽密度以提高早稻产量，而对于晚稻应适当降低移栽密度，过高的移栽密度并没有显著增加有效穗数和产量。

3.1.2 钾肥和移栽密度与水稻产量的关系钾素参与了植物许多重要的生理过程，有改善农作物品质和提高抗逆性等功能[17]，合理的钾素养分管理对于钾素资源的有效利用尤为重要，长期施用钾肥能提高水稻产量和维持土壤钾素肥力[18-19]。缺钾影响水稻的净光合速率，导致光合作用的关键酶含量降低，并降低水稻叶片的光饱和点，影响水稻光合作用[20]，适量钾肥施用可以提高水稻单位面积有效穗数，群体叶面积指数和干物质累积量[21]，促进水稻植株对钾素的吸收和积累[22]，以及养分从水稻的茎叶部位向穗输送[23]，并可降低稻瘟病的病穗率，提高水稻抗病能力，增加水稻结实率等[24]，进而提高产量。本研究中，施钾量和移栽密度对早稻和晚稻产量的影响都达到了显著水平，施钾量与产量呈抛物线关系，早稻以K120的产量最高，而晚稻则以K90的产量最高，晚稻可利用早稻残留的钾素，因此早稻可适当增加施钾量，晚稻可适当降低施钾量。移栽密度对早稻和晚稻有效穗数的影响都达到了显著水平，但晚稻D33的有效穗数要高于D39处理。王强盛等[25]的研究表明过量钾肥施用会造成拔节前吸钾比例较大，从而抑制有效分蘖。本研究中，早稻以D39的产量最高，而晚稻则以D33的产量最高，说明在施用钾肥时既要考虑钾肥用量和移栽密度间的合理搭配，也要考虑种植季节。

3.2施肥水平和移栽密度与肥料利用效率的关系

3.2.1 施磷水平和移栽密度与磷素利用效率的关系我国水稻磷肥利用率地区间的变异范围为11.6%13.7%[26]。大量磷肥投入导致磷在土壤中累积，导致我国磷素吸收/磷素投入仅有45.7%，并且每年的磷素过量14.7 kg/hm2[27]，土壤Olsen-P含量从1980年到2007年增加了17.3 mg/kg[28]。高的土壤磷含量导致了低的产量反应和磷肥利用率，增加了磷素从土壤到水体的迁移量，进而加剧了我国水体富营养化的程度[29-30]。鲁如坤等[31]研究表明，我国一些南方省份的农田磷素盈余年增长率高达7%，磷肥施用量是作物移走量的3倍。合理施用磷肥非常重要，施磷可促进水稻植株生长，同时提高杂交水稻对氮、钾的吸收利用[32]。在本研究中，早稻和晚稻的AEP、REP和PFPP随着施磷量的增加都显著降低。早稻的AEP最高的出现在P60D33组合处理，为32.7 kg/kg，但与P60D39处理组合无显著性差异，但产量、REP和PFPP都以P60D39组合处理的最高。晚稻的则都以P60D33处理组合的最高。早稻和晚稻的施磷水平在60 kg/hm2时，其各密度水平具有较高REP，早稻的范围为16.0%24.4%，晚稻的范围为33.7%42.4%。在同一处理中，早稻和晚稻的有效穗数相差不大，但晚稻的穗粒数和结实率都显著高于早稻，而70%的磷都存在于子粒中[33]，使得晚稻的磷素利用率都显著高于早稻。然而，施磷量低于60 kg/hm2时是否能够得到更高的产量和磷肥利用率有待进一步研究，但是综合考虑产量和维持磷素表观平衡，60 kg/hm2左右的施磷量是必需的[34]。

3.2.2 施钾水平和移栽密度与钾素利用效率的关系我国水稻钾肥利用率地区间的变异范围为29.0%33.8%[26]。本研究中，早稻上施钾量与AEK和REK呈抛物线关系，与PFPK呈线性负相关，其中K120D39的AEK和REK最高，与其它处理组合相比，分别高2.913.4 kg/kg和4.643.6个百分点。虽然K120D39的PFPK低于K90D39处理组合，但前者的产量要显著高于后者，高726.8 kg/hm2。同一施钾水平下，早稻钾素利用率随着移栽密度的增加而增加，这是因为移栽密度增加了有效穗数，进而增加了干物质重，这有助于钾素在地上部累积。研究表明，D39与其它密度相比，地上部钾素累积量高5.232.3 kg/hm2。而对于晚稻，随着施钾量的增加，钾素利用率呈下降趋势，虽然K90D33的钾素农学效率略低于K90D27处理组合，但前者产量比后者高507.9 kg/hm2。REK和PFPK都以K90D33处理组合的最高。在同一处理中，当施钾量在90 kg/hm2时，晚稻的REK要高于早稻，但随着施钾量的升高，早稻的REK高于晚稻，这是因为晚稻的收获指数平均比早稻高0.13，而84%的钾素都在秸秆中[33]，随着施钾量的升高，早稻的地上部钾素累积量高于晚稻导致REK前者高于后者(表4)。与早稻相比，晚稻在产量最高时，不仅降低了施钾量，同时降低了移栽密度，晚稻种植季节的高温不仅有助于水稻分蘖，同时可以促进养分吸收，提高养分利用率，且晚稻可以有效地利用早稻季残留养分。本研究获得了较高钾素利用率，与较低的土壤速效钾含量也存在一定关系，然而过量施钾并没有显著的增加钾素吸收量，因为过量施钾会降低水稻群体吸钾量[25]。

3.3磷、钾用量和密度的协同优化

移栽密度和磷钾施用量对水稻的有效穗数、群体叶面积指数和干物质累积量具有显著影响，可提高水稻产量和品质[10]。在水氮管理基础上配施磷钾可以调节结实期稻株生理代谢活性，促进抽穗及成熟期各养分的累积，提高根系活力[35]，促进地上部干物质积累，提高子粒产量[36]。本研究磷肥试验中，早稻以P60D39处理组合具有较高的REP(29.4%)和PFPP(88.4 kg/kg)，REP略低于P60D33组合(32.7%)，但前者具有较高的产量，增加了7.2%。而晚稻以P60D33处理组合的最高。钾肥试验中早稻在K120D39处理组合的产量、REK和PFPK最高，而晚稻则以K90D33处理组合的最高。施用磷钾肥和增加移栽密度提高了水稻产量，但过高的施肥量并没有显著提高养分利用率，相反会造成资源浪费和环境污染。在考虑施肥量的同时，还要考虑种植季节，如本研究中晚稻季可以适当降低移栽密度，早稻的施钾量要高于晚稻，晚稻可以充分利用早稻季残留养分等。因此，在当前着重考虑水氮管理的同时，协调磷钾肥用量和移栽密度，并考虑不同种植季节是实现水稻高产及高磷肥和钾肥利用率的关键。本研究中，早稻和晚稻的施磷量在60 kg/hm2，施钾量早稻在120 kg/hm2，晚稻在90 kg/hm2，移栽密度早稻在39万穴/hm2，晚稻在33万穴/hm2时具有较高的产量和利用率，是适宜当地的磷钾肥用量和移栽密度。但使用更高的移栽密度(大于39万穴/hm2)能否进一步增加本研究区域的早稻产量还有待进一步研究。

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Optimum combination of phosphorus, potassium and density for double-rice systems

XU Xin-peng1,2, WANG Xiu-bin1, LI Da-ming3, LIU Kai-lou3, YU Xi-chu3, LIANG Guo-qing1, HE Ping1, ZHOU Wei1*

(1InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China;2InstituteofPlantNutrientandResources,BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences,Beijing100097,China;3JiangxiInstituteofRedSoil,Jiangxi, 331717,China)

【Objectives】 In order to determine effects of phosphorus (P) and potassium (K) fertilizer application and transplanting density (D) on double-rice systems, field experiments were conducted to study yield, yield components and phosphorus and potassium use efficiency of double-rice in Jiangxi province.【Methods】 Two split-plot experimental designs were conducted with different phosphorus and potassium application amounts and transplanting density to study grain yield and phosphorus and potassium use efficiency. There were four P rates (P2O50, 60, 90 and 120 kg/hm2designated P0, P60, P90 and P120) and four transplanting densities (21×104, 27×104, 33×104, 39×104hole/hm2designated D21, D27, D33 and D39) for phosphorus experiment. In potassium experiment, there were four K rates (K2O 0, 90, 120, 150 kg/hm2designated K0, K90, K120 and K150) and four transplanting densities similar to phosphorus experiment. The grain yield and its components were measured, and P and K uptake and use efficiency were analyzed at rice maturity.【Results】 In the P and plant density experiment for the same P level, the early rice yield and P uptake kept increased with the increasing of plant density until that the P application rate exceeded 60 kg/hm2. The P recovery efficiency (REP), P agronomic efficiency (AEP) and P partial factor productivity (PFPP) were decreased in similar trends like yield. The highest yield and REP were in combination of P2O560 kg/hm2and 39×104hole/hm2, in which the yield was 5303.9 kg/hm2and REP 24.4%, and the AEP 29.4 kg/kg. The highest yield and REP were obtained in combination of P2O560 kg/hm2and 33×104hole/hm2for late rice, in which the yield was 7246.9 kg/hm2, REP was 42.4% and AEP 36.2 kg/kg. In potassium experiment, transplanting density and K fertilizer application increase K uptake for early rice, the highest grain yield and K recovery efficiency (REK) were in combination of K2O 120 kg/hm2and density of 39×104hole/hm2, in which the yield was 6376.3 kg/hm2, REK was 67.2% and K agronomic efficiency (AEK) 15.6 kg/kg for early rice, the three highest indexes in late rice were obtained in combination of K2O 90 kg/hm2and density of 33×104hole/hm2, in which the yield was 7025.6 kg/hm2, REK was 74.0% and AEK 21.7 kg/kg.【Conclusions】 Rational combination of phosphorus and potassium fertilizer and transplanting density can indeed significantly increase the effective panicle number of per unit area and total nutrient uptake, which is the main reason for yield increases and fertilizer use efficiency. High P and K fertilizer applications alone do not contribute to yield increases. The results suggested the optimum combination is P2O560 kg/hm2, K2O 120 kg/hm2plus density of 39×104hole/hm2for early rice, and P2O560 kg/hm2, K2O 90 kg/hm2plus density of 33×104hole/hm2for late rice under double-rice systems in the studied region.

rice; P fertilizer rate; K fertilizer rate; planting density; grain yield; nutrient use efficiency

2014-12-31接受日期: 2015-08-04网络出版日期: 2015-12-08

现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-01-31); 农业部公益性行业(农业)科研专项(201003016); 国家重点基础研究发展计划(2013CB127405)资助。

徐新朋(1984—)，男，河北承德人，博士，主要从事新型肥料研发及作物养分管理。 E-mail: xinpengxu@163.com

E-mail: wzhou@caas.ac.cn

S511.4+2; S506.2

A

1008-505X(2016)03-0598-11