长期秸秆还田下基于东北水稻高产和钾素平衡的钾肥用量研究

摘要

[目的]通过5年定位试验,系统研究东北稻区秸秆还田条件下不同钾肥用量对水稻产量、钾素利用率和土壤供钾能力的影响,为秸秆还田下水稻钾肥合理施用提供科学依据.[方法]于2015—2019年在东北水稻主产区吉林省前郭县开展田间定位试验.共设6个钾肥用量(K2O)处理,分别为0(K0)、30(K30)、60(K60)、90(K90)、120(K120)和150 kg/hm2(K150),水稻收获后,测定籽粒产量与生物产量、植株钾含量及0—20和20—40 cm土层土壤速效钾、缓效钾和全钾含量,并计算作物钾积累量、钾素利用效率和土壤-作物系统的钾素表观平衡状况.[结果]施钾可提高水稻籽粒产量和生物产量,与不施钾相比,平均增幅依次为7.6％～14.5％、6.3％～10.9％,以K60和K90处理籽粒产量和生物产量最高.不同施钾处理间收获指数没有显著差异.钾素表观回收率、农学利用率和偏生产力均随钾肥用量的增加而下降.K60、K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量高于K0和K30处理,全钾含量6个处理间没有显著差异.K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量间也没有显著差异.在5年试验中,K0和K30处理土壤钾素表观平衡均表现为亏缺,K60处理农田钾素投入量和输出量基本平衡,当钾肥用量增加至90 kg/hm2以上,农田钾素表观平衡呈现盈余状态,并随钾肥用量的增加显著增加.盈余率与钾肥用量、籽粒产量、土壤速效钾含量、钾素利用效率分别进行拟合得出,当盈余率为0时,钾肥用量为53.1 kg/hm2,籽粒产量为10035 kg/hm2,0—20和20—40 cm土壤速效钾含量分别为103.04和91.56 mg/kg,钾素表观回收率为40.4％,钾素农学利用率为21.2 kg/kg,钾素偏生产力为202.2 kg/kg.[结论]在秸秆还田条件下,施用钾肥对水稻依然有明显增产效果.年施K2O 30 kg/hm2,土壤钾素处于亏缺状态;年施K2O 60 kg/hm2增产效果最好,且土壤钾素处于基本平衡状态,土壤速效钾和缓效钾含量处于稳定状态;年施K2O超过90 kg/hm2后,虽然钾盈余量增加,但对土壤速效钾和缓效钾含量没有进一步增加的效果,水稻产量甚至还有下降的趋势.以理论盈余率为0时钾肥用量的95％为置信区间,钾肥用量在50～56 kg/hm2范围内既可保证较高的水稻产量和钾素利用效率,又可维持土壤供钾能力,可作为东北稻区秸秆还田下水稻钾肥推荐用量.