1、鉀是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必需的大量元素之一，在水稻的生命活動(dòng)中廣泛參與植株體光合作用、CO2的同化率、蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)、氣孔運(yùn)動(dòng)、酶活化、有機(jī)酸代謝及抗逆反應(yīng)、籽實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量形成等過(guò)程。伴隨高產(chǎn)水稻品種的推廣種植、復(fù)種指數(shù)的提高、肥料施用比例的失衡以及我國(guó)可溶性鉀肥資源的嚴(yán)重緊缺，造成我國(guó)南方稻田土壤鉀素出現(xiàn)嚴(yán)重虧缺，進(jìn)而限制了水稻產(chǎn)量。在當(dāng)前生產(chǎn)條件下，本文系統(tǒng)地研究了不同供鉀水平下不同水稻品種的鉀素營(yíng)養(yǎng)特性及建立了鉀素營(yíng)養(yǎng)診斷

2、指標(biāo);明確了不同水稻品種的鉀肥適宜用量以及鉀素效率差異;闡明了氮鉀肥平衡施用及其在水稻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的互作效應(yīng);探討了水稻-油菜輪作體系中維持作物產(chǎn)量及土壤肥力的鉀肥適宜用量以及合理的運(yùn)籌方式，以期為我國(guó)南方、特別是湖北省水稻生產(chǎn)中的鉀素養(yǎng)分高效管理及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考及技術(shù)支撐。主要研究結(jié)果如下。
　　(1)適量施用鉀肥顯著增加水稻地上部干物質(zhì)積累量、鉀素積累量以及二者在各器官的積累量。水稻地上部干物質(zhì)和鉀素積累與移栽后

3、天數(shù)符合Logistic生長(zhǎng)曲線(xiàn)模型。干物質(zhì)積累速率和鉀素積累速率均隨生育進(jìn)程呈單峰變化特征，干物質(zhì)最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間平均為移栽后67.8 d，而鉀素最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間平均為移栽后44.0 d。施用鉀肥使鉀素快速積累持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)了3.0 d，鉀素最大積累速率增加了3.0 kg/(hm2·d)。施用鉀肥明顯降低了葉片和籽實(shí)器官鉀素分配比例，增加了葉鞘和莖稈鉀素分配比例，對(duì)根部鉀素分配比例無(wú)明顯影響;水稻生育期鉀素積累主要集中在分蘗始期

4、至齊穗期，占成熟期積累量的83.6％。
　　(2)第二功能葉片鉀含量以及頂1葉和頂4葉鉀含量比值(LBKR1/4)均可作為水稻鉀素營(yíng)養(yǎng)診斷的指標(biāo)。水稻主莖葉片和葉鞘的鉀含量存在明顯的葉位空間差異，各葉位鉀含量對(duì)施鉀量的響應(yīng)程度表現(xiàn)為下部葉片（葉鞘）＞上部葉片（葉鞘）、葉鞘＞葉片。主莖各葉位葉片和葉鞘鉀含量均與植株吸鉀量和產(chǎn)量有顯著的相關(guān)關(guān)系;基于第二功能葉穩(wěn)定性和采樣便捷性等特點(diǎn)，倘若以水稻主莖從上往下的第二功能葉作為診斷部位，以

5、最佳產(chǎn)量的95％作為產(chǎn)量臨界值標(biāo)準(zhǔn)，本研究條件下，當(dāng)?shù)诙δ苋~鉀含量在分蘗初期、分蘗盛期、有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、孕穗期和齊穗期分別低于1.34％、1.58％、1.98％、2.09％、1.33％和1.27％時(shí)，則水稻植株處于鉀素缺乏水平，需要補(bǔ)充鉀肥以維持其正常的鉀素需求。另外，LBKR1/4與植株吸鉀量及稻谷產(chǎn)量也均具有極顯著的指數(shù)關(guān)系，利用LBKR1/4作為水稻鉀營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)可以消除因生育期不同而造成的差異;當(dāng)各生育期的LBKR1/

6、4＞1.10時(shí)，需要補(bǔ)施鉀肥，否則存在減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
　　(3)在土壤缺鉀條件下，增施鉀肥顯著提高稻谷產(chǎn)量，平均增幅為18.9％。不同水稻品種的適宜鉀肥用量存在較大差異，變幅為67.6～164.0 kg K2O/hm2。各品種百千克籽粒需鉀量隨供鉀水平的增加而顯著增加，在不施鉀和施鉀處理下的變幅分別為1.05～1.62 kg和1.40～3.59 kg。各品種鉀素利用效率隨供鉀水平增加而顯著降低。根據(jù)缺鉀脅迫下的稻谷產(chǎn)量以及鉀素利用效

7、率、施鉀增產(chǎn)率和鉀肥適宜用量等指標(biāo)對(duì)8個(gè)水稻品種的鉀效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以得出華安3號(hào)(NO.4)和金優(yōu)527(NO.7)屬于高產(chǎn)高效且高響應(yīng)易滿(mǎn)足型品種，該類(lèi)型品種可以在土壤供鉀水平較低的地區(qū)種植，通過(guò)少量施用鉀肥，可以獲得較高的水稻產(chǎn)量和鉀肥效率以及達(dá)到節(jié)約鉀肥資源的目的。
　　(4)與氮鉀肥均不施用的處理相比，氮鉀肥配施處理下兩年的稻谷增幅最高可分別達(dá)42.2％和62.9％;氮鉀肥配比為180 kg N/hm2和120 kg K

8、2O/hm2較為合理，其與單施氮肥和單施鉀肥相比，稻谷增幅分別為17.6％和41.1％。氮鉀肥合理配施通過(guò)增加每穗粒數(shù)來(lái)提高稻谷產(chǎn)量，其直接通徑系數(shù)為1.017，總通徑系數(shù)為0.920。氮鉀交互效應(yīng)對(duì)稻谷產(chǎn)量及鉀素吸收量均具有顯著的影響。氮鉀肥合理配施顯著提高肥料利用率，氮、鉀肥用量分別為180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2時(shí)的肥料利用率較高，氮肥和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率分別為12.6 kg/kg和13.5 kg/kg，吸收利

9、用率分別為51.5％和83.9％。隨鉀肥用量的增加及生育期的推進(jìn)，水稻葉片SPAD值對(duì)氮肥施用的響應(yīng)程度隨之增加;缺氮加快下部葉片的黃化與衰老。缺鉀在施氮條件下造成葉片中可溶性糖大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致比葉重增加;水稻葉色（葉綠素含量）在不施氮條件下不受缺鉀的影響，而在施氮條件下，缺鉀造成水稻葉片單位質(zhì)量及單位葉面積氮含量和葉綠素含量顯著增加，則為田間條件下水稻葉色呈現(xiàn)暗綠的主要原因，從而影響生育期氮素植株?duì)I養(yǎng)診斷。
　　(5)不同生態(tài)

10、區(qū)水稻-油菜輪作條件下，施用鉀肥可增加作物產(chǎn)量;油菜產(chǎn)量增幅(7.0～32.6％)明顯大于水稻產(chǎn)量增幅(2.8～9.1％)，且作物產(chǎn)量增幅均隨種植年限的延長(zhǎng)而增加。在第一個(gè)輪作周期內(nèi)的作物產(chǎn)量增幅在各試驗(yàn)點(diǎn)間的大小順序表現(xiàn)為:蘄春（砂質(zhì)粘土）＞武穴（壤土）＞赤壁（粉質(zhì)粘壤）＞荊州（粉砂粘壤）。作物產(chǎn)量增幅與初始土壤速效鉀和緩效鉀含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。從不同試驗(yàn)點(diǎn)輪作后的鉀素表觀平衡情況可以看出，不管施鉀與否，輪作周期總的鉀素表觀平衡均

11、表現(xiàn)為虧損狀態(tài)，變幅為133.0～962.2 kg K/hm2，但通過(guò)施用鉀肥緩解這種負(fù)平衡，并且在不同試驗(yàn)點(diǎn)K2水平時(shí)，鉀素虧缺水平在允許虧缺范圍內(nèi)。在連續(xù)種植條件下，不施鉀和低鉀處理的土壤交換性鉀和非交換性鉀含量始終低于施鉀處理。不同試驗(yàn)點(diǎn)，水稻和油菜季鉀肥用量在90～180 kg K2O/hm2條件下可以獲得較高產(chǎn)量及維持0～20 cm和20～40 cm的土壤鉀含量。
　　(6)水稻-油菜輪作系統(tǒng)中，水稻季鉀肥的后效比油菜季