钾是植物生长发育过程中必需的大量元素之一，在水稻的生命活动中广泛参与植株体光合作用、CO2的同化率、蛋白质合成、细胞渗透调节、气孔运动、酶活化、有机酸代谢及抗逆反应、籽实品质及产量形成等过程。伴随高产水稻品种的推广种植、复种指数的提高、肥料施用比例的失衡以及我国可溶性钾肥资源的严重紧缺，造成我国南方稻田土壤钾素出现严重亏缺，进而限制了水稻产量。在当前生产条件下，本文系统地研究了不同供钾水平下不同水稻品种的钾素营养特性及建立了钾素营养诊断指标;明确了不同水稻品种的钾肥适宜用量以及钾素效率差异;阐明了氮钾肥平衡施用及其在水稻生长发育过程中的互作效应;探讨了水稻-油菜轮作体系中维持作物产量及土壤肥力的钾肥适宜用量以及合理的运筹方式，以期为我国南方、特别是湖北省水稻生产中的钾素养分高效管理及农业可持续发展提供理论参考及技术支撑。主要研究结果如下。 (1)适量施用钾肥显著增加水稻地上部干物质积累量、钾素积累量以及二者在各器官的积累量。水稻地上部干物质和钾素积累与移栽后天数符合Logistic生长曲线模型。干物质积累速率和钾素积累速率均随生育进程呈单峰变化特征，干物质最大积累速率出现时间平均为移栽后67.8 d，而钾素最大积累速率出现时间平均为移栽后44.0 d。施用钾肥使钾素快速积累持续时间延长了3.0 d，钾素最大积累速率增加了3.0 kg/(hm2·d)。施用钾肥明显降低了叶片和籽实器官钾素分配比例，增加了叶鞘和茎秆钾素分配比例，对根部钾素分配比例无明显影响;水稻生育期钾素积累主要集中在分蘖始期至齐穗期，占成熟期积累量的83.6％。 (2)第二功能叶片钾含量以及顶1叶和顶4叶钾含量比值(LBKR1/4)均可作为水稻钾素营养诊断的指标。水稻主茎叶片和叶鞘的钾含量存在明显的叶位空间差异，各叶位钾含量对施钾量的响应程度表现为下部叶片（叶鞘）＞上部叶片（叶鞘）、叶鞘＞叶片。主茎各叶位叶片和叶鞘钾含量均与植株吸钾量和产量有显著的相关关系;基于第二功能叶稳定性和采样便捷性等特点，倘若以水稻主茎从上往下的第二功能叶作为诊断部位，以最佳产量的95％作为产量临界值标准，本研究条件下，当第二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于1.34％、1.58％、1.98％、2.09％、1.33％和1.27％时，则水稻植株处于钾素缺乏水平，需要补充钾肥以维持其正常的钾素需求。另外，LBKR1/4与植株吸钾量及稻谷产量也均具有极显著的指数关系，利用LBKR1/4作为水稻钾营养诊断指标可以消除因生育期不同而造成的差异;当各生育期的LBKR1/4＞1.10时，需要补施钾肥，否则存在减产的风险。 (3)在土壤缺钾条件下，增施钾肥显著提高稻谷产量，平均增幅为18.9％。不同水稻品种的适宜钾肥用量存在较大差异，变幅为67.6～164.0 kg K2O/hm2。各品种百千克籽粒需钾量随供钾水平的增加而显著增加，在不施钾和施钾处理下的变幅分别为1.05～1.62 kg和1.40～3.59 kg。各品种钾素利用效率随供钾水平增加而显著降低。根据缺钾胁迫下的稻谷产量以及钾素利用效率、施钾增产率和钾肥适宜用量等指标对8个水稻品种的钾效率进行评价，可以得出华安3号(NO.4)和金优527(NO.7)属于高产高效且高响应易满足型品种，该类型品种可以在土壤供钾水平较低的地区种植，通过少量施用钾肥，可以获得较高的水稻产量和钾肥效率以及达到节约钾肥资源的目的。 (4)与氮钾肥均不施用的处理相比，氮钾肥配施处理下两年的稻谷增幅最高可分别达42.2％和62.9％;氮钾肥配比为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2较为合理，其与单施氮肥和单施钾肥相比，稻谷增幅分别为17.6％和41.1％。氮钾肥合理配施通过增加每穗粒数来提高稻谷产量，其直接通径系数为1.017，总通径系数为0.920。氮钾交互效应对稻谷产量及钾素吸收量均具有显著的影响。氮钾肥合理配施显著提高肥料利用率，氮、钾肥用量分别为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2时的肥料利用率较高，氮肥和钾肥农学利用率分别为12.6 kg/kg和13.5 kg/kg，吸收利用率分别为51.5％和83.9％。随钾肥用量的增加及生育期的推进，水稻叶片SPAD值对氮肥施用的响应程度随之增加;缺氮加快下部叶片的黄化与衰老。缺钾在施氮条件下造成叶片中可溶性糖大量积累，进而导致比叶重增加;水稻叶色（叶绿素含量）在不施氮条件下不受缺钾的影响，而在施氮条件下，缺钾造成水稻叶片单位质量及单位叶面积氮含量和叶绿素含量显著增加，则为田间条件下水稻叶色呈现暗绿的主要原因，从而影响生育期氮素植株营养诊断。 (5)不同生态区水稻-油菜轮作条件下，施用钾肥可增加作物产量;油菜产量增幅(7.0～32.6％)明显大于水稻产量增幅(2.8～9.1％)，且作物产量增幅均随种植年限的延长而增加。在第一个轮作周期内的作物产量增幅在各试验点间的大小顺序表现为:蕲春（砂质粘土）＞武穴（壤土）＞赤壁（粉质粘壤）＞荆州（粉砂粘壤）。作物产量增幅与初始土壤速效钾和缓效钾含量呈显著的负相关关系。从不同试验点轮作后的钾素表观平衡情况可以看出，不管施钾与否，轮作周期总的钾素表观平衡均表现为亏损状态，变幅为133.0～962.2 kg K/hm2，但通过施用钾肥缓解这种负平衡，并且在不同试验点K2水平时，钾素亏缺水平在允许亏缺范围内。在连续种植条件下，不施钾和低钾处理的土壤交换性钾和非交换性钾含量始终低于施钾处理。不同试验点，水稻和油菜季钾肥用量在90～180 kg K2O/hm2条件下可以获得较高产量及维持0～20 cm和20～40 cm的土壤钾含量。 (6)水稻-油菜轮作系统中，水稻季钾肥的后效比油菜季钾肥后效明显。对于轮作系统而言，K90-45处理(水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2和45 kgK2O/hm2)和K90-90（水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2）处理的作物产量、农学利用率和吸收利用率均较高;然而K90-45处理相比K90-90处理，可适当减少轮作系统中钾肥的施用量。综合来看，在钾肥资源紧缺的情况下，稻-油轮作系统中钾肥施用可以遵循水稻季偏施，油菜季减量的原则。
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