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摘要 为探索矿物硅钾肥的后效作用，本研究在第一茬油菜收获后继续种植水稻，比较了不同处理对水稻生理指标和土壤速效钾和缓效钾的影响。结果表明：在不施氮磷肥的情况下，单施硅钾肥对水稻生长没有明显的后效促进作用。在氮磷供应充足的情况下，硅钾肥相比常规施肥具有更好的后效作用，主要体现在对水稻产量的促进上，硅钾肥各处理的总体增产效果为5.9%，其中使用量最高的处理（NPK SiK3）增产效果达12.0%。土壤速效钾含量结果表明硅钾肥比常规肥料更能促进水稻对土壤养分的吸收。
关键词 硅钾肥；水稻；后效作用；产量
中图分类号 S511；S147.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0018-03
Aftereffects of Silicon-potassium Mineral Fertilizer on Rice
LI Ji-jin LI Yu-fei ZOU Guo-yuan LIU Ben-sheng XU Jun-xiang SUN Qin-ping *
（Institute of Plant Nutrition and Natural Resources，Beijing Academy of Agriculture and Forestry，Beijing 100097）
Abstract In order to study the aftereffects of silicon-potassium mineral fertilizer，we planted rice after the rape harvest，and compared the fertilizer effects on the physiological characteristic and soil available potassium and slowly available potassium content.The results showed that no evident acceleration was found on rice growth in SiK compared with CK treatment.In the case of sufficient nitrogen and phosphorus supply，silicon-potassium mineral fertilizer showed better aftereffects than conventional fertilizer，which was mainly reflected on the improved of rice yields.The mean increase production effect of various silicon-potassium mineral fertilizer treatments was 5.9%，and the increase production effect of NPK SiK3 reached 12.0%.The result of soil available potassium indicated that silicon-potassium mineral fertilizer performed better than conventional fertilizer in improving of the absorption of rice on soil nutrients.
Key words silicon-potassium mineral fertilizer；rice；aftereffects；yield
据联合国粮农组织估计，发展中国家粮食增产的55%来源于化肥的贡献，而对于我国，化肥对粮食的增产效果约为40%。但近几年中，化肥的增产效果降低，肥料的利用效率也明显降低。究其原因，除在个别作物上肥料的投入过量外，养分的不平衡也是重要原因[1]，特别是钾肥和中、微量元素养分的投入较低，限制了很多作物产量的进一步提高，农产品质量也在下降，而土壤的钾素含量也在不断耗竭[2]。
我国可溶性钾资源稀缺，75%的农用氯化钾或者硫酸钾都需要进口[3]。为从根本上解决我国国产钾肥供应紧张的问题，开发难溶性钾资源生产矿物钾肥——如硅钾肥等正受到越来越多的重视。矿物硅钾肥料以富钾岩石和石灰为原料，经过水热反应生成[4]。与传统农用的钾肥相比，硅钾肥不但含有钾元素，而且含有硅、钙等大量对作物有益的元素，应用前景看好[5]。已有研究显示硅钾肥可以改善土壤性状，增强供钾能力，提高作物叶绿素含量、叶面积和产量[4，6-8]，具有部分替代传统钾肥的作用[9]。
李吉进等报道了硅钾矿物肥料在油菜上的盆栽应用效果[10]，对比了常规钾肥和不同施用量的硅钾肥对生菜叶绿素、VC和产量等指标的影响。本文将在此基础上以水稻为试供作物研究硅钾肥的后效作用，旨在为硅钾肥的合理使用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在北京市农林科学院植物营养与资源研究所温室进行。供试土壤为北京市昌平区褐潮土，种植上一茬油菜前的基础理化性质为：pH值8.0，碱解氮59.8 mg/kg，全氮0.989 g/kg，速效磷3.40 mg/kg，全磷261 g/kg，速效钾68.8 mg/kg，有机质19.1 g/kg。
1.2 试验材料
试验所用硅钾矿物肥料为中科院地质与地球物理所创制的一种新型矿物肥料，含水溶性和枸溶性钾5%左右，含20%左右的枸溶性硅、35%的枸溶性钙和镁、5%的枸溶性铁、微量枸溶性锰及其他枸溶性微量元素，具体性状为：全硅28.25%，有效硅14.2%，全钾5.45%，速效钾1.98%，pH值11.8。试供作物为水稻。 1.3 试验设计
本研究的上一茬盆栽作物为油菜，共设7个处理，如表1所示。2008年5月油菜收获后，各处理均不再施底肥，立即种植水稻，每个处理设置4次重复[11]。盆栽容器为外径25 cm、高30 cm的塑料盆，每盆装土10 kg。水稻每盆种植5穴，每穴3株，为保障土壤氮素供应，除CK处理外，7月28日每盆追施尿素1 g。
1.4 样品采集与测定
于分蘖期记录分蘖数。叶绿素含量采用便携式叶绿素测定仪SPAD-502测定。收获时测量株高，籽粒于70 ℃恒温烘干后测定产量，土壤样品风干后测定速效钾和缓效钾。土壤速效钾含量采用1 mol/L乙酸铵提取-火焰光度法测定；缓效钾采用1 mol/L硝酸消煮法-火焰光度法测定[12]。
1.5 数据处理与统计分析
所有数据经Excel处理后，用SPSS 16.0进行单因素方差分析，多重比较方法为LSD，显著性水平设为0.05。
2 结果与分析
2.1 矿物硅钾肥后效作用对水稻生长的影响
施用氮磷肥的处理（NP、NPK、NP SiK1、NP SiK2、NP SiK3）水稻分蘖数平均为31.1棵，不管是常规的NPK处理，还是施硅钾肥的处理，各处理间均无显著差异（P>0.05）（图1A）。而CK和SiK处理（P<0.05）的水稻平均分蘖数为15.1棵，二者均显著低于施氮磷肥的各处理（P<0.05）。
与分蘖数结果相似，施用氮磷肥各处理的SPAD值也没有显著差异（P>0.05），并且显著高于SiK和CK处理（P<0.05）；不同的是单施硅钾肥的SiK处理SPAD值显著高于CK处理（P<0.05）（图1B）。
水稻株高结果如图1C所示，最高值出现在NP SiK3处理（83.9cm），最低值出现在SiK处理（69.3cm）。NP SiK1和NP SiK3处理的株高显著高于NPK处理（P<0.05），但与NP和NP SiK2处理没有显著差异（P>0.05）；NPK处理显著高于SiK处理和CK处理（P<0.05），而后两者无显著差异（P>0.05）。
CK和SiK处理的水稻产量无显著差异（P>0.05）（图1D），且均显著低于施用了氮磷肥的各处理（P<0.05）。水稻产量最高的为NP SiK3处理（85.7 g/盆），显著高于NP、NPK和NPK SiK1处理（P<0.05）；而其中施用了钾肥处理的产量显著高于未施钾肥的（P<0.05）。施用硅钾肥加氮磷肥（NP SiK1、NP SiK2和NP SiK3）相比常规施肥（NPK）的总体增产效果为5.9%，硅钾肥使用量最高的处理的增产效果达12.0%。
2.2 矿物硅钾肥后效作用对土壤速效钾和缓效钾含量的影响
水稻收获后各处理土壤速效钾和缓效钾含量如图2所示，速效钾含量最高的是CK处理（121.4 mg/kg），最低的是NPK SiK1处理（98.4 mg/kg）。施硅钾肥的各处理土壤速效钾均不同程度的低于CK和NPK处理，其中与NPK SiK1、NPK SiK2和SiK处理对比差异显著（P<0.05）。土壤缓效钾在各处理间并无显著差异（P>0.05）。
3 结论与讨论
水稻分蘖期氮素营养起主导作用[12]，因此本研究显示施氮处理的分蘖数显著高于未施氮处理。值得注意的是，在施用氮磷肥的各处理中，施钾肥与不施钾肥、施常规钾肥与硅钾肥对分蘖数均无显著影响，可见施钾肥与水稻分蘖关系不大，孙祥武等[12]进行的田间试验也发现了相同的结果。
与分蘖数结果相似，施氮磷肥的各处理对SPDA值也没有显著影响，说明使用硅钾肥或常规施肥水稻叶绿素含量的表现差异不大。而仅施硅钾肥的处理SPDA值显著高于未施肥的对照处理，可能有2个原因，一方面硅钾矿物肥能促进植株对氮的吸收，如李吉进等[10]报道的硅钾肥对生菜生长的研究；另一方面本研究为保证作物生长，除CK处理外的其余处理均追施了尿素，而尿素中含有促进叶绿素合成的氮。
NP SiK1和NP SiK3处理的水稻株高显著高于NPK处理，显示硅钾肥比常规钾肥更能促进水稻生长。齐 鑫等[6]提到施用硅钾肥可使作物表皮细胞硅质化，茎挺直。但在不缺氮磷的情况下，施用硅钾肥对水稻株高没有显著影响。
在上一茬油菜的试验中，施用硅钾肥各处理的作物产量低于常规施肥处理的[10]。而本茬研究水稻的产量结果展现了硅钾肥的优势。在氮磷肥供应充足的情况下，随着硅钾肥施用量的加大，水稻产量也增高，且NP SiK3处理的要显著高于常规的NPK处理，充分证明硅钾肥在一定程度上可以替代钾肥。硅钾肥的增产原理可能是水稻吸收较多的钙、硅，使导管刚性增强，促进植物生长的同时提高了抗病能力[6]。此前也有学者报道了硅钾肥在水稻上的增产效果[4，6，13-14]。本研究显示氮磷肥加硅钾肥处理的平均增产效果为5.9%，低于齐 鑫等报道的13.6%[6]，一方面与施肥量不同有关，另一方面，本研究关注的是施肥的后效效应，水稻插秧前没再施肥，因此增产效果有所降低。
种植2茬作物后，土壤中的养分有所消耗。施硅钾肥的各处理土壤速效钾均不同程度地低于CK和NPK处理，损失的养分可能是被作物吸收了，说明矿物质肥料可以促进氮、磷、钾的吸收[6]。
综上所述，矿物硅钾肥具有替代常规钾肥的能力，本研究显示在不施肥的情况下硅钾肥处理表现出了一定的后效作用，主要体现在水稻的产量上。王登甲对小麦产量的研究也发现了类似的结果[15]。为进一步探索硅钾肥料的后效作用时间以及效力，可将试验再次重复，同时尝试新的作物品种。另外，本试验采用的盆栽方法，为验证实际的田间效果，应将本研究推广至田间，以指导矿物硅钾肥的合理使用。
4 参考文献
[1] 曹志洪.科学施肥与我国粮食安全保障[J].土壤，1998（2）：57-69.
[2] 李寿生，牛波.关于我国化肥工业当前发展的几个问题[J].现代化工，1998，15 （5）：3-7.
[3] 李发福，王永晏.对于我国钾肥保障机制的战略再思考[J].中国软科学，2009（4）：10-15.
[4] 齐鑫，韩成，刘建明.不同用量钾硅钙微孔矿物肥对水稻生长及产量的影响[J].生态与农村环境学报，2010，26（3）：282-285.
[5] 冯琛.硅钙镁钾肥在陕西省农作物应用效果试验研究初报[J].陕西农业科学，2005（6）：14-15.
[6] 齐鑫，韩成，盛学斌，等.钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长及土壤性状的影响[J].中国生态农业学报，2011，19（2）：258-264.
[7] 余殿友，赵凤兰，陈常友，等.长效硅钾肥在信阳水稻上的肥效试验研究[J].地域研究与开发，2001，19（1）：95-96.
[8] 杨占平，孙克刚，龚瑞霞，等.潮土施用硅钾肥对冬小麦根系活力及产量的影响[J].土壤肥料，2003（2）：44-45.
[9] 李吉进，邹国元，张青，等.硅钾肥施用对生菜生物量及相关品质的影响[J].安徽农业科学，2010，38（6）：2856-2857.
[10] 李吉进，张青，邹国元，等.硅钾矿物肥料在油菜上的盆栽应用效果[J].蔬菜，2010（3）：37-39.
[11] 鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京：中国农业出版社，2005：109-111.
[12] 孙祥武，于福庆，张家成.氮磷钾养分对水稻分蘖的影响[J].农业与技术，2006，26（6）：62-63.
[13] 孙庆峰，李玉章，于秉祥.水稻施用硅、钾肥的对比试验[J].内蒙古农业科技，2007（7）：183-184.
[14] 王厚胜，王吉春，李才库，等.硅钙肥对水稻生育性状及产量的影响[J].吉林农业科学，2007，32（3）：35-36.
[15] 王登甲.稻麦轮作区硅钾肥田间肥效试验[J].山东农业科学，2009（1）：86-88.
关键词 硅钾肥；水稻；后效作用；产量
中图分类号 S511；S147.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0018-03
Aftereffects of Silicon-potassium Mineral Fertilizer on Rice
LI Ji-jin LI Yu-fei ZOU Guo-yuan LIU Ben-sheng XU Jun-xiang SUN Qin-ping *
（Institute of Plant Nutrition and Natural Resources，Beijing Academy of Agriculture and Forestry，Beijing 100097）
Abstract In order to study the aftereffects of silicon-potassium mineral fertilizer，we planted rice after the rape harvest，and compared the fertilizer effects on the physiological characteristic and soil available potassium and slowly available potassium content.The results showed that no evident acceleration was found on rice growth in SiK compared with CK treatment.In the case of sufficient nitrogen and phosphorus supply，silicon-potassium mineral fertilizer showed better aftereffects than conventional fertilizer，which was mainly reflected on the improved of rice yields.The mean increase production effect of various silicon-potassium mineral fertilizer treatments was 5.9%，and the increase production effect of NPK SiK3 reached 12.0%.The result of soil available potassium indicated that silicon-potassium mineral fertilizer performed better than conventional fertilizer in improving of the absorption of rice on soil nutrients.
Key words silicon-potassium mineral fertilizer；rice；aftereffects；yield
据联合国粮农组织估计，发展中国家粮食增产的55%来源于化肥的贡献，而对于我国，化肥对粮食的增产效果约为40%。但近几年中，化肥的增产效果降低，肥料的利用效率也明显降低。究其原因，除在个别作物上肥料的投入过量外，养分的不平衡也是重要原因[1]，特别是钾肥和中、微量元素养分的投入较低，限制了很多作物产量的进一步提高，农产品质量也在下降，而土壤的钾素含量也在不断耗竭[2]。
我国可溶性钾资源稀缺，75%的农用氯化钾或者硫酸钾都需要进口[3]。为从根本上解决我国国产钾肥供应紧张的问题，开发难溶性钾资源生产矿物钾肥——如硅钾肥等正受到越来越多的重视。矿物硅钾肥料以富钾岩石和石灰为原料，经过水热反应生成[4]。与传统农用的钾肥相比，硅钾肥不但含有钾元素，而且含有硅、钙等大量对作物有益的元素，应用前景看好[5]。已有研究显示硅钾肥可以改善土壤性状，增强供钾能力，提高作物叶绿素含量、叶面积和产量[4，6-8]，具有部分替代传统钾肥的作用[9]。
李吉进等报道了硅钾矿物肥料在油菜上的盆栽应用效果[10]，对比了常规钾肥和不同施用量的硅钾肥对生菜叶绿素、VC和产量等指标的影响。本文将在此基础上以水稻为试供作物研究硅钾肥的后效作用，旨在为硅钾肥的合理使用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在北京市农林科学院植物营养与资源研究所温室进行。供试土壤为北京市昌平区褐潮土，种植上一茬油菜前的基础理化性质为：pH值8.0，碱解氮59.8 mg/kg，全氮0.989 g/kg，速效磷3.40 mg/kg，全磷261 g/kg，速效钾68.8 mg/kg，有机质19.1 g/kg。
1.2 试验材料
试验所用硅钾矿物肥料为中科院地质与地球物理所创制的一种新型矿物肥料，含水溶性和枸溶性钾5%左右，含20%左右的枸溶性硅、35%的枸溶性钙和镁、5%的枸溶性铁、微量枸溶性锰及其他枸溶性微量元素，具体性状为：全硅28.25%，有效硅14.2%，全钾5.45%，速效钾1.98%，pH值11.8。试供作物为水稻。 1.3 试验设计
本研究的上一茬盆栽作物为油菜，共设7个处理，如表1所示。2008年5月油菜收获后，各处理均不再施底肥，立即种植水稻，每个处理设置4次重复[11]。盆栽容器为外径25 cm、高30 cm的塑料盆，每盆装土10 kg。水稻每盆种植5穴，每穴3株，为保障土壤氮素供应，除CK处理外，7月28日每盆追施尿素1 g。
1.4 样品采集与测定
于分蘖期记录分蘖数。叶绿素含量采用便携式叶绿素测定仪SPAD-502测定。收获时测量株高，籽粒于70 ℃恒温烘干后测定产量，土壤样品风干后测定速效钾和缓效钾。土壤速效钾含量采用1 mol/L乙酸铵提取-火焰光度法测定；缓效钾采用1 mol/L硝酸消煮法-火焰光度法测定[12]。
1.5 数据处理与统计分析
所有数据经Excel处理后，用SPSS 16.0进行单因素方差分析，多重比较方法为LSD，显著性水平设为0.05。
2 结果与分析
2.1 矿物硅钾肥后效作用对水稻生长的影响
施用氮磷肥的处理（NP、NPK、NP SiK1、NP SiK2、NP SiK3）水稻分蘖数平均为31.1棵，不管是常规的NPK处理，还是施硅钾肥的处理，各处理间均无显著差异（P>0.05）（图1A）。而CK和SiK处理（P<0.05）的水稻平均分蘖数为15.1棵，二者均显著低于施氮磷肥的各处理（P<0.05）。
与分蘖数结果相似，施用氮磷肥各处理的SPAD值也没有显著差异（P>0.05），并且显著高于SiK和CK处理（P<0.05）；不同的是单施硅钾肥的SiK处理SPAD值显著高于CK处理（P<0.05）（图1B）。
水稻株高结果如图1C所示，最高值出现在NP SiK3处理（83.9cm），最低值出现在SiK处理（69.3cm）。NP SiK1和NP SiK3处理的株高显著高于NPK处理（P<0.05），但与NP和NP SiK2处理没有显著差异（P>0.05）；NPK处理显著高于SiK处理和CK处理（P<0.05），而后两者无显著差异（P>0.05）。
CK和SiK处理的水稻产量无显著差异（P>0.05）（图1D），且均显著低于施用了氮磷肥的各处理（P<0.05）。水稻产量最高的为NP SiK3处理（85.7 g/盆），显著高于NP、NPK和NPK SiK1处理（P<0.05）；而其中施用了钾肥处理的产量显著高于未施钾肥的（P<0.05）。施用硅钾肥加氮磷肥（NP SiK1、NP SiK2和NP SiK3）相比常规施肥（NPK）的总体增产效果为5.9%，硅钾肥使用量最高的处理的增产效果达12.0%。
2.2 矿物硅钾肥后效作用对土壤速效钾和缓效钾含量的影响
水稻收获后各处理土壤速效钾和缓效钾含量如图2所示，速效钾含量最高的是CK处理（121.4 mg/kg），最低的是NPK SiK1处理（98.4 mg/kg）。施硅钾肥的各处理土壤速效钾均不同程度的低于CK和NPK处理，其中与NPK SiK1、NPK SiK2和SiK处理对比差异显著（P<0.05）。土壤缓效钾在各处理间并无显著差异（P>0.05）。
3 结论与讨论
水稻分蘖期氮素营养起主导作用[12]，因此本研究显示施氮处理的分蘖数显著高于未施氮处理。值得注意的是，在施用氮磷肥的各处理中，施钾肥与不施钾肥、施常规钾肥与硅钾肥对分蘖数均无显著影响，可见施钾肥与水稻分蘖关系不大，孙祥武等[12]进行的田间试验也发现了相同的结果。
与分蘖数结果相似，施氮磷肥的各处理对SPDA值也没有显著影响，说明使用硅钾肥或常规施肥水稻叶绿素含量的表现差异不大。而仅施硅钾肥的处理SPDA值显著高于未施肥的对照处理，可能有2个原因，一方面硅钾矿物肥能促进植株对氮的吸收，如李吉进等[10]报道的硅钾肥对生菜生长的研究；另一方面本研究为保证作物生长，除CK处理外的其余处理均追施了尿素，而尿素中含有促进叶绿素合成的氮。
NP SiK1和NP SiK3处理的水稻株高显著高于NPK处理，显示硅钾肥比常规钾肥更能促进水稻生长。齐 鑫等[6]提到施用硅钾肥可使作物表皮细胞硅质化，茎挺直。但在不缺氮磷的情况下，施用硅钾肥对水稻株高没有显著影响。
在上一茬油菜的试验中，施用硅钾肥各处理的作物产量低于常规施肥处理的[10]。而本茬研究水稻的产量结果展现了硅钾肥的优势。在氮磷肥供应充足的情况下，随着硅钾肥施用量的加大，水稻产量也增高，且NP SiK3处理的要显著高于常规的NPK处理，充分证明硅钾肥在一定程度上可以替代钾肥。硅钾肥的增产原理可能是水稻吸收较多的钙、硅，使导管刚性增强，促进植物生长的同时提高了抗病能力[6]。此前也有学者报道了硅钾肥在水稻上的增产效果[4，6，13-14]。本研究显示氮磷肥加硅钾肥处理的平均增产效果为5.9%，低于齐 鑫等报道的13.6%[6]，一方面与施肥量不同有关，另一方面，本研究关注的是施肥的后效效应，水稻插秧前没再施肥，因此增产效果有所降低。
种植2茬作物后，土壤中的养分有所消耗。施硅钾肥的各处理土壤速效钾均不同程度地低于CK和NPK处理，损失的养分可能是被作物吸收了，说明矿物质肥料可以促进氮、磷、钾的吸收[6]。
综上所述，矿物硅钾肥具有替代常规钾肥的能力，本研究显示在不施肥的情况下硅钾肥处理表现出了一定的后效作用，主要体现在水稻的产量上。王登甲对小麦产量的研究也发现了类似的结果[15]。为进一步探索硅钾肥料的后效作用时间以及效力，可将试验再次重复，同时尝试新的作物品种。另外，本试验采用的盆栽方法，为验证实际的田间效果，应将本研究推广至田间，以指导矿物硅钾肥的合理使用。
4 参考文献
[1] 曹志洪.科学施肥与我国粮食安全保障[J].土壤，1998（2）：57-69.
[2] 李寿生，牛波.关于我国化肥工业当前发展的几个问题[J].现代化工，1998，15 （5）：3-7.
[3] 李发福，王永晏.对于我国钾肥保障机制的战略再思考[J].中国软科学，2009（4）：10-15.
[4] 齐鑫，韩成，刘建明.不同用量钾硅钙微孔矿物肥对水稻生长及产量的影响[J].生态与农村环境学报，2010，26（3）：282-285.
[5] 冯琛.硅钙镁钾肥在陕西省农作物应用效果试验研究初报[J].陕西农业科学，2005（6）：14-15.
[6] 齐鑫，韩成，盛学斌，等.钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长及土壤性状的影响[J].中国生态农业学报，2011，19（2）：258-264.
[7] 余殿友，赵凤兰，陈常友，等.长效硅钾肥在信阳水稻上的肥效试验研究[J].地域研究与开发，2001，19（1）：95-96.
[8] 杨占平，孙克刚，龚瑞霞，等.潮土施用硅钾肥对冬小麦根系活力及产量的影响[J].土壤肥料，2003（2）：44-45.
[9] 李吉进，邹国元，张青，等.硅钾肥施用对生菜生物量及相关品质的影响[J].安徽农业科学，2010，38（6）：2856-2857.
[10] 李吉进，张青，邹国元，等.硅钾矿物肥料在油菜上的盆栽应用效果[J].蔬菜，2010（3）：37-39.
[11] 鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京：中国农业出版社，2005：109-111.
[12] 孙祥武，于福庆，张家成.氮磷钾养分对水稻分蘖的影响[J].农业与技术，2006，26（6）：62-63.
[13] 孙庆峰，李玉章，于秉祥.水稻施用硅、钾肥的对比试验[J].内蒙古农业科技，2007（7）：183-184.
[14] 王厚胜，王吉春，李才库，等.硅钙肥对水稻生育性状及产量的影响[J].吉林农业科学，2007，32（3）：35-36.
[15] 王登甲.稻麦轮作区硅钾肥田间肥效试验[J].山东农业科学，2009（1）：86-88.