钾是水稻植株含量最丰富的主要营养元素之一,对水稻的生长和发育有着明显地促进作用,参与了水稻体内多种酶的活化、物质合成、同化物运输、水分代谢、光合作用及离子平衡等植株生理生化过程,对提高水稻养分吸收利用效率、增加水稻产量、改善稻米品质具有十分重要的作用。本试验在大田和盆栽条件下,通过基肥、穗肥和前后运筹的钾素管理方式,研究了施钾量对不同类型水稻植株养分吸收、转运和利用的影响,分析了钾素水平对不同类型水稻光合生理及防御系统的影响,探讨了钾素用量对不同类型水稻茎秆生物力学和机械强度的影响,揭示了钾肥运筹对不同类型水稻产量及品质的影响,明确了分蘖期和孕穗期植株不同器官钾素分布特征及与分蘖发生率、产量构成的关系。主要研究结果如下：(1)在大田缺钾土壤上,适量施钾增加了水稻产量和经济系数,增产幅度为4.56-14.77%,提高了不同类型水稻糙米率、整精米率等加工品质以及稻米蛋白质含量,降低了垩白度等外观品质和稻米直链淀粉含量,改善了稻米淀粉粘滞性谱特征值,过低或过高施钾则降低了水稻产量、影响了稻米品质。另外,钾素基肥和促花肥的分次施用,能够进一步降低稻米垩白度和直链淀粉含量,提高胶稠度,从而改善稻米品质。(2)施钾提高了水稻不同生育时期植株含钾率和群体吸钾量；水稻不同生育阶段以拔节期到抽穗期吸钾数量和比例最大,施钾提高了这一阶段的吸钾数量和比例；不施钾肥和施钾过多,造成拔节前吸钾比例较大,从而抑制分蘖发生；施钾使植株钾素快速累积的平均速率和最大速率增大,但快速积累的起止时间和持续时间缩短；施钾提高了水稻抽穗期和成熟期叶片、茎鞘和穗的钾素分配量及茎鞘分配比例,但降低了叶片分配比例,并且不同器官组织中茎鞘分配量差异最大；随施钾量增加,水稻钾素回收效率、利用指数和植株钾生产效率降低,钾素农学效率、生理效率和生理指数则先升后降,以钾素生理指数、生理效率与产量的相关性较高；适量施钾能够显著提高水稻钾素利用效率。另外,钾素基肥和促花肥的分次施用,能够明显增加拔节至抽穗的吸钾数量和比例,提高实粒数、结实率和稻谷产量。(3)施钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,其中以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降；施钾增加了水稻抽穗到成熟期的植株吸氮量和吸收比例,促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例；施钾提高了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显著增长,但降低了植株氮生产效率；在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官氮素分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低。(4)施钾提高了水稻齐穗后20天植株高效叶的SPAD、净光合速率和气孔导度,增强了叶片的Fv/Fm、Fo及OPS Ⅱ、qP等叶绿素荧光参数,增大了光合关键酶RuBPCase活性和抗氧化系统的SOD和POD活性,降低了叶片MDA含量,在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理叶片光合特性最强。(5)施钾提高了水稻株高和茎秆长度,增大了水稻单茎重和茎秆强度；施钾缩短了基部节间的长度,增加了基部节间的粗度、干物质重和节间充实度；施钾增加了基部节间的断面模数、横切面积、茎壁厚度、茎壁面积和大、小维管束数量及面积；施钾增加了茎秆的弯曲力矩、弯曲应力、机械强度和秆型指数,降低了茎秆系数和倒伏指数；施钾提高了基部节间的可溶性糖、淀粉、纤维素、木质素含量及植株C/N；相同类型水稻品种茎秆抗折力与茎秆长度、粗度、单茎重、茎秆充实度和节间物理性状、生物力学、碳水化合物含量正相关,与基部节间长度、茎秆系数和倒伏指数呈负相关；在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理茎秆强度最大、倒伏指数最小(6)在缺钾土壤上,基肥施钾提高水稻植株不同器官含钾率和K/N,以叶鞘含钾率和K/N变化量最大；增大了植株不同叶片和叶鞘含钾率及K/N,以顶3鞘变化数量最高；随着水稻叶龄的增长,分蘖发生所需的植株K/N增大,基肥适当施钾有利于提高植株K/N,但过低或过高的K/N降低了分蘖发生率。穗肥施钾提高了植株不同器官含钾率和K/N,以叶鞘含钾率及K/N变化最大；增大了不同部位叶片和叶鞘含钾率及K/N,以顶3鞘变化最大；水稻颖花量、实粒数和产量随叶片、叶鞘和植株K/N增加而先增大后降低,其中植株不同器官、不同部位以叶鞘和顶3鞘与产量性状相关性最大。(7)相同钾素处理的不同类型水稻,常规粳稻的产量大于杂交粳稻,拔节期到成熟期吸钾比例、钾素快速累积的起止时间和持续时间及钾素生理效率、生理指数、植株钾生产效率高于杂交粳稻,但群体吸钾量、钾素快速累积的最大速率和平均速率、茎鞘钾素分配量及比例、钾素回收效率低于杂交粳稻；常规粳稻的氮素利用效率大于杂交粳稻,抽穗后的光合效应强于杂交粳稻；常规粳稻基部节间长度、粗度、断面模数、横切面积、茎壁厚度、茎壁面积、机械强度及碳水化合物含量低于杂交粳稻,但基部节问充实度、秆型指数和茎秆系数高于杂交粳稻。