長期施鉀對北方典型土壤鉀素及作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響.pdf

1、本研究以1992/1993年開始布置的在東北(黑龍江、吉林、遼寧)、華北(河北、山西)和西北(寧夏、青海、新疆)地區(qū)的連續(xù)施用鉀肥和秸稈還田的八個定位試驗為基礎(chǔ),研究連續(xù)施用鉀肥和/或小麥秸稈還田對土壤鉀素狀況、土壤對鉀素固定能力以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響.所選擇的定位試驗點包括中國北方有代表性種植制度(小麥單作、玉米單作、小麥一玉米輪作)和主要的土壤類型.試驗處理包括連續(xù)不施用鉀肥(NP)、施用鉀肥(NPK或NPK1和NPK2)和在NP

2、或NPK基礎(chǔ)上增加小麥秸稈還田(st).從不同處理試驗區(qū)采取分別采取0-20 cm和20-40cm土層土壤樣品,應(yīng)用不同浸提劑提取土壤不同形態(tài)鉀素含量,研究不同形態(tài)鉀素在土壤的分布特征及其植物有效性;通過不同濃度外源鉀素的加入研究土壤對外源鉀素的固定能力;應(yīng)用ASI聯(lián)合浸提劑測定土壤樣品中各種養(yǎng)分含量,并對作物品質(zhì)指標進行測定.主要結(jié)果如下: 1.與只施氮磷肥(NP處理)比較,長期施用化學(xué)鉀肥(NPK處理)或小麥秸稈還田(NP+

3、St處理)顯著提高耕層土壤水溶性鉀、非特殊吸附鉀、非交換性鉀、礦物態(tài)鉀乃至全鉀的含量,對特殊吸附鉀含量影響不顯著(可能由于所研究土壤中對鉀素有特殊吸附能力的2∶1黏土礦物的楔形位比較穩(wěn)定,連續(xù)13年施用鉀肥和秸稈還田影響不大),鉀肥和小麥秸稈還田對各種形態(tài)鉀的影響不同.土壤不同形態(tài)鉀含量和比例在不同的土壤層次中表現(xiàn)迥異,鉀素投入對0-20 cm層土壤鉀素狀況影響較大,化學(xué)鉀肥的施用效果更為明顯.外源鉀的投入使土壤全鉀中有效鉀所占比例增大

4、,并可增加速效鉀中水溶性鉀和非特殊吸附鉀的比例,相應(yīng)的降低特殊吸附鉀的比例.作物吸鉀量與耕層土壤速效鉀和緩效鉀含量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系.相同施鉀措施對各形態(tài)鉀的貢獻程度也因所在地區(qū)及種植制度的不同而異,與氣候條件、礦物類型、作物消耗鉀素量密切相關(guān). 2.鉀肥施用和秸稈還田可提高作物的吸鉀量,除NPK2和NPK+St處理外,各點其余處理的鉀素投入量均低于作物收獲部分的移走量,造成土壤鉀素不同程度的虧缺,以NP處理的虧缺量最大.華北

5、和西北地區(qū)的小麥/玉米一年兩季作物輪作的鉀素移走量較高,年均移走量達到200-400kg K<,2>O/hm<'2>,鉀素平衡系數(shù)低,土壤鉀素虧缺相對嚴重.小麥秸稈還田對于緩解土壤鉀素的消耗作用明顯,是一項切實可行的補充土壤鉀素的措施.與試驗開始時土壤速效鉀和緩效鉀含量比較,各處理均有明顯的差異,不補充鉀素的處理(NP)或鉀素補充不足的處理(NP+St)的土壤速效鉀變化幅度在-51.9 mg/kg～40.6 mg/kg,緩效鉀含量變化幅

6、度在-158.6 mg/kg～71.0 mg/kg;而補充鉀素量較大的處理(NPK2和NPK+St)土壤速效鉀變化幅度在14.1 mg/kg～131.4 me/kg,緩效鉀含量變化幅度在-8.6 mg/kg～150.7 mg/kg,但是其增加或減少的幅度各試驗點之間差別較大,受鉀素投入量、作物吸鉀量、土壤鉀素耗竭到基本穩(wěn)定的平衡點時的"最低水平值"、礦物態(tài)鉀釋放速率等因素的影響. 3.土壤平均固鉀能力表現(xiàn)出明顯的地帶性規(guī)律,自西

7、向東土壤對鉀的固定能力逐漸增強,在鉀濃度為1000 mg/L的環(huán)境溶液中,取自西北、華北和東北地區(qū)試驗點NP處理土壤的平均固鉀量分別為348.5 mg/kg、442.9mg/kg、468.5 me/kg.長期連續(xù)施用鉀肥或秸稈還田可顯著降低土壤對外源鉀素的固定量,不同土壤在連續(xù)耗竭或補充鉀素后土壤固鉀能力的差異可作為判斷土壤鉀素狀況的一種依據(jù).土壤固鉀量隨環(huán)境溶液中鉀素濃度的增加而增加,但固定率下降.20-40 cm土層土壤的固鉀量高于

8、0-20 cm土層.土壤固鉀量與原始土的速效鉀、緩效鉀、有機質(zhì)含量均呈負相關(guān),但其相關(guān)程度受試驗點和土壤層次影響. 4.長期連續(xù)施鉀或秸稈還田對土壤中其它養(yǎng)分含量也有程度不同的影響.長期施用鉀肥或秸稈還田可提高土壤活性有機質(zhì)含量與有機質(zhì)總量,秸稈還田效果更為顯著;兩種措施均可降低土壤銨態(tài)氮、有效鈣、有效鎂含量,可能與補充的鉀離子和這些陽離子的競爭吸附有關(guān).施鉀或秸稈還田的土壤全磷含量有下降的趨勢,但是土壤有效磷含量增加.土壤速效

9、鉀含量與活性有機質(zhì)和有效磷含量呈顯著正相關(guān),而與銨態(tài)氮、有效鈣、有效鎂和有效硼含量呈負相關(guān). 5.鉀肥和秸稈還田增產(chǎn)效果因定位試驗的地點和作物不同而異,受土壤供鉀能力影響較大.總體看,施用鉀肥、秸稈還田和秸稈還田配合施鉀肥均有明顯的增產(chǎn)效應(yīng).在華北(小麥施鉀平均增產(chǎn)5﹪-8﹪,玉米平均增產(chǎn)12﹪-19﹪)和東北地區(qū)(玉米施鉀平均增產(chǎn)10﹪-20﹪)的增產(chǎn)效果顯著高于西北地區(qū)(小麥施鉀平均增產(chǎn)4﹪-6﹪,玉米平均增產(chǎn)3﹪-6.5﹪

10、),其中在青海點施鉀效應(yīng)不顯著.不同施鉀措施在玉米上的增產(chǎn)效果優(yōu)于小麥,輪作制度下鉀素投入顯效時間較早,化學(xué)鉀肥處理顯效早于秸稈還田處理.施鉀或秸稈還田顯著提高作物體內(nèi)鉀素含量和總移走量,植物體內(nèi)的鉀素80﹪以上存在于作物秸稈中.施用鉀肥和小麥秸稈還田還可提高作物籽粒氮磷和中微量元素的含量,但降低莖葉等營養(yǎng)器官的大部分中微量元素含量,表明鉀素施用有增加養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移的功能. 6.長期施用化學(xué)鉀肥和小麥秸稈還田對小麥和玉米蛋白質(zhì)、