田间土壤钾素有效性影响因素及其评估

在全球性人口和资源的双重压力下,充分利用土壤有效钾素和科学地施用钾肥,对提高作物产量和保障农业生产可持续发展的意义重大。本文参考已有研究成果并结合自己最近的研究结果,综述了影响农田土壤钾素有效性及其正确评估的若干因素。在影响土壤钾素有效化的众多因素中,土壤黏土矿物类型、黏粒含量及气候水热条件是影响土壤钾素有效性评估的主要因素;耕作措施改变了自然条件下土壤钾库有效钾的数量和土壤钾素的有效转化;土壤有效钾的测定也是客观评价土壤供钾能力的重要环节,进而影响着农田钾素养分管理策略,这一因素在实践中常被忽视。文章最后还提出了今后该领域研究需要开展的主要内容和一些重要方向。     

长期定位施肥对棕壤钾素垂直分布状况的影响

通过26年棕壤肥料长期定位试验,研究化肥与有机肥长期定位施用对棕壤钾素垂直分布状况的影响,结果表明,从1979年到2004年不论施钾与否各处理0~20 cm土层土壤中各形态钾素含量均高于20~40 cm土层,长期施肥对土壤钾素的垂直移动影响不大。长期不施钾各处理0~20 cm和20~40 cm土层土壤中各形态钾均表现出明显的下降趋势;有机肥的长期施用能维持棕壤速效性钾的平衡,缓解非交换性钾的下降趋势,促进矿物钾的有效化进程。     

秸秆还田对水稻土黏土矿物组成和钾素释放的影响

以湖北省武穴市和荆州市长期定位试验为对象,利用X射线衍射、选择性浸提以及室内模拟等方法,研究秸秆还田下水稻土中黏土矿物组合的差异及钾素的释放。结果表明,长期秸秆还田,土壤中伊利石和高岭石增加,蛭石和1.4 nm过渡矿物(HIV)减少;长期秸秆还田配施氮磷钾肥,土壤中高岭石、蛭石和HIV增加,伊利石和绿泥石减少。长期秸秆还田,土壤中全钾、非交换性钾和交换性钾含量均增加,且土壤各形态钾素与伊利石含量呈显著正相关,与高岭石和HIV含量则呈显著负相关。0.05 mol L~(-1)草酸浸提下,土壤钾素的释放量和释放速率较大,且随浸提次数的增加,钾素的释放速率逐渐降低并保持稳定。土壤钾素的释放量与土壤非交换性钾和全钾含量呈显著正相关,伊利石和HIV是影响供试土壤钾素释放的主要黏土矿物,且二者间存在相互转化的关系。长期秸秆还田可以增加土壤的供钾能力。     

长期施肥红壤钾素在有机无机复合体中的分布

【目的】土壤中的有机无机复合体是承载土壤养分的重要结构单元,土壤钾素含量的变化反映在不同粒级有机无机复合体中。本研究选用始于1990年(祁阳)和1986年(进贤)的旱地红壤长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤交换性钾、非交换性钾、全钾在不同粒级有机无机复合体中分布的影响。【方法】祁阳和进贤试验点均选择不施肥(CK)化学氮、磷肥配施(NP)、NP基础上施用化学钾肥(NPK)及NPK基础上配施有机肥(NPKM)四个处理,采集0-20 cm深度的土壤样品通过Stokes定律计算各粒级复合体沉降速率,采用虹吸管法分离出不同粒级有机无机复合体。采用1.0 mol/L中性醋酸铵浸提土壤交换性钾,1.0 mol/L沸硝酸浸提土壤非交换性钾,氢氧化钠710℃提取土壤全钾钾离子浓度采用火焰光度计测定。【结果】两试验点土壤96.4%~98.9%的交换性钾、87.9%~96.7%的非交换性钾和95.1%~96.7%的全钾存在0~50μm粒级复合体中,尤其2μm粒级复合体是三种形态钾素的主要贮存库76.3%~92.3%的交换性钾、45.8%~73.7%的非交换性钾和49.4%~70.6%的全钾集中在该粒级。两试验点NP处理与CK相比,2μm粒级复合体中非交换性钾含量降低5.4~8.3 mg/kg.降低幅度为8.2%~16.3%。施钾肥主要改变2 m粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量进贤NPK与NP处理相比分别增加36.7和9.5 mg/kg,增加幅度分别为64.5%和15.7%;而NPKM处理则较NP处理分别增加147.4和91.2 mg/kg增幅分别为258.9%和151.1%。祁阳NPK与NP处理相比,2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量分别增加52.9和20.3 mg/kg增加幅度分别为104.9%和47.6%;NPKM与NP处理相比分别增加219.5和41.3 mg/kg增幅分别为435.9%和96.9%。长期施肥对两试验点各粒级复合体中全钾含量的影响不大。2、2~10及10~50μm粒级复合体三种形态钾素含量较高,是供给植物生长的主要钾源,其中2μm粒级复合体中交换性钾、非交换性钾含量与产量之间均存在显著正相关关系(P0.05)。【结论】2μm粒级复合体是土壤钾素的主要贮存库。在长期不施钾肥条件下土壤2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量降低,施钾有利于该粒级复合体中交换性钾和非交换性钾积累。旱地红壤2、2~10及10~50μm粒级复合体钾素含量高且与产量之间存在显著的正相关关系是植物钾素主要供源。     

施肥方式对砂姜黑土钾素利用及盈亏的影响

以砂姜黑土长期施肥试验为平台,研究砂姜黑土冬小麦—夏大豆轮作系统下作物钾素吸收量、钾素回收率、土壤钾素盈亏量和速效钾含量的演变特征,探明土壤速效钾与外源钾投入、土壤累积钾盈亏的响应关系,分析不施肥(CK)、常规化肥(CF)、化肥+麦秆(SCF)、化肥+猪粪(PCF)、化肥+牛粪(CCF)等施肥方式对土壤钾素利用及盈亏的影响,以期探寻砂姜黑土地区高产高效的施钾方式。结果表明:29 a作物钾素平均回收率在55.1%~66.1%,高低顺序为CCFPCFSCFCF。土壤累积钾盈亏与土壤速效钾增量呈显著线性关系(p0.05),土壤中钾素每盈余100 kg hm-2,CF、SCF、PCF和CCF处理土壤速效钾含量分别增加1.4、1.8、2.3和15.8 mg kg-1;土壤钾素投入量与速效钾含量呈显著线性关系(p0.05),CF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量增加0.4 mg kg-1,而SCF、PCF和CCF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量分别增加0.5、0.6和4.3 mg kg-1,这说明适当增施有机肥可提升土壤钾素的供应能力。综上所述,投入有机物料是影响土壤钾素利用的重要调控措施,长期增施有机肥可提高作物钾素回收率以及土壤中盈余的钾素向速效钾的转化能力,本试验条件下以增施牛粪效果最好,猪粪和秸秆次之。因此,砂姜黑土小麦—大豆轮作系统下秸秆养畜过腹还田是实现作物高产高效的一种推荐施钾方式。     

20年持续施钾对烤烟/油菜轮作土壤钾素Q/I关系的影响

研究长期施钾下烤烟/油菜轮作土壤钾素供应能力变化特征及其机制,为农田合理施用钾肥和农业土壤发生发育的研究提供科学依据。烤烟/油菜轮作下选取连续20 a烤烟季施钾量0、187.5和375 kg·hm~(-2)处理,测算其土壤钾素表观平衡(K_(ab))以及土壤钾素容量和强度关系曲线(Q/I曲线)的土壤钾素平衡活度比(AR_e)、土壤活性钾(K_L)、非专性活性钾(-ΔK_0)、专性活性钾(K_X)、土壤钾位缓冲容量(PBC)、K~+与Ca~(2+)+Mg~(2+)交换自由能(-ΔG)等参数,以及速效钾(K_(av))、缓效钾(K_(nex))、K~+饱和度(K_S)、黏土矿物组分等土壤性质,分析Q/I曲线参数变化及其与土壤理化性质变化之间的关系。结果表明,经过20 a定位试验后,AR_e在0.38×10~(-3)～8.91×10~(-3)(mol·L~(-1))~(0.5)之间,-ΔK_0在0.02～0.55 cmol·kg~(-1)之间,K_L在1.61～2.16 cmol·kg~(-1)之间,K_X在1.06～2.14 cmol·kg~(-1)之间,PBC在6.20～7.76 cmol·kg~(-1)(mol·L~(-1))~(0.5)之间,-ΔG在11.70～19.72 kJ·mol~(-1)之间。持续施钾土壤的AR_e、-ΔK_0较不施钾土壤显著增大,K_L、K_X、PBC、-ΔG较不施钾土壤显著减小。AR_e、-ΔK_0与K_(av)、K_(nex)、K_S、K_(ab)呈极显著正相关,K_L、K_X、PBC、-ΔG与K_(av)、K_(nex)、K_S、K_(ab)呈极显著负相关。土壤钾素Q/I曲线参数彼此之间显著相关。上述指标可被整合成一个主成分指标,不施钾肥土壤的主成分指标值显著大于施钾肥土壤。施钾肥土壤的活性钾主要保持在黏土矿物晶体的契形边缘点位,植物有效性较高,不施钾肥土壤的活性钾主要保持在黏土矿物晶体的层间点位,植物有效性降低。不施钾肥土壤的蛭石含量高于施钾土壤,而伊利石含量小于施钾土壤。综上,土壤钾素Q/I参数AR_e、-ΔK_0、K_L、K_x、PBC和-ΔG可作为土壤供钾能力指标,土壤钾素表观平衡驱动了土壤钾素Q/I曲线形状与参数分异、土壤供钾能力分异及土壤黏土矿物变化,施钾肥量越大、土壤钾素盈余越大,土壤供钾能力越强。长期钾素亏缺下,矿物钾转化为专性活性钾的速率大于专性活性钾释放成非专性活性钾的速率。长期钾素亏缺导致伊利石向蛭石转化。     

不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用

【目的】基于连续 30 年南方低产黄泥田培肥定位试验,研究土壤全钾、速效钾、缓效钾含量与钾素盈亏特性,明确钾肥投入量与产量的关系,以期为黄泥田钾素肥力定向培育及水稻钾肥施用提供科学依据。 【方法】定位监测不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥 + 牛粪 (NPKM)、化肥 + 全部稻草还田 (NPKS) 四种施肥处理代表性年份耕层土壤钾素含量动态变化,分析各形态钾素间及与有机碳含量的关系,并于相邻集中年份 2010、2011、2013、2014 年采集植株样品以评价土壤钾素水平、土壤钾素盈亏、植株养分对钾肥投入量的响应。 【结果】30 年施肥处理下,土壤全钾含量平均较 CK 增加 2.2%～5.0%,且双季稻年份不同处理差异较单季稻年份大,速效钾含量历年平均较 CK 增加 43.9%～102.4%,以 NPKS 增加最为明显,而不同处理的土壤缓效钾含量无明显差异。土壤速效钾含量与全钾呈显著正相关,土壤全钾、速效钾含量与有机碳均呈极显著正相关。各施肥处理提高了收获期植株钾含量与累积量。NPKS 处理每年盈余钾素 (K₂O) 101.1 kg/hm2,其余处理每年亏缺幅度为 –89.4～–18.6 kg/hm2。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量相互间呈极显著正相关,可推算出外源钾肥 (K₂O) 每年投入量达到 161.8 kg/hm2 时,土壤钾素处于持平状态,其对应的土壤速效钾含量为 95.3 mg/kg。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量及籽粒钾含量均与植株产量呈显著正相关。 【结论】水稻增产效果与土壤钾肥投入量、速效钾含量及钾素盈亏量有关。黄泥田土壤速效钾较缓效钾、全钾更直接反映生产力水平。长期施肥提高了黄泥田土壤全钾与速效钾含量,NPK 化肥加秸秆还田对增加土壤钾素盈余与提升速效钾效果要明显优于单施 NPK 化肥或 NPK 肥配合粪肥。     

长期定位施肥对非石灰性潮土钾素状况的影响

利用22年肥料长期定位试验,研究施肥对土壤钾素状况的影响。结果表明,1978年到2000年,土壤钾素收支平衡的状况为:氮钾肥处理钾盈余57.72kg/hm2,氮磷钾肥处理钾亏缺192.90kg/hm2。以氮钾肥处理提高土壤中水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、矿物钾最多,依次分别比对照提高5.49倍、1.13倍、2.47倍和1.11倍。氮磷钾肥和氮钾肥处理在土壤中积累各形态钾总量分别占施钾量的19.18%、20.01%。氮钾处理和氮磷钾处理土壤速效钾和土壤缓效钾含量高,在土壤剖面中分布以0—20cm含量高,20cm以下逐层降低。用X-射线衍射测定长期施钾和不施钾的土壤粘土矿物组成为:氮磷钾处理土壤粘土矿物中蒙脱石峰值高;而氮磷处理土壤粘土矿物中蛭石峰值高。     

黄淮海平原潮土钾素状况及评价

过去一直认为黄淮海平原潮土不缺钾,但因长期大量施氮,磷化肥,忽视施用有机肥,加上作物产量的不断提高,导致土壤钾素的逐渐耗竭。深入剖析潮土钾素供应状况,并作出科学评价,这对指导平衡施肥和肥料优化配置,推进农业可持续发展有重要意义。根据土壤养分长期监测结果,黄淮海平原潮土速效钾含量呈逐年下降趋势,年均减少约2～4mg/kg,钾素问题日益突出,并有可能成为作物高产的一个限制因素。影响潮土钾素含量的主要土壤因素是颗粒组成、有机质含量和阳离子交换量。粉砂质土壤颗粒较粗、有机质含量和交换量低,导致钾的释放速率低,所以尽管全钾和缓效含量较高,但速效钾仍然耗竭很快。     

土壤含钾矿物的释钾研究进展

介绍土壤中含钾矿物的类型、结构特点、钾素含量与钾素释放的关系,区分了含钾矿物在土壤中的构成及分布特点,同时对国内外关于含钾矿物钾素释放规律的研究状况,钾素释放的作用机理、动力学特性,以及影响土壤含钾矿物钾素释放的因素做了综述。     

弹尾目昆虫在土壤重金属污染生态风险评估中的应用

土壤弹尾目昆虫作为无脊椎动物和中型土壤动物的典型代表,其具有丰富的种类和巨大的生物量,在重金属污染环境评估中具有十分重要的地位和独特的优势。本文简要概述弹尾目昆虫在污染土壤生态风险评估中、生态毒理学研究以及其他相关生物标志物研究上的一些方法体系及检测主要指标参数（群落结构,种群特征,生存率,生长率,繁殖率,金属硫蛋白和酶活指标）。最后对弹尾目昆虫在重金属污染土壤生态风险评估应用中目前存在的一些问题和应用前景进行了分析讨论。     

ABA对水稻花后剑叶光合产物输配作用的示踪动力学研究

运用示踪动力学分析方法,分析 ABA 涂稻穗及剑叶后,剑叶中几种光合产物的变化,发现 ABA 涂稻穗后,能抑制剑叶中暂不输配物质的形成,对可输配物质的形成与光合产物的输出速率具促进作用。ABA 涂剑叶后,对暂不输配物质、结构物质与呼吸消耗具抑制作用,对可输配物质的形成具促进作用。     

硼的吸附-解吸对土壤表面性质的影响

对三种不同类型土壤———棕红壤、黄棕壤、灰潮土在特定条件下的电荷零点(PZC) :ck—PZC(无硼 )、ads—PZC(硼吸附 )和des—PZC(硼解吸 )的研究发现 ,棕红壤和黄棕壤的ads—PZC与其ck—PZC相比 ,都有较为明显的下降。灰潮土 ,由于本身碳酸盐的缓冲作用 ,其ads—PZC与ck—PZC几乎相等。在硼吸附发生后 ,3种供试土壤的des—PZC较之它们的ads—PZC ,改变甚小 ,但这时灰潮土却保持强劲吸附电位离子的趋势 ,其吸附H 离子数量是棕红壤和黄棕壤的 2倍 ,表明在灰潮土上 ,原先被土壤胶体吸附的硼这时才显示利于电位离子的吸附。研究还表明 ,硼在酸性土壤中的吸附会引起 1 0倍量的质子的吸附     

长期施用有机肥对紫色水稻土铁锰铜锌形态的影响

以长期定位试验为基本材料 ,研究了 9年连续施用有机肥对紫色水稻土铁、锰、铜、锌形态的影响。结果表明 ,有机肥是土壤铁、锰、铜、锌的良好给源。紫色水稻土长期施用有机肥与单施化肥比较 ,土壤中的全铁、全锰变化不大 ,全锌提高了 5.5%～ 30.0% ,交换态铁、碳酸盐结合态铁、有机态铁、无定形结合态铁分别提高了1.5%～12.7%、2.4%～8.9%、11.6%～19.5%、32.5%～72.5%。锰、锌的各形态数量均有不同程度的增加。同时 ,长期施用有机肥增大了土壤铜的消耗 ,全铜含量有下降的趋势。     

水网地区水稻土的含硒量及根外施硒对糙米硒含量的影响

本文通过对嘉善县平原水稻土硒含量特征和该区水稻硒含量之间关系的调查研究表明：（１）嘉善县平原水稻土,水溶态硒含量低于一般水稻土水溶态硒的临界值（０．０１０μｇ／ｇ）,这与该区的土壤母质、地形等因素相关;（２）低硒水稻土了水稻对硒的吸收积累,因此该县出产的稻米硒含量亦普遍较低,平均含硒量低于粮食硒的正常含量范围（０．０４０～０．０７０μｇ／ｇ）;（３）水稻地上各部分含硒量存在差异,糠、秸杆中的含硒量     

辐照对光肩星天牛幼虫发育的影响

用高能X射线辐照处理34、5、龄光肩星天牛幼虫,结果表明:辐照引起幼虫的生活期延长,发育迟缓;辐照抗性随虫龄的增加而增强,5龄幼虫最耐辐照,阻止其化蛹的剂量为55~60 Gy。γ射线辐照杨树木段中光肩星天牛幼虫的结果也表明,60Gy能够100%阻止老熟幼虫化蛹。因此,可以推荐60 Gy作为光肩星天牛幼虫检疫辐照处理的有效剂量,用于原木和木质包装的检疫除害处理。     

风化对土壤粒级中磷素形态转化及其有效性的影响

土壤风化程度经常与地带性土壤的磷素存在形态相关,这已为国内外的一些研究工作所证实,但对土壤不同粒级中磷形态的影响,迄今仍研究较少.在五十年代,Williams,E.G.和Saunders,W.M.H.曾测定了土壤不同粒级中的全磷、无机磷和有机磷含量,并指出在所有供试土壤中,无论是无机磷或有机磷,粘粒部分的相对含量都高于砂粒部分.     

杂交稻同核异质不育系的同工酶与遗传鉴定

研究分析了7个同核异质不育系和保持系花药中的酯酶同工酶和过氧化物酶同工酶,结果表明:在这两种同工酶的酶谱中,有些谱带是不育系与保持系共有的,不受雄配子的育性和胞质差异的影响。有些谱带则伴随雄配子的败育而出现(或缺失),其余谱带组分,则因胞质背景的不同而存在差异。据此认为,可以通过同工酶酶谱分析,对细胞质进行遗传鉴定。