土壤—作物系统钾素动力学模型及其参数研究

基于生态学的Lotka Volterra模型 ,在土壤—作物系统中提出一个新的土壤钾素动力学方程。盆栽试验表明 ,该模型能很好地拟合花生一个生长周期内土壤缓效钾和速效钾的动态变化。吸钾量实测结果表明 ,花生不同生育期吸钾量符合Logistic模型。结合上述 2个模型 ,分别求出矿物钾最大释放速率常数Kmm、缓效钾最大释放速率常数Krm和速效钾最大供钾速率常数Kam。相关分析表明 ,Kam与花生当季吸钾量、生物学产量和荚果产量以及Krm与花生当季吸钾量有显著水平以上的对数正相关。Krm和Kam可作为评价土壤当季供钾能力的速率指标。     

北方主要土壤对当季作物的供钾能力

本文研究了我国北方农区主要土壤对当季作物的供钾能力.结果表明,供试土壤对当季作物的供钾能力的总趋势是,取自西北的土壤较高,而取自华北和东北的土壤较低.土壤速效钾可利用部分的大小及其最低值出现的时间可以较好地反映土壤对当季作物的供钾状况.供试土壤对当季作物的供钾能力是速效钾和非交换性钾共同作用的结果.     

长期秸秆还田下基于东北水稻高产和钾素平衡的钾肥用量研究

  【目的】  通过5年定位试验,系统研究东北稻区秸秆还田条件下不同钾肥用量对水稻产量、钾素利用率和土壤供钾能力的影响,为秸秆还田下水稻钾肥合理施用提供科学依据。  【方法】  于2015—2019年在东北水稻主产区吉林省前郭县开展田间定位试验。共设6个钾肥用量 (K₂O) 处理,分别为0 (K0)、30 (K30)、60 (K60)、90 (K90)、120 (K120) 和150 kg/hm2 (K150),水稻收获后,测定籽粒产量与生物产量、植株钾含量及0—20和20—40 cm土层土壤速效钾、缓效钾和全钾含量,并计算作物钾积累量、钾素利用效率和土壤-作物系统的钾素表观平衡状况。  【结果】  施钾可提高水稻籽粒产量和生物产量,与不施钾相比,平均增幅依次为7.6%～14.5%、6.3%～10.9%,以K60和K90处理籽粒产量和生物产量最高。不同施钾处理间收获指数没有显著差异。钾素表观回收率、农学利用率和偏生产力均随钾肥用量的增加而下降。K60、K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量高于K0和K30处理,全钾含量6个处理间没有显著差异。K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量间也没有显著差异。在5年试验中,K0和K30处理土壤钾素表观平衡均表现为亏缺,K60处理农田钾素投入量和输出量基本平衡,当钾肥用量增加至90 kg/hm2以上,农田钾素表观平衡呈现盈余状态,并随钾肥用量的增加显著增加。盈余率与钾肥用量、籽粒产量、土壤速效钾含量、钾素利用效率分别进行拟合得出,当盈余率为0时,钾肥用量为53.1 kg/hm2,籽粒产量为10035 kg/hm2,0—20和20—40 cm土壤速效钾含量分别为103.04和91.56 mg/kg,钾素表观回收率为40.4%,钾素农学利用率为21.2 kg/kg,钾素偏生产力为202.2 kg/kg。  【结论】  在秸秆还田条件下,施用钾肥对水稻依然有明显增产效果。年施K₂O 30 kg/hm2,土壤钾素处于亏缺状态;年施K₂O 60 kg/hm2增产效果最好,且土壤钾素处于基本平衡状态,土壤速效钾和缓效钾含量处于稳定状态;年施K₂O超过90 kg/hm2后,虽然钾盈余量增加,但对土壤速效钾和缓效钾含量没有进一步增加的效果,水稻产量甚至还有下降的趋势。以理论盈余率为0时钾肥用量的95%为置信区间,钾肥用量在50～56 kg/hm2范围内既可保证较高的水稻产量和钾素利用效率,又可维持土壤供钾能力,可作为东北稻区秸秆还田下水稻钾肥推荐用量。     

长期肥料定位试验中土壤钾素肥力的演变

利用18个长期定位试验的不施钾和施钾处理土壤,探讨了土壤含钾矿物、Q/I关系和对外源钾固定能力的变化。结果表明:(1)施钾处理的速效钾和缓效钾含量均高于不施钾的,以水云母、蒙皂石为主的土壤,缓效钾含量年均可高7·67mgkg-1;(2)长期不施钾,由于作物吸收消耗了土壤钾,可使水云母→蛭石转化,施用足量的钾可延缓或阻止水云母→蛭石转化;(3)长期不施钾土壤的-ΔK°和ARek降低,PBCk值提高,即土壤易释放钾库变小,土壤对钾的吸附能力增强,土壤供钾能力降低,若要提高土壤溶液中钾素的浓度需要施用较大量的钾;(4)长期不施钾,土壤钾素被消耗,可提高土壤对外源钾的固定能力,不过,一旦土壤中有大量NH4 -N积累时,可降低土壤对外源钾的固定能力。     

紫色水稻土钾有效性和钾释放的研究

紫色水稻土全钾含量属中等水平,速效钾属中等偏下水平,土壤对钾素的供应总体不足。作物吸收的钾,矿物钾占76.95％,速效钾和缓效钾仅占10.81％和12.24％。土壤矿物钾释放随时间的延长逐渐下降,随土壤颗粒粒径的下降显著增大,在80分钟时,释放量仍高达08～8.8mgkg-1.min-1,80分钟内的累积释放量为土壤缓效钾的1.5～2.0倍;土壤速效钾的形成随时间的延长逐渐趋向稳定。不同土壤矿物钾的释放顺序和土壤速效钾形成顺序的不一致性,是由它们的机理和土壤性状综合造成的,但是,Elovich方程都能较好地拟合土壤矿物钾的释放过程和土壤速效钾的形态过程,方程参数b值能反映过程进行的速度。     

枸溶性钾肥对作物生物量及作物–土壤系统钾素平衡的影响

通过盆栽试验研究了不同形态钾肥的施用对连续3季作物(油菜、油菜、水稻)生物量、钾素(K2O)吸收量、作物-土壤系统钾素平衡以及土壤速效钾和缓效钾含量的影响。研究结果表明,不同形态钾肥施用后,枸溶性钾硅肥(K枸)与水溶性钾肥(K水)效果一致,与不施钾相比,3季作物生物量都显著增加,钾素总吸收量增加155%,钾素平衡系数为0.79,钾素的供应缓解了土壤钾素亏缺,利于维持土壤钾素平衡;而粉碎性钾矿粉(K矿)钾素不能被作物充分吸收利用,增产效果不显著。第一季油菜收获后K枸、K水处理土壤速效钾、缓效钾含量显著高于K0、K矿,但随着作物的收获各处理间差异逐渐变小,最终趋于一致。枸溶性钾硅肥和水溶性钾肥均能补充土壤的有效钾素,缓解土壤钾素的消耗,维持土壤钾素肥力水平的稳定,有利于作物增产。     

我国北方土壤作物系统内钾素循环特征及秸秆还田与施钾肥的影响

在我国北方 13个省 (市、自治区 )的 25个点上 ,进行了 5年的钾肥定位试验。结果表明 ,我国北方土壤全钾含量地区性差异不大 ,而土壤缓效钾和土壤速效钾含量 ,西北地区土壤远高于东北和华北地区土壤 ,华北地区土壤的土壤缓效钾含量又远高于东北地区土壤 ,而土壤速效钾含量却低于东北地区土壤。在主要种植制下的代表性土壤上 ,东北、西北和华北地区不同种植制度下的作物吸钾量也存在明显差异。西北地区的作物吸钾量一般较高 ,华北地区一年两熟制的作物年吸钾量远大于东北地区的一年一熟制。秸秆还田和施钾肥对作物吸钾量有提高作用。在不施钾肥的情况下 ,土壤钾库长期处在被作物耗用的状态下 ,土壤速效钾含量逐渐下降 ,土壤缓效钾含量也有下降的趋势。施钾肥和秸秆还田配施钾肥 ,均能不同程度地减缓这种下降趋势     

长期施肥对山东三大土类钾有效性及小麦产量的影响

钾是许多地区限制农业生产的主要因素之一,研究如何合理施肥提高土壤供钾能力和钾有效性,对提高作物产量十分必要。利用山东省三大土类25年长期定位肥料试验,探讨了不同施肥措施对山东省棕壤、潮土和褐土三大土类土壤钾有效性和钾素效应的影响。结果表明,长期不施用钾肥处理的土壤速效钾含量均有不同程度下降,三大土壤的速效钾亏缺顺序为棕壤〉潮土〉褐土。施钾处理的速效钾含量均明显高于不施钾处理,且NK处理的速效钾含量明显高于NPK处理。各土壤NP和NPK处理的小麦产量明显高于其他处理。棕壤在施氮和氮磷的基础上增施钾肥能明显提高小麦产量;潮土和褐土在施用氮磷的基础上增施钾肥一定程度上可提高小麦产量,在施氮的基础上增施钾肥对小麦产量无明显提高。     

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。     

长期施用钾肥和稻草对红壤双季稻田土壤供钾能力的影响

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK+RS(施氮磷钾化肥+稻草)NPK(施氮磷钾化肥)NP+RS(施氮磷化肥+稻草)CK(不施任何肥料)NP(施氮磷化肥);长期不施用或施用不足量钾肥(CK、NP、NP+RS)会导致耕层土壤速效钾、缓效钾和全钾数量的亏缺。长期施用钾肥和稻草不仅有利于土壤伊利石含量的增加,而且有利于晶格不良伊利石向晶格良好伊利石的方向发展;施钾能增加土壤黏粒中的游离伊利石和伊利石的含量,长期施用钾肥和稻草会使土壤黏粒中的蛭石向伊利石转化。土壤钾素的容量-强度(Q/I)曲线参数可以解释长期施用钾肥和稻草处理土壤供钾能力强是由于这些处理的活性钾(-ΔK°)量高、专性吸附钾位(Kx)多、有效钾强度(AReK)强、紧吸持K+量多,而潜在缓冲容量(PBCK)、吉布斯自由能(-ΔG)和阳离子交换系数(KG)较长期不施钾肥处理低。综上,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进水稻对钾的吸收量、增强土壤的钾吸持能力、保持农田钾素平衡以及提高土壤供钾能力有重要作用。     

控释钾肥对大蒜-棉花套作体系产量和土壤钾素供应的影响

于2013-2015年在山东农业大学试验站进行连续3年5季的池栽试验,以硫酸钾基施(CK1)和氯化钾基施(CK2)为对照,探究氯化钾50%基施+50%盛花期追施(KCl D)、氯化钾配施硫磺基施(KCl S)、控释氯化钾基施(CRK)和控释氯化钾配施硫磺基施(CRKS)对棉花各生育期叶片光合特性和土壤速效钾含量变化以及蒜棉套作体系产量的影响,为棉花合理施用钾肥提供理论依据。结果表明,控释氯化钾在土壤中养分释放能够满足棉花各生育期钾素需求。CRKS较普通钾肥基施处理提高了铃期和始絮期土壤速效钾含量,提高了铃期后叶片SPAD值和净光合速率,增加了成铃数和单铃重,皮棉显著增产16.9%~30.9%。CRKS较KCl D和CRK皮棉分别增产12.2%~16.1%和8.7%~10.4%。大蒜蒜薹和鳞茎产量均以CRKS最高,较其余处理分别增产2.8%~27.9%和4.8%~23.5%。CRKS较CK2显著提高了纤维长度、整齐度指数和伸长率。经过3年施肥后,CRKS较普通钾肥基施显著提高了土壤水溶性钾和非特殊吸附钾含量。因此,控释氯化钾配施硫磺在棉花上一次基施代替硫酸钾和氯化钾提高了棉花生长后期土壤钾素供应和有效性,改善了叶片光学特性,提高了棉花产量和品质。     

基于钾平衡和氮淋失风险的红壤猪粪安全用量

我国红壤区土壤普遍缺钾。通过8 a猪粪施用试验,研究了长期不施肥,长期施低量有机肥钾（59?kg/(hm2·a)）,高量有机肥钾（237?kg/(hm2·a)）,高量有机肥钾+石灰（有机肥钾237?kg/(hm2·a)＋石灰1?000?kg/(hm2·a)）对红壤旱地钾平衡的影响,并结合氮淋失风险制定有机肥钾安全用量。研究表明,红壤旱地长期有机肥施用提高了土壤供钾能力,而不会增加钾淋失。施入土壤的有机肥钾超过69%被作物吸收,但低量有机肥处理导致土壤钾库不断耗竭,而高量有机肥和高量有机肥+石灰处理每年可向土壤补充钾48～57?kg/hm2。针对单作玉米系统,保障作物钾需求和土壤钾库平衡的有机肥施钾量为180?kg/hm2。若考虑有机肥施用的硝酸盐淋失风险,有机肥施钾量不能高于155?kg/hm2,同时需补施25?kg/hm2化肥钾满足作物生长、预防土壤钾库耗竭。     

Zum Einfluss langjährig differenzierter Kaliumdüngung auf Parameter des Bodenwasserhaushaltes

Using soil samples from 15 field trials of long term-differences in potassium fertilization from sites in Germany, the Czech Republic and Hungary, we conducted a laboratory analysis to measure the effects of potassium fetilization on soil potassium content, water-retention functions and crop growth parameters such as field capacity, permanent wilting point and available water content. The different soil water parameters showed a specific response to potassium fertilization and strong interactions with a number of soil characteristics. Higher water content, caused by an increase in potassium, was measured in low water retention below pF 3.0 and only in a few cases with pF 4.2. The strongest response to long-term differences in potassium fertilization on field capacity and available water content were detected for sandy soils. This effect decreased with increased clay content. In sandy soils, the response to potassium fertilization was mediated by an increase in soil organic carbon (TOC). In soils with a high silt content from Bad Lauchstädt and Bonn only minute effects of TOC on the water-holding capacity were measured. The effect of potassium on the various water-retention parameters in soils was strongly affected by TOC of the particular soil. Thus, the potassium-mediated increase in the field capacity of soils with a low TOC from the experimental site in Bonn (1.05 M% TOC) with almost 1.2 Vol% was almost twice as high as for the site in Bad Lauchstädt, which is characterized by a TOC of 1.97 M%. We hypothesize that these interactions are responsible for the substantial increase in available water content following increased potassium in clay soil with a low TOC in Putnok (Hungary).     

湖南不同母质植烟土壤钾的形态与特征

采集湖南烟区4种主要成土母质的16个具有典型代表性土壤样品,分析各形态钾的含量与比例。结果表明:紫色板页岩发育的土壤钾素库容量大,但有效钾含量相对较低,说明土壤对有效钾的保持能力有限;石灰岩发育的土壤矿物钾数量较少,但非交换性钾和有效钾的含量相对较高;第四纪红土发育的土壤在钾容量和自身补给潜力有限的情况下,维持了较高的有效钾水平,这可能与钾肥的施用及土壤对有效钾的保持有着密切的关系。不同母质发育土壤交换性钾只有27%是有效性较高的非特殊吸附钾,这可能直接限制了土壤短期钾的供应强度。土壤钾素有效性因成土母质的不同具有一定的差异,石灰岩发育土壤钾素有效性最高,其次为板页岩、第四纪红土,紫色板页岩最低。     

长期施用氮磷肥对(土娄)土钾素的影响

以长期定位施肥与小麦一玉米轮作田间试验为平台,研究了施肥对(土娄)土土壤钾素的影响以及冬小麦生育期内(土娄)土土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾的变化.结果表明:氮磷肥不同施用量对土壤全钾基本没影响,而对速效钾、缓效钾及微生物量钾的影响较大.土壤速效钾和缓效钾均随施肥量的增加而减少,而微生物量钾随施肥量的增加而增加,且0-20 cm土层土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾含量均高于20-40 cm土层.小麦生育期内,土壤速效钾和微生物量钾含量的变化一致,均是先上升再下降,再上升,又下降的变化.土壤中微生物量钾与有机碳、全氮均呈显著正相关关系,而与土壤速效钾和缓效钾无显著相关关系.氮磷肥在一定施用量范围内,促进了土壤无机态钾素的消耗,而提高了土壤微生物量钾的含量.土壤钾素的这种变化是作物吸收、施肥等因素共同作用的结果.     

蚓粪施用方式对不同品种番茄生长和土壤肥力的影响

肥料的施用方式会影响有机肥料的分解和养分释放过程,且不同作物品种在养分需求方面也各有差异。蚓粪是一种能够改善土壤和促进植物生长的新型替代肥料。采用盆栽试验研究了蚓粪施用方式对不同番茄品种生长和土壤肥力的影响,盆栽试验设置为:两个番茄品种:金棚三号和艾瑞尔;4种施肥方式:单施化肥(CF);蚓粪表施(VS),即蚓粪与盆钵上部8 cm厚土壤混施;蚓粪中施(VL),即蚓粪均匀平铺紧邻8 cm处下方;蚓粪全土混施(VM),即蚓粪与所有土壤混合。结果表明:相比全土混施,蚓粪表施和中施更能增加番茄的茎叶生物量并且促进其对氮、钾的吸收;与单施化肥相比,蚓粪的效果更依赖于施用方式,蚓粪表施和全土混施比中施更能提高土壤pH和有机碳含量。在盛花期,无论番茄品种,土壤有效磷、速效钾含量都在蚓粪表施时最高;而在收获期,蚓粪表施和全土混施的有效磷含量高于中施处理。相比蚓粪中施和全土混施,表施降低了艾瑞尔的土壤矿质氮含量。总之,蚓粪的集中施用如表施和中施,能促进番茄生长及养分吸收,并且在不同品种之间效应一致。     

Evaluated Potential of Mica Waste to Release Sufficient Potassium to Support the Growth of Plants in Acidic Tea-Growing Soil in Northeast India

Tea (Camellia sinensis L.) is a nutrient-demanding perennial crop and cultivated in typically acidic soil under sub-tropic humid condition. A large amount of fertilizers, especially urea and muriate of potash (MoP), are applied in the soil to sustain tea productivity. However, high potassium (K)-loss from soil under humid conditions suggests the requirement of an alternative K source for supplementing K in the soil during tea cultivation. The objective was to evaluate the possibility of using K-containing minerals, namely, potassium feldspar (K-spar) and mica waste (WM), as alternative K-source for supplementing K in the soil. In this study, application of WM at the recommended dose increased exchangeable K content in soil compared to control (received no K input); however, the value was lower than that of MoP treatment. The WM-treated plants had better growth and higher K uptake than plants with the MoP treatment. Application of WM at half of the recommended dose increased K content in the soil above no K-treated soil and recorded comparable growth and K accumulation by plants as MoP. MW could be used as K amendment in acidic soil, especially during tea cultivation.     

不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响

通过120 d的实验室恒温（25±1℃）培养试验,研究了不同水分条件（含水量0、25%和40%及干湿交替）对红壤和黄褐土速效钾（K）变化的影响。结果表明,无论施钾与否,红壤恒湿处理（25%和40%）的速效K高于干燥土壤,并且随着培养时间的延长有增加的趋势;黄褐土与红壤相反,恒湿处理的速效钾低于干燥土壤。同一土壤25%和40%含水量恒湿处理的速效钾含量差异不显著,表明土粒表面水膜的厚薄不是影响土壤钾有效性的控制因素。干湿交替条件下,红壤速效钾变化不明显,黄褐土速效钾逐渐增加,干燥过程可促进黄褐土层间K+的释放。随着干湿交替次数的增加,红壤固钾能力有增加的趋势,黄褐土的固钾能力逐渐下降。