水旱轮作下根区与非根区黄褐土钾素动态研究

采用分室根箱试验,研究了油菜–水稻轮作条件下黄褐土根区与非根区土壤钾素动态变化特征,以期为土壤供钾机制研究及合理的根际养分调控提供依据。结果表明,轮作前季（油菜季）前期,根区土壤水溶性钾和交换性钾首先出现相对亏缺;随着油菜生长和吸钾强度的增大,根区非交换性钾含量也显著降低,非根区内、中、外区土壤水溶性钾向根区迁移,交换钾和非交换钾向水溶钾转化,含量均逐渐降低,且距根区越近,降低幅度越大。轮作后季（水稻季）前期,淹水促进了水溶性钾向根区的扩散,非根区外区水溶钾和交换性钾含量明显降低;随着水稻生长和吸钾强度增大,根区与非根区土壤水溶钾和交换性钾含量降低至一定程度时就不再减少,而非交换性钾显著降低。说明作物吸收的钾主要来自于根区,并由非根区钾逐渐向根区迁移,距根区越近,对作物吸钾量的贡献越大。在一个轮作期内,非交换性钾是黄褐土主要供钾形态,其次是交换性钾和水溶性钾。     

沿江潮土稻麦轮作下钾素临界指标研究

为了明确沿江潮土麦稻轮作条件下施用钾肥的土壤钾临界指标,进行了小麦、水稻轮作周期的田间试验。结果表明,在土壤基础速效钾57 mg/kg、缓效钾406 mg/kg的水平时,施钾的增产率为小麦12.2%~42.9%,水稻5.9%~15.4%,全期8.6%~24.9%;土壤速效钾的施钾临界值小麦上为77.3 mg/kg,水稻上为81.7 mg/kg;每提高1 mg/kg土壤速效钾含量,每公顷需施K2O,小麦上为9.2 kg,水稻上为12.1 kg;土壤缓效钾含量也可作为钾肥施用的依据,施钾临界值为小麦上411 mg/kg、水稻上419 mg/kg;每提高1 mg/kg土壤缓效钾含量,每公顷K2O的用量为小麦10.7 kg、水稻12.4 kg。     

长期施用化肥和稻草对红壤性水稻土钾素固定的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年(1981-2007年)施用化肥和稻草对红壤水稻土钾素固定及其影响因素的影响。本试验选择了其中5个处理:CK(不施肥)、NP(施氮、磷肥)、NPK(施氮、磷、钾肥)、NP+RS(施氮、磷肥和稻草)和NPK+RS(施氮、磷、钾肥和稻草)。结果表明,在加入外源钾浓度0.4～4.0g/L的范围内,土壤固钾量均随着加入外源钾浓度的增加而增大。5个施肥处理的固钾能力存在差异,与试前土壤相比,长期不施钾(CK和NP)处理土壤的固钾能力增强,长期施钾肥或稻草(NPK、NP+RS和NPK+RS)处理土壤的固钾能力降低,长期施用钾肥和稻草是影响土壤固钾能力的重要原因,施钾量高的处理土壤的固钾能力低。在高强度稻-稻种植条件下,水稻作物从土壤中带走大量的钾。长期不施用钾肥,会导致土壤钾素的严重耗竭,此后施入的钾则会被土壤固定,导致钾肥对当季作物的有效性降低。当土壤中钾含量相对较高时,施入钾肥则不易被吸附固定。如果施入的钾不能及时被作物吸收利用,则极易被淋失。长期施用钾肥和稻草后,土壤速效钾和缓效钾含量增加,土壤的固钾能力降低;另外,长期施用钾肥和稻草引起土壤K+饱和度的增加,也使土壤的固钾能力降低。     

黄红壤上水稻-食用菌轮作的肥力变化

1990～1996年六年间,在黄红壤地块进行水稻-油菜轮作和水稻-食用菌轮作,总结出水稻-食用菌轮作能改善土壤理化性状,提高土壤肥力;且减轻水稻病害,成熟整齐,熟期提早,籽粒饱满,产量显著提高.     

油菜－烤烟轮作体系中油菜秸秆还田方式及钾肥减量对烤烟钾素利用效率的影响

  目的  在烤烟－油菜轮作体系下,探讨油菜秸秆还田对烤烟化学钾肥减量的潜力,研究秸秆还田后烤烟钾肥的利用效率,为该轮作体系下秸秆资源化利用及钾肥减量提供科学依据和技术参考。  方法  试验针对一年两熟制的烤烟－油菜轮作模式,以K326品种烤烟和油菜秸秆为试验材料,通过田间定位试验,设置不同N、P、K化肥用量和秸秆直接还田（S）和腐熟后还田（DS）8个处理:（1）NP;（2）NPK（对照）;（3）NP + 85%K + S;（4）NP + 70%K + S;（5）NP + 55%K + S;（6）NP + 85%K + DS;（7）NP + 70%K + DS;（8）NP + 55%K + DS,分析不同处理对烤烟产量、产值、钾素吸收量、钾肥利用率及土壤钾素平衡的影响。  结果  油菜秸秆腐熟还田减施钾肥30%处理烤烟产值最高,两年产值分别为78662 元 hm?2和81071 元 hm?2。秸秆腐熟后还田处理的烤烟钾素吸收总量要高于秸秆直接还田处理,秸秆腐熟后还田减施钾肥30%处理最高。两种还田方式连续秸秆还田后,有利于提高钾肥利用率,秸秆腐熟后还田处理的钾肥利用率高于秸秆直接还田处理。两种秸秆还田方式在减施化学钾肥15 ~ 30%时,土壤钾素盈余仍高于对照处理,最高为秸秆直接还田减施钾肥15%处理。  结论  在烤烟－油菜轮作模式下,秸秆直接还田和秸秆腐熟后还田均可减少烤烟季化学钾肥投入量30%,采用秸秆腐熟还田烤烟的产量、产值和钾肥利用率等均要好于秸秆直接还田。     

长期施用钾肥对草甸土钾素形态的影响

通过连续13年的钾肥定位试验，研究了施钾对草甸土耕层土壤钾素各形态含量和比例的影响。结果表明，长期施用钾肥较不施钾处理可以增加耕层土中水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾的含量和在全钾中的比例，施钾量增加促进了这种状况，同时降低了矿物钾在全钾中的比例。随土层加深，大部分处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾含量和比例随之降低，而矿物钾和全钾含量相应处理却随之升高，其中施钾处理的效果明显。     

冬小麦-夏玉米轮作体系中磷钾平衡的研究

对高肥力土壤大量施用磷钾肥冬小麦 /夏玉米轮作周期中作物产量、磷钾养分平衡等进行了研究。结果表明 ,高肥力土壤上连续大量施用磷钾肥条件下 ,传统施氮与优化施氮、秸秆还田与秸秆不还田对冬小麦和夏玉米产量、磷钾吸收量均无显著差异。在一个轮作周期中 ,冬小麦、夏玉米吸磷 (P)量分别为 22～25、18～19kg/hm2;吸钾(K)量分别为 14.7～16.6、96～112kg/hm2。在一个轮作周期后 ,土壤中的速效磷、速效钾含量变化不大。在施用磷肥 (P) 79kg/hm2 的条件下 ,无论秸秆还田与否磷素都有盈余 ,秸秆还田磷素 (P)盈余量为 46～47kg/hm2,秸秆不还田为 36～37kg/hm2;在施用钾肥 (K)75kg/hm2条件下 ,秸秆还田钾素 (K)盈余量为 22～31kg/hm2,秸秆不还田钾素 (K)亏缺量为 168～201kg/hm2,说明秸秆还田对于磷素与钾素特别是钾素的平衡有很大的作用     

旱地红壤与红壤性水稻土水分特性分析

对低丘红壤地区红壤性水稻土(黄筋泥田)和旱地红壤(黄筋泥)及不同利用方式下土壤的持水和供水特征进行了研究.结果表明,与红壤性水稻土相比,旱地红壤持水供水能力弱;红壤性水稻土各样品之间持水和释水能力的差异与有机质的变化相似,在红壤地区,培肥土壤有利于提高土壤抗旱能力,土壤利用方式不同改变了土壤孔隙的分布状况,使旱地红壤在低吸力段土壤的水分特征存在明显差异.     

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。     

长期定位施肥对不同粒级非石灰性潮土钾素释放的影响

土壤中矿物的种类与土壤的粒级有关,随着粒级变粗,矿物组成趋于简单,次生矿物类型及含量减少,而原生矿物种类及含量增加[1]。土壤钾素含量、有效性及其转化又与土壤矿物组成密切相关,存在于黏粒部分的含钾矿物(黏粒矿物)因直接影响钾的生物有效性而备受关注。土壤中钾素的研究较多[2,3],关于不同粒级的土壤钾素释放的差异已有报道[4~6],但长期定位施肥对不同粒级的土壤颗粒中钾素行为的影响研究得较少,笔者在这方面做了一系列的工作[7~9]。因此研究长期定位施肥中土壤粒级与土壤钾素释放行为的关系不仅能丰富土壤矿物风化和黏土矿物形成理论,而且对全面认识土壤中钾素状况、供钾能力、钾素的相互转化及合理利用有限的     

水旱轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化研究

采用盆栽试验,研究了黑麦草-水稻轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化,以期为土壤供钾机制研究及合理的钾素调控提供依据。结果表明：不施钾条件下（NP处理）,潮土上种植作物的生物量和吸钾量最高,黄褐土次之,红壤最低;施钾条件下（NPK处理）,3种土壤上种植作物的生物量无显著差异,作物吸钾量为黄褐土>潮土>红壤。整个轮作期,红壤、黄褐土和潮土NPK处理的作物生物量较NP处理分别增加55.6%、45.2%和23.2%,作物吸钾量分别增加368.8%、166.8%和74.5%。轮作前季（黑麦草季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量和交换性钾含量均降低,潮土非交换性钾含量明显降低,红壤和黄褐土非交换性钾含量在前期变化不大,中期有升高的趋势,后期显著降低;NPK处理的土壤钾含量均高于NP处理,且各种形态钾含量的变化趋势与NP处理基本相同。轮作后季（水稻季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量变化不大,交换性钾含量呈先降低后升高的趋势,非交换性钾含量呈先升高后降低的趋势;NPK处理的土壤交换性钾含量在水稻生长前期明显升高,中期下降,后期有略微上升,水溶性钾和非交换性钾含量有先升高后降低的变化趋势。综上所述,在不施钾条件下,轮作期内各土壤钾素消耗量较大,水溶性钾和交换性钾含量降低,并促进了非交换性钾的释放;施钾能提高土壤水溶性钾和交换性钾含量,并向非交换性钾方向转化,施钾对黑麦草和水稻有显著增产效果,可以有效地提高土壤供钾水平。     

长期定位施肥对太湖地区稻麦轮作土壤酶活性的影响

对太湖地区25年长期定位试验田的稻麦两季土壤酶活性进行了测定分析。结果表明,麦季不同施肥处理间的5种土壤酶活性变化没有明显的规律性;无论是仅施化肥还是施有机肥加化肥,稻季5种土壤酶活性的不同肥料配比处理之间绝大多数均无显著差异;成对比较显示,稻麦两季绝大多数相同肥料处理的酶活性之间没有显著差异,仅有稻季猪粪加氮磷钾全施(MNPK)处理的酸性磷酸酶活性极显著高于麦季。分析差异不显著的原因,可能与经过多年的长期定位培肥,土壤储积酶已经达到"饱和"水平,因此不会对外源肥料的施用产生显著响应有关。     

紫云英还田后不同施肥下的腐解及土壤供钾特征

采用尼龙网袋法研究了紫云英翻压后不同施肥处理下在稻田的腐解和养分释放规律,以及不同施肥处理土壤钾库的变化特征。结果表明:紫云英还田后,不同施肥处理对其腐解及养分释放无明显影响。紫云英的腐解,氮、磷、钾释放量与翻压时间的关系可用一级动力学方程拟合,不同施肥处理下紫云英最大腐解率达到64.8%~68.3%,氮、磷、钾最大累计释放率分别为84.2%~86.7%、85.3%~89.3%、89.9%~98.0%,养分释放速度表现为钾磷氮。紫云英养分释放主要集中在翻压后15 d之内,应加强水稻生育后期的养分运筹管理。紫云英短期(1个生育期)内能够活化土壤中的钾,但晚稻收获后的土壤速效钾含量明显降低,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。在连续3年不施化学钾肥的情况下,种植紫云英还田后,不会降低早稻土壤速效钾含量,但晚稻收获后土壤速效钾含量低于施用化学钾肥处理,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。     

土壤供钾状况及土壤湿度对我国北方烤烟烟叶含钾量的影响研究

田间采样统计分析和框栽试验结果表明 ,土壤钾素状况及土壤的供钾能力是影响我国北方烟区烤烟烟叶含钾量的主要因子之一 ,合理施用钾肥和改善土壤的钾素状况是提高烟叶含钾量的有效措施 ;土壤湿度是保证土壤钾素向烟株根系运动的必要条件 ,在烟株生长期间 ,特别是在烟株移栽 4 0— 50天期间 ,保持土壤的相对含水量 6 0— 70 % ,是促进烟叶吸钾 ,提高烟叶含钾量的重要手段     

臭氧污染对水稻土物理结构和氮磷钾含量的影响

利用中国稻-麦轮作O3FACE(Free-air O3 concentration enrichment)试验平台,研究了连续3年大气O3浓度升高(比周围大气高50%)对稻田表层(0~20 cm)土壤团聚体、土壤容重及孔隙度和氮磷钾养分含量的影响。结果表明,大气O3浓度升高显著增加耕层土壤0.25~0.053 mm团聚体23.5%和降低<0.053 mm团聚体24.6%。O3污染具有增大0~10 cm土层和降低10~20 cm土层土壤容重的趋势,0~10 cm土壤中气体孔隙度显著减小39.8%,10~20 cm土壤中毛管孔隙度显著增加9.1%和气体孔隙度显著减小32.4%,改变了固、液、气三相比。长期O3污染显著降低土壤全氮含量10.5%和速效钾13.3%,显著增加有效磷40.8%,但对有效氮未产生显著影响。结果表明,长期臭氧污染将改变土壤物理结构和养分物质的生物地球化学循环。     

施钾对不同肥力土壤玉米钾素吸收、分配及产量的影响

采用田间试验, 研究了吉林省高(榆树市)、低肥力(公主岭市)肥力条件下不同钾肥用量对玉米产量、钾素吸收和分配的影响。结果表明, 榆树试验点和公主岭试验点的最高产量施钾量分别为83.3 kg·hm^-2和113.9 kg·hm^-2, 最佳经济施钾量分别为75.1 kg·hm^-2和103.1 kg·hm^-2。公主岭低肥力试验点比榆树高肥力试验点的最高产量和最佳经济产量分别提高了3.70%和3.68%。施用钾肥可有效提高玉米干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率, 并能提前干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率出现的天数。当施钾量超过60 kg(K₂O)·hm^-2时, 公主岭低肥力试验点的干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率均高于榆树高肥力试验点。适宜的钾肥用量有利于提高钾养分由营养体向籽粒的转运量、转运效率及籽粒养分比例, 榆树高肥力试验点籽粒养分比例低于公主岭低肥力试验点, 幅度为0.5%~1.7%。除施钾量60 kg(K₂O)·hm^-2处理外, 公主岭低肥力试验点的钾肥农学利用率、偏生产力和利用效率等指标均高于榆树高肥力试验点, 分别提高7.3~8.8 kg·kg^-1、4.4~8.3 kg·kg^-1、1.6%~6.2%。综合考虑提高玉米产量、效益及钾肥利用效率, 高肥力土壤适宜施钾量为75 kg·hm^-2, 低肥力土壤上适宜施钾量为103 kg·hm^-2。     

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。     

Use of soil nonexchangeable potassium by paddy rice with clay structural changes under long-term fertilizer management

To prove the hypothesis that paddy rice utilizes soil nonexchangeable potassium (neK) and causes associated structural changes in clay minerals, K status and clay mineralogy of 22 surface soils from three paddy fields under long-term fertilizer management for 51–93 years were investigated. Soil neK content was determined as the difference between 1 mol L⁻¹ hot HNO₃ extractable K and 1 mol L⁻¹ ammonium acetate exchangeable K. Clay mineralogy was identified by X-ray diffraction (XRD). The radiocesium interception potential (RIP), an index of frayed edge sites in the interlayer sites of 2:1 type clay minerals, was also determined. The neK contents under the -K and NPK treatments were considerably lower than those under the unfertilized treatment in all the fields, indicating the exploitation of soil neK by rice. XRD analysis of the clay samples revealed 7% shift from the 1.0 peak to 1.4 nm one under the -K treatment compared with the unfertilized one, and the amounts of neK were negatively correlated with those of RIP (p < .01), suggesting the expansion of interlayer spaces of the 2:1 type phyllosilicates such as mica due to the release of neK. In addition, the neK content positively correlated with K balance of the long-term experiments (p < .05). The differences of neK between unfertilized K and -K treatments corresponded to 22–157 kg K ha⁻¹, or 0.42–1.68 kg K ha⁻¹ year⁻¹. In conclusion, utilization of considerable amount of soil neK under K depleted conditions should be considered to establish sustainable K management for paddy rice.     

Microbiological parameters as indicators of soil quality under various soil management and crop rotation systems in southern Brazil

The objective of this work was to identify soil parameters potentially useful to monitor soil quality under different soil management and crop rotation systems. Microbiological and chemical parameters were evaluated in a field experiment in the State of Paraná, southern Brazil, in response to soil management [no-tillage (NT) and conventional tillage (CT)] and crop rotation [including grain (soybean, S; maize, M; wheat, W) and legume (lupin, L.) and non-legume (oat, O) covers] systems. Three crop rotation systems were evaluated: (1) (O/M/O/S/W/S/L/M/O/S), (2) (O/S/L/M/O/S/W/S/L/M), and (3) (O/S/W/S/L/M/O/M/W/M), and soil parameters were monitored after the fifth year. Before ploughing, CO₂-emission rates were similar in NT and CT soils, but plough increased it by an average of 57%. Carbon dioxide emission was 13% higher with lupin residues than with wheat straw; decomposition rates were rapid with both soil management systems. Amounts of microbial biomass carbon and nitrogen (MB-C and MB-N, respectively) were 80 and 104% higher in NT than in CT, respectively; however, in general these parameters were not affected by crop rotation. Efficiency of the microbial community was significantly higher in NT: metabolic quotient (qCO₂) was 55% lower than in CT. Soluble C and N levels were 37 and 24% greater in NT than in CT, respectively, with no effects of crop rotation. Furthermore, ratios of soluble C and N contents to MB-C and MB-N were consistently lower in NT, indicating higher immobilization of C and N per unit of MB. The decrease in qCO₂ and the increase in MB-C under NT allowed enhancements in soil C stocks, such that in the 0–40 cm profile, a gain of 2500 kg of C ha⁻¹ was observed in relation to CT. Carbon stocks also varied with crop rotation, with net changes at 0–40 cm of 726, 1167 and −394 kg C ha⁻¹ year, in rotations 1, 2 and 3, respectively. Similar results were obtained for the N stocks, with 410 kg N ha⁻¹ gained in NT, while crop rotations 1, 2 and 3 accumulated 71, 137 and 37 kg of N ha⁻¹ year⁻¹, respectively. On average, microbial biomass corresponded to 2.4 and 1.7% of the total soil C, and 5.2 and 3.2% of the N in NT and CT systems, respectively. Soil management was the main factor affecting soil C and N levels, but enhancement also resulted from the ratios of legumes and non-legumes in the rotations. The results emphasize the importance of microorganisms as reservoirs of C and N in tropical soils. Furthermore, the parameters associated with microbiological activity were more responsive to soil management and crop rotation effects than were total stocks of C and N, demonstrating their usefulness as indicators of soil quality in the tropics.