稻-麦轮作长期定位施肥对紫色土钾素平衡和形态转化影响

It is of great significance to understand tansformation of forms of soil potassium (K) and availability through the long-term fertilizer field experiment to serve optimal K fertilizer use, enhance soil fertility and save fertilizer resources. The objectives of this project are to study different fertilizer treatments on forms and quantity of soil K, types of K-bearing minerals and their evolution in an over thirty-year period in a long-term fertilizer experiment located in Chuanshan District, Suining city of Sichuan province initiated in 1981 by the Soil and Fertilizer Institute, Sichuan Academy of Sichuan Agricultural Sciences. Coupled with lab experiments, release dynamics of non-exchangeable K from the soil, K quantity-intensity (Q/I) relation of of soil treated by different fertilizerss, and its fixation mechanism to added K fertilizer. We aim to better understand the evolution trends of K fertilizer efficiency and dynamics of K reserves in the purple paddy soil and offer theoreitcal evidence for optimal K fertilizer use and high efficient use of soil K by crops in purple paddy soils.

研究长期施肥条件下土壤钾素形态转化与有效性对农田钾肥的合理施用、培肥土壤和节约肥料资源意义重大。本项目拟以四川省农业科学院土壤肥料研究所于1981年在四川省遂宁市船山区建立的紫色土长期肥料定位试验为研究对象，结合室内模拟试验,研究不同肥料处理对土壤钾素形态、含量和含钾矿物组成及其变化的影响，非交换性钾释放动力学特征、土壤钾容量强度(Q/I)关系和对外源钾素固定的机理等，旨在阐明长期施肥下紫色土钾肥效应演变规律和土壤钾库供钾性能变化特征等，为紫色土钾肥合理施用和作物钾素高效利用提供理论依据。

自2000年以来，尽管我国在长期定位施肥条件下钾素研究方面开展了大量了研究，但对长期施肥土壤粘土矿物变化和对外源钾素的固定机制、土壤非交换性钾的释放特性及其作物有效性的关系等研究还不是很清楚，特别是对长期施肥条件下富钾紫色土钾素肥力演变尚未见报道。本项目拟利用课题组于1981年在四川省遂宁市建立的紫色土长期肥料定位试验，采用室内模拟实验、X射线衍射分析技术和数学模型等方法，研究了长期施用有机和无机肥料对紫色土生产力、供钾特征和钾素肥力状况影响，探索了长期不同施肥对紫色土容重、团聚体等物理结构和土壤有机碳和氮、磷肥力的影响及过程，分析了不同施肥处理影响土壤钾素供应特征和钾素肥力状况的主要因素。主要研究结果如下：（1）稻麦轮作紫色土长期NPK肥配施比NP肥水稻平均增产3.1%，小麦平均增产2.3%；有机肥与NPK配施比NPK肥水稻平均增产5.3%，小麦平均增产5.9%；在氮磷肥的基础上配施钾肥，其增产效果在前18年不明显，20年后增产效果逐渐显著，长期配施K肥有利于提高水稻和小麦的产量稳定性；长期施K的NPK、MNPK处理化学钾肥的利用率分别为45.30%和56.18%。（2）长期不同施肥下紫色土0~20cm和20~40cm层次土壤Ca2+、Mg2+、OM、阳离子代换量、K+饱和度都与土壤固钾量和固钾率呈显著正相关，与而全N、全P、Na2+、NH4+和粘粒含量相关性不显著；40cm以下土层仅土壤阳离子代换量和K+饱和度与土壤固钾量和固钾率呈显著正相关。（3）长期不同施肥对土壤<2μm粘粒矿物显著影响，长期施钾处理的水云母含量显著高于不施钾处理，而高岭石含量则相反，长期不施钾肥将促进紫色土中水云母矿物向其他粘土矿物转化。（4）长期定位施肥下紫色土不同K形态含量排序为：四苯硼钠法K>热硝酸法K>冷硝酸法K>M3法K>醋酸铵法K>ASI法K，长期施肥对紫色土0~20cm和20~40cm土层的醋酸铵法K、ASI法K、热硝酸法K和冷硝酸法K影响显著，而对四笨硼钠法K影响较小。通过上述研究，其结果揭示了长期施肥下紫色土钾肥效应变化及供钾性能的变化特征、钾素固定与释放规律和钾素容量与强度的关系，为紫色土合理施钾提供了依据。