长期定位施肥对土壤钾素时空变异特征及其有效性影响

在棕壤33年肥料长期定位试验基础上，研究有机肥与化肥长期不同施用和玉米大豆轮作体系中土壤钾素时空变异特征与生物有效性的变化，探讨粘土矿物组成的变化对肥料钾的矿物固定与释放的影响机理，特别是矿物变化与2：1型粘土矿物钾的固定位置与动态变化；减少土壤中钾的矿物固定、提高土壤中钾的生物有效性和钾肥肥效，为钾高效利用和测土推荐施肥提供科学依据。

本研究以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验基地为平台，开展玉米大豆轮作体系中长期不同施肥对棕壤钾素供应能力的影响及棕壤钾素Q/I特征研究，明确了该体系土壤钾素有效性的变化及适宜施肥模式。研究结果表明：长期不同施肥影响棕壤供钾能力及钾素有效性。长期单施高量有机肥可以提高土壤钾素的有效性，但不能维持其长期供应能力。施用高量有机肥配合化学钾肥长期供应能力强，钾素有效性高。长期施肥土壤理化性质影响钾素Q/I曲线特征参数：粘粒通过间接作用影响﹣ΔK0；有机质间接影响PBCK值；速效钾直接关系到AReK值的变化，对KX值有强烈的直接作用。通过研究不同施肥处理对粘土矿物组成、含钾矿物间转化的影响及棕壤固定位点钾的时空变异特征，探讨长期不同施肥对钾素矿物的固钾位点、动态变化及钾素固持机理。结果显示：长期不同施肥处理棕壤粘土矿物（＜2 µm）种类未发生变化，不同处理矿物组成相同；单施高量有机肥或配合化学钾肥处理土壤中水云母含量增加，长期不施钾肥水云含量显著下降。长期单施高量有机肥可以维持土壤各位点钾含量，有机肥配合化学钾肥提高其含量。位点钾含量的垂直分布为0~20 cm高于20~40 cm。研究了棕壤钾素的固定特征和吸附解吸动力学特征，结果表明：外源钾浓度在400~4000 mg•kg-1时，随浓度增加固钾量升高，固钾率降低。土壤基本理化性质与固钾量关系密切。吸附解吸反应速度与反应时间关系符合方程V=A+Blnt，去离子水预处理，连续液流下，长期施肥棕壤K+吸附解吸动力学的主要控制过程是膜扩散过程。. 本项目研究结果表明长期不同施肥影响棕壤供钾能力及钾素的有效性，其中高量有机肥配合化学钾肥是保持土壤供钾能力和有效性的最优施肥模式。钾在土壤中化学行为复杂，受到多种因素的制约，研究表明长期定位施肥条件下土壤理化性质的改变是影响钾素供应能力及有效性的重要原因之一。项目通过研究长期不同施肥条件下土壤钾素供应能力及固持机制旨在为发掘土壤供钾潜力，提高钾肥利用效率、合理施用钾肥提供科学依据。