長(zhǎng)期定位施肥對(duì)棕壤鉀素時(shí)空變異特征及粘土礦物組成的影響.pdf

1、本文以沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)棕壤長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)地為基礎(chǔ)，選用1979、1991和2004年肥料定位試驗(yàn)所采集的土樣進(jìn)行研究，研究棕壤在不同施肥用量上的肥力變化趨勢(shì)，了解在東北主要作物輪作種植制度下，施用適當(dāng)比例的化肥和有機(jī)肥對(duì)棕壤鉀素形態(tài)及剖面分布變化的影響，粘土礦物組成、轉(zhuǎn)化和不同粒級(jí)中非交換性鉀含量的變化情況，進(jìn)行了不同施肥處理之間、不同年份之間、不同土壤剖面層次之間的比較分析，根據(jù)不同粒級(jí)顆粒含量變化分析討論了不同粒級(jí)中非交換性鉀含量的變

2、化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明： 長(zhǎng)期不施肥或單施氮肥或氮磷化肥配施耕層土壤中水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀和礦物鉀含量與原始土相比均有所下降，隨著種植年限的增加(1979年～2004年)各種鉀素含量的下降趨勢(shì)有所增加。長(zhǎng)期氮磷鉀化肥配施土壤中速效性鉀含量與原始土相比有明顯上升，三鉀素含量上升幅度相比特殊吸附性鉀＞非特殊吸附性鉀＞水溶性鉀；土壤中非交換性鉀和礦物鉀含量較原始土有所下降，隨著種植年限的增加兩種鉀素的下降趨

3、勢(shì)趨于平緩。 長(zhǎng)期單施有機(jī)肥或有機(jī)肥與氮磷肥配施各處理土壤中速效性鉀含量的絕對(duì)增減不足1mg·kg-1，相對(duì)增減小于5％在分析誤差范圍內(nèi)。長(zhǎng)期有機(jī)肥與氮磷鉀肥配施能顯著提高土壤中速效性鉀含量；只有高量有機(jī)肥與氮磷鉀肥配施土壤非交換性鉀含量才有所提高；土壤礦物鉀含量有小幅度的增加。說(shuō)明有機(jī)肥的長(zhǎng)期施用基本能維持土壤速效性鉀平衡；緩解土壤非交換性鉀的下降趨勢(shì)，對(duì)礦物鉀的活化有明顯作用，并且這種作用效果隨著有機(jī)肥用量的增加而增加。

4、 受成土母質(zhì)、氣象因素和長(zhǎng)期施肥作用的綜合影響棕壤各形態(tài)鉀素在土壤剖面中有一定的垂直移動(dòng)。土壤速效性鉀和非交換性鉀含量隨著土壤剖面層次的增加而降低，礦物鉀含量則表現(xiàn)為20～40cm土層＞0～20cm土層。長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能顯著提高20～40cm土層土壤中水溶性鉀、非特殊吸附性鉀含量；維持土壤特殊吸附性鉀平衡；緩解非交換性鉀的下降但不能阻止其下降的趨勢(shì)；增加土壤中無(wú)效態(tài)鉀向有效性鉀的轉(zhuǎn)化。長(zhǎng)期不施肥或單施化肥區(qū)隨著種植年限的增加土壤各形

5、態(tài)鉀素在兩土層均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，下降幅度化肥區(qū)＞無(wú)肥區(qū)。兩土層下降量相比水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和礦物鉀表現(xiàn)為20～40cm上層＞0～20cm土層；特殊吸附性鉀和非交換性鉀則為0～20cm土層＞20～40cm土層。 X-射線(xiàn)衍射分析結(jié)果表明棕壤中主要粘土礦物為水云母，其次為蛭石、高嶺石和蒙脫石，還有少量綠泥石。經(jīng)過(guò)26年的長(zhǎng)期施肥土壤粘土礦物組成和相對(duì)含量發(fā)生了變化，長(zhǎng)期施鉀處理中土壤粘土礦物(＜2um)的X-射線(xiàn)衍射圖譜中

6、幾乎找不到蛭石衍射峰(d001=1.42nm和d002=0.71nm)；長(zhǎng)期不施鉀處理中蒙脫石衍射峰(d001=1.8nm和d002=0.456nm)增強(qiáng)。長(zhǎng)期不施肥或氮磷化肥混施處理中水云母或蛭石含量降低，蛭石與水云母混層或蒙脫石含量升高；而長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或化學(xué)鉀肥或化學(xué)鉀肥與有機(jī)肥配施的處理，土壤粘土礦物中水云母的相對(duì)含量有所增加，蛭石或蒙脫石的相對(duì)含量有所減少。 相關(guān)分析表明各形態(tài)鉀素與水云母的含量都呈正相關(guān)，與蒙脫石和蛭

7、石含量均呈負(fù)相關(guān)，這從側(cè)面反映了蛭石、蒙脫石與水云母之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；高嶺石的同晶置換能力差、陽(yáng)離子交換能力低，其固定或供給鉀素能力弱導(dǎo)致高嶺石與各種形態(tài)鉀素含量的相關(guān)性不顯著。其中速效性鉀含量的多少主要是由水云母和蛭石含量高低決定的；影響非交換性鉀含量的高低的粘土礦物主要是水云母；礦物鉀含量的多少與土壤主要粘土礦物含量之間關(guān)系最密切。 隨著種植年限的增加不同施肥處理土壤各粒級(jí)顆粒組成含量出現(xiàn)明顯差異。長(zhǎng)期有機(jī)肥或外源鉀肥施入有助

8、于提高0～2um粒級(jí)顆粒含量；各粒級(jí)非交換性鉀含量的高低順序?yàn)椋?0～2um粒級(jí))＞(2～10um粒級(jí))＞(10～50um粒級(jí))＞(大于50um粒級(jí))，其中小于10um粒級(jí)土壤非交換性鉀含量占四粒級(jí)非交換性鉀總量的88.71％。長(zhǎng)期施肥對(duì)0～2um、2～10um和大于50um粒級(jí)土壤非交換性鉀含量的影響相同，不施肥或僅施氮磷肥隨著種植年限的增加三粒級(jí)中非交換性鉀含量呈明顯的下降趨勢(shì)；有機(jī)肥與化肥長(zhǎng)期配施對(duì)10um以下小粒級(jí)中非交換性鉀含