长期施钾对北方典型土壤钾素及作物产量、品质的影响

摘要

本研究以1992/1993年开始布置的在东北(黑龙江、吉林、辽宁)、华北(河北、山西)和西北(宁夏、青海、新疆)地区的连续施用钾肥和秸秆还田的八个定位试验为基础,研究连续施用钾肥和/或小麦秸秆还田对土壤钾素状况、土壤对钾素固定能力以及作物产量和品质的影响.所选择的定位试验点包括中国北方有代表性种植制度(小麦单作、玉米单作、小麦一玉米轮作)和主要的土壤类型.试验处理包括连续不施用钾肥(NP)、施用钾肥(NPK或NPK1和NPK2)和在NP或NPK基础上增加小麦秸秆还田(st).从不同处理试验区采取分别采取0-20 cm和20-40cm土层土壤样品,应用不同浸提剂提取土壤不同形态钾素含量,研究不同形态钾素在土壤的分布特征及其植物有效性;通过不同浓度外源钾素的加入研究土壤对外源钾素的固定能力;应用ASI联合浸提剂测定土壤样品中各种养分含量,并对作物品质指标进行测定.主要结果如下: 1.与只施氮磷肥(NP处理)比较,长期施用化学钾肥(NPK处理)或小麦秸秆还田(NP+St处理)显著提高耕层土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物态钾乃至全钾的含量,对特殊吸附钾含量影响不显著(可能由于所研究土壤中对钾素有特殊吸附能力的2∶1黏土矿物的楔形位比较稳定,连续13年施用钾肥和秸秆还田影响不大),钾肥和小麦秸秆还田对各种形态钾的影响不同.土壤不同形态钾含量和比例在不同的土壤层次中表现迥异,钾素投入对0-20 cm层土壤钾素状况影响较大,化学钾肥的施用效果更为明显.外源钾的投入使土壤全钾中有效钾所占比例增大,并可增加速效钾中水溶性钾和非特殊吸附钾的比例,相应的降低特殊吸附钾的比例.作物吸钾量与耕层土壤速效钾和缓效钾含量存在显著的正相关关系.相同施钾措施对各形态钾的贡献程度也因所在地区及种植制度的不同而异,与气候条件、矿物类型、作物消耗钾素量密切相关. 2.钾肥施用和秸秆还田可提高作物的吸钾量,除NPK2和NPK+St处理外,各点其余处理的钾素投入量均低于作物收获部分的移走量,造成土壤钾素不同程度的亏缺,以NP处理的亏缺量最大.华北和西北地区的小麦/玉米一年两季作物轮作的钾素移走量较高,年均移走量达到200-400kg K<,2>O/hm<'2>,钾素平衡系数低,土壤钾素亏缺相对严重.小麦秸秆还田对于缓解土壤钾素的消耗作用明显,是一项切实可行的补充土壤钾素的措施.与试验开始时土壤速效钾和缓效钾含量比较,各处理均有明显的差异,不补充钾素的处理(NP)或钾素补充不足的处理(NP+St)的土壤速效钾变化幅度在-51.9 mg/kg～40.6 mg/kg,缓效钾含量变化幅度在-158.6 mg/kg～71.0 mg/kg;而补充钾素量较大的处理(NPK2和NPK+St)土壤速效钾变化幅度在14.1 mg/kg～131.4 me/kg,缓效钾含量变化幅度在-8.6 mg/kg～150.7 mg/kg,但是其增加或减少的幅度各试验点之间差别较大,受钾素投入量、作物吸钾量、土壤钾素耗竭到基本稳定的平衡点时的

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1本研究的目的、意义

2研究现状

2.1土壤中的钾

2.2土壤—作物系统钾库特征

2.3钾与作物品质

2.4钾肥长期定位试验的意义

3研究契机和技术路线

第二章十三年连续施钾与秸秆还田对土壤钾素状况的影响

1引言

2材料与方法

2.1田间试验设计

2.2样品采集

2.3测定方法

3结果与分析

3.1定位期间土壤—作物系统钾素平衡状况

3.2定位始末0-20 cm耕层土壤钾素变化状况

3.3十三年连续施钾或秸秆还田对土壤各形态钾状况的影响

4讨论

5小结

第三章长期施钾和秸秆还田对土壤固钾能力的影响

1引言

2材料与方法

2.1室内试验设计

2.2样品采集与测定

3结果与分析

3.1各定位点土壤对外源钾素的固钾量(率)

3.2各定位地区及施钾措施对外源钾素的平均固定量

3.3固钾量与速效钾和缓效钾含量的相关分析

4讨论

5小结

第四章长期施钾和小麦秸秆还田对土壤养分的影响

1引言

2材料与方法

2.1田间试验设计

2.2样品采集

2.3样品测定方法

3结果与分析

3.1有机质

3.2铵态氮

3.3有效磷

3.4钙、镁

3.5其它元素(S B Cu Fe Mn Zn)

3.6全氮

3.7全磷

3.8速效钾与其它养分的关系

4讨论

5小结

第五章十三年连续施钾和秸秆还田对作物产量及养分的影响

1引言

2材料与方法

2.1田间试验设计

2.2样品采集

2.3样品测定及分析

3结果与分析

3.1各定位点十三年不同处理作物产量状况

3.2各定位点植株氮磷钾养分状况

3.3植株其它元素含量状况(Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn)

4讨论

5小结

第六章长期施钾和小麦秸秆还田对作物品质的影响

1引言

2材料与方法

2.1田间试验设计

2.2样品采集

2.3样品测定方法

3结果与分析

3.1粗蛋白

3.2粗脂肪

3.3糖

3.4淀粉

3.5纤维素

3.6氨基酸

3.7赖氨酸

3.8小麦面筋

3.9不同定位点各品质指标的相关性分析

4讨论

5小结

第七章全文结论、创新与展望

1全文结论

2创新之处

3需要进一步解决的问题

参考文献

致谢

附表

作者简介