保护性耕作对土壤不同形态钾素的影响与其肥力评价

摘要

本文选取了湖北省武穴市（9年）、荆州市（5年）和武汉市（3年）三个稻-油轮作的长期定位试验点。研究了保护性耕作（秸秆还田和免耕）对水稻季（2015年10月）和油菜季（2016年5月）各土层（0-20cm和20-40cm）中土壤钾素含量及形态（水溶性钾、特殊吸附钾、非特殊吸附钾、速效钾、非交换性钾、矿物钾以及全钾）的影响。通过监测土壤的pH和其余养分指标（有机质、全氮、碱解氮以及速效磷）的含量，探讨各形态钾素与土壤肥力性质之间的关系。并用主成分分析法和内梅罗指数法综合评价土壤肥力状况。结果表明：
　　（1）土壤钾素在三个试验点各土层中的分布有一定的差异。其中在武穴和武汉试验点，土壤全钾含量基本表现为0-20cm土层的（2.71-11.72g/kg）高于20-40cm土层的（2.59-11.22g/kg），其余形态的钾素在各土层中的分布与全钾相似。荆州试验点的全钾含量表现为20-40cm土层的（10.54-11.91g/kg）高于0-20cm土层的（9.43-10.91g/kg），非交换性钾和矿物钾的分布与其相似，而水溶性钾、特殊吸附钾、非特殊吸附钾以及速效钾在各土层中的分布规律不明显。各形态钾素占全钾的比例表现为矿物钾>非交换性钾>速效钾>特殊吸附钾>非特殊吸附钾≈水溶性钾。
　　（2）秸秆还田处理整体上增加了0-20cm土层的水溶性钾（32.00％-77.87%）、特殊吸附钾（14.66%-121.05%）和非特殊吸附钾（30.98%-271.30%）的含量。土壤非交换性钾、矿物钾和全钾的变化在三个试验点表现不一致。免耕处理对各形态钾素的增加效果不明显。保护性耕作措施中，免耕+秸秆还田以及施氮磷钾肥+秸秆还田两种处理对土壤钾素的增加效果相对较好。
　　（3）秸秆还田处理下土壤容重降低了4.24%-16.54%，总孔隙度增加了1.00%-15.07%，对土壤的物理性质起到了一定改良作用。秸秆还田处理还增加了三个试验点0-20cm土层中有机质（2.76%-35.07%）、全氮（1.80%-32.03%）、碱解氮（5.97%-37.00%）、速效磷（10.09%-65.82%）和速效钾（8.71%-133.04%）的含量。而免耕处理对土壤物理性质和养分的影响相对较小。
　　（4）速效钾、水溶性钾、特殊吸附钾以及非特殊吸附钾两两之间具有极显著的正相关性（r=0.627**-0.990**），其中特殊吸附钾与速效钾的相关性最好（r=0.912**-0.990**），土壤全钾和矿物钾之间也具有极显著的正相关性（r=0.997**-0.999**）。此外，土壤pH与速效钾及其各组分之间呈一定的负相关，与非交换性钾、矿物钾和全钾的相关性在三个试验点之间表现不一致。其余养分指标（有机质、全氮、碱解氮以及速效磷）与各形态钾素间的相关性和pH的相反。
　　（5）主成分分析的结果表明，土壤养分含量的增加以及容重的降低有利于土壤综合肥力状况的提升，其中相对于土壤的物理性质，土壤养分的贡献率更大。从土壤综合肥力评价（内梅罗指数法）的结果可以看出，秸秆还田处理提高了0-20cm和20-40cm土层的土壤综合肥力系数（3.68%-27.69%），而免耕处理下各土层的土壤综合肥力系数有一定程度降低。相对于对照处理，免耕+秸秆还田以及施氮磷钾肥+秸秆还田两种处理对各土层的土壤综合肥力系数增加效果较好（7.56%-25.93%）。

目录

声明

1 前言

1.1 研究意义

1.2 土壤钾素的形态及转化

1.3 保护性耕作对土壤钾素的影响

1.4 保护性耕作对土壤肥力的影响

1.5 保护性耕作下土壤综合肥力评价

1.6 研究目的

1.7 技术路线

2 材料和方法

2.1 长期定位试验点概况

2.2 试验设计

2.3 测定项目及方法

2.4 数据分析

3结果与分析

3.1 保护性耕作下土壤各形态钾素的变化

3.2 保护性耕作下土壤的肥力性质

3.3 土壤钾素及综合肥力的影响评价

4 讨论

4.1 土壤中各形态钾素的分布及转化

4.2 保护性耕作对各形态钾素的影响

5 结论

参考文献

附录

致谢