长期秸秆还田提升稻麦轮作系统土壤供钾容量和强度

摘要：

[目的]农作物秸秆中含有丰富的钾素,秸秆还田不仅为植物生长提供钾素,还可以补充农田土壤钾库容.本研究利用动力学模型,评估长期秸秆还田对土壤供钾能力的影响.[方法]基于稻麦轮作制长期秸秆还田定位试验,设置4个处理:秸秆不还田、不施肥(CK);不施肥、每季秸秆还田量为6000 kg/hm2(RS);施化肥、秸秆不还田(NPK);施化肥、秸秆还田量同RS(NPKS).采集秸秆还田13年土壤和植株样品,分析植株吸钾量和不同形态土壤钾含量,计算土壤钾素表观平衡.采用连续浸提法测定吸附在黏土矿物不同位置的钾含量.测定四苯硼钠和有机酸法模拟条件下钾素的释放过程.[结果]稻麦轮作制长期秸秆还田试验中,RS和NPKS处理每年秸秆输入的钾素约为220 kg/hm2,土壤钾表观平衡为盈余,而CK和NPK处理依然为亏缺.秸秆处理的土壤交换性钾和非交换性钾素含量均得到稳步提升,分别提高12.3～18.5和85.6～157.6 mg/kg.秸秆还田增加的非交换性钾素主要分布在粘土矿物层间(i位点),少量分布于表面(p位点),但是并未显著改变p位、e位和i位钾的比例.土壤固定的钾素释放特征分为快速释放和缓慢释放两个阶段,该过程符合一级动力学模型.以四苯硼钠作浸提剂,快速释放阶段土壤钾素的释放速率表现为RS>NPKS>CK>NPK,缓慢释放阶段表现为RS>CK>NPKS>NPK,RS和NPKS处理的释放量快速阶段较NPK处理分别多166.6、81.1 mg/kg,慢速阶段分别多71.4、27.9 mg/kg.以有机酸为浸提剂,快速和缓慢释放阶段的钾素释放量和释放速率都表现为NPKS>RS>NPK>CK,NPKS和RS处理钾素释放量在快速释放阶段较NPK处理分别增加了16.3、14.5 mg/kg,在缓慢释放阶段分别增加了46.2和111.8 mg/kg.[结论]秸秆的外源钾素能够补充土壤钾素,影响土壤钾素表观平衡,长期秸秆还田后土壤钾素由亏缺转为盈余状态.秸秆还田既能提高土壤交换性钾含量,也能提高非交换性钾含量,其增加的钾素主要位于矿物层间位置,少量在矿物表面.钾释放动力学证明了秸秆还田可同时提高土壤钾素的供应强度和容量.

关键词：秸秆还田、交换性钾、非交换性钾、钾吸附位点、钾释放动力学、钾供应强度、钾供应容量

所属期刊栏目：28

分类号：S153.6;TF534.1;S344.13

资助基金：国家自然科学基金;湖北省农业科学院重大研发成果培育项目

在线出版日期：2022-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：589-597