矿物钾肥在中国典型植烟土壤中钾素转化特性及对烟叶提钾效果的初步评估

本研究旨在探究不同形态钾肥对提高烟田土壤质量和生产力的影响。通过室内培养试验和田间试验,评估了施用不同钾肥后土壤中钾素的生物有效性。在室内培养试验中,分析了3种钾肥处理后土壤中非交换性钾(NEK)、交换性钾(EK)和水溶性钾(WSK)的含量变化。结果显示,这三种钾素形态分别占17.7%~83.9%、11.1%~56.0%和2.3%~36.3%。在不同地区(西南、黄淮和东北)的实验中,施用硅基钾肥显著提高了EK和NEK含量,提升幅度分别为26.3%和18.1%、30.8%和24.5%、36.3%和42.7%。利用灰色关联分析发现,土壤全钾含量、质地和矿物组成是影响NaBPh4提钾量的主要影响因子。在田间试验中,与不施钾处理相比,部分用硅基钾肥替代硫酸钾能显著提高烟草产量(增加8.7%)和钾含量(增加66.6%),同时降低烟田土壤速效钾残留量。综上所述,硅基钾肥可有效维持甚至提升土壤钾素供应能力,其部分替代传统钾肥可显著提升烟草产质量。针对硅基钾肥替代传统钾肥的最佳比例,值得进一步研究探讨。

土壤钾素形态转化机制与测定方法优化的研究进展

土壤钾素形态转化在土壤钾肥力提升与评价、钾肥高效施用技术和植物钾素营养调控等方面发挥着重要作用。近些年中国科学院南京土壤研究所土壤钾素研究团队在土壤不同钾素形态的区分方法及其含量范围、植物高效利用土壤钾的机制、土壤非交换态钾的释放机制及其影响因素,尤其是土壤非交换态钾的生物有效性评价方法等方面进行了一系列研究。基于强的四苯硼钠法,土壤非交换态钾含量在不同种类的土壤中存在最大值,通过交换和扩散提取的土壤非交换态钾可占土壤全钾的20%~60%。矿物非交换态钾释放主要取决于其他离子含量和环境钾浓度,植物高效吸收非交换态钾也主要取决于根系吸收低浓度钾的能力。证实土壤非交换态钾的形成和释放对土壤保钾能力及土壤钾的生物有效性起重要作用,建立了土壤非交换态钾总量的测定方法、土壤钾素变化测定方法以及土壤有效钾分级测定的方法体系。这些研究结果可为土壤钾素肥力的准确评价、预测和土壤钾素相关研究提供有力的方法手段,并将推动土壤钾素研究由定性、半定量向定量研究方向发展。

土壤非交换性钾释放动力学特征及其生物有效性

采用生物耗竭法和0.2 mol L-1四苯硼钠化学浸提法,利用不同动力学模型对我国8种主要土壤非交换性钾的释钾特性及其生物有效性进行定量评估。结果表明,供试土壤非交换性钾释放分为快速释放和稳定释放两个阶段,一级动力学模型、Elovich模型、双常数模型和扩散模型均能描述土壤非交换性钾的释放过程。根据双常数模型中参数(a)所表征的土壤非交换性钾释放速率常数,供试8种土壤的释钾能力按取土地区存在着自西向东、自北向南渐减的趋势。盆栽耗钾试验中,在累积释钾量高且释放速率快的土壤上,不施钾处理黑麦草累积生物量、累积吸钾量和相对含钾量较高,表现出强的供钾能力;与此相反,累积释放量低且释放速率慢的土壤上,其各项指标偏低,供钾能力较弱。四种动力学模型所表征的土壤非交换性钾释放速率与不施钾处理黑麦草含钾量及吸钾量极显著相关。以黑麦草钾素丰缺临界值34.0 g kg-1和土壤非交换性钾释放速率396 mg kg-1 h-1作为评价指标,供试8种土壤中,仅取自新疆的干旱土、陕西和黑龙江的均腐土在短期不施用钾肥的情况下能保证黑麦草丰产且不出现缺钾症状。

四苯硼钠溶液中含钾矿物非交换态钾的释放特性研究

含钾矿物的全钾含量、非交换态钾总量以及非交换态钾的释放速率因矿物种类而异,且3种参数之间没有必然的相关性。供试5种含钾矿物非交换态钾总量由高到低的顺序是金云母5.19%>黑云母3.08%>蛭石2.01%>白云母1.18%>钾长石0.24%,占各矿物全钾的比例分别为58.4%、99.7%、62.5%、14.2%和4.98%,平均达48%。选择较弱提取力的四苯硼钠溶液进行非交换态钾的释放特性研究,5种矿物非交换态钾3 d释放累积量顺序为黑云母>蛭石>金云母≥白云母>钾长石;非交换态钾平均释放速率也表现为同样的顺序。上述5种矿物在弱提取力的四苯硼钠溶液中释放3 d,非交换态钾的平均释放速率分别为5.99、2.34、0.52、0.22和0.17 mg/(kg.min),差异明显。如何根据非交换态钾的释放量和释放速率来综合评价矿物钾的生物有效性是未来研究中需要明确的问题。