施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响

【目的】明确秸秆还田与施钾肥对玉米产量、养分吸收与利用以及土壤钾素平衡状况的影响,为东北地区玉米秸秆和钾肥资源合理利用提供科学依据。【方法】试验于2010~2012年在玉米主产区吉林省公主岭市朝阳坡镇大房身村开展,试验设氮磷肥(NP)、氮磷肥+秸秆还田(NP+St)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+秸秆还田(NPK+St)4个处理,于每年玉米成熟期每处理小区取有代表性的玉米5株,分为秸秆和子粒两部分,测定地上部干物重,并测定其氮、磷、钾含量,收获时取中间四垄玉米按14%水分计产。试验前和小区玉米收获后采集0—20 cm土层土壤样品,测定土壤速效钾含量,计算钾素利用等相关参数,分析不同处理的春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡状况。【结果】施钾肥和秸秆还田能提高玉米产量,与NP处理相比,NPK+St、NPK、NP+St处理玉米产量分别增加13.8%、9.6%和3.8%。施钾肥和秸秆还田可提高玉米秸秆和子粒氮、磷、钾的吸收总量。与NP相比,NPK、NP+St和NPK+St处理氮的吸收总量提高9.4%~24.7%,磷提高12.2%~26.0%,钾提高6.9%~26.4%,其中NPK+St处理的养分吸收总量最高。秸秆还田结合施钾肥(NPK+St)有利于提高钾收获指数、化肥钾和秸秆钾的利用率,其钾收获指数,化肥钾农学效率、回收率、秸秆钾回收率均高于单施化学钾(NPK)和秸秆还田处理(NP+St)。其中钾收获指数分别提高5.5%和18.8%,化肥钾农学效率和回收率分别提高8.3%和1.1%,秸秆钾农学效率和回收率分别提高4.0%和0.7%。秸秆还田结合施用钾肥(NPK+St)土壤速效钾含量比NPK和NP+St提高1.9%~4.0%,其表现为NPK+St】NP+St】NPK】NP。NPK+St、NPK、NP+St处理钾素实际盈亏率分别为15.0%、-51.1%和-18.1%。【结论】秸秆还田结合施用钾肥不仅可以提高玉米产量、增加养分吸收总量,还有利于土壤钾素的收支平衡,提高土壤速效钾含量,对维持土壤钾素肥力的稳定具有重要的作用,可在当地农业生产中推广应用。

长期秸秆还田下基于东北水稻高产和钾素平衡的钾肥用量研究

【目的】通过5年定位试验,系统研究东北稻区秸秆还田条件下不同钾肥用量对水稻产量、钾素利用率和土壤供钾能力的影响,为秸秆还田下水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】于2015—2019年在东北水稻主产区吉林省前郭县开展田间定位试验。共设6个钾肥用量(K2O)处理,分别为0 (K0)、30 (K30)、60 (K60)、90 (K90)、120 (K120)和150 kg/hm^2 (K150),水稻收获后,测定籽粒产量与生物产量、植株钾含量及0—20和20—40 cm土层土壤速效钾、缓效钾和全钾含量,并计算作物钾积累量、钾素利用效率和土壤-作物系统的钾素表观平衡状况。【结果】施钾可提高水稻籽粒产量和生物产量,与不施钾相比,平均增幅依次为7.6%~14.5%、6.3%~10.9%,以K60和K90处理籽粒产量和生物产量最高。不同施钾处理间收获指数没有显著差异。钾素表观回收率、农学利用率和偏生产力均随钾肥用量的增加而下降。K60、K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量高于K0和K30处理,全钾含量6个处理间没有显著差异。K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量间也没有显著差异。在5年试验中,K0和K30处理土壤钾素表观平衡均表现为亏缺,K60处理农田钾素投入量和输出量基本平衡,当钾肥用量增加至90 kg/hm^2以上,农田钾素表观平衡呈现盈余状态,并随钾肥用量的增加显著增加。盈余率与钾肥用量、籽粒产量、土壤速效钾含量、钾素利用效率分别进行拟合得出,当盈余率为0时,钾肥用量为53.1 kg/hm^2,籽粒产量为10035 kg/hm^2,0—20和20—40 cm土壤速效钾含量分别为103.04和91.56 mg/kg,钾素表观回收率为40.4%,钾素农学利用率为21.2 kg/kg,钾素偏生产力为202.2 kg/kg。【结论】在秸秆还田条件下,施用钾肥对水稻依然有明显增产效果。年施K2O 30 kg/hm^2,土壤钾素处于亏缺状态;年施K2O 60 kg/hm^2增产效果最好,且土壤钾素处于基本平衡状态,土壤速效钾和缓效钾含量处于稳定状态;年施K2O超过90 kg/hm^2后,虽然钾盈余量增加,但对土壤速效钾和缓效钾含量没有进一步增加的效果,水稻产量甚至还有下降的趋势。以理论盈余率为0时钾肥用量的95%为置信区间,钾肥用量在50~56 kg/hm^2范围内既可保证较高的水稻产量和钾素利用效率,又可维持土壤供钾能力,可作为东北稻区秸秆还田下水稻钾肥推荐用量。

施钾对湖南主要双季稻区钾肥效应及钾素平衡的影响

研究了不同施肥处理(在丘陵双季稻区和洞庭湖双季稻区分别施以0,112.5,150.0,187.5 kg/hm^2的K_2O)对水稻单产和钾肥效应及钾素平衡的影响.结果表明,洞庭湖双季稻区稻田中缓效钾和全钾含量均较高,土壤供钾能力强,土壤中钾基本上能够满足水稻对钾素营养的需要,能够获得较高的单产,施钾效果不显著.在2类双季稻区土壤上施用氮肥的增产效果明显大于施用钾肥的.由差值法测得,丘陵双季稻区和洞庭湖双季稻区早稻NPK_1,NPK_2,NPK_3处理的平均钾素利用率分别为28.8%,43.0%,晚稻NPK_1,NPK_2(1-1),NPK_3处理的分别为44.4%,26.5%.在每季水稻施钾量(施K_2O)为112.5,150.0,187.5 kg/hm^2的条件下,钾素平衡处于亏缺状态,但钾素的亏缺随钾肥用量的增加而降低(洞庭湖双季稻区的NPK_3处理出现了钾素盈余).

湖北省两个生态区水稻施钾效果及农田钾素平衡研究

在湖北省江汉平原和鄂东南丘陵两个典型的生态区布置田间试验,研究K肥施用对水稻产量、经济效益及K素平衡的影响。结果表明,江汉平原生态区水稻产量有随施K量增加而逐渐升高的趋势,与不施K肥处理相比,施K(K2O)187.5kg/hm2时增产量最高为3007kg/hm2,纯增经济效益4136元/hm2;鄂东南丘陵生态区施K效果显著,但各施K水平的差异不大,施K150kg/hm2时水稻的增产量及纯增经济效益最高,分别为1495kg/hm2和1852元/hm2。江汉平原生态区各施K处理的K肥平均表观利用率为74.6%,低于鄂东南丘陵生态区的98.7%。研究结果还显示,两个生态区的农田K素在种植水稻后均呈负平衡,K肥施用可以缓解土壤K素的亏缺。

长期氮磷化肥和有机肥配施对褐土钾素平衡及不同形态的影响

通过连续20 a的氮磷化肥与有机肥配施的定位试验,研究了氮磷化肥与有机肥配施对褐土耕层土壤钾素平衡、各形态钾素含量及其在全钾中的比例和全钾含量的影响。结果表明,单施氮磷化肥或与有机肥配施都可以增加作物产量,提高作物地上部对土壤钾素的吸收;土壤钾素除单施高量有机肥处理有所盈余外,其余处理都表现为亏缺,且随着有机肥施用量的增加,土壤钾素的亏缺量减少;只施用氮磷化肥处理,随着氮磷化肥施用量的增加,水溶性钾和非交换性钾含量呈先上升后下降的趋势,其他钾素形态含量变化无明显规律,水溶性钾、非交换性钾和矿物钾在全钾中的比例呈先下降后上升的趋势;氮磷化肥与有机肥配施处理,随着有机肥施用量的增加,钾素各种形态含量以及水溶性钾、非特殊吸附钾和特殊吸附钾比例均随有机肥施用量的增加呈上升趋势,矿物钾的比例则呈下降趋势,非交换性钾变化规律不明显。长期氮磷化肥与有机肥配施可以减缓土壤全钾含量的消耗。

我国北方土壤—作物系统内钾素平衡及钾肥肥效研究Ⅰ.主要种植制下的土壤钾素平衡与调控

通过长期定位试验研究表明，在当前农业生产条件下，如果不施钾肥、不采用秸秆还田措施，华北地区小麦－玉米种植制的钾素年表观亏缺量在 １３４～２５８ｋｇ／ｈｍ ２；西北地区小麦－玉米轮作制的年表观亏缺量在２２０～２６１ｋｇ／ｈｍ ２ 之间。华北地区小麦－玉米种植制下，小麦秸秆还田能使作物吸收的近三分之一到一半的钾素归还土壤。施钾肥能使土壤－作物系统钾素的产出与投入更趋于平衡。

钾肥用量和施用时期对苹果产量、品质和果园钾素平衡的影响

为确定苹果生产中钾肥的合理用量和施用时期,在陕西凤翔、山东栖霞、辽宁盖州开展田间试验,研究钾肥用量和施钾时期对苹果产量、品质的影响。结果表明,在陕西凤翔、山东栖霞、辽宁盖州试验点,苹果树密度分别为1 667、889、833株/hm^2的情况下经济最佳钾用量分别为K_2O577、467、1182 kg/hm^2,最高产量施钾量分别为K_2O 582、491、1 190 kg/hm^2。适量施用氯化钾可提高可溶性固形物含量,增加果实硬度,降低果实酸度。钾用量相同下,氯化钾与硫酸钾对苹果产量和品质影响相当。施钾处理果园钾素均有盈余。陕西钾肥适宜的施用时期是50%钾肥花期施,50%钾肥果实膨大期施;山东和辽宁钾肥适宜施用时期是50%钾肥基施,50%钾肥果实膨大期施。果实硬度与K/Ca比呈负相关,施钾有引起果实缺钙风险,因此施钾肥尤其后期施钾应注意补充钙营养。

长期稻虾共作模式下稻田钾素平衡状况及合理施钾量研究

通过田间试验,研究了长期稻虾共作模式和中稻单作模式下农田生态系统钾素的输入、输出特征、平衡状况以及不同施钾量对直播水稻产量和钾肥利用效率的影响。结果表明,稻虾共作模式钾输入总量为134.3kg/hm^(2),主要由化肥、饲料、降雨及灌溉水等带入,分别占输入总量的46.3%、10.3%、5.5%和34.8%;相对于中稻单作模式,稻虾共作模式由饲料和灌溉水输入的钾大幅增加。稻虾共作模式钾输出总量为119.4 kg/hm^(2),主要由水稻籽粒、商品虾、渗漏以及排水带出,分别占输出总量的26.5%、5.0%、41.2%和27.3%,相对于中稻单作模式,以上4种途径钾输出均大幅增加。两种模式下钾表观平衡均出现盈余,且稻虾共作模式系统钾的盈余量低于中稻单作模式。同等施钾量条件下,长期稻虾共作模式的水稻产量、钾肥偏生产力和钾肥利用率较中稻单作模式分别平均提高了14.1%、14.2%和5.6%,且水稻增产主要是通过增加有效穗数来实现的。中稻单作模式和稻虾共作模式施钾量分别达到47.3 kg/hm^(2)(即K_(2)O施用量57.0 kg/hm^(2))和21.6 kg/hm^(2)(即K_(2)O施用量26.0 kg/hm^(2))时能够维持农田生态系统钾素平衡,而K_(2)O施用量分别达到82.2和85.0 kg/hm^(2)时水稻能够获得较高的产量。

中国西南地区坡地钾素平衡及管理措施探讨

坡地钾素平衡及管理研究于2000年开始在贵州南部开展。试验分别设条带种植1、条带种植2、工程梯化、横坡种植四个水土保持农艺措施和农民习惯种植（对照）5个处理，探讨坡地钾素的平衡及其管理措施。试验结果表明，坡地的钾素平衡除了与施肥和植物吸收有关，还与降水、地表径流和土壤侵蚀有着密切的联系。在简化了的坡地钾素循环中（不包括地下渗漏的钾素部分），肥料提供给士壤的钾素达89．66kg／hm^2～176．83kg／hm^2，对土壤钾素输入总量的贡献达96％以上。而9.80％～26.26％来源于无机肥的钾素是通过作物吸收而带离土壤。地表径流和侵蚀泥砂中具有较高的有效钾含量，地表径流所含的有效钾是降水的4．28～6．67倍；侵蚀泥砂所含的有效钾是侵蚀前土壤耕层的1．51～1．92倍。它们不但带走降水中有效钾，而且还带走土壤中的有效钾，流失量每年分别达到14．82～23．10kg／hm^2和4．46～9．35kg／hm^2。每年通过作物吸收而造成土壤钾素损失为28．46～90．10kg／hm^2。坡地农业活动造成土壤缓效钾水平急剧下降，缓效钾亏缺每年达175．34～306．04kg／hm^2。因此，在坡地钾素平衡中，应重视水土保持、秸秆还田及肥料的有效利用。条带种植措施可减少地表径流40．31％～43．77％、泥砂53．60％～65．63％、提高土壤有效钾12．62％～33．69％，使得无机肥的利用率达到26％，是坡地钾素管理的有效措施。

紫色土稻田生态系统钾素平衡研究

在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地上,研究了稻麦轮作制度下紫色土稻田生态系统中钾素的平衡状况。结果表明,施肥是钾素输入系统的主要途径,作物收获是钾素输出的主要途径,渗漏损失也是钾素输出的一个不可忽视的重要途径。除有机肥配施化学肥料处理(MNPK)在一个稻麦轮作周期后,土壤钾素有所盈余外,其余各处理钾素均不同程度的亏损。因此每年每公顷7500kg秸秆还田并配施140kgK2O是维持紫色土钾素肥力的必要手段。不同施肥处理钾素残留率均在10%左右。有机肥配施化学肥料处理残留量最高(23 146kgK2Ohm2a 1),对照最低(9 27kgK2Ohm2a 1);施钾处理钾素残留量高于不施钾处理。

钾氮配施对湖南丘陵双季稻钾肥效应及钾素平衡的影响

采用大田试验,研究丘陵双季稻区红黄泥田和黄泥田2种土壤4个水平钾肥用量(记为K0、K1、K2、K3)与2个水平氮肥用量(中量氮肥水平N1和高量氮肥水平N2)配施(共6个施肥处理N1K0、N1K1、N1K2、N1K3、N2K0、N2K3)对早、晚稻产量、钾素吸收利用、钾素平衡、土壤钾素含量和钾肥经济效益的影响。早稻K0、K1、K2、K3分别为0、105、150、195 kg/hm2(K2O,下同),晚稻分别为0.0、136.5、195.0、253.5 kg/hm2;早稻N1、N2分别为150、195 kg/hm2(N,下同),晚稻分别为180、234 kg/hm2。结果表明:1施用钾肥能显著提高早、晚稻产量,且晚稻的增产效果尤为显著,在中量施氮(N1)水平下,红黄泥田早稻N1K1和晚稻N1K2的产量最高,分别比N1K0增产5.1%和13.9%;黄泥田早稻N1K3和晚稻N1K2的产量最高,分别比N1K0增产12.9%和17.7%。2施用钾肥有利于维持土壤钾素平衡,提高土壤钾素肥力。在中量施氮(N1)水平下,2种土壤早稻N1K0和N1K1的土壤钾素呈亏缺状态,N1K2和N1K3土壤钾素出现盈余;晚稻N1K0、N1K1和N1K2土壤钾素均呈亏缺状态,N1K3出现钾素盈余。32种土壤早稻和晚稻收获后N1K2、N1K3和N2K3的土壤速效钾含量均不同程度增加,N1K0、N1K1和N2K0均显著降低。4红黄泥田上施用钾肥对早稻的增收效果不明显,而对晚稻的增收效果达到了显著水平,黄泥田施用钾肥对早、晚稻的增收效果均达到了显著水平。考虑到钾肥在提高水稻产量、维持土壤钾素肥力和增加收入等方面的综合效应,湖南省丘陵双季稻生产应重视早稻与晚稻的钾肥合理分配,根据土壤钾素状况和早、晚稻的钾肥增产效应差异,采取"早稻轻,晚稻重"的分配原则。

施钾量对山东褐土夏玉米产量、效益及钾素平衡的影响

在山东省褐土区夏玉米生产上设计了用钾量0、45、90、180、270 kg/hm2 5个水平的试验。结果表明：各施钾处理玉米产量均比不施钾处理增加,增产幅度为4.97%～5.59%,施钾90 kg/hm2处理与不施钾处理相比玉米产量增产达到极显著水平,施钾180 kg/hm2和270 kg/hm2处理与不施钾处理玉米产量相比增产达到显著水平,各施钾处理玉米产量之间没有显著差异。经计算得出最高产量施用钾量为174.2 kg/hm2,最经济施用钾量为50.6 kg/hm2,从收获后的样品分析,87%左右的钾积累于玉米秸秆中。随着施钾量的增加,秸秆和籽粒中的钾含量都有增加的趋势。从土壤-作物系统内钾素平衡状况看,施钾204 kg/hm2时可以实现土壤钾素的收支平衡。随着施钾量的增加,钾肥利用率逐渐下降,钾肥当季利用率在17.99%～54.28%。

鄂东南区水稻-油菜轮作制中钾肥效应及钾素平衡研究

利用大田试验研究了鄂东南丘陵生态区水稻-油菜轮作制中钾肥的施用对水稻和油菜的产量及农田钾素平衡的影响。结果表明,施钾量为150 kg/hm2时,水稻和油菜产量均达到最高,与不施钾相比,水稻增产1 495 kg/hm2,增产率为27.4%;油菜增产159 kg/hm2,增产率为10.3%。增施钾肥增加作物养分吸收量,钾肥用量187.5 kg/hm2时,钾吸收量为349.1 kg/hm2,氮吸收量为205.1 kg/hm2。水稻-油菜轮作中增施钾肥缓解了土壤钾素亏缺程度,且施高量钾(187.5 kg/hm2)的处理农田钾素出现少量盈余;氮素均出现盈余。

沿江平原稻麦轮作系统维持钾素平衡和作物高产的钾肥运筹研究

在安徽沿江平原的稻麦轮作试验结果表明,施用钾肥可明显增加稻麦产量,但过多施用钾肥,产量呈现下降;除最高施钾处理外,水稻的钾肥效率也随施钾量的增加而提高,小麦则呈现相反的趋势。稻麦施钾收益差异与钾肥效率变化趋势一致;水稻和小麦地上部钾吸收量随着施钾量的增加,也呈上升趋势。水稻和小麦各处理籽粒氮、磷吸收量均高于秸秆,而秸秆钾吸收量明显高于籽粒;随着钾肥投入的增加,水稻和小麦钾吸收量也明显呈上升趋势,水稻收获后各处理钾素均出现亏缺,但随着施钾量的提高,钾素亏缺程度减轻;小麦施钾(K2O)117 kg/hm2以上时,农田钾素出现相应盈余。水稻或稻麦合计,钾肥利用率均随着施钾量增多呈明显下降趋势。从保证稻麦高产高效,维持土壤钾素肥力考虑,水稻施钾(K2O)156 kg/hm2、小麦施钾117 kg/hm2可作为类似生产条件农区的钾肥推荐用量。

石棉县耕地土壤的钾素平衡问题探讨

通过对石棉县主要耕地土壤中钾素收入与支出情况的探讨 ,结果表明 ,1996年全县当年钾的支出为1376 6 7t,而收入仅 6 93 9t,相差 6 82 77t,亏缺率为 49 6 0 % ,同年土壤中的氮和磷则有盈余。增施钾肥后水稻可以增产 82 5kg/hm2 ;小麦的增产率则多在 16 %以上。石棉可供开发利用的钾素资源有花岗岩石粉末和秸杆两大类 ,它们每年可提供约 82 0～ 980t的钾素 (K2 O) 。

冬小麦—夏玉米轮作中的施钾效应及钾素平衡

钾素在植株—土壤体系内循环的定位试验研究表明 ,施钾和秸秆还田具有明显的增产作用 ,同时维持了作物生长体系中钾素的平衡。冬小麦施钾可增产 7 9%～ 8 9% ,夏玉米施钾可增产 1 2 4%～ 1 4 4%。施钾能使轮作周期中的钾平衡系数达到 0 95 ,施钾且小麦秸秆还田能使轮作周期中的钾平衡系数达到 1 1 5。

复石灰水稻土钾素平衡和调节

在柳江县复石灰水稻土进行长期定位试验，每造每６６７ｍ２施钾（Ｋ２Ｏ）４．５ｋｇ水稻增产４５．６％～６２．８％；施干稻草１５０ｋｇ增产４３．７％～５２．９％。长期不施用钾肥，土壤钾素经过２年下降后，维持在一个“恒定水平”；在早稻～晚稻～休间耕作制度下，春季为土壤钾素恢复期，夏季和秋季为土壤钾素消耗期，呈年周期性变化；在水稻生长期中，分蘖～孕穗期土壤钾素下降最速，孕穗～成熟期下降甚微。不施用钾肥，土壤每年每６６７ｍ２亏失３．７～５．７ｋｇＫ２Ｏ；６６７ｍ２年施Ｋ２Ｏ９ｋｇ，可弥补土壤钾素亏失５２．６％～７５．７％；施稻草３００ｋｇ，弥补率为３３．３％～７０．３％；钾肥和稻草并用，基本上可达到土壤钾素平衡。

红壤性水稻土钾素平衡与钾肥效应

通过10年定位监测,红壤性水稻土施用钾肥,对改善水稻钾素营养、维持土壤钾素平衡和提高谷物产量有一定的效果。无钾种植下、愈施氮磷肥,土壤钾耗竭速率加快。NPK配施技术为提高钾肥利用率开拓了新途径。

贵州独山地区山地土壤施用石灰对钾素平衡规律的研究

关于贵州省南部土壤施用石灰对钾平衡影响,及施用石灰于山地土壤能致平衡溶液土壤含钾量降低,将减少钾的自然流失,使白三叶草钾含量增加这一现象,已引起国外土壤学者广泛关注。我们采用Q/I曲线讨论该地区二种类型土壤施用石灰影响钾平衡的各项因子,结果表明:施石灰可使交换钾降低,其变化影响的参数是缓冲容量PBC^K变大;强度因子ARo^k减少。 此外我们采用Ca(OH)_2实验室淋洗土壤,测定其BC^K,ARo^K、可交换钾、平衡溶液中钾等实验参数与田间石灰处理土壤结果吻合,有良好相关性,表明采用此法实验室模拟田间施用石灰讨论钾在土壤中平衡方法是可行的。