Effect of Long-Term Application of K Fertilizer and Wheat Straw to Soil on Crop Yield and Soil K Under Different Planting Systems

Effect of application of K fertilizer and wheat straw to soil on crop yield and status of soil K in the plough layer under different planting systems was studied. The experiments on long-term application of K fertilizer and wheat straw to soil in Hebei fluvo aquic soil and Shanxi brown soil in northern China were begun in 1992. The results showed that K fertilizer and straw could improve the yields of wheat and maize with the order of NPK ＋ St 〉 NPK 〉 NP ＋ St 〉 NP, and treatment of K fertilizer made a significant difference to NP, and the efficiency of K fertilizer in maize was higher than in wheat under rotation system of Hebei. In contrast with Shanxi, the wastage of soil potassium was a more serious issue in the rotation system in Hebei, only treatment of NPK ＋ St showed a surplus of potassium and the others showed a wane. K fertilizer and straw could improve the content of water-soluble K, nonspecifically adsorbed K, non-exchangeable K, mineral K, and total K in contrast to NP; however, K fertilizer and straw reduce the proportion of mineral K and improve proportion of other forms of potassium in the two locating sites. Compared with the beginning of orientation, temporal variability character of soil K content and proportion showed a difference between the two soil types; furthermore, there was a decrease in the content of mineral K and total K simultaneously in the two locating sites. As a whole, the effect of K fertilizer applied to soil directly excelled to wheat straw to soil. Wheat straw to soil was an effective measure to complement potassium to increase crop yield and retard the decrease of soil K.

不同种植制度下长期施钾与秸秆还田对作物产量和土壤钾素的影响

【目的】研究施钾和秸秆还田对华北地区不同种植制度下作物产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】在华北平原的河北潮土和山西褐土上进行连续13年的施钾和秸秆还田试验。【结果】施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,处理之间表现为:NPK+St>NPK>NP+St>NP,施钾处理的作物产量与NP处理的产量差异显著,轮作制度下玉米的施钾效应高于小麦。与山西单作制度相比,河北轮作制度下的土壤钾素损耗严重,除NPK+St处理外土壤钾素均表现亏缺。秸秆还田和施用钾肥较NP处理可不同程度提高河北潮土和山西褐土耕层土的水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾含量,且降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例。与定位开始相比,两种类型土壤各形态钾含量和比例随时间变异特点不同,两定位点土壤矿物钾和全钾含量均表现下降。【结论】整体看直接施用化肥钾的效果优于秸秆还田。但从提高作物产量和缓解土壤钾素下降来看,小麦秸秆还田是一个有效的补钾措施。

长期施钾对作物增产及土壤钾素含量及形态的影响

本文以在油稻稻、麦稻和麦棉三种种植制度下进行的长期（10年）施钾田间定位试验的结果为依据，阐述了长期施钾对几种主要农作物增产及施肥效益的影响，对长期施钾后供试条件下土壤钾素含量及形态的变化进行了分析。

长期施钾与秸秆还田对华北潮土和褐土区作物产量及土壤钾素的影响

分析了在华北平原的河北潮土和山西褐土上连续13年施用钾肥和秸秆还田下的大田作物产量和耕层土壤钾素状况。结果表明,在施用氮磷肥基础上长期施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,各施钾处理产量与氮磷处理差异显著。两定位点钾肥和秸秆还田的效应不尽相同;小麦年际间各处理产量变异(CV≤13%)小于玉米(CV>14%),河北潮土上的玉米增产效果高于小麦。与山西单作制度相比,河北轮作制度下土壤钾素支出大。秸秆还田和施用钾肥较只施氮磷肥可不同程度提高河北潮土和山西褐土0—20和20—40 cm两土层水溶性钾(河北0—20cm平均提高5.8 mg/kg,山西16.9 mg/kg,下同)、非特殊吸附钾(21.2 mg/kg,35.9 mg/kg)、非交换性钾(75.1 mg/kg,57.5 mg/kg)、矿物钾(0.03%,0.01%)及全钾含量;降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例。随土层加深,除矿物钾外,其余形态钾含量和比例均下降,特殊吸附钾不受施钾措施和土层深度的影响。直接施用钾肥效果优于秸秆还田,且两种措施对上层土壤各形态钾的影响效果大于下层土。

氮磷钾肥长期配合施用对冬小麦籽粒品质的影响

在长期定位肥料试验的基础上,研究了氮、磷、钾肥配合施用对不同专用小麦籽粒品质形成的影响。结果表明,与不施肥处理相比,长期施用氮肥显著提高了小麦籽粒产量和籽粒蛋白质含量,提高幅度分别达107%～268%和7.4%～13.9%。长期磷肥与氮肥配合施用处理提高了小麦产量,但降低了籽粒蛋白质含量。仅施氮、钾肥处理的面筋和籽粒蛋白质含量虽然大幅度提高,但面筋指数和产量显著降低至与对照相近的水平,表明土壤养分与肥料的均衡对小麦籽粒品质的形成较为重要。对于籽粒蛋白质含量较高的小麦品种,较高的氮肥水平和适宜的磷、钾肥有利于籽粒品质的形成,而对籽粒蛋白含量较低的品种而言,则需在适宜氮肥用量的基础上增施磷肥。

长期施钾对东北春玉米产量和土壤钾素状况的影响

【目的】为探明长期施钾对大田玉米产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】本文通过在东北三省的代表性土壤上连续13年的定位施钾试验进行研究。【结果】东北3个定位试验点在施用氮磷肥基础上长期施钾对玉米产量的影响差异较大,辽宁13年间(1993～2005)施钾效应不稳定,吉林自第3年(1995年)开始施钾显著增产,黑龙江自定位开始施钾显著增产;辽、吉、黑3点长期施钾条件下作物产量13年平均分别增加9.9%～10.3%、12.6%～13.6%和17.5%～21.7%。辽宁、吉林两点施K2O112.5kg·ha^(-1)时土壤-作物系统内钾素处于较明显的亏缺状况,而施K2O225.0kg·ha^(-1)时3个定位点钾素均有较多的盈余。长期施钾均能显著增加土壤速效钾含量,且土壤速效钾含量随施钾量的增加而增加,而长期施钾对3个定位点缓效钾含量的影响有所不同。【结论】基于产量、效益和土壤钾素状况,3点的适宜钾(K_2O)用量为112.5kg·ha^(-1)左右。

施钾对紫色土稻麦产量及土壤钾素状况的影响

通过 9年定位试验 ,研究了水稻—小麦轮作中 ,连续施用钾肥对紫色土钾素形态、含量变化及钾肥产量效应的影响。结果表明 ,长期施钾明显提高稻麦产量 ,维持紫色土有效钾库的平衡 ,提高并保持土壤的持续供钾能力 ;在每年 75 0 0kghm- 2 稻秆还田的基础上 ,每季配施 70kghm- 2 (K2 O)左右的化学钾肥是维持紫色土土壤钾库平衡的有效措施。

长期施钾对紫色土稻麦产量及土壤钾素的影响

在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地上,研究了水稻—小麦轮作中,长期施用钾肥对紫色土钾素含量变化及钾肥产量效应的影响。结果表明,长期施钾明显提高稻麦产量,维持紫色土有效钾的平衡;长期秸秆还田并配施化学钾肥是维持紫色土钾库平衡的有效措施。

长期施用钾肥和稻草对红壤双季稻田土壤供钾能力的影响

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK+RS(施氮磷钾化肥+稻草)>NPK(施氮磷钾化肥)>NP+RS(施氮磷化肥+稻草)>CK(不施任何肥料)>NP(施氮磷化肥);长期不施用或施用不足量钾肥(CK、NP、NP+RS)会导致耕层土壤速效钾、缓效钾和全钾数量的亏缺。长期施用钾肥和稻草不仅有利于土壤伊利石含量的增加,而且有利于晶格不良伊利石向晶格良好伊利石的方向发展;施钾能增加土壤黏粒中的游离伊利石和伊利石的含量,长期施用钾肥和稻草会使土壤黏粒中的蛭石向伊利石转化。土壤钾素的容量-强度(Q/I)曲线参数可以解释长期施用钾肥和稻草处理土壤供钾能力强是由于这些处理的活性钾(-ΔK°)量高、专性吸附钾位(Kx)多、有效钾强度(AReK)强、紧吸持K+量多,而潜在缓冲容量(PBCK)、吉布斯自由能(-ΔG)和阳离子交换系数(KG)较长期不施钾肥处理低。综上,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进水稻对钾的吸收量、增强土壤的钾吸持能力、保持农田钾素平衡以及提高土壤供钾能力有重要作用。

长期施钾与秸秆还田对西北地区不同种植制度下作物产量及土壤钾素的影响

研究了在西北地区代表性的灌淤土、栗钙土上连续13年施用钾肥和小麦秸秆还田对作物产量和耕层土壤钾素的影响。结果表明,施用化学钾肥和小麦秸秆还田能显著增加宁夏轮作种植制度下作物产量,表现为:氮磷钾肥配合秸秆还田>只施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥;且作物种类对施钾措施的显效时间上有差异,而钾素投入对青海点小麦产量无显著作用。宁夏点作物年际间产量变异系数低于青海点,小麦的产量变异系数大于玉米,但钾肥产量效应却低于玉米。两定位点除氮磷钾+秸秆还田外,其余处理土壤钾素均表现亏缺,轮作制度下土壤钾素亏缺量较小麦单作制大。两定位点施钾或秸秆还田处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾和全钾含量均不同程度高于只施氮磷处理;除矿物钾外,其余几种形态钾比例均高于氮磷处理,特殊吸附钾不受施钾措施的影响。与定位开始时相比,两种类型土壤各形态钾含量和比例随时间变异特点不同,与原始土壤钾素状况及种植制度密切相关。

长期施钾及小麦秸秆还田对北方典型土壤固钾能力的影响

【目的】探索在连续13年的钾肥施用及小麦秸秆还田条件下耕层土壤对外源钾素的固定能力。【方法】在各点同一氮磷用量水平上长期进行不同用量钾肥投入以及小麦秸秆还田,定位13年后对不同试验点各处理土壤样品进行不同浓度的KCL溶液浸泡处理,以研究中国北方典型土壤的固定钾素能力。【结果】长期连续施用钾肥或秸秆还田可显著降低土壤对外源钾素的固定,环境溶液中钾素浓度从1000mg·L-1上升至4000mg·L-1时,土壤固钾量亦随之增加。一年两作种植制度下土壤的固钾量较单作制高。土壤固钾能力表现出明显的地带性分布规律,自西向东土壤对钾的固定能力逐渐增强。在环境溶液中钾为1000mg·L-1浓度下,取自西北、华北和东北试验点只施氮磷肥(NP)处理土壤的平均固钾量分别为349、443和469mg·kg-1。【结论】连续耗竭及连续施钾的土壤固钾能力差异亦是判断土壤钾素状况的重要特征之一。

东北地区黑土、草甸土长期施钾对玉米产量及耕层土钾素形态的影响

本试验研究了东北三省代表性的草甸土、黑土上连续13年施用钾肥对玉米产量和耕层土壤钾素形态的影响。结果表明,施钾可明显增加玉米产量,辽宁、吉林、黑龙江三个定位点NPK1处理分别较对照(NP)处理增产10.2%、13.6%、17.5%,但钾肥量增大(NPK2处理)产量没有表现出同步提高。施用钾肥可增加土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾的含量和在全钾中的比例;施钾量增大,含量和比例随之提高,处理之间表现为NPK2>NPK1>NP。NPK2处理均与NP呈显著差异,两个土层表现基本一致,但在20—40 cm土层下处理之间差距缩小。施钾总体增加了非交换性钾、矿物钾和全钾含量的同时降低了矿物态钾在全钾中的比例,三省试点的土壤表现基本一致。随土层加深,各点相应处理的不同钾形态含量和比例变化不尽相同。全钾在黑、吉、辽三点随土层深度的变化分别表现为降低、持平、升高。

施钾和秸秆还田对栗钙土区土壤养分及小麦产量的长期效应研究

1993-2006青海省栗钙土区施钾与小麦秸秆还田对耕层（0-20 cm）土壤钾素与其它养分指标以及小麦产量的长期影响定位试验结果表明：长期施钾或秸秆还田处理土壤速效钾、缓效钾和全钾含量均高于长期不施钾处理（NP）,其中钾肥配合秸秆还田处理（NPK＋St）三种类型钾含量均与NP处理差异显著;施钾或秸秆还田可提高速效钾和缓效钾在全钾中的比例,同时降低矿物钾的比例;与原始土壤相比,钾肥投入处理（NPK与NPK＋St）的速效钾及NPK＋St处理的缓效钾含量均高于原始土,其它处理三种类型钾含量均不同程度低于原始土壤;不同处理土壤钾素年均消耗K2O在175.5 kg/hm2以上,四个处理中只有NPK＋St处理土壤钾素表观有盈余,其钾素平衡系数为1.55;相比只施氮磷肥,长期施钾或秸秆还田可降低土壤铵态氮、有效硫、钙、镁以及全磷的含量而提高有机质、有效磷、铜、铁、锰、锌以及全氮的含量,影响程度不一;定位14年间小麦产量基本不受施钾与秸秆还田措施的影响,处理之间差异不显著。

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响。结果表明：小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm^-2, 玉米397 kg·hm^-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田〉施用氮磷钾肥〉氮磷肥配合秸秆还田〉只施用氮磷肥。定位后8-10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦；秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%-17%；施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收；长期不施钾肥处理（NP和NP＋St）0-20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8-1.2 g·kg-1。

长期施用钾肥对草甸土钾素形态的影响

通过连续13年的钾肥定位试验,研究了施钾对草甸土耕层土壤钾素各形态含量和比例的影响。结果表明,长期施用钾肥较不施钾处理可以增加耕层土中水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾的含量和在全钾中的比例,施钾量增加促进了这种状况,同时降低了矿物钾在全钾中的比例。随土层加深,大部分处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾含量和比例随之降低,而矿物钾和全钾含量相应处理却随之升高,其中施钾处理的效果明显。

长期施钾对玉米连作土壤-作物系统钾素特征的影响

通过在东北三省代表型土壤上连续13年的长期钾肥定位试验,研究施钾对大田玉米和耕层土壤钾素系统特征的影响。结果表明:施钾可明显增加玉米植株各部分含钾量,对秸秆钾含量的提高尤其明显。施用钾肥可显著提高玉米籽粒产量,施钾量增加籽粒产量没有进一步提高从而使钾肥效益降低。各定位点NP和NPK1处理的土壤钾素显现出一定的表观亏缺,年均亏缺量在4.7～135.5kgK2Ohm-2,NPK2处理则表观盈余。施钾可提高土壤速效钾含量,施钾量增加速效钾含量升高,相比NP处理施钾总体增加了土壤缓效钾和全钾的含量;施钾增加速效钾和缓效钾在全钾中的比例,降低矿物钾的比例。与1993年定位时相比:NP处理速效钾含量下降,其余施钾处理含量表现上升;各处理缓效钾含量略有增加;全钾含量则有不同幅度的下降,东北三省的土壤表现一致。可考虑玉米秸秆还田来缓解农田土壤钾素的逐年下降。