豫北潮土區(qū)小麥-玉米輪作施鉀效應(yīng)與土壤鉀素動(dòng)態(tài)變化

豫北潮土區(qū)小麥-玉米輪作施鉀效應(yīng)與土壤鉀素動(dòng)態(tài)變化

秋北平原是中國重要的糧食產(chǎn)區(qū)。小麥-玉米輪作是該地區(qū)最重要的種植制度。該土地利用率高，作物鉀含量高。特別是近年來高產(chǎn)作物品種的應(yīng)用、氮磷化肥的增加和化肥投資的減少，導(dǎo)致土壤鉀素嚴(yán)重消耗。據(jù)我們研究,在不施鉀條件下,小麥?玉米輪作期內(nèi)土壤速效鉀大量消耗并促進(jìn)緩效鉀的釋放;不僅表層土壤鉀素有耗竭,而且下層土壤鉀素也有降低。因此,為保證該區(qū)土壤鉀素肥力的可持續(xù)性,增施鉀肥是一項(xiàng)根本的技術(shù)措施。有關(guān)該區(qū)土壤中施用鉀肥對(duì)土壤鉀素動(dòng)態(tài)和供鉀水平的影響以及鉀肥肥效,目前的研究仍很缺乏?；诖?本文著重研究了在施用不同用量鉀肥條件下,小麥?玉米輪作期內(nèi)耕層土壤鉀素動(dòng)態(tài)及鉀肥肥效,以期為在潮土區(qū)鉀肥合理利用以及土壤鉀素管理提供依據(jù)。1材料和方法1.1河南省新鄉(xiāng)縣本試驗(yàn)于1995-1996年設(shè)于河南省新鄉(xiāng)縣翟坡鄉(xiāng)東營村。供試土壤屬黃河沖積物上發(fā)育的潮土,其基本理化性質(zhì)及試驗(yàn)?zāi)攴輾庀筚Y料參見文獻(xiàn)。1.2土壤養(yǎng)分測定本試驗(yàn)采用大田單因子隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)方法,共設(shè)5個(gè)不同施肥處理(表1),重復(fù)3次,小區(qū)面積67m2。小麥、玉米品種分別為溫麥4號(hào)和丹玉13,分別在95年10月15日和96年6月10日播種,并分別于在96年6月9日和9月20日按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)。供試鉀肥為氯化鉀,除施鉀量不同外,輪作周期內(nèi)各處理作物施用尿素和磷酸二銨分別為375kg/hm2和525kg/hm2,在小麥、玉米2季各施總量的50%。小麥生育期內(nèi)每20d、玉米生育期內(nèi)每15d采集1次土壤樣(0～20cm)和植株樣(含地下部分),供室內(nèi)化學(xué)分析用。植株和土壤養(yǎng)分采用常規(guī)分析方法分別測定,測定植株全鉀用濃H2SO4?H2O2消煮,火焰光度計(jì)法;測定土壤全鉀用NaOH熔融,火焰光度計(jì)法;測定緩效鉀用1mol/L熱HNO3浸提,火焰光度計(jì)法;測定速效鉀用1mol/LNH4Ac浸提,火焰光度計(jì)法。2結(jié)果與分析2.1最高產(chǎn)量施鉀量表2結(jié)果表明,在供試潮土上小麥?玉米輪作周期內(nèi),小麥和玉米施用鉀肥都有明顯的增產(chǎn)效果。小麥、玉米產(chǎn)量(Y)與施鉀量(X)間都呈一元二次函數(shù)關(guān)系。小麥Y=7344.97+8.79X-0.02X2r=0.9973F=184.96玉米Y=7782.97+10.17X-0.023X2r=0.9131F=15.01根據(jù)邊際效應(yīng)原理,從上述公式計(jì)算得出小麥、玉米理論最高產(chǎn)量施鉀量分別為191.1kg/hm2和221.09kg/hm2。即在整個(gè)輪作周期內(nèi)以小麥、玉米2季各施鉀素200kg/hm2左右為宜,可達(dá)最高作物產(chǎn)量。施鉀過量,小麥、玉米增產(chǎn)效應(yīng)下降,可能與鉀素及伴隨氯離子過多所引起的土壤養(yǎng)分供應(yīng)失調(diào)有關(guān)。2.2不同處理對(duì)表層土壤注鉀量的影響從表3、圖1、圖2可以看出,在施入鉀肥20d后(11月5日),各施鉀處理耕層土壤速效鉀含量隨施鉀量的增加而明顯增加,分別比對(duì)照增加15、30、42和50mg/kg。相關(guān)分析表明:此期耕層土壤速效鉀含量與施肥量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.982**)。同時(shí)各處理土壤的緩效鉀也有一定增加趨勢,也與施鉀量呈極顯著正相關(guān)(r=0.9041**),但其增量明顯低于速效鉀的增加幅度。同樣可以看出,在整個(gè)輪作周期內(nèi)作物不同生育期,土壤速效鉀和緩效鉀含量均隨施鉀量的增加而增加。在小麥播前施鉀的基礎(chǔ)上,玉米施鉀后的土壤鉀素動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出了與麥季不同的特點(diǎn)。各處理施用鉀肥15d(7月5日)后表層土壤速效鉀、緩效鉀含量與施鉀量間呈極顯著正相關(guān)(r=0.9090**、0.9851**)。土壤速效鉀較施鉀前的增量分別為2、18、32、44和64mg/kg,而土壤緩效鉀僅3、4、5三個(gè)處理較施鉀前有所增長,鉀素固定量與施鉀量呈正相關(guān)關(guān)系。說明在較高鉀素基礎(chǔ)上,增施鉀肥可顯著提高土壤供鉀能力和鉀庫容量。7月20日至8月5日是玉米抽雄吐絲期,正值玉米吸鉀高峰期,雖然各處理表層土壤速效鉀含量降低幅度并不大,分別為4、11、7、5和15mg/kg,但緩效鉀卻表現(xiàn)出較大幅度的下降,降低值與施鉀量呈極顯著正相關(guān)(r=0.9977**)。這進(jìn)一步說明,作物吸收使土壤速效鉀下降時(shí),已經(jīng)轉(zhuǎn)化為緩效鉀的肥料鉀仍較土壤原有緩效鉀更易釋放,這種緩效鉀的釋放與當(dāng)時(shí)的高溫高濕氣候條件有一定關(guān)系。由于玉米吸鉀的減少甚至外排,玉米灌漿至成熟期各處理土壤的速效鉀和緩效鉀含量都有一定回升。玉米成熟期各處理土壤速效鉀含量都低于玉米種植前(6月10日),緩效鉀含量僅施鉀較多的3、4、5三個(gè)處理高于玉米種植前,相關(guān)分析表明各處理表層土壤速效鉀和緩效鉀與施鉀量顯著正相關(guān)(r=0.9392**、0.9920**)?？梢?施用鉀肥不僅可供給作物生長需要,而且可以有效提高土壤有效鉀儲(chǔ)量,提高供鉀水平。3施鉀量與土壤養(yǎng)分在供試潮土區(qū)小麥-玉米輪作周期內(nèi),施鉀對(duì)小麥、玉米都有顯著增產(chǎn)效果,作物產(chǎn)量效應(yīng)符合一元二次函數(shù),以小麥、玉米2季各施鉀素200kg/hm2左右為宜,可達(dá)最高作物產(chǎn)量。連續(xù)2季向土壤中施用適量(K200kg/hm2左右)鉀肥,不僅能顯著提高作物產(chǎn)量,而且