长期施肥条件下紫色土—小麦系统中钾素利用的研究

长期定位肥料试验作为稻田生态系统的重要研究方法，具有常规试验不可比拟的优点。它能系统地研究土壤肥力演变和肥效变化规律，克服因气候年变化对肥效的影响；能对土壤中养分的平衡、作物对肥料的反应、施肥对土壤肥力的影响、轮作施肥制度的建立等土壤和合理施肥问题进行长期、系统、历史的定位研究，并作出科学评价，为农业的持续发展提供决策依据。因此，长期肥料定位试验成为国内外土壤学家、土壤生态学家、植物营养学家们共同关注和研究的焦点问题。我国的长期肥料试验起步较晚，尽管取得了一定的成绩，但许多方面仍有待完善和进一步的研究。紫色土作为我国的一种特殊的土壤类型，其土壤肥力在不同施肥条件下怎样演变?有关这方面的研究资料较为缺乏，更缺乏对长期施肥条件下作物生育期内土壤、作物养分、酶活性变化规律的研究。钾素作为植物正常生长发育必需的大量营养元素之一。土壤中钾素的缺乏会造成作物因生理失调而抗逆性降低导致减产。众所周知，土壤水溶性钾和交换性钾是土壤钾库最活跃的组成部分。钾在固液相间的转化速率及数量取决于钾与土壤固相表面的作用方式，并决定着肥料钾进入土壤后的去向和土壤固钾能力。研究钾在土壤固液相间转化的动力学性质，对了解阳离子型养分在土壤固相表面的作用机理及评价土壤保持、供应钾素能力有重要的理论与实践意义。前人在土壤钾离子吸附、解吸动力学方面作了颇有成效的研究，但对多年连续不同施肥后土壤钾离子吸附特性方面的研究未曾报道。多年施肥条件下钾素对作物生长发育的影响如何?稻—麦轮作期紫色土农田生态系统钾素平衡状况怎样?等等方面的研究工作也较为缺乏。为此，本文在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地长期定位试验的基础上，从硕士到博士阶段历经五年的定位观察、室内模拟、资料分析，重点研究水稻——小麦水旱轮作长期不同施肥条件下紫色土养分肥力的变化，作物体内养分的分配、钾素利用；以及施肥在促进土壤、作物酶活性，改善土壤K+吸附特性，增强作物代谢、提高作物品质等方面作了深入的探讨。并对第十年稻麦轮作期内紫色土钾素平衡状况作了研究。以期为紫色土肥料（尤其是钾肥）的合理施用、生态农业建设提供理论依据。研究结果表明： 二有毗配施化学氮磷钾肥是全面维持和提高紫色土基础肥力的有渊施 ＊)有机肥配施氮磷钾肥是中性紫色土上保持养分峪供应的掸施肥措施 十年定位施肥试验结果表明，长期不施肥料紫色上 0～20cm和 20～40cm两 上层土壤有机质含量明显下降。施肥各处理，两士层土壤有机质均有不同程度的 积累，其中有机肥配施化学NPK肥侧PK)处理土壤有机质积累最明显，十年施肥 后 0～20cm和 20～40cm两土层土壤有机质含量分别较试验初期提高T 6．449 ig－‘ 和 2．829·kg－‘；平均表层每年增加 0．6s·ks－‘，犁底层增加 0．3 g·kg‘。土壤 氮素肥力方面：长期不施肥料紫色土全氮、速效氮含量明显下降，土壤供氮能力 降低；各施肥处理020cm土层土壤全氮含量呈上升趋势，其大小顺序为MNPKDeNPK ＞NP、NK、MThN，而20－40cm土层土壤全氮含量上升不明显；无论施有机肥、化 学肥料还是二者配施，紫色土有效氮含量均不同程度的提高，其中有机肥与化学 肥料配施处理上升幅度较大，十年后h20cm土层土壤有效氮含量较试验初期（1991 年）上升 26．吨／kg，20－40cm土层上升 13．gmg／kg。土壤磷素肥力方面：长期不 施磷肥CK、N、M、NK)土壤全磷、速效磷含量均下降；施磷各处理0亿0CIn土层 土壤全磷、速效磷含量有不同程度的提高，其中有机肥配施化学肥料处理提高幅 度较大，十年后 020cm土层土壤全磷含量提高 178。g·kg－‘，土壤速效磷含量提 高20．4mg八g－‘，而20叶0cm土层全磷、速效磷含量变化则平缓得多。土壤钾素 肥力方面：除秸杆还田配施化学肥料处理（WIPK）外，其余各处理不论施钾与否土 壤全钾含量均有所下降；就土壤速效钾含量变化来看，长期不施钾肥（CK、N、NP） 或仅施有机肥（M），土壤速效钾含量均明显下降，而施钾肥能够基本维持紫色土 速效钾含量水平的平衡。综上所述，长期有机肥配施化学NPK肥，不仅土壤有机 质积累明显，而且在维持和提高土壤氮素、磷素、钾素肥力方面效果也较其它处 理明显：而单施有机肥导致土壤有效养分含量（尤其是有效磷、钾含量）下降。 由此可见，在中性紫色土上，长期坚持有机肥与化学NPK肥的配合施用是全面维 持和提高土壤基础肥力的重要措施。’， Q)有机B胭施化学氮磷钾肥是有效改善紫色土酶活的重要手段 十年定位试验结果表明，不同施肥处理土壤酶活性发生了显著变化。与其它 处理相比，有机肥配施化学NPK肥处理，0－20cm和20－40cm两土层土壤脏酶（URE） 活性、过氧化氢酶（CAT）活性及中性磷酸酶（NEP）活性均处于较高水平，而多 酚氧化酶（PPO）活性则处于较低水平。这说明长期有机肥配施化学 NPK肥对紫 色土酶活性的改善效果优于其它各施肥处理。相关分析显示：土壤有机质是影响 土壤CAT、URE活性高低的重要因素，土壤有机质含量的高低对土壤NEP活性的