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作物种植对土壤钾素形态转化、运移及供应能力的影响

作　者: 占丽平
导　师: 鲁剑巍; 李小坤
学　校: 华中农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 土壤供钾能力根区非根区红壤黄褐土潮土
分类号: S158.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

土壤钾素在增加作物产量、提高农产品品质及维持土壤肥力方面发挥着重要作用,我国的钾素资源相对短缺,开展土壤的供钾能力研究具有重要意义。本文通过盆栽试验和分室根箱试验,分析了作物种植对土壤钾素形态转化、运移及供钾能力的影响,揭示根际土壤的供钾特性,以期为土壤供钾机制研究及合理的钾素调控提供依据。主要研究结果如下：1、盆栽试验结果表明：不施钾条件下(NP处理),潮土上种植作物的生物量和吸钾量最高,黄褐土次之,红壤最低；施钾条件下(NPK处理),3种土壤上种植作物的生物量无显著差异,但作物吸钾量为黄褐土>潮土>红壤。整个轮作期,红壤、黄褐土和潮土NPK处理的作物生物量较NP处理分别增加55.6%、45.2%和23.2%,作物吸钾量分别增加368.8%、166.8%和74.5%。轮作前季(黑麦草季),NP处理的3种土壤水溶性钾含量和交换性钾含量均降低,潮土非交换性钾含量明显降低,红壤和黄褐土非交换性钾含量在前期变化不大,中期有升高的趋势,后期显著降低；NPK处理的土壤钾含量均高于NP处理,且各种形态钾含量的变化趋势与NP处理基本相同。轮作后季(水稻季),NP处理的3种土壤水溶性钾含量变化不大,交换性钾含量呈先降低后升高的趋势,非交换性钾含量呈先升高后降低的趋势；NPK处理的土壤交换性钾含量在水稻生长前期明显升高,中期下降,后期有略微上升,水溶性钾和非交换性钾含量有先升高后降低的变化趋势。综上所述,在不施钾条件下,轮作期内各土壤钾素消耗量较大,水溶性钾和交换性钾含量降低,并促进了非交换性钾的释放；施钾能提高土壤水溶性钾和交换性钾含量,并向非交换性钾方向转化,施钾对黑麦草和水稻有显著增产效果,可以有效提高土壤供钾水平。2、通过生物钾素耗竭处理和室内分析,研究了3种土壤,即红壤、黄褐土和潮土的固钾和释钾特性。结果表明：钾素耗竭土壤的固钾量和固钾率显著高于基础土壤,不论钾素耗竭与否,在外源钾加入浓度为160mg/kg～4000mg/kg范围内,土壤固钾量均随着外源钾加入浓度的增加而增大,3种土壤的固钾能力依次表现为红壤>黄褐土>潮土；钾素耗竭土壤固钾量和固钾率明显高于基础土壤,在外源钾加入浓度为160mg/kg～4000mg/kg范围内,钾素耗竭处理的红壤、黄褐土和潮土固钾量分别平均提高185.5mg/kg、168.7mg/kg和168.7mg/kg,固钾率分别平均提高14.0%、12.4%和12.7%,说明钾素耗竭使土壤的固钾能力提高。土壤的固钾率与土壤速效钾含量和K+饱和度呈显著负相关关系。在1.0mol/L HNO3连续浸提条件下,无论钾素耗竭与否,3种土壤的累积释钾量高低依次为潮土>黄褐土>红壤,这与土壤的固钾量顺序相反。1.0mol/L NH4OAc连续浸提条件下,无论钾素耗竭与否,3种土壤的累积释钾量高低表现为黄褐土>潮土>红壤。钾素耗竭土壤的累积释钾量明显低于基础土壤。长期不施用钾肥会导致土壤钾素的严重耗竭,耗竭后的土壤固钾能力增强,会使得后面施入钾肥的当季利用效率降低,而且耗竭后的土壤释钾能力降低,从而降低土壤钾素的植物有效性。3、作物种植条件下,根区土壤水溶性钾含量显著降低,随着吸钾强度的增加,根区土壤交换性钾和非交换性钾向水溶性钾转化,同时,非根区土壤的水溶性钾、速效性钾、缓效性钾和2mol/L冷硝酸钾向根区运移；距离根区越近,非根区钾素运移量越大。吸钾强度增加,非根区土壤钾素的运移距离增加,低吸钾强度时,红壤、黄褐土、潮土的水溶性钾的运移距离分别为6cm、5cm和5cm,速效性钾的运移距离分别为5cm、6cm和5cm,缓效性钾的运移距离分别为3cm、1cm和5cm,2mol/L冷硝酸钾的运移距离均为5cm；中吸钾强度时,红壤、黄褐土、潮土的水溶性钾的运移距离分别为6cm、7cm和6cm,速效性钾的运移距离分别为6cm、7cm和6cm,缓效性钾的运移距离均为5cm,2mol/L冷硝酸钾的运移距离分别为6cm、6cm和5cm；高吸钾强度时,红壤、黄褐土、潮土的水溶性钾的运移距离分别为7cm、7cm和8cm,速效性钾的运移距离分别为7cm、7cm和8cm,缓效性钾的运移距离分别为6cm、5cm和6cm,2mol/L冷硝酸钾的运移距离分别为6cm、7cm和7cm。

全文目录

目录  5-8
摘要  8-10
Abstract  10-12
1 文献综述  12-18
  1.1 土壤中钾素形态及其有效性  12
  1.2 土壤中不同形态钾素的转化  12-13
  1.3 土壤钾素的运移及其影响因素  13-17
    1.3.1 物理因素  13-15
      1.3.1.1 土壤水分  13-14
      1.3.1.2 土壤质地  14
      1.3.1.3 土壤容重  14
      1.3.1.4 土壤温度  14-15
    1.3.2 化学因素  15-16
      1.3.2.1 土壤K~+浓度  15-16
      1.3.2.2 土壤pH和陪伴离子状况  16
    1.3.3 生物因素  16-17
  1.4 土壤钾素运移的调控  17-18
2 研究背景、内容和技术路线  18-20
  2.1 研究背景  18-19
  2.2 研究内容  19
  2.3 技术路线  19-20
3 不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化研究  20-29
  3.1 引言  20
  3.2 材料与方法  20-22
    3.2.1 供试材料  20-21
    3.2.2 试验设计  21-22
    3.2.3 测试分析方法  22
    3.2.4 数据处理  22
  3.3 结果与分析  22-27
    3.3.1 不同类型土壤的供钾能力  22-24
      3.3.1.1 生物量  22-23
      3.3.1.2 钾素吸收量  23-24
    3.3.2 土壤不同形态钾素变化特征  24-27
      3.3.2.1 水溶性钾  24-25
      3.3.2.2 交换性钾  25-26
      3.3.2.3 非交换性钾  26-27
  3.4 讨论  27-29
4 不同类型钾素耗竭土壤的固钾和释钾特性研究  29-37
  4.1 引言  29
  4.2 材料与方法  29-30
    4.2.1 供试基础土壤  29
    4.2.2 试验设计  29-30
      4.2.2.1 生物钾素耗竭试验  29-30
      4.2.2.2 土壤固钾试验方法  30
      4.2.2.3 固钾量和固钾率计算方法  30
      4.2.2.4 土壤释钾试验方法  30
    4.2.3 测定方法  30
    4.2.4 数据处理  30
  4.3 结果与分析  30-35
    4.3.1 钾的固定  30-33
      4.3.1.1 土壤的固钾量和固钾率  30-31
      4.3.1.2 土壤固钾率与土壤速效钾、缓效钾和K~+饱和度的相关性  31-32
      4.3.1.3 土壤固钾量与施钾量的关系  32-33
    4.3.2 钾的释放  33-35
      4.3.2.1 1.0mol/L HNO_3提取钾  33-34
      4.3.2.2 1.0mol/L NH_4OAc提取钾  34-35
  4.4 讨论  35-37
5 作物种植条件下不同类型土壤钾素形态变化和运移特征研究  37-67
  5.1 引言  37
  5.2 材料与方法  37-39
    5.2.1 供试材料  37
    5.2.2 试验设计  37-38
    5.2.3 试验装置  38
    5.2.4 取样、测试分析方法  38-39
    5.2.5 数据处理  39
  5.3 结果与分析  39-66
    5.3.1 红壤  39-46
      5.3.1.1 不同吸钾强度下作物的干物质量和吸钾量  39
      5.3.1.2 作物吸钾条件下根区与非根区土壤钾素变化  39-43
      5.3.1.3 作物不同吸钾强度下各形态钾素的运移  43-46
    5.3.2 黄褐土  46-53
      5.3.2.1 不同吸钾强度下作物的干物质量和吸钾量  46
      5.3.2.2 作物吸钾条件下根区与非根区土壤钾素变化  46-50
      5.3.2.3 作物不同吸钾强度下各形态钾素的运移  50-53
    5.3.3 潮土  53-60
      5.3.3.1 不同吸钾强度下作物的干物质量和吸钾量  53
      5.3.3.2 作物吸钾条件下根区与非根区土壤钾素变化  53-57
      5.3.3.3 作物不同吸钾强度下各形态钾素的运移  57-60
    5.3.4 同一吸钾强度下不同类型土壤的钾素运移特征  60-66
      5.3.4.1 低吸钾强度  60-62
      5.3.4.2 中吸钾强度  62-64
      5.3.4.3 高吸钾强度  64-66
  5.4 讨论  66-67
6 总结  67-69
  6.1 主要结论  67-68
    6.1.1 施钾和不施钾条件下,土壤钾素动态变化特征和供钾能力比较  67
    6.1.2 基础土壤和钾素耗竭土壤的固钾和释钾特性比较  67
    6.1.3 作物不同吸钾强度下土壤钾素形态转化和运移特征  67-68
  6.2 问题与展望  68-69
参考文献  69-76
附录  76-77
致谢  77

作物种植对土壤钾素形态转化、运移及供应能力的影响

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