长期不同施肥下红壤钾素有效性的演变机理

红壤是我国南方16省区的主要土壤类型，土壤黏土矿物以1:1型高岭石为主，土壤钾素含量往往较低，所以红壤钾素有效性一直是红壤区土壤肥力可持续培育研究的重点，然而长期不同施肥下红壤钾素有效性演变机理目前尚不明确。本项目针对这一关键科学问题，利用红壤肥力长期（20－29年）定位试验，采用模拟试验、生物试验和X射线衍射分析技术相结合的研究方法，研究红壤及其各粒级复合体中不同形态钾素含量和各粒级缓效钾释放特性，以及钾素含量和释放特性的时间演变规律，同时结合土壤各粒级含钾矿物组成分析，揭示长期不同施肥（不施钾、施钾、施有机肥、化肥和有机肥配合施用）条件下红壤钾素有效性演变的机制。研究结果将丰富和发展红壤钾素养分转化基础理论，填补红壤钾素释放特征时间演变规律方面的研究空白，为我国南方红壤耕地钾肥的高效施用尤其是钾素肥力培育提供理论依据。

红壤黏土矿物以1:1型的高岭石为主，土壤钾素含量往往较低，所以红壤钾素有效性研究一直是红壤区土壤肥力研究的重点内容之一。本研究针对我国南方红壤钾素肥力管理的生产实际和理论需求，利用红壤长期定位试验历史资料和土壤样品，采用模拟试验、生物试验和X射线衍射分析技术相结合的研究方法，研究红壤及其各粒级复合体中不同形态钾素含量及其演变规律和各粒级缓效钾释放特性。结果表明，（1）土壤钾素主要集中在<2µm粒级有机无机复合体中，施用钾肥处理显著提高该粒级有机无机复合体交换性钾含量，单施化学钾肥处理保持或提高该粒级有机无机复合体中缓效钾含量，化肥与有机肥配施显著提高该粒级交换性钾含量。施NP肥处理速效钾及缓效钾含量未发生显著变化。施肥对不同粒级有机无机复合体中全钾含量的变化差异不显著。（2）施用钾肥使土壤缓效钾累积释放量增大，主要增加<2µm粒级有机无机复合体缓效钾释放量。在<50µm粒级有机无机复合体中，随着粒级的增加缓效钾累积释放量降低，释放速率变小。一级动力学方程对缓效钾累积释放量低，释放速率慢的处理拟合效果好。Elvoich方程对施用钾肥处理缓效钾释放拟合效果好，尤其对于<2µm及>100µm粒级有机无机复合体缓效钾释放拟合效果好。（3）随耗竭种植茬数的增加，土壤速效钾含量逐渐降低，每茬土壤速效钾的减少量随种植茬数的增加而逐渐变小；在耗竭过程中, 除NPKM处理土壤缓效钾的含量逐渐降低外，其他各处理土壤缓效钾含量基本不变。（4）长期施肥改变土壤各形态钾素含量，施用钾肥显著提高土壤速效钾含量。长期施肥引起土壤粘土矿物含量变化，以水云母为主要粘土矿物的进贤土壤各处理都使水云母含量降低，施用钾肥可以减缓降低速率；以高岭石为主要粘土矿物的祁阳土壤，不施钾肥处理水云母含量降低高岭石含量增加，而施用钾肥的处理水云母含量升高，高岭石含量降低，说明施用钾肥减缓甚至增加了含钾矿物的含量。研究结果丰富和发展了红壤钾素养分转化基础理论，为我国南方红壤耕地钾肥的科学施用和耕地高效持续利用尤其是钾素肥力培育提供了理论依据。