施肥條件下作物吸收與土壤速效鉀動(dòng)態(tài)的關(guān)系

元山潮土區(qū)是中國重要的糧食產(chǎn)區(qū)，小麥-玉米輪作是該地區(qū)的主要種植制度。土壤鉀素是作物所需鉀的主要來源。由于近年來氮磷化肥用量的增加和有機(jī)肥投入的減少,使得土壤鉀素耗竭嚴(yán)重,鉀素養(yǎng)分平衡出現(xiàn)虧缺。研究作物鉀素吸收、分配規(guī)律的報(bào)道較多[2~5],但是,將作物吸收與土壤鉀素動(dòng)態(tài)變化結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)研究的報(bào)道較少。本文將作物吸收與土壤鉀素動(dòng)態(tài)結(jié)合起來,探求作物吸收與土壤速效鉀的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,以期為作物高產(chǎn)、土壤持續(xù)利用及肥料資源合理施用提供參考依據(jù)。1南果梨酒的生產(chǎn)概況試驗(yàn)在河北省雄縣十里鋪村進(jìn)行。雄縣位于河北省中部,地跨東經(jīng)116°1′~116°16′,北緯38°56′~39°10′,屬暖溫帶半干旱半濕潤大陸季風(fēng)氣候區(qū),四季分明。年均溫12.1℃,無霜期184天,≥0℃積溫4678℃,≥10℃積溫4280℃,熱量條件基本滿足小麥-玉米一年兩熟的需要。年降水量545mm,年蒸發(fā)量1797.8mm。該區(qū)屬黃淮海沖積平原區(qū),地勢低平,境內(nèi)99%以上的土壤為潮土,土層深厚。2供試土壤理化性狀本試驗(yàn)于2000年10月至2001年10月進(jìn)行,耕作制度為小麥-玉米(輪作)一年兩熟。供試土壤為輕壤質(zhì)潮土,主要理化性狀:有機(jī)質(zhì)6.0gkg-1,全氮0.34gkg-1,全磷0.62gkg-1,全鉀20.0gkg-1,堿解氮12.01mgkg-1,速效磷9.29mgkg-1,速效鉀63.6mgkg-1,pH8.48。2.1小麥肥料的排列試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理(表1),各處理均不施有機(jī)肥,每個(gè)處理重復(fù)3次,隨機(jī)區(qū)組排列。施肥方式:小麥的氮肥一半與其余肥料作為基肥在小麥播種時(shí)施用,另一半作為追肥在拔節(jié)期施用。玉米只施用氮肥,底追各半,追肥在大喇叭口期施用。2.2土樣的采集選取小麥和玉米的不同生育時(shí)期,小麥:播種(2000-10-07),返青(2001-03-13),拔節(jié)(2001-03-26),孕穗(2001-04-11),抽穗(2001-05-11),蠟熟期(2001-05-29),收獲(2001-06-10);玉米:播種(2001-06-15),苗期(2001-07-10),拔節(jié)(2001-07-25),抽雄(2001-08-10),吐絲(2001-08-25),灌漿(2001-09-12),成熟(2001-10-04)。分小區(qū)取0~20cm多點(diǎn)混合土樣;同時(shí)隨機(jī)取地上部分植物樣,小麥取10~20株,玉米取5~10株,測植物樣干重。2.3測試測試供試土壤基礎(chǔ)性狀測定、試驗(yàn)期間所取土壤樣品速效鉀測定、植物樣品測定均采用土壤理化分析常規(guī)方法。3結(jié)果與分析3.1對(duì)累積吸鉀量的影響作物吸收鉀素狀況見圖1和圖2。從圖1和圖2可以看出:在小麥生長前期,累積吸鉀量增長較為緩慢,中期迅速增長,后期出現(xiàn)下降現(xiàn)象;玉米的累積吸鉀狀況與小麥不同,在生長后期,累積吸鉀量仍在增長。小麥和玉米不同處理累積吸鉀量均表現(xiàn)為NPK2>NPK1>NP>CK。各處理在小麥、玉米拔節(jié)期以前,累積吸鉀量相對(duì)較小。這是因?yàn)榍捌谏锪啃?需鉀量小,干物質(zhì)積累量少,吸鉀量少,所以植株體內(nèi)鉀素積累較少,表現(xiàn)為累積吸鉀量曲線緩慢上升。拔節(jié)以后,植株旺盛生長,干物質(zhì)大量積累,這就需要大量的鉀素來滿足植株生長的需要,表現(xiàn)為吸鉀量急劇增加。CK處理累積吸鉀量曲線上升較慢,可能是由于不施用任何肥料,土壤中鉀素不能滿足作物生長發(fā)育的需要,致使生物量增長較慢,干物質(zhì)積累和吸鉀量的增加較少。NP處理因施用了氮磷肥,促進(jìn)了作物對(duì)鉀的吸收利用,因而累積吸鉀量曲線上升幅度較大。NPK2和NPK1處理因施用鉀肥,累積吸鉀量上升幅度均較高。在小麥灌漿期以后,各處理的累積吸鉀量均下降,主要是因?yàn)楦道匣?吸鉀能力減弱,細(xì)胞膜透性增加,出現(xiàn)鉀素外排現(xiàn)象,因此,累積吸鉀量下降。而玉米的吸鉀量上升趨勢一直保持到成熟期。3.2不同時(shí)期土壤肥力學(xué)特性的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果作物-土壤系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),受自然和人為等多種因素的影響和制約。不同地區(qū),因氣候、種植模式、土壤等因素不同,作物對(duì)土壤與肥料的反應(yīng)不同。作物的生長發(fā)育有明顯的季節(jié)性、周期性。在小麥-玉米輪作周期內(nèi),作物生長的季節(jié)性、周期性必將對(duì)土壤產(chǎn)生一定的影響,從而影響土壤速效鉀的動(dòng)態(tài)變化。土壤速效鉀含量的動(dòng)態(tài)變化與作物的吸收密切相關(guān),二者相互作用、相互影響,形成了特有的規(guī)律。因此必須用整體觀點(diǎn)和系統(tǒng)方法,將作物和土壤結(jié)合起來進(jìn)行研究。在小麥-玉米輪作周期內(nèi),作物對(duì)土壤鉀素的影響是多方面的,主要表現(xiàn)為對(duì)鉀素的吸收以及由此引起的土壤速效鉀的變化。由于作物生長和季節(jié)變化有一定的季節(jié)性、規(guī)律性,因此形成了小麥-玉米輪作制度下、作物-土壤系統(tǒng)內(nèi)特有的土壤速效鉀動(dòng)態(tài)變化規(guī)律(圖3)。由圖3可以看出,同一時(shí)期不同處理的土壤速效鉀含量順序?yàn)?NPK2>NPK1>NP、CK。說明施用鉀肥能提高不同時(shí)期的土壤速效鉀含量,改善土壤鉀素狀況。在不同施肥量條件下,4個(gè)處理的土壤速效鉀含量周年動(dòng)態(tài)變化情況具有相似的趨勢,即一年中出現(xiàn)兩次上升和下降。從小麥播種到起身期土壤速效鉀含量升高,然后下降一直到小麥?zhǔn)斋@。從玉米播種到大喇叭口期土壤速效鉀含量又上升,然后下降,直到玉米收獲。呈現(xiàn)出兩峰一谷曲線,輪作周期內(nèi)土壤速效鉀含量變化規(guī)律呈現(xiàn)“M”型。這種變化規(guī)律是在氣候、土壤、作物以及耕作栽培措施等綜合作用下形成的,主要與施肥、土壤鉀素的釋放及作物吸收有關(guān),而這些因素在特定區(qū)域是有一定的規(guī)律性和穩(wěn)定性的。土壤速效鉀是作物吸收鉀素的直接鉀素給源,在小麥返青期以前,累積吸鉀量較少,而從小麥播種到起身時(shí)間較長,在此期間,土壤鉀素的消耗較少,主要表現(xiàn)為積累。受氣候、灌溉、施肥等因素影響及土壤自身轉(zhuǎn)化,經(jīng)凍融、干濕交替等作用,土壤鉀素釋放較多,因此出現(xiàn)速效鉀含量上升現(xiàn)象。拔節(jié)期是作物生殖生長和營養(yǎng)生長并重時(shí)期,也是產(chǎn)量形成的關(guān)鍵期,吸鉀量急劇增加,對(duì)土壤鉀素的消耗加劇,而土壤通過自身轉(zhuǎn)化補(bǔ)充的鉀素不能滿足作物生長需要,因此引起速效鉀下降。小麥生長后期,有吐鉀現(xiàn)象,累積吸鉀量下降,但土壤速效鉀含量仍有小幅下降,與文獻(xiàn)2、8、9中報(bào)道的研究結(jié)果(因小麥鉀素外排而引起的土壤速效鉀上升)不同,原因可能與供試土壤及施肥量有關(guān)。玉米生育期內(nèi),拔節(jié)期以前,是水熱條件較充足時(shí)期,高溫高濕利于土壤鉀素的釋放,而此期間累積吸鉀量較小。土壤中的鉀素除速效鉀外,還有緩效鉀。緩效鉀可以轉(zhuǎn)化為速效鉀。因此,土壤速效鉀除滿足玉米生長需要,還有積累,所以出現(xiàn)速效鉀含量上升趨勢。拔節(jié)至成熟期,吸收增加引起速效鉀下降。這一結(jié)果與文獻(xiàn)6報(bào)道的研究結(jié)果(玉米成熟期土壤速效鉀含量上升)有所不同。耗竭條件下的速效鉀動(dòng)態(tài)能有效揭示不同生育時(shí)期土壤自身的速效鉀代謝規(guī)律,從而揭示由此得到的土壤速效鉀的變化規(guī)律。而施肥是影響鉀素狀況的外源因素之一,適量施肥能使不同生育時(shí)期的土壤速效鉀含量有所提高。NP和CK兩個(gè)處理間土壤速效鉀動(dòng)態(tài)變化差異不顯著,而兩個(gè)處理的作物吸鉀量是不同的,說明土壤本身具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力,能夠通過自身代謝供應(yīng)鉀素。在一定限度內(nèi),作物吸收的多,釋放的也多,從而使土壤速效鉀得到補(bǔ)充,最終使兩個(gè)處理的速效鉀含量在周年中同一時(shí)期沒有顯著差異。4土壤速效鉀動(dòng)態(tài)(1)施用鉀肥可以提高作物對(duì)土壤鉀素的累積吸收量。(2)不同處理土壤速效鉀含量動(dòng)態(tài)變化情況是相似的,即在小麥和玉米輪作周期中出現(xiàn)兩次上升和兩次下降,小麥播種到