秸秆还田与施用钾肥对提升农田土壤钾素肥力的效应研究

【摘要】：钾是植物的品质元素,其在土壤中的自然丰缺状况及生物有效性对植物正常生长发育、产量形成及农产品营养品质等都具有决定性的意义。而在原本富钾的关中平原,由于长期少施或不施钾肥,造成土壤钾素常年入不敷出,收支严重失衡。土施钾肥是补充土壤钾素、缓解土壤钾素收支不平衡的最直接有效的手段。然而由于关中平原土壤普遍富钾,我国钾肥价格昂贵,长期以来当地农民没有施钾肥的习惯。因此,针对近年来陕西省普遍推行的秸秆还田措施,考察其在钾素归还方面的重要作用,并比较了其与施用化学钾肥的差异,研究其在补充土壤钾素、影响土壤钾素形态的差异。为合理利用农业生产过程中本身产生的作物秸秆等富含钾素的农业废弃物,维持土壤钾素肥力的可持续性等方面提供理论支持。为此,本研究在关中平原麦玉轮作体系土壤上进行了采样分析试验、田间长期定位试验和室内恒温室内模拟培养试验,主要结果如下:1、以关中平原冬小麦-夏玉米轮作体系中连续13年秸秆还田土壤为对象,并以临近葡萄园土壤为对照,分析评价连续多年秸秆还田对土壤钾素形态及空间分布(层化现象)的影响。结果表明,经每年两季作物连续13年秸秆还田及机械化浅耕作用,0~5 cm土层速效钾各组分含量均有提高;但5~15 cm和15~30 cm土层中,速效钾素消耗严重;土壤速效钾的层化比增大,加剧了土壤速效钾的表聚现象。与葡萄园土壤相比,冬小麦-夏玉米化粮田土壤非交换性钾释放明显。但无论秸秆还田还是施用化学钾肥,对土壤矿物钾及全钾的含量和空间分布的影响均不显著。整体看,秸秆还田在维持土壤钾有效成分与全量之间的显著相关关系和协调土壤各形态钾的含量及空间分布方面,均有一定的积极作用。2、通过采集关中平原麦玉轮作不同秸秆还田模式多年定位试验农田土壤,用2 mol L-1冷硝酸浸提测定土壤有效钾,并以常规方法测得土壤钾素的其他7种组分,通过相关分析、主成分分析和通径分析,揭示上述8种组分间的关系。结果表明:在麦玉轮作体系不同秸秆还田模式下,耕层土壤中各组分钾素含量均存在较大变异性,变异系数1.90~33.8%,不同秸秆还田模式下差异不显著;冷硝酸浸提钾的含量分别约为速效钾和缓效钾含量的1.43和0.30倍,且与土壤速效钾存在极显著正相关关系(r=0.82);主成分分析表明,冷硝酸浸提钾与土壤速效钾同在第一主成分中,且均具有较高载荷;通径分析表明,冷硝酸浸提钾主要由土壤非特殊吸附钾、特殊吸附钾以及非交换性钾3种化学形态组成,其含量来自土壤交换性钾的贡献最大,与速效钾类似。冷硝酸浸提法可以作为表征石灰性富钾土壤有效钾水平的可靠方法,土壤交换性钾是土壤有效钾主要供方。3、研究作物秸秆和化学钾肥两种外源钾素施用后在土壤中的释放及土壤中各钾素的动态变化,采用室内恒温模拟培养法,对不同阶段的土壤中的钾素进行分组测定。结果表明,作物秸秆和化学钾肥的投入均能显著提高土壤有效态钾素(包括水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾素)的含量。土壤有效态钾的含量随作物秸秆钾素净投入量的增加而增加;同时在净投入量相当的情况下,化学钾肥的作用要优于作物秸秆。外源钾素的释放与土壤钾素的固定可以在短时间内同步完成;作物秸秆钾素相比化学钾肥更容易被土壤固定。外源钾素的投入在提高土壤速效钾、缓效钾含量的同时,有降低土壤矿物钾含量的趋势;外源钾素的投入能够显著提高土壤钾素总体的活化度,并且化学钾肥作用要优于作物秸秆。基于以上试验研究可以得出主要结论:(1)作物秸秆还田在提高土壤钾素肥力方面有积极作用,但短期内对增加土壤速效钾含量的作用不明显;(2)长期作物秸秆还田,容易造成土壤有效钾的表层富集现象,需要适当地配合农田深耕或翻耕,以促进作物根系对钾素的吸收和利用。(3)无论是秸秆钾素还是肥料钾素,投入土壤后均不能完全转化为土壤速效钾,且秸秆钾素比化学钾肥更容易被固定。 【关键词】：秸秆还田 钾肥 关中平原 土壤钾素 供钾能力
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 文献综述13-21
• 1.1 研究的目的及意义13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 我国土壤钾素资源现状13-14
• 1.2.2 提高土壤供钾能力的方法14-16
• 1.2.3 土壤钾素形态与有效性研究进展16-18
• 1.3 本研究的切入点18-19
• 1.3.1 对秸秆还田后土壤速效态钾素在土壤表层的富集现象研究较少18
• 1.3.2 土壤中钾素形态与有效性的关系不够明确18
• 1.3.3 外源含钾物料施用后土壤各形态钾素动态变化的机理性研究较少18-19
• 1.4 研究方法与技术路线19-21
• 第二章 长期秸秆还田对农田土壤钾素形态及空间分布的影响21-30
• 2.1 引言21-22
• 2.2 材料和方法22-23
• 2.2.1 采样区概况及田间管理办法22
• 2.2.2 土壤样品采集方法22
• 2.2.3 测定项目与方法22-23
• 2.2.4 层化比的计算23
• 2.2.5 数据处理23
• 2.3 结果与分析23-27
• 2.3.1 土壤速效钾与全钾含量23-24
• 2.3.2 土壤中各形态钾素含量和分布状况24-25
• 2.3.3 土壤各形态钾层化比率25-26
• 2.3.4 土壤钾各形态之间相关分析26-27
• 2.4 讨论27-29
• 2.5 小结29-30
• 第三章 秸秆还田条件下农田土壤钾素各形态之间的关系研究30-38
• 3.1 引言30-31
• 3.2 材料和方法31-32
• 3.2.1 试验区概况31
• 3.2.2 试验设计与田间管理31
• 3.2.3 样品采集及分析测定31-32
• 3.2.4 数据处理32
• 3.3 结果与分析32-36
• 3.3.1 土壤各形态钾含量32-33
• 3.3.2 土壤钾素各形态之间的关系33-35
• 3.3.3 土壤钾素各化学形态对有效钾的贡献35-36
• 3.4 讨论36-37
• 3.5 小结37-38
• 第四章 秸秆还田与施用钾肥对农田土壤各形态钾素动态变化的影响38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 材料与方法38-40
• 4.2.1 供试材料38-39
• 4.2.2 试验设计39
• 4.2.3 样品采集及分析测定39
• 4.2.4 数据计算与统计39-40
• 4.3 结果与分析40-46
• 4.3.1 小麦、玉米秸秆和钾肥的添加对土壤钾素各化学形态含量的综合影响40-42
• 4.3.2 培养过程中土壤钾素各形态含量的动态变化42-43
• 4.3.3 土壤钾素有效性分析43-44
• 4.3.4 土壤速效钾与各化学形态钾素之间的关系44-45
• 4.3.5 土壤钾素总体的活化度分析45-46
• 4.4 讨论46-47
• 4.5 小结47-49
• 第五章 结论与展望49-51
• 5.1 主要结论49-50
• 5.2 本研究创新点50
• 5.3 研究展望50-51
• 参考文献51-57
• 致谢57-58
• 作者简介58

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