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摘要：本文介绍了长期秸秆还田条件下土壤钾素形态及对作物产量的影响，综述了长期秸秆还田对土壤不同形态钾的变化，钾离子吸附和解吸的特性以及钾素平衡的影响，指出了长期秸秆还田条件下土壤钾素营养状况研究存在的问题。
关键词：施肥；钾素；吸附；解吸
中图分类号： S158 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.07.024
近年来，随着我国农业生产力的不断提高以及高产农产品的研发与推广，增加农产品产量的同时也增加了作物对土壤钾素的需求，从而使常规钾肥施用的流失现象加重，也使我国缺钾耕地的面积增加。因此，土壤钾素在我国农业生产中的研究显得十分重要，探究土壤钾素有效性，改善土壤缺钾现状，是我国农业在走可持续发展道路上的重要课题。
科学合理施肥是提高作物产量以及维持土壤肥力的有效途径，而研究肥料施用效果的一个最好方法便是长期定位施肥试验。长期定位施肥试验具有信息量丰富，数据准确权威的特点，与常规试验有着无法比拟的优势。长期定位施肥试验能克服不同气候因素带来的影响及制约，能对土壤肥力的演变，肥效变化的规律，土壤合理施肥等问题进行可靠和系统的研究，对农业的可持续发展提供了有力依据[1]。 本文就长期秸秆还田条件下土壤钾素形态变化、对作物产量的贡献，吸附及解吸特性的影响，以及对钾素平衡影响的研究进行综述，从而了解长期秸秆还田对土壤储钾、供钾能力的影响，为钾素的合理利用提供理论依据。
1长期秸秆还田对钾素形态变化及对作物产量的影响
在我国根据化学形态和植物有效性将钾进行划分，并经常混合使用，即速效钾（水溶性钾、交换性钾，其中土壤胶体负电荷吸附在土壤胶体表面的钾为：非特殊性吸附钾；在云母类矿物风化边缘上楔形区域内的钾为特殊性吸附钾），缓效钾（非交换性钾）和矿物钾 （相对无效钾）[2]。
秸秆还田对土壤的影响是土壤类型、气候、耕作方式等因素共同作用的结果[3]。秸秆还田能提高土壤有机质及养分含量，改善土壤生物及物理性状，提高作物产量[4]。Humberto 等[5]研究得出，玉米产量与秸秆还田量符合典型的一元二次肥料效应方程关系。孙伟红等[6]研究所得，小麦 —玉米在连续秸秆还田条件下能够提高作物的产量，秸秆与化肥配施使得增产效果为最好。不同施肥处理条件下土壤钾素形态和钾素有效性的影响，以及钾素状况与双季水稻产量的关系，其结果表明，在氮、磷、钾养分相等的条件下，相较于单施化肥的处理：无机肥料和有机肥长期配施能够显著提高双季水稻的产量。并且，还提高了水稻土壤中速效钾、水溶性钾和交换性钾的含量[7]。王志勇，白由路通过3年6季的定位试验，比较了施钾与秸秆还田的增产效果、作物——土壤系统的钾素消长状况。结果得出：氮、磷肥充足条件下，单施钾肥、秸秆还田和秸秆还田与钾肥配施的处理均能够提高产量，不同施钾处理在夏玉米上的增产效果要优于在冬小麦上的效果；在相同的农作物中，钾肥与秸秆配施的处理能获得最大的增产，施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米对土壤钾素的吸收量；秸秆还田与钾肥的配施有利于钾素的收支平衡，减轻了作物对土壤中钾素的消耗，缓解了土壤中钾素肥力下降的程度[8]。王宏庭等人在山西褐土地区进行了施钾肥和秸秆还田效应的研究，结果表明：增施钾肥和秸秆还田保证了作物增产，维持了土壤钾素的肥力，缓解了土壤钾素耗竭的情况。钾肥和秸秆还田结合可使土壤中钾素处于盈余状况[9]。刘荣乐等对我国北方土壤——作物系统内钾素平衡及钾肥进行了研究，其结果得出：单施钾肥、秸秆还田和秸秆还田与钾肥配施，对我国华北地区小麦和玉米的产量均有显著提高，在玉米上的增产效果要优于小麦[10]。谭德水等人对华北的潮土和褐土区进行了研究，研究得出：在施用氮磷肥的基础上长期钾肥与秸秆配施能提高小麦和玉米的产量[11]。
2长期秸秆还田条件下土壤对钾离子吸附与解吸特性的影响
土壤水溶性钾离子和交换性钾离子是土壤钾库中最活跃的组分。土壤温度、pH、粘粒含量、土壤矿物组成、土壤水分状况、施肥及重金属污染等均能影响土壤钾离子的吸附和解吸。长期施肥可通过以上一个或多个因素而影响土壤钾离子的吸附和解吸。
龙怀玉等人研究了5种不同钾离子浓度对潮土和褐土钾吸附解吸动力学的影响后发现：平衡时土壤对钾的吸附量越大、吸附过程越快，达到平衡的时间也越快，这些现象都是由于浸提液中钾离子浓度增大所造成的。Ioannou 等人[12]的研究表明，当用钾离子浓度为7、35、54、112 毫克/克的溶液处理土壤96 小时后，解吸试验中土壤钾离子的解吸量分别为95%～97%、93%～98%、75%～96%和18%～75%，表明了土壤钾离子的解吸量随土壤吸附钾量增加而降低。王玉等人研究得出：在钾离子浓度相同的平衡液中，土壤不同粒级对钾离子吸附量大小顺序为：（<0.1 μm粒级）>（1～2 μm粒级）>（2～5 μm 粒级）。其原因主要是：颗粒越细的土壤其比表面积越大，颗粒表面能吸附的钾离子的电荷就越多。不同粒级的土壤组分对钾离子的吸附贡献率为：（<1 μm粒级）>（1～2 μm粒级）>（>5 μm粒级）>（2～5 μm粒级），其中粘粒部分（<1 μm和1～2 μm粒级）对钾离子吸附的贡献率达到85%左右，明显看出钾离子的吸附主要集中在土壤粘的部分，而为钾提供吸附位点的关键部分在<1 μm的细粘粒级别中[13]。由此可见，土壤质地的变化对钾吸附解吸动力学的改变有十分重要的影响。
3长期秸秆还田对钾素平衡的影响
农田生态系统的养分平衡与否影响着土壤系统的生产力。养分平衡状况一般用养分的盈亏量来表示，养分库盈余时说明土壤肥力水平已提高，反之表示土壤肥力已被消耗[14]。张爱君等[15] 报道了在黄潮土上长期不施钾肥或施化学钾肥，土壤钾素始终亏缺，有机厩肥——无机化肥配施作用下，土壤钾素含量超过平衡水平。紫色土则报道施用常量氮磷钾、氮磷钾与有机肥或秸秆还田配施并没有显著改变速效钾水平，表现平衡也显示钾素为亏缺状态，只有在高量氮磷钾与秸秆还田配施条件下才能维持土壤中钾素的平衡[16]。潮土小麦——玉米轮作体系定位试验结果表明土壤钾素处于耗竭状态，只有在氮磷钾配合一季小麦秸秆还田才使得钾素略有盈余[17]。同样，在草甸土及黑土区域上也发现玉米施用高量钾肥条件下，虽然土壤速效钾含量有所提高，但钾素平衡结果为负值[18]。廖育林等[19]对红壤水稻土进行了研究，从中发现施钾可显著提高早、晚稻水稻作物的总吸钾量，并且发现作物从土壤中带走的钾随施钾量的增多而增多。虽然单施 NPK 肥和 NP 配施秸秆处理条件下有钾素的补充，但是土壤中的表观平衡却呈亏缺状态。由此可见，在不同土壤上，高量有机肥与NPK化肥的配施或者偏施钾肥（NK、PK）才能保证土壤钾素盈余，但偏施肥不切合实际，农民常用NP配施势必造成土壤钾素更加亏缺，而目前土壤钾素的耗竭程度并不确定，这是我们亟需解决的一个问题。 4结语与展望
长期定位试验中，钾肥能够有效地补充土壤钾库，保证农作物生产所需要的钾量；施用秸秆的方法可以提高土壤对钾离子的吸附量、防止钾素流失，因此，增施秸秆可以在提高土壤的固钾性能的同时提升土壤速效钾和缓效钾的含量，进而提高钾的利用效率。土壤中钾素的变化情况因土壤类型、施肥量和耕作制度的不同而不同，因此，采取怎样的途径促进各形态钾的转化率并提高转化速率，怎样合理配施使得粮食高产，都将是我们今后继续研究并解决的问题。我们相信在不久的将来，我们可以实现既节约资源，又使得作物高产的目标。
参考文献
[1]傅高明，李纯忠.土壤肥料的长期定位试验[J].世界农业，1989，（112）：22-25.
[2]Kid rumen J H， Bas Ker A， Surapaneni A， et al. Potassium in the soils of New Zeal and a review [J]. New Zealand J Agra I Res， 1994， 37： 207-227.
[3]Bacon S C，Lanyon L E，Schlander R M. Plant nutrient
flow inthe managed pathways of an intensive dairy farm[J]. Agron. J.1990，82： 755-761.
[4]ilhelm W W，Johnson M F，Hatfield J L et al. Crop and
soilproductivity response to corn residue removal： A review of theliterature[J]. Agron. J.，2004，96： l-17.
[5]Humberto B C，Lal R，Post W M，Owens L B. Changes in long-term no-till corn growth and yield under different rates of stovermulch[J]. Agron. J.2006，9.
[6]孙伟红，劳秀荣，董玉良，等. 小麦—玉米轮作体系中秸秆还田对产量及土壤钾素肥力的影响[J]. 作物杂志，2004，（4） ：14-16.
[7]李涛， 王景明， 等. 长期定位施肥对双季水稻产量和土壤钾素形态的影响[J]. 中国稻米， 2013， 19（10）： 32-35.
[8]王志勇， 白由路， 等. 低土壤肥力下施钾和秸秆还田对作物产量及土壤钾素平衡的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2012， 18（4）： 900-906.
[9]王宏庭， 金继运， 王斌， 等. 山西褐土长期施钾和秸秆还田对冬小麦产量和钾素平衡的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2010， 16（4）： 801-808.
[10] 金继运， 吴荣贵， 等. 我国北方土壤—作物系统内钾素循环特征及秸秆还田与施钾肥的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2000， 6（2）： 123-132.
[11]德水， 金继运， 黄绍文. 长期施钾与秸秆还田对华北潮土和褐土区作物产量及土壤钾素的影响 [J]. 植物营养与肥料学报， 2008， 14（1）： 106-112.
[12] IOA NNOU A， DIMIRKOU A， DOULA M， et al.
Kinetics of potassium desorption by Alfisols of Greece [J]. Commounications in Soil Science and Plant Analysis， 1994， 25（9/10）： 1355-1372.
[13]王玉， 张一平. 娄土不同粒级组分K+吸附研究[J].
土壤学报， 2001， 38（2）： 241-247.
[14]徐琪， 杨林章， 董之华，等.中国稻田生态系统[M].北京：中国农业出版社， 1998， 235-236.
[15]张爱君， 马飞， 张明普，等.黄潮土的钾素状况与钾肥效应的长期定位试验[J].江苏农业学报 ， 2000，16（4）：237-241.
[16]熊明彪， 舒芬， 宋光煜，等.施钾对紫色土稻麦产量及土壤钾素状况的影响[J].土壤学报， 2003，40（2）：274-279.
[17]韩宝文，邢竹，郭建华，李春杰.冬小麦—夏玉米轮
作中的施钾效应及钾素平衡[J].河北农业科学， 2004，8（3）： 25-27.
[18]谭德水， 金继运， 黄绍文.长期施钾与秸秆还田对西北地区不同种植制度下作物产量及土壤钾素的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2008， 14（5）： 886-893.
[19]廖育林， 郑圣先， 鲁艳红，等.长期施钾对红壤水稻土水稻产量及土壤钾素状况的影响[J].植物营养与肥料学报， 2009，
15（6）：1372-1379.
作者简介：田芳谣，吉林农业大学资源与环境学院，硕士研究生在读，研究方向：土壤肥力调控。
关键词：施肥；钾素；吸附；解吸
中图分类号： S158 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.07.024
近年来，随着我国农业生产力的不断提高以及高产农产品的研发与推广，增加农产品产量的同时也增加了作物对土壤钾素的需求，从而使常规钾肥施用的流失现象加重，也使我国缺钾耕地的面积增加。因此，土壤钾素在我国农业生产中的研究显得十分重要，探究土壤钾素有效性，改善土壤缺钾现状，是我国农业在走可持续发展道路上的重要课题。
科学合理施肥是提高作物产量以及维持土壤肥力的有效途径，而研究肥料施用效果的一个最好方法便是长期定位施肥试验。长期定位施肥试验具有信息量丰富，数据准确权威的特点，与常规试验有着无法比拟的优势。长期定位施肥试验能克服不同气候因素带来的影响及制约，能对土壤肥力的演变，肥效变化的规律，土壤合理施肥等问题进行可靠和系统的研究，对农业的可持续发展提供了有力依据[1]。 本文就长期秸秆还田条件下土壤钾素形态变化、对作物产量的贡献，吸附及解吸特性的影响，以及对钾素平衡影响的研究进行综述，从而了解长期秸秆还田对土壤储钾、供钾能力的影响，为钾素的合理利用提供理论依据。
1长期秸秆还田对钾素形态变化及对作物产量的影响
在我国根据化学形态和植物有效性将钾进行划分，并经常混合使用，即速效钾（水溶性钾、交换性钾，其中土壤胶体负电荷吸附在土壤胶体表面的钾为：非特殊性吸附钾；在云母类矿物风化边缘上楔形区域内的钾为特殊性吸附钾），缓效钾（非交换性钾）和矿物钾 （相对无效钾）[2]。
秸秆还田对土壤的影响是土壤类型、气候、耕作方式等因素共同作用的结果[3]。秸秆还田能提高土壤有机质及养分含量，改善土壤生物及物理性状，提高作物产量[4]。Humberto 等[5]研究得出，玉米产量与秸秆还田量符合典型的一元二次肥料效应方程关系。孙伟红等[6]研究所得，小麦 —玉米在连续秸秆还田条件下能够提高作物的产量，秸秆与化肥配施使得增产效果为最好。不同施肥处理条件下土壤钾素形态和钾素有效性的影响，以及钾素状况与双季水稻产量的关系，其结果表明，在氮、磷、钾养分相等的条件下，相较于单施化肥的处理：无机肥料和有机肥长期配施能够显著提高双季水稻的产量。并且，还提高了水稻土壤中速效钾、水溶性钾和交换性钾的含量[7]。王志勇，白由路通过3年6季的定位试验，比较了施钾与秸秆还田的增产效果、作物——土壤系统的钾素消长状况。结果得出：氮、磷肥充足条件下，单施钾肥、秸秆还田和秸秆还田与钾肥配施的处理均能够提高产量，不同施钾处理在夏玉米上的增产效果要优于在冬小麦上的效果；在相同的农作物中，钾肥与秸秆配施的处理能获得最大的增产，施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米对土壤钾素的吸收量；秸秆还田与钾肥的配施有利于钾素的收支平衡，减轻了作物对土壤中钾素的消耗，缓解了土壤中钾素肥力下降的程度[8]。王宏庭等人在山西褐土地区进行了施钾肥和秸秆还田效应的研究，结果表明：增施钾肥和秸秆还田保证了作物增产，维持了土壤钾素的肥力，缓解了土壤钾素耗竭的情况。钾肥和秸秆还田结合可使土壤中钾素处于盈余状况[9]。刘荣乐等对我国北方土壤——作物系统内钾素平衡及钾肥进行了研究，其结果得出：单施钾肥、秸秆还田和秸秆还田与钾肥配施，对我国华北地区小麦和玉米的产量均有显著提高，在玉米上的增产效果要优于小麦[10]。谭德水等人对华北的潮土和褐土区进行了研究，研究得出：在施用氮磷肥的基础上长期钾肥与秸秆配施能提高小麦和玉米的产量[11]。
2长期秸秆还田条件下土壤对钾离子吸附与解吸特性的影响
土壤水溶性钾离子和交换性钾离子是土壤钾库中最活跃的组分。土壤温度、pH、粘粒含量、土壤矿物组成、土壤水分状况、施肥及重金属污染等均能影响土壤钾离子的吸附和解吸。长期施肥可通过以上一个或多个因素而影响土壤钾离子的吸附和解吸。
龙怀玉等人研究了5种不同钾离子浓度对潮土和褐土钾吸附解吸动力学的影响后发现：平衡时土壤对钾的吸附量越大、吸附过程越快，达到平衡的时间也越快，这些现象都是由于浸提液中钾离子浓度增大所造成的。Ioannou 等人[12]的研究表明，当用钾离子浓度为7、35、54、112 毫克/克的溶液处理土壤96 小时后，解吸试验中土壤钾离子的解吸量分别为95%～97%、93%～98%、75%～96%和18%～75%，表明了土壤钾离子的解吸量随土壤吸附钾量增加而降低。王玉等人研究得出：在钾离子浓度相同的平衡液中，土壤不同粒级对钾离子吸附量大小顺序为：（<0.1 μm粒级）>（1～2 μm粒级）>（2～5 μm 粒级）。其原因主要是：颗粒越细的土壤其比表面积越大，颗粒表面能吸附的钾离子的电荷就越多。不同粒级的土壤组分对钾离子的吸附贡献率为：（<1 μm粒级）>（1～2 μm粒级）>（>5 μm粒级）>（2～5 μm粒级），其中粘粒部分（<1 μm和1～2 μm粒级）对钾离子吸附的贡献率达到85%左右，明显看出钾离子的吸附主要集中在土壤粘的部分，而为钾提供吸附位点的关键部分在<1 μm的细粘粒级别中[13]。由此可见，土壤质地的变化对钾吸附解吸动力学的改变有十分重要的影响。
3长期秸秆还田对钾素平衡的影响
农田生态系统的养分平衡与否影响着土壤系统的生产力。养分平衡状况一般用养分的盈亏量来表示，养分库盈余时说明土壤肥力水平已提高，反之表示土壤肥力已被消耗[14]。张爱君等[15] 报道了在黄潮土上长期不施钾肥或施化学钾肥，土壤钾素始终亏缺，有机厩肥——无机化肥配施作用下，土壤钾素含量超过平衡水平。紫色土则报道施用常量氮磷钾、氮磷钾与有机肥或秸秆还田配施并没有显著改变速效钾水平，表现平衡也显示钾素为亏缺状态，只有在高量氮磷钾与秸秆还田配施条件下才能维持土壤中钾素的平衡[16]。潮土小麦——玉米轮作体系定位试验结果表明土壤钾素处于耗竭状态，只有在氮磷钾配合一季小麦秸秆还田才使得钾素略有盈余[17]。同样，在草甸土及黑土区域上也发现玉米施用高量钾肥条件下，虽然土壤速效钾含量有所提高，但钾素平衡结果为负值[18]。廖育林等[19]对红壤水稻土进行了研究，从中发现施钾可显著提高早、晚稻水稻作物的总吸钾量，并且发现作物从土壤中带走的钾随施钾量的增多而增多。虽然单施 NPK 肥和 NP 配施秸秆处理条件下有钾素的补充，但是土壤中的表观平衡却呈亏缺状态。由此可见，在不同土壤上，高量有机肥与NPK化肥的配施或者偏施钾肥（NK、PK）才能保证土壤钾素盈余，但偏施肥不切合实际，农民常用NP配施势必造成土壤钾素更加亏缺，而目前土壤钾素的耗竭程度并不确定，这是我们亟需解决的一个问题。 4结语与展望
长期定位试验中，钾肥能够有效地补充土壤钾库，保证农作物生产所需要的钾量；施用秸秆的方法可以提高土壤对钾离子的吸附量、防止钾素流失，因此，增施秸秆可以在提高土壤的固钾性能的同时提升土壤速效钾和缓效钾的含量，进而提高钾的利用效率。土壤中钾素的变化情况因土壤类型、施肥量和耕作制度的不同而不同，因此，采取怎样的途径促进各形态钾的转化率并提高转化速率，怎样合理配施使得粮食高产，都将是我们今后继续研究并解决的问题。我们相信在不久的将来，我们可以实现既节约资源，又使得作物高产的目标。
参考文献
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[8]王志勇， 白由路， 等. 低土壤肥力下施钾和秸秆还田对作物产量及土壤钾素平衡的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2012， 18（4）： 900-906.
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[15]张爱君， 马飞， 张明普，等.黄潮土的钾素状况与钾肥效应的长期定位试验[J].江苏农业学报 ， 2000，16（4）：237-241.
[16]熊明彪， 舒芬， 宋光煜，等.施钾对紫色土稻麦产量及土壤钾素状况的影响[J].土壤学报， 2003，40（2）：274-279.
[17]韩宝文，邢竹，郭建华，李春杰.冬小麦—夏玉米轮
作中的施钾效应及钾素平衡[J].河北农业科学， 2004，8（3）： 25-27.
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15（6）：1372-1379.
作者简介：田芳谣，吉林农业大学资源与环境学院，硕士研究生在读，研究方向：土壤肥力调控。