柳開樓 黃 晶 張會民? 李冬初 韓天富 蔡澤江王伯仁 黃慶海

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

（2 祁陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，湖南祁陽 426182）

（3 江西省紅壤研究所/國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西進(jìn)賢 331717）

紅壤旱地是中國南方丘陵區(qū)主要的耕地資源，面積為1.13×106km2，占全國土地面積的11%。該地區(qū)水熱資源豐富，生產(chǎn)潛力巨大，是我國重要的糧、油、果、茶等生產(chǎn)基地［1］。然而，在紅壤發(fā)育過程中，高溫高濕的氣候環(huán)境導(dǎo)致土壤鉀素大量淋失［2］，進(jìn)而使得鉀素匱缺成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因子之一。因此，開展紅壤旱地鉀素高效利用的研究顯得十分必要。紅壤旱地的黏土礦物主要為1:1型的高嶺石，含鉀礦物（水云母）較少［3］，且作物對鉀素不斷消耗進(jìn)一步加劇土壤含鉀礦物的釋放，從而降低土壤的供鉀能力。長期施用鉀肥在保持土壤供鉀能力的同時(shí)可減緩或阻止水云母向過渡礦物（含鉀量低于水云母）轉(zhuǎn)化，或者使過渡礦物向水云母轉(zhuǎn)化［4］。因此，施用鉀肥是提高土壤供鉀能力的重要途徑之一［5-6］，但不同施肥方式對土壤鉀素的影響存在顯著差異。岳龍凱等［7］研究表明，氮磷鉀肥或增施有機(jī)肥均顯著提高紅壤旱地的鉀素有效性。長期施有機(jī)肥可提高土壤對鉀素的吸附能力，且用量越高，土壤對鉀素的吸附能力越強(qiáng)［8］。但由于作物巨大的吸鉀能力，低量有機(jī)肥處理仍會導(dǎo)致土壤鉀庫不斷耗竭［9］。與動物源有機(jī)肥不同，雖然秸稈還田可以顯著提高土壤交換性鉀含量［10］，進(jìn)而有效補(bǔ)充土壤鉀庫，但是，作物秸稈的鉀肥替代效果受土壤初始條件的影響較大，當(dāng)土壤交換性鉀含量較高時(shí)，作物秸稈對鉀肥的替代效果不顯著［11］。同時(shí)，作為衡量土壤養(yǎng)分存儲和供應(yīng)能力的重要指標(biāo)，團(tuán)聚體各組分的養(yǎng)分分配顯著影響作物的養(yǎng)分吸收［12-13］。然而，目前，有關(guān)團(tuán)聚體組分中的養(yǎng)分研究主要集中在碳、氮、磷［12-16］和銅（Cu）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鎘（Cd）等重金屬［17］，關(guān)于鉀素在土壤團(tuán)聚體各組分中，尤其是不同施肥措施下的分配規(guī)律尚不明確。而研究不同施肥措施下土壤團(tuán)聚體組分中鉀素的分配對于指導(dǎo)土壤結(jié)構(gòu)改良、紅壤鉀庫管理和鉀肥合理施用具有重要意義。因此，本研究利用祁陽紅壤旱地長期施肥定位試驗(yàn)（始于1990年），選取CK（不施肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷鉀肥配施）、NPKM（氮磷鉀肥和豬糞配施）和NPKS（氮磷鉀肥和秸稈半量還田）處理。于試驗(yàn)26年時(shí)（2016年）采集原狀土壤（全土），分析不同處理團(tuán)聚體組分中全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的含量變化，并進(jìn)一步探討土壤團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率及其與作物吸鉀量的相關(guān)關(guān)系，以期為紅壤旱地的鉀肥管理提供理論和技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

祁陽紅壤肥力長期試驗(yàn)位于湖南省祁陽縣中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤實(shí)驗(yàn)站內(nèi)（111o52′E，26o45′N）。海拔高度約為120 m，年平均溫度18.0 ℃，年降水量1 255 mm，年蒸發(fā)量1 470 mm，無霜期約為300 d，年均日照時(shí)數(shù)1 610 h，土壤母質(zhì)為第四紀(jì)紅壤。土壤初始（1990年）理化性質(zhì)為：土壤pH為5.7，有機(jī)碳7.89 g kg-1，全氮1.07 g kg-1，全磷0.45 g kg-1，全鉀13.7 g kg-1，交換性鉀104 mg kg-1。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取不同的施鉀處理，具體為：CK（不施肥），NP（N和P2O5的年用量分別為300 kg hm-2和70 kg hm-2）；NPK（NP處理基礎(chǔ)上每年增施K2O 87 kg hm-2）；NPKM（NPK處理基礎(chǔ)上每年配施鮮豬糞29.4 t hm-2）和NPKS（NPK處理的基礎(chǔ)上將前茬作物秸稈1/2還田）。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)之初，該地區(qū)的有機(jī)肥資源主要為畜禽糞便和作物秸稈，而作物秸稈除了還田之外，還可用作家用燃料和牲畜飼料等，所以將秸稈作為有機(jī)肥時(shí)，本試驗(yàn)設(shè)置了秸稈半量還田處理。每個(gè)處理2次重復(fù)，小區(qū)面積198 m2，種植方式為小麥/玉米輪作。除了NPKS處理之外，其他處理的秸稈全部移除。玉米季和小麥季的肥料用量各占全年施肥量的70%和30%，所有肥料均在小麥和玉米播種前一次性施用。氮肥、磷肥和鉀肥種類分別為尿素（含N 46.2%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）。田間管理同農(nóng)民習(xí)慣一致。

1.3　作物吸鉀量測定

在2016年小麥季和玉米季成熟期（5月上旬和8月中旬），每個(gè)小區(qū)分別采集5穴植株樣，分成秸稈和籽粒，烘干后研磨，測定秸稈和籽粒的鉀含量［18］，并根據(jù)干物重計(jì)算小麥和玉米的吸鉀量。

1.4　土壤樣品采集和團(tuán)聚體分級

在2016年玉米收獲后采集原狀土壤樣品，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)使用鐵鍬采集20 cm深、5 cm寬和5 cm長的原狀土壤樣品，放入塑料盒中帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行團(tuán)聚體分級。

土壤團(tuán)聚體的分級采用干篩與濕篩相結(jié)合的方法。干篩參照中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤物理研究室方法［19］，土樣風(fēng)干后用不銹鋼套篩振蕩進(jìn)行干篩，分別得到＞10 mm、5～10 mm、2～5 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和＜0.25 mm 的七級機(jī)械穩(wěn)定性土壤團(tuán)聚體。根據(jù)干篩獲得的各級團(tuán)聚體百分比，配成質(zhì)量為200.00 g（精確至0.01 g）的土樣用于濕篩分析。濕篩參照Elliott［20］的方法：土樣放置于孔徑為2 mm的不銹鋼篩上，室溫下蒸餾水浸泡10 min，然后分別通過2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm和0.053 mm的不銹鋼篩，豎直上下振蕩50次，收集各級土篩上的土壤，獲得＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和0.053～0.25 mm的水穩(wěn)性土壤團(tuán)聚體，＜0.053 mm的團(tuán)聚體通過將溶液沉降、離心獲得。將各級篩層中的土粒轉(zhuǎn)移至燒杯中，自然晾干后測定土壤全鉀、非交換性鉀和交換性鉀含量，部分烘干稱重計(jì)算各粒徑團(tuán)聚體組分的比例。本試驗(yàn)條件下，干篩與濕篩相結(jié)合法中團(tuán)聚體各組分土壤鉀素的回收率在95%左右。

1.5　土壤鉀測定方法及計(jì)算

土壤全鉀測定用氫氧化鈉熔融浸提，交換性鉀采用1 mol L-1NH4OAc浸提，非交換性鉀采用1 mol L-1HNO3煮沸法浸提量減去交換性鉀含量，所有浸提液或消煮待測液中的鉀含量均用火焰光度法測定［18］。

采用＞ 0.25 mm團(tuán)聚體組分和團(tuán)聚體破壞率來衡量團(tuán)聚體穩(wěn)定性。具體計(jì)算公式如下：

式（1）和式（2）中，PSA＞0.25mm表示大于0.25 mm團(tuán)聚體組分的比例，%；PSAi表示i級團(tuán)聚體組分的比例，%；i表示團(tuán)聚體組分的粒徑，mm；PAD表示團(tuán)聚體破壞率，%；DPSA＞0.25mm表示干篩分級中大于0.25 mm團(tuán)聚體組分的比例，%；WPSA＞0.25mm表示濕篩分級中大于0.25 mm團(tuán)聚體組分的比例，%。

借鑒江春玉等［15］的方法，團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率及其穩(wěn)定性（以＞ 0.25 mm團(tuán)聚體組分的貢獻(xiàn)率來表示）的計(jì)算公式如下：

式（3）～式（5）中：C（TK）SAi、C（NEK）SAi和C（EK）SAi表示i級團(tuán)聚體組分中鉀素對全土全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的貢獻(xiàn)率，%；TKSAi、NEKSAi和EKSAi分別表示i級團(tuán)聚體組分全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的含量，mg kg-1。

式（6）～式（8）中：C（TK）SA＞0.25mm、C（NEK）SA＞0.25mm和C（EK）SA＞0.25mm表示大于0.25 mm團(tuán)聚體組分全鉀、非交換性鉀和交換性鉀對全土全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的貢獻(xiàn)率，%。

采用 Microsoft Excel 2003 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）測驗(yàn)處理間差異顯著性（p＜0.05），采用Origin 8.1進(jìn)行制圖。

2　結(jié) 果

2.1　長期不同施肥下紅壤旱地團(tuán)聚體的分布特征

不同施肥措施顯著改變紅壤旱地的團(tuán)聚體組分和比例（表1）。在所有處理中，配施豬糞處理（NPKM）下，＞2 mm、1～2 mm和0.5～1 mm的團(tuán)聚體組分比例最高，分別較CK處理增加了94.76%、64.72%和31.43%，較NPK處理增加了13.63%、16.12%和35.23%；但0.053～0.25 mm和＜0.053 mm的團(tuán)聚體組分比例則顯著低于其他處理。秸稈半量還田處理（NPKS）下，＞2 mm和1～2 mm的團(tuán)聚體組分比例顯著高于CK處理，與NP處理不存在顯著差異；但與NPK處理相比，NPKS下，＞2 mm和1～2 mm的團(tuán)聚體組分比例則分別降低了11.91%和15.75%。這說明，長期施用豬糞對紅壤旱地大團(tuán)聚體的影響程度明顯高于秸稈半量還田。

表1　長期不同施肥處理下紅壤旱地團(tuán)聚體各組分的比例Table 1　The distribution of soil aggregates in the upland red soil under long-term fertilization relative to treatment

2.2　長期不同施肥下紅壤旱地團(tuán)聚體的穩(wěn)定性

長期不同施肥顯著影響紅壤旱地團(tuán)聚體的穩(wěn)定性（表2）。除了NPKS之外，NP、NPK和NPKM處理的＞0.25 mm干篩團(tuán)聚體組分比例均顯著高于CK處理，但各施肥處理之間無顯著差異（p＞0.05）。在＞0.25 mm濕篩團(tuán)聚體組分比例中，NPK、NPKM和NPKS處理均顯著高于CK處理，且NPKM處理最高，而NP與CK處理間則無顯著差異。通過＞0.25 mm干篩和濕篩團(tuán)聚體比例計(jì)算的團(tuán)聚體破壞度表明：與CK處理相比，NPK、NPKM和NPKS的團(tuán)聚體破壞度均顯著降低，其中，NPKM處理的團(tuán)聚體破壞度顯著低于NPK和NPKS處理，而NPKS處理的團(tuán)聚體破壞度與NPK和NP處理則不存在顯著差異。表明長期豬糞還田更利于紅壤旱地團(tuán)聚體的穩(wěn)定。

表2　長期不同施肥處理下紅壤旱地團(tuán)聚體穩(wěn)定性變化Table 2　Change in soil aggregate stability in the upland red soil under long-term fertilization relative to treatment

2.3　長期不同施肥下紅壤旱地團(tuán)聚體組分中鉀含量變化

全鉀、非交換性鉀和交換性鉀含量在不同團(tuán)聚體組分中差異較小，但對施肥措施響應(yīng)顯著（圖1）。對于全鉀含量，所有團(tuán)聚體組分大體呈現(xiàn)出NP、NPK和NPKM 處理大于CK和NPKS處理，這說明與NP和NPK處理相比，NPKM處理下團(tuán)聚體組分全鉀含量無明顯的提升作用，且NPKS處理還顯著降低了各團(tuán)聚體組分中的全鉀含量。對于非交換性鉀和交換性鉀含量，與CK處理相比，不施鉀處理（NP）下各團(tuán)聚體組分的非交換性鉀和交換性鉀含量無顯著增加，施鉀處理（NPK、NPKM和NPKS）均呈現(xiàn)出顯著增加趨勢，其中，NPK M處理顯著高于其他處理。與NPK處理相比，NPKM處理＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、0.053～0.25 mm和＜0.053 mm團(tuán)聚體組分中非交換性鉀含量分別增加了24.37%、35.04%、42.65%、44.13%、49.04%和29.38%，交換性鉀含量分別增加了176.3%、102.0%、103.0%、97.54%、93.25%和82.02%。上述結(jié)果表明，長期施用豬糞在顯著增加土壤較大粒徑團(tuán)聚體組分的同時(shí)，也提高了團(tuán)聚體組分中交換性鉀和非交換性鉀含量。但NPKS處理各團(tuán)聚體組分的非交換性鉀和交換性鉀含量則顯著低于NPKM處理，說明秸稈半量還田對土壤較大粒徑團(tuán)聚體組分中非交換性鉀和交換性鉀含量的提升作用弱于長期配施豬糞處理。

圖1　長期不同施肥處理下紅壤旱地團(tuán)聚體中全鉀、非交換性鉀和交換性鉀含量Fig. 1 Total, non-exchangeable and exchangeable potassium concentrations in soil aggregates of the upland red soil under long-term fertilization relative to treatment

2.4　長期不同施肥下紅壤旱地各團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)

在紅壤旱地各團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率中，＞2 mm和＜0.053 mm團(tuán)聚體組分的貢獻(xiàn)率明顯高于其余團(tuán)聚體組分（圖2）。與CK處理相比，NPKM處理顯著增加了＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率，其中，對全土全鉀的貢獻(xiàn)率分別增加了98.78%、85.46%和39.07%，對全土非交換性鉀的貢獻(xiàn)率分別增加了76.56%、88.30%和40.16%，對全土交換性鉀的貢獻(xiàn)率分別增加了192.1%、61.63%和21.97%；同時(shí)，NPKM處理＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm團(tuán)聚體組分中全鉀、交換性鉀和非交換性鉀對全土全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的貢獻(xiàn)率也分別較NPK處理增加了6.25%～31.97%、5.72%～43.16%和41.98%～24.30%。但是，與CK和NPK處理相比，NPKM處理中0.053～0.25 mm和＜0.053 mm的團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率則顯著降低。因此，與不施肥或化肥處理相比，化肥配施豬糞處理下較大粒徑的團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率增加，而在較小粒徑團(tuán)聚體組分中則呈下降趨勢。

NPKS處理下各團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率的影響明顯弱于NPKM處理，NPKS處理＞2 mm和1～2 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率與NPK處理相當(dāng)，但＜0.053 mm團(tuán)聚體組分全鉀、交換性鉀和非交換性鉀對全土全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的貢獻(xiàn)率則較NPK處理增加了51.94%、43.94%和46.12%。除了＞2 mm團(tuán)聚體組分呈現(xiàn)出NP處理顯著高于CK之外，其余團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率均呈現(xiàn)出不施鉀處理之間（NP與CK處理）無顯著差異。

圖2　長期不同施肥處理下紅壤旱地各團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率變化Fig. 2 Change in contribution rate of different fractions of soil aggregates to the bulk soil in potassium in the upland red soil under long-term fertilization relative to treatment

2.5　紅壤旱地>0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率及與作物吸鉀量的關(guān)系

在土壤團(tuán)聚體組分中，＞0.25 mm團(tuán)聚體組分的比例是反映土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，因此，本研究進(jìn)一步計(jì)算了紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率。施鉀可以顯著提高紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率（表3）。在所有處理中，施鉀處理（NPK、NPKM和NPKS）的＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率均顯著高于不施鉀處理（CK和NP）。NPKM處理＞0.25 mm團(tuán)聚體組分全鉀、非交換性鉀和交換性鉀對全土全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的貢獻(xiàn)率分別較CK處理增加了48.44%、49.96%和66.23%，分別較NPK處理增加了8.65%、22.86%和14.39%。與NPK處理相比，NPKS處理中＞0.25 mm團(tuán)聚體組分交換性鉀和非交換性鉀對全土交換性鉀和非交換性鉀的貢獻(xiàn)率無顯著增加，但＞0.25 mm團(tuán)聚體組分全鉀對全土全鉀貢獻(xiàn)率則顯著降低了8.39%。因此，與秸稈半量還田相比，長期豬糞還田更利于增加紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率。

表3　長期施鉀下紅壤旱地> 0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率Table 3　Contribution rate of the fraction (＞ 0.25 mm) of soil aggregates to the bulk soil in potassium in the upland red soil under long-term fertilization (%)

在紅壤旱地上，＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率與小麥玉米總吸鉀量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖3），且兩者的關(guān)系可以用線性方程進(jìn)行擬合。全鉀、非交換性鉀和交換性鉀的擬合方程分別為y=-523.2+11.89x（R2=0.830 4，p＜0.05）、y=-499.9+11.82x（R2=0.859 2，p＜0.05）和y=-384.4+9.92x（R2=0.904 4，p＜0.05）。通過方程可知，當(dāng)＞ 0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率增加1%時(shí)，作物吸鉀量可以增加9.92～11.89 kg hm-2。因此，提高團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率是促進(jìn)作物吸鉀的重要途徑。

圖3　紅壤旱地＞ 0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率與作物吸鉀量的相關(guān)關(guān)系Fig. 3 Relationship between crop potassium uptake and contribution rate of the fraction (＞ 0.25 mm) of soil aggregates to the bulk soil in potassium in the upland red soil

3　討 論

在紅壤旱地上，酸、黏、瘦是限制該地區(qū)土壤生產(chǎn)力的突出問題［21］，施用有機(jī)肥是紅壤改良和培肥的重要途徑之一［22-23］。受該地區(qū)有機(jī)肥資源種類的影響，長期以來紅壤旱地上施用的有機(jī)肥主要為豬糞和作物秸稈。因此，比較豬糞和秸稈還田的土壤培肥效果對于指導(dǎo)紅壤地區(qū)有機(jī)肥施用策略具有重要的指導(dǎo)意義。本研究結(jié)果表明，長期化肥配施豬糞處理顯著改善紅壤旱地的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，其＞2 mm、1～2 mm和0.5～1 mm的團(tuán)聚體組分比例較不施肥和化肥處理顯著增加，而0.053～0.25 mm和＜0.053 mm的團(tuán)聚體組分比例則顯著降低，這與前人研究結(jié)果一致［13，24-26］。秸稈半量還田處理對土壤團(tuán)聚體組分的影響程度以及團(tuán)聚體的穩(wěn)定性明顯低于豬糞配施處理。這一方面與本研究中秸稈半量還田處理的有機(jī)碳投入量較少有關(guān)：本長期試驗(yàn)秸稈半量還田處理的年均有機(jī)碳投入量為37.39 t hm-2，顯著低于豬糞配施處理的有機(jī)碳投入量（136.2 t hm-2），且豬糞配施處理的固碳效率顯著高于秸稈半量還田處理［27］。另一方面，與動物源有機(jī)肥相比，紅壤旱地上秸稈類有機(jī)物料分解釋放CO2量顯著較高［27］。此外，秸稈半量還田下土壤酸化趨勢明顯，豬糞配施處理則未酸化［28］，而土壤pH的降低會通過影響?zhàn)ね恋V物來進(jìn)一步影響土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)［29-30］。上述結(jié)果與有機(jī)質(zhì)促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成的理論［31-32］相一致，長期投入有機(jī)肥可將土壤中微團(tuán)聚體膠結(jié)成大團(tuán)聚體，且大量處于分解狀態(tài)的植物根系和微生物菌絲也進(jìn)一步通過纏繞作用直接形成大團(tuán)聚體。

在紅壤旱地上，不同團(tuán)聚體組分中的全鉀、非交換性鉀和交換性鉀含量差異較小，原因是鉀主要集中分布在土壤黏粒中［33］，而團(tuán)聚體組分是由黏粒與膠結(jié)物質(zhì)（有機(jī)物和鐵鋁氧化物）等形成的［31-32］。但是，施肥可顯著影響團(tuán)聚體組分中的非交換性鉀和交換性鉀含量，尤其是豬糞配施處理，其各團(tuán)聚體組分中非交換性鉀和交換性鉀含量均顯著高于化肥處理。表明化肥配施豬糞是提高紅壤旱地團(tuán)聚體組分鉀素供應(yīng)能力的重要施肥措施，這與化肥配施豬糞提高土壤團(tuán)聚體組分碳、氮、磷含量的結(jié)果相似［12-16］。原因可能與豬糞帶入較多的鉀素有關(guān)，且豬糞配施化肥增加了土壤團(tuán)聚體組分的有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)，改善了土壤結(jié)構(gòu)［12-13］，從而減少了各團(tuán)聚體組分中的鉀素淋溶。與化肥處理相比，秸稈半量還田下土壤團(tuán)聚體組分中非交換性鉀和交換性鉀含量則無顯著提升，這可能與秸稈半量還田的鉀素投入量明顯低于豬糞配施處理有關(guān)［6-7］。此外，秸稈半量還田處理的作物吸鉀量明顯高于化肥處理［34］，從而導(dǎo)致其土壤團(tuán)聚體組分的鉀素進(jìn)一步耗竭。

不同團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率存在較大差異，其中＞2 mm和＜0.053 mm的團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率最高，其余團(tuán)聚體組分則較低。這主要是與＞2 mm和＜0.0 53 mm團(tuán)聚體組分的比例較高有關(guān)。同時(shí)，由于化肥配施豬糞處理顯著增加了＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm團(tuán)聚體組分，降低了0.053～0.25 mm和＜0.053 mm團(tuán)聚體組分的比例，且豬糞帶入較多的鉀素［7］，以及顯著影響土壤團(tuán)聚體組分中的有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)［24-25］。因此，與其他處理相比，化肥配施豬糞處理的鉀素供應(yīng)能力主要體現(xiàn)在＞2 mm、1～2 mm和0.5～1 mm團(tuán)聚體組分。然而，與化肥處理相比，秸稈半量還田處理下各團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率無顯著增加，這可能與本研究的秸稈投入量較少和秸稈半量還田對團(tuán)聚體組分的影響較弱有關(guān)。與不施肥和化肥處理相比，化肥和豬糞配施處理下較大粒徑團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率增加，而在較小粒徑團(tuán)聚體組分中則呈下降趨勢，這一方面與施有機(jī)肥對大團(tuán)聚體組分的影響程度高于微團(tuán)聚體組分有關(guān)［12-16］，另一方面也可能與土壤各團(tuán)聚體組分中鉀的吸附解吸平衡有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。而在紅壤旱地的微團(tuán)聚體組分中，黏土礦物和大分子有機(jī)物的親和性存在差異，與長期施化肥處理相比，長期施有機(jī)肥處理的土壤微團(tuán)聚體組分中黏土礦物和大分子有機(jī)物呈現(xiàn)更高的分散性［35］，可能導(dǎo)致其對鉀素的貢獻(xiàn)率也存在差異。此外，紅壤微團(tuán)聚體組分的主要膠結(jié)物質(zhì)為鐵鋁氧化物，從而導(dǎo)致其吸附的鉀離子較少。同時(shí)，雖然不同施肥處理的有機(jī)碳和鉀素輸入量不同可能造成團(tuán)聚體組分和鉀素分配存在差異，但是，本研究在量化不同施肥處理對土壤團(tuán)聚體組分中鉀素分配規(guī)律的基礎(chǔ)上，也充分證明，通過土壤結(jié)構(gòu)改良能夠進(jìn)一步調(diào)控土壤團(tuán)聚體組分中的鉀素分配，從而為鉀肥的高效利用提供技術(shù)支撐。

在所有處理中，化肥配施豬糞處理更利于增加紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率，且增幅顯著高于秸稈半量還田處理。因此，與＞0.25 mm土壤團(tuán)聚體的作用類似［36］，紅壤旱地上＞0.25 mm團(tuán)聚體組分的供鉀能力也顯著影響作物的鉀素需求，本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率增加1%時(shí)，作物吸鉀量增加9.92～11.89 kg hm-2，這說明通過施用有機(jī)肥可調(diào)控土壤團(tuán)聚體組分，即增加＞0.25 mm團(tuán)聚體組分可有效提升土壤供鉀能力，從而有利于指導(dǎo)農(nóng)民從改善土壤結(jié)構(gòu)的角度優(yōu)化鉀肥施用技術(shù)。

4　結(jié) 論

長期化肥配施豬糞可顯著改善紅壤旱地的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，其較大粒徑團(tuán)聚體組分比例顯著高于施化肥處理，而在化肥基礎(chǔ)上進(jìn)行秸稈半量還田則不會顯著影響土壤團(tuán)聚體組分。與化肥處理相比，長期化肥配施豬糞處理顯著增加團(tuán)聚體組分中非交換性鉀和交換性鉀的含量，且＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率也顯著提高，但秸稈半量還田處理下團(tuán)聚體組分中鉀素含量及團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率均顯著低于豬糞配施處理。說明化肥配施豬糞是提高紅壤旱地團(tuán)聚體組分鉀素供應(yīng)能力的重要施肥措施，而通過調(diào)控紅壤旱地＞0.25 mm團(tuán)聚體組分鉀對全土鉀的貢獻(xiàn)率可顯著提升土壤的供鉀能力。

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