趙立琴，谷利偉，焦峰

（黑龍江八一農(nóng)墾大學，大慶163319）

鉀素是植物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素之一，在提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、提高作物抗逆性等方面起到非常重要的作用[1-2]。土壤是植物鉀素的主要來源[3]，土壤鉀素的植物有效性取決于土壤鉀素存在形態(tài)、分布狀況及其各形態(tài)鉀素向植物有效性的轉(zhuǎn)化程度[4-6]。土壤中的鉀包括水溶性鉀、交換性鉀、緩效鉀和礦物鉀四種形態(tài)，水溶性鉀存在于土壤溶液中，活動性最高，可以被植物直接吸收利用，是植物鉀素營養(yǎng)的直接來源[7]，但這部分鉀含量很低，不能滿足植物的正常生長發(fā)育的需要。交換性鉀又分為非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀，非特殊吸附性鉀是指土壤膠體表面上吸附的，且能夠被Mg2+、Ca2+等[8]所交換；土壤特殊吸附性鉀是指2∶1型粘土礦物楔形位上特殊吸附，不能被Mg2+、Ca2+等[8]所交換，但能被NH4+所交換，是土壤速效鉀的主要組成部分，可以被作物直接吸收利用。土壤緩效鉀（非交換性鉀）主要是指易風化含鉀礦物晶格內(nèi)含有的鉀和土壤礦物所固定的鉀，是不能被其他離子所交換的，通常用1 mol·L-1的硝酸煮沸浸提[8]，土壤緩效鉀是土壤速效鉀的儲備形態(tài)，在一定條件下可以逐漸轉(zhuǎn)化為速效鉀，是評價土壤供鉀潛力的重要指標。礦物鉀是存在于土壤礦物中難以釋放的鉀，很難被作物吸收利用，必須經(jīng)過較長時間才能轉(zhuǎn)化為作物可以吸收利用的鉀[8]。不同形態(tài)鉀素之間處于動態(tài)平衡，其含量及其轉(zhuǎn)化過程決定土壤的供鉀能力。

“玉鵝種養(yǎng)”是“農(nóng)牧一體化”理論技術(shù)模式之一，是一種生態(tài)種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，當前研究主要集中在田間雜草防控、物種多樣性的維持[9-11]、土壤水熱狀況及養(yǎng)分收支平衡[12-13]等方面。研究在長期定位試驗基礎(chǔ)上探討“玉鵝種養(yǎng)”模式對土壤不同形態(tài)鉀素含量、有機質(zhì)含量及pH的影響，并對其相關(guān)性進行分析，以明確“玉鵝種養(yǎng)”模式下鉀素吸收、利用及相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，為“玉鵝種養(yǎng)”模式下鉀素管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點分別位于黑龍江省大慶市大同區(qū)北方種鵝場和綏化市安達畜牧場二分場種鵝場，大慶試驗區(qū)面積1.30 km2，土壤為石灰性黑鈣土，土壤堿解氮115.83 mg·kg-1、Olsen-P 28.67 mg·kg-1、速效鉀249.65 mg·kg-1、有機質(zhì)22.33 g·kg-1、pH值8.17；安達試驗區(qū)面積2.40 km2，土壤為鹽化草甸土，土壤堿解氮130.67 mg·kg-1、Olsen-P 17.24 mg·kg-1、速效鉀173.26 mg·kg-1、有機質(zhì)28.51 g·kg-1、pH值8.54。

1.2 試驗設(shè)計

試驗動物品種為北方獅白鵝，大慶和安達試驗區(qū)分別于2012年和2017年開始試驗，玉米種植采用常規(guī)壟作，秸稈不還田。分處理組（T）和對照組（CK）兩個處理。處理組（T）每年在6月下旬，當玉米植株高度約1.2 m，玉米地里已長出雜草時選取2周齡～3周齡的健康北方獅白鵝放養(yǎng)，放養(yǎng)密度為525～600只·km-2，不施用化肥和農(nóng)藥，外圍用1 m高的鐵絲網(wǎng)圍欄，在玉米地外空地上放置若干補飼食槽和自動飲水器，供鵝自由覓食和飲水，補飼糧以玉米篩漏和谷糠為主。對照組（CK）采用傳統(tǒng)施肥方式，施用化肥和農(nóng)藥，但不放養(yǎng)鵝，N、P2O5、K2O施用量分別為225、120和90 kg·hm-2，其中60%氮肥和100%磷鉀肥做種肥，施在種下5～10 cm，40%氮肥做追肥，在玉米拔節(jié)期施用。

1.3 樣品的采集與分析

分別于2019年4月份（記為Ta和CKa）整地前和10月份（記為To和CKo）玉米成熟期進行土壤樣品采集，將處理組（T）和對照組（CK）分成四個面積相近的采樣單元，每個采樣單元按照“S”型路線采集0～10 cm土壤樣品7點，混合均勻，用四分法進行縮分，留樣1 kg左右?guī)Щ貙嶒炇遥?次重復。

土壤樣品經(jīng)風干、研磨、去雜、過篩后，土壤全鉀采用HNO3-HCl-HF消煮；水溶性鉀按照水土比10∶1用蒸餾水浸提；土壤速效鉀采用中性NH4OAC浸提；土壤緩效鉀（非交換性鉀）=1 mol·L-1熱HNO3浸提鉀-速效鉀；土壤吸附性鉀=速效鉀-水溶性鉀；土壤礦物鉀=土壤全鉀-土壤速效鉀-土壤緩效鉀，鉀采用ICP-OES測定（PE，Optima 8000）；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法——外加熱法測定；土壤pH采用2.5∶1的水土比，電位法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010作圖，DPS7.05軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，單因素和LSD法進行方差分析和多重比較。表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米田養(yǎng)鵝對土壤不同形態(tài)鉀含量的影響

由表1可見養(yǎng)鵝處理對不同形態(tài)鉀含量的影響順序為土壤水溶性＞速效鉀≈吸附性鉀＞緩效鉀，且隨著養(yǎng)鵝年限增加，影響程度顯著提高；對礦物鉀和全鉀影響相對較小。安達試驗區(qū)養(yǎng)鵝處理土壤水溶性鉀、吸附性鉀和速效鉀含量均顯著高于CK，增幅平均為38.43%、12.06%、14.29%，而緩效鉀含量略有降低，但降幅不大；大慶試驗區(qū)春秋兩季養(yǎng)鵝玉米田土壤水溶性鉀、吸附性鉀和速效鉀含量顯著或極顯著高于CK，春季樣品增加了51.23%、16.72%、19.27%；秋季樣品增加了213.20%、119.43%、128.30%，養(yǎng)鵝處理的緩效鉀含量也是極顯著高于CK，提高了98.31%。

表1 土壤水溶性鉀、吸附性鉀、速效鉀、緩效鉀、礦物鉀和全鉀含量Table 1 Content of water-soluble K，adsorbed K，available K，slow-release K，mineral K and total K in soil

2.2 玉米田養(yǎng)鵝對土壤不同形態(tài)鉀比例變化的影響

由表2可知玉米田養(yǎng)鵝能提高土壤水溶性鉀、吸附性鉀、緩效鉀和速效鉀占全鉀的比例，而礦物鉀的比例降低，養(yǎng)鵝年限越長，T與CK間的差異越大。大慶試驗區(qū)養(yǎng)鵝處理秋季樣品水溶性鉀、吸附性鉀、速效鉀和緩效鉀占比均極顯著高于CK，分別提高了2.20倍、1.22倍、1.31倍、1.02倍；而礦物鉀極顯著降低，降低了0.05倍。安達試驗區(qū)春、秋兩季樣品和大慶試驗區(qū)春季樣品養(yǎng)鵝處理與CK間差異不顯著，但是養(yǎng)鵝處理活性較高的鉀組分占比均高于CK，而礦物鉀占比降低。與CK相比，安達試驗區(qū)養(yǎng)鵝處理土壤水溶性鉀、吸附性鉀、緩效鉀和速效鉀占比平均提高了38.89%、9.25%、10.86%和0.88%，大同試驗區(qū)春季樣品分別提高了50.00%、20.25%、22.35%和6.84%。說明玉米田養(yǎng)鵝能促進礦物鉀的礦化分解，提高土壤鉀素的有效性。

表2 土壤水溶性鉀、吸附性鉀、速效鉀、緩效鉀、礦物鉀占全鉀的百分比Table 2 The percentage of soil water-soluble K，adsorbed K，available K，slow-release K and mineral K in total K

2.3 玉米田養(yǎng)鵝模式下土壤pH值、有機質(zhì)含量變化及其與不同形態(tài)鉀的關(guān)系

由圖1可見玉米田養(yǎng)鵝對土壤有機質(zhì)、pH值有很大的影響，養(yǎng)鵝玉米田土壤有機質(zhì)含量提高，而pH值呈降低的趨勢。兩地春季樣品土壤有機質(zhì)差異不顯著，大慶試驗區(qū)Ta有機質(zhì)含量高于CKa，提高了9.04%；安達試驗區(qū)Ta和CKa有機質(zhì)含量相近。兩地秋季樣品養(yǎng)鵝處理有機質(zhì)含量顯著或極顯著高于CK，安達和大慶To有機質(zhì)含量分別比CKo提高5.71%和37.36%，說明養(yǎng)鵝年限越長土壤有機質(zhì)含量增幅越大。

圖1 土壤有機質(zhì)含量和pH值變化Fig.1 Changes of organic matter content and pH in soil

兩地春秋兩次采樣養(yǎng)鵝處理的pH值均低于不養(yǎng)鵝處理（CK）。大慶春秋兩季T與CK相比pH值降低達顯著或極顯著水平，分別降低了2.07%和1.35%；安達春秋兩季T和CK間差異均不顯著。總體來說秋季樣品T和CK間差異大于春季樣品，這可能是由秋末春初土壤頻繁凍融交替引起的活性有機碳礦化和溶解性有機酸的釋放量增加引起的[14-15]。

為了進一步明確不同形態(tài)鉀含量、有機質(zhì)含量、pH值間的關(guān)系，對其進行了相關(guān)分析（見表3），由表3可知土壤全鉀與礦物鉀間呈極顯著正相關(guān)，兩地相關(guān)系數(shù)分別為0.94**和0.90**；水溶性鉀與吸附性鉀、緩效鉀和速效鉀間顯著或極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.64**、0.69**、0.74**（安達） 和0.55*、0.77**、0.65**（大慶）；水溶性鉀與礦物鉀間呈負相關(guān)，大慶試驗區(qū)相關(guān)顯著，安達試驗區(qū)相關(guān)不顯著；緩效鉀與吸附性鉀和pH值呈正相關(guān)；土壤有機質(zhì)與緩效鉀間呈顯著或極顯著負相關(guān)。

表3 土壤鉀組分含量與有機質(zhì)含量和pH間相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis between the contents of soil potassium fractions with organic matter contents and pH

3 討論

玉米田養(yǎng)鵝處理通過鵝對玉米底部葉片和雜草的采食，改變了玉米田的通風、透光條件，進而改善土壤的水、熱狀況，鵝的糞便作為有機肥直接排泄到農(nóng)田土壤，使土壤微生物環(huán)境得到改善，對土壤的理化性狀和養(yǎng)分平衡產(chǎn)生重要影響。曹艦艇等[11]指出玉米田養(yǎng)鵝增加了農(nóng)田系統(tǒng)雜草數(shù)量、種類和生物量，提高了生物多樣性，使土壤容重降低、土壤含水率增加。仝淑萍等[13]指出“，玉鵝種養(yǎng)”生產(chǎn)模式下白天土壤溫度高于對照，夜間土壤溫度低于對照，晝夜溫差變大。王秋菊等[16]指出玉米田養(yǎng)鵝降低土壤的pH值，提高土壤有機質(zhì)及堿解氮和速效鉀的含量。研究表明養(yǎng)鵝的玉米田土壤水溶性鉀、吸附性鉀、速效鉀等。

含量和占比均提高，有機質(zhì)的含量也相應提高，但pH值降低，養(yǎng)鵝年限越長，T與CK間差異越大。這與前人的研究結(jié)果是一致的。而土壤水分、質(zhì)地、容重、溫度、pH值、陪伴離子、鉀離子的濃度等是影響土壤鉀素有效性的重要因素。土壤水分含量增加，鉀素的擴散速率加快，直接增加通過擴散方式遷移的鉀素含量[17]；土壤溫度是影響鉀素動態(tài)變化和土壤供鉀能力的一個重要因素，在0～40℃范圍內(nèi)，增加溫度能使土壤交換性鉀離子減少，水溶性鉀濃度增加[18]。

相關(guān)分析表明土壤全鉀與礦物鉀間極顯著正相關(guān)；水溶性鉀與吸附性鉀、緩效鉀和速效鉀間顯著或極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.64**、0.69**、0.74**（安達）和0.55*、0.77**、0.65**（大慶），水溶性鉀、吸附性鉀、緩效鉀與礦物鉀間呈負相關(guān)；吸附性鉀與緩效鉀間呈正相關(guān)；土壤有機質(zhì)與緩效鉀間顯著或極顯著負相關(guān)，而pH值與緩效鉀間呈正相關(guān)。孫偉紅等[19]指出，土壤水溶性鉀、吸附性鉀、非交換鉀與秸稈還田量呈顯著正相關(guān)，與礦物鉀呈顯著負相關(guān)，與研究基本一致。殷志遙等[20]指出礦物鉀和全鉀之間相關(guān)極顯著，這與研究結(jié)果也是相符的。

4 結(jié)論

玉米田養(yǎng)鵝使土壤水溶性鉀、速效鉀、吸附性鉀顯著或極顯著高于CK，影響順序為土壤水溶性＞吸附性鉀≈速效鉀＞緩效鉀，對礦物鉀和全鉀含量影響不大。玉米田養(yǎng)鵝能夠提高土壤水溶性鉀、吸附性鉀、緩效鉀和速效鉀等活動性較高鉀組分的占比，而基本無效的礦物鉀占比降低，說明玉米田養(yǎng)鵝能促進礦物鉀的礦化和分解，提高土壤鉀素的有效性。玉米田養(yǎng)鵝利于有機質(zhì)的積累，降低土壤的pH值，是培肥地力、堿土改良的有效方法之一。土壤水溶性鉀、吸附性鉀和緩效鉀間呈顯著正相關(guān)，全鉀和礦物鉀顯著正相關(guān)；緩效鉀與有機質(zhì)呈顯著負相關(guān)，而與pH值顯著正相關(guān)，說明玉米田養(yǎng)鵝可以通過提高土壤有機質(zhì)、降低pH值而加速土壤緩效鉀的釋放。