浙江省耕地土壤速效鉀狀況及影響因素分析

張麗君，麻萬諸，項佳敏，王京文，章明奎*

(1.平陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 平陽 325400；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所，浙江 杭州 310021；3.浙江大學 環(huán)境與資源學院，浙江 杭州 310058；4.杭州市植保土肥總站，浙江 杭州 310020)

鉀是植物生長必需的營養(yǎng)元素。近年來，隨著復種指數(shù)和單位面積產(chǎn)量的提高，施用鉀肥已成為許多地區(qū)奪取高產(chǎn)的重要措施[1-2]。植物體的鉀含量高于磷素，與氮相近。鉀在植物的生理代謝中發(fā)揮著積極作用，主要包括促進酶的活化、增強光合作用、促進糖代謝、促進蛋白質(zhì)合成、增強植物的抗逆性等[3]。生物體約有60多種酶以鉀離子作為活化劑，這些酶在增強植物抗寒、抗旱、抗鹽堿、抗病蟲害能力方面都起著重要的作用。

不同類型土壤的含鉀量有較大的差異，大多在5.0～25.0 g·kg-1，平均值為10 g·kg-1[4]，在我國大致自南向北、自東向西呈上升趨勢[5]。土壤含鉀量主要與土壤母質(zhì)、風化淋溶和成土條件、土壤質(zhì)地，以及耕作施肥措施有關[6-8]。土壤中的鉀均以無機形態(tài)存在，按其在土壤中的形態(tài)可以分為礦物鉀、非交換性鉀、交換性鉀和水溶性鉀等4類，從植物營養(yǎng)的角度則可分為速效鉀(水溶性鉀和交換性鉀)、緩效鉀和礦物鉀[9-10]。土壤中鉀的釋放和固定是影響土壤鉀有效性、決定土壤供鉀能力的重要過程，因此，土壤鉀的有效性與黏粒礦物類型、土壤質(zhì)地、土壤水分條件、土壤酸堿度等有關[11]。

浙江省地處亞熱帶地區(qū)，土壤風化強烈，普遍存在鉀素缺乏的問題。20世紀80年代初開展的第2次土壤普查表明，浙江省土壤速效鉀含量低于50 mg·kg-1的占總面積的15%，其中，水稻土速效鉀含量在50 mg·kg-1以下的占總面積的30.9%[12]。近年來，浙江省大力推行測土配方施肥，改進施肥結構和種植制度。一些區(qū)域性的調(diào)查表明，農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生了一定的變化[13-14]。國內(nèi)許多地區(qū)都已開展了土壤鉀素的空間分布研究[15-20]，但多數(shù)研究主要集中在小區(qū)域內(nèi)進行[21-25]。為了更全面地了解浙江全省的耕地土壤養(yǎng)分狀況，特結合近年來開展的耕地地力調(diào)查，綜合全省11個市82個縣(市、區(qū))的分析數(shù)據(jù)，對浙江省耕地土壤速效鉀狀況進行分析。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

浙江省地處118°～123°E、27°～31°30′N，位于長江三角洲南翼，全省陸域面積為10.5萬km2，丘陵山地占71.6%，平原占22.0%，河流湖泊占6.4%，俗稱“七山一水二分田”。浙江省依陸面海，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫為15.4～18.1 ℃，南部高于北部，溫差約為3 ℃；年均降水量為1 100～1 900 mm，沿海少于內(nèi)陸，平原少于山地，由西南向東北遞減。浙江省糧食生產(chǎn)以水稻為主，其他糧食作物包括小麥、大麥、玉米、番薯等。省內(nèi)土壤類型有紅壤、黃壤、水稻土、潮土、濱海鹽土、紫色土、石灰土、粗骨土等，黃壤和紅壤占全省面積的70%以上，平原和河谷地區(qū)多為水稻土，沿海有鹽土和潮土分布。浙江省地貌類型復雜，成土母質(zhì)多樣，利用方式多變，各地施肥水平有較大的差異。

1.2 研究方法

從浙江省11個市82個縣(市、區(qū))的35 571個耕地土壤的分析數(shù)據(jù)中篩選出35 516個土壤速效鉀有效數(shù)據(jù)，樣品基本覆蓋全省各地，地貌類型包括高丘、低丘、低丘大畈、河谷平原、水網(wǎng)平原、河谷平原大畈和濱海平原，耕層土壤質(zhì)地包括壤土、黏土、黏壤土、砂土，土類包括水稻土、濱海鹽土、潮土、粗骨土、紅壤、黃壤、基性巖土、山地草甸土、石灰(巖)土、紫色土等10種。土壤分析方法按耕地地力標準規(guī)范進行。其中，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測定，質(zhì)地采用比重計法測定，pH值采用pH計測定，速效鉀采用醋酸銨提取-火焰光度計法測定。

用Excel 2010對所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同地區(qū)耕地的土壤速效鉀狀況

由表1可知，浙江全省耕地土壤速效鉀平均含量為100 mg·kg-1，不同地區(qū)間差異較大，平均值以舟山市最高(202 mg·kg-1)，其次為臺州市(150 mg·kg-1)和寧波市(132 mg·kg-1)；平均值最低的為金華、麗水和湖州，在66～76 mg·kg-1。從土壤有效鉀含量分級統(tǒng)計來看，處于低級別(≤80 mg·kg-1)的約占48.17%，處于中等級別(80～150 mg·kg-1)的約占37.78%，處于高級別(>150 mg·kg-1)的約占14.05%。總體來看，浙江全省耕地土壤速效鉀總體上趨于低水平和中水平。其中，湖州、衢州、杭州、金華、麗水等地耕地土壤速效鉀含量處于低級別的比例在50%以上，而溫州、寧波、臺州、舟山等沿海地區(qū)的耕地土壤速效鉀含量相對較高。舟山市是全省耕地土壤速效鉀含量最高的地區(qū)，其耕地土壤速效鉀含量處于低級別的比例僅為2.92%，處于中等級別的約占16.02%，處于高級別的達81.07%。同時，舟山市也是全省唯一的土壤速效鉀含量處于高級別的比例超過50%的地區(qū)。

表1 各地土壤速效鉀狀況

按耕地土壤速效鉀平均含量將浙江全省各縣(市、區(qū))劃分為5類(表2)：Ⅰ，≤50 mg·kg-1；Ⅱ，50～80 mg·kg-1；Ⅲ，80～100 mg·kg-1；Ⅳ，100～150 mg·kg-1；Ⅴ，>150 mg·kg-1。可以看出，土壤速效鉀含量處于低級別的有21個縣(市、區(qū))，處于中等級別的有48個縣(市、區(qū))，處于高級別的僅13個縣(市、區(qū))。總體來看，浙江省耕地土壤速效鉀含量自西向東呈上升趨勢，速效鉀含量較高的地區(qū)均處于沿海地帶，速效鉀含量較低的地區(qū)均離海較遠。

2.2 不同土類耕地的土壤速效鉀狀況

各土類中，浙江省分布面積最大的土壤為紅壤，但耕地土壤中分布面積最大的為水稻土，采集的土樣中90%屬水稻土。本研究中，除水稻土、潮土、濱海鹽土和紅壤外，其他6個土類的樣本數(shù)都小于100，其中，黃壤、基性巖土和山地草甸土分別只有9、3、1個樣品，代表性不強，以下只統(tǒng)計樣本數(shù)較多的土類。

表2 不同縣(市、區(qū))土壤速效鉀含量分級分布

由表3可知，從平均值來看，水稻土的平均速效鉀含量最低(僅為98 mg·kg-1)，這可能與水稻土為多年利用的耕地，種植歷史長，作物帶走的鉀量多于施肥補充的鉀量，鉀素消耗較大有關。紫色土和潮土的速效鉀含量平均值分別為108、109 mg·kg-1。紫色土為旱耕形成土壤，發(fā)育于石灰性或中性紫色砂、頁巖母質(zhì)，雖然母質(zhì)中含鉀礦物豐富，但因利用時間較長，供鉀水平已有所下降；潮土發(fā)育在河流淤積物、河流沖積物上，呈中性或弱堿性，因土壤質(zhì)地偏砂，其供鉀能力一般。濱海鹽土、石灰(巖)土、紅壤、粗骨土的速效鉀含量在123～125 mg·kg-1。其中，濱海鹽土發(fā)育在濱海沉積物上，呈弱堿性，特殊的成土母質(zhì)使其速效鉀含量較水稻土、潮土等高。粗骨土和石灰(巖)土因風化較弱，利用時間不長，速效鉀水平相對較高。紅壤由于風化較強，其自然土壤中的速效鉀含量較低，但本次測定的耕地紅壤速效鉀含量較高，這可能與過去幾十年在紅壤區(qū)一直推行施用鉀肥有關。

表3 不同土類耕地的土壤速效鉀狀況

2.3 不同地貌區(qū)耕地的土壤速效鉀狀況

如表4所示，不同地貌區(qū)耕地的土壤速效鉀含量也有較大的差異，從高丘、低丘至河谷平原、水網(wǎng)平原、濱海平原，土壤速效鉀含量隨海拔下降而增加。這說明，土壤鉀在地球表面易隨水流由高處向低處遷移。濱海平原由于受海積母質(zhì)的影響，成土時間較短，土壤風化較弱，因此，其速效鉀水平較高；高丘和低丘地區(qū)主要分布紅壤和與紅壤相關的水稻土，它們的成土時間較長，受長期風化的影響，土壤速效鉀含量較低。

表4 不同地貌區(qū)耕地的土壤速效鉀狀況

2.4 不同質(zhì)地耕地的土壤速效鉀狀況

如表5所示，質(zhì)地對土壤速效鉀含量有較大影響，質(zhì)地越黏重的土壤，速效鉀含量越高。土壤質(zhì)地越黏，吸附鉀的能力就越強，當土壤中鉀含量很低的時候，鉀的補充能力也就越強。黏重的土壤能使土壤溶液中的鉀保持在一個穩(wěn)定的水平上，具有良好的緩沖性。對于有些含鉀礦物豐富的黏重土壤，土壤中的鉀多呈非交換態(tài)，轉化為有效態(tài)的速度較慢。此外，土壤交換性鉀的保持力還和土壤黏粒礦物的類型數(shù)量有很大關系。黏粒礦物的類型數(shù)量控制了土壤溶液中的鉀濃度，以及緩效鉀釋放補充速效鉀的能力。

2.5 不同pH值耕地的土壤速效鉀狀況

如表6所示：土壤酸堿度顯著影響土壤鉀的有效性，當pH>4.5時，土壤速效鉀的含量 隨pH值的增加而增加。酸性土壤通常無固鉀作用或固鉀作用很低，這是因為在酸性條件下鉀的選擇結合位點可能被鋁或氫氧化鋁及其聚合物占據(jù)，因此，酸性土壤吸附鉀的能力較弱，多余的鉀易隨水流失。當土壤速效鉀含量很低的時候，鉀的補充能力也相對較弱。

表5 不同質(zhì)地耕地的土壤速效鉀狀況

表6 不同pH值耕地的土壤速效鉀狀況

2.6 不同有機質(zhì)含量耕地的土壤速效鉀狀況

統(tǒng)計分析表明，土壤速效鉀含量受有機質(zhì)積累不明顯，但當有機質(zhì)含量處于較高水平時，土壤速效鉀含量也有輕微的增加(表7)，說明缺鉀更易發(fā)生在有機質(zhì)含量低的土壤上。對于作物來說，最佳的鉀素營養(yǎng)主要是由黏土礦物和有機質(zhì)釋放的交換性鉀，而黏土礦物和有機質(zhì)中的鉀含量很少，要從儲備鉀(如云母、長石中的鉀)的風化中不斷得到補充。在這一過程中，有機質(zhì)可以發(fā)揮過渡作用，能夠直接快捷地為作物提供速效鉀。

表7 不同有機質(zhì)含量耕地的土壤速效鉀狀況

2.7 不同農(nóng)田類型耕地的土壤速效鉀狀況

表8 不同農(nóng)田類型耕地的土壤速效鉀狀況

3 小結與討論

對浙江省11個市的82縣(市、區(qū))耕地的土壤速效鉀進行分析，結果表明：浙江省耕地土壤速效鉀含量在0～2 269 mg·kg-1，平均值為100 mg·kg-1，中位值為83 mg·kg-1。耕地土壤速效鉀含量以舟山最高，其次為臺州和寧波，最低的為金華、麗水和湖州等丘陵山地區(qū)。耕地土壤速效鉀含量處于低級別(≤80 mg·kg-1)的約占48.17%；處于中等級別(80～150 mg·kg-1)的約占37.78%；處于高級別(>150 mg·kg-1)的約占14.05%。當pH>4.5時，耕地土壤速效鉀含量隨土壤pH值的下降而下降。不同地貌耕地的土壤速效鉀含量表現(xiàn)為濱海平原>水網(wǎng)平原>河谷平原>低丘>高丘，不同質(zhì)地耕地的土壤速效鉀含量表現(xiàn)為黏土>黏壤土>壤土>砂土，不同土類耕地的土壤速效鉀含量表現(xiàn)為濱海鹽土、石灰(巖)土、紅壤、粗骨土>紫色土、潮土>水稻土。不同農(nóng)田類型中，新圍墾地的土壤速效鉀含量最高，溪灘地和平整后農(nóng)田的土壤速效鉀含量最低。總體來看，浙江省土壤速效鉀養(yǎng)分存在明顯的空間不平衡，自西向東呈上升趨勢，含量較高的均處于沿海地段，含量較低的均離海較遠。各地應根據(jù)這一特點進行鉀肥的合理施用。

鑒于浙江省耕地土壤速效鉀含量處于低級別(≤80 mg·kg-1)的約占48.17%，整體處于中低級別，可以考慮實施小尺度的養(yǎng)分分區(qū)管理。按照當?shù)馗販y土結果，調(diào)整化肥中氮、磷、鉀的比例。從行政區(qū)域上分析，湖州、衢州、杭州、金華、麗水等市耕地土壤速效鉀含量處于低級別的比例在50%以上，特別是金華、麗水和湖州等市，耕地土壤速效鉀含量平均值只有66～76 mg·kg-1。從全省范圍內(nèi)配調(diào)鉀肥時，這些地方應重點考慮，以保證其鉀肥供應。

從地形地貌上分析，從高丘、低丘至河谷平原、水網(wǎng)平原、濱海平原，耕地土壤速效鉀含量隨海拔下降而增加。所以，對于高海拔地區(qū)，更應加大鉀肥的投入，同時還要改進其耕地灌溉方式，以減少土壤鉀素的淋溶。從土壤類型上分析，浙江省不同類型土壤之間速效鉀含量變化大，在制定一個縣(市、區(qū))的耕地鉀肥施用政策時，應進行測土配方，明確小范圍地區(qū)的土壤種類、速效鉀含量，制定合理的氮肥、磷肥、鉀肥施用比例和使用量。同時，建議根據(jù)測土結果調(diào)整種植業(yè)結構，優(yōu)化作物布局，以發(fā)揮各地農(nóng)業(yè)的特色優(yōu)勢。從土壤質(zhì)地、pH值等方面分析，對于質(zhì)地偏砂、pH值低的土壤，可以種植需鉀量小、抗酸性的作物，也可以種植綠肥，以增加土壤有機質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤pH值。同時，也可通過測土配方、制定合理的施肥計劃，以及采用滴灌、噴灌等科學灌溉方式來減少土壤鉀的流失。

在我國農(nóng)田生產(chǎn)中，有機肥的用量較少，但也是農(nóng)田養(yǎng)分收入中不可忽視的來源。其中，秸稈還田是我國農(nóng)田改善土壤質(zhì)量、提高土壤肥力的重要措施。秸稈有較高的鉀素。雖然秸稈中的氮、磷、鉀素都可不同限度地為作物利用，但是秸稈在養(yǎng)分供應上的作用應主要歸功于秸稈中的鉀素。在化肥管理上，建議采取基肥土施，追肥采用土施、配合葉面噴施的施肥方法。此外，應重視冬春季施肥和按作物生理期需要分次使用，以避免因過量施用鉀肥而導致的鉀素淋失。