山西大学届硕士学位论文长期施钾与秸秆还田对褐土上冬小麦夏玉米轮作体系作物产量及钾素平衡的影响作者姓名朱向东指导教师王宏庭研究员刘平副研究员学科专业水土保持与荒漠化防治研究方向水土资源管理与荒漠化防治培养单位生物工程学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据.,万方数据承诺书承诺书本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。作者签名年月日万方数据学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明本人完全了解山西大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印缩印或扫描等手段保存汇编学位论文。同意山西大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后遵守此协议。作者签名导师签名年月日万方数据目录中文摘要.第章文献综述.土壤钾素的形态及含量状况土壤钾素平衡钾素资源概况.钾矿资源作物秸秆资源.施钾与秸秆还田对土壤钾素和作物效应的研究.施用钾肥和秸秆还田对土壤钾素的影响施钾与秸秆还田的增产效果施钾与秸秆还田改善农作物品质的效应施钾与秸秆还田提高农作物抗逆性的研究.问题的提出及研究目的和意义本文研究内容技术路线图.第二章材料与方法.临汾市尧都区农业生产条件概况供试土壤理化性质试验设计.作物生物量产量测定植株样品采集与测定土壤样品采集与测定.数据计算与统计方法.第三章结果与分析.长期施钾与秸秆还田对作物产量和生物量影响.长期施钾与秸秆还田对冬小麦夏玉米轮作期作物产量的影响长期施钾与秸秆还田对冬小麦夏玉米轮作期作物生物量的影响长期施钾与秸秆还田对作物养分含量吸收量及土壤钾素平衡的影响.长期施钾与秸秆还田对作物养分含量的影响万方数据长期施钾与秸秆还田对作物养分吸收的影响长期施钾与秸秆还田对土壤作物体系素平衡的影响.长期施钾与秸秆还田对土壤剖面速效钾缓效钾含量的影响.长期施钾与秸秆还田对土壤剖面速效钾含量的影响长期施钾与秸秆还田对土壤剖面缓效钾含量的影响第四章讨论第五章结论参考文献攻读学位期间取得的研究成果致谢个人简况及联系方式承诺书学位论文使用授权声明万方数据,万方数据.,,.,.万方数据中文摘要钾是植物必需的营养元素之，目前已经成为限制农业持续发展的主要因素之。钾肥长期定位试验是系统研究土壤钾素肥力演变和肥效变化规律的重要方法。本研究正是依托山西省农科院年建立的钾肥长期定位试验，重点监测了年度冬小麦夏玉米轮作条件下不同处理对作物产量生物量作物养分吸收量土体剖面的土壤速效钾含量和缓效钾含量变化，进而分析了施钾和秸秆还田的效应，计算了土壤钾素平衡，以期为土壤钾素的可持续管理提供科学理论依据。研究取得如下主要结果与新的进展气候因素显著影响褐土上冬小麦夏玉米轮作体系条件下的作物产量生物量养分吸收量及土壤钾素平衡。试验结果显示，年的作物产量生物量和养分吸收量均高于年的。同时，同年份不同处理间产量生物量养分吸收量等参数均存在显著差异，由高到低的顺序为。就冬小麦夏玉米轮作条件下两种作物的增产率而言，冬小麦的增产率高于夏玉米。处理农民习惯长期不施钾，也不进行秸秆还田，导致作物产量生物量吸收量最低，而施钾处理或秸秆还田处理的产量生物量及吸收量均高于处理，表明增加土壤中素投入对作物产量生物量和吸收量的提高有促进作用。施钾结合秸秆还田处理的作物产量生物量吸收量均表现最高。就土壤钾素平衡而言，各处理之间差异性显著。其中处理没有钾素的投入，土壤钾素处于亏缺状态和处理虽然都有部分钾素投入到土壤中，但在整个轮作周期也表现为亏缺，平衡系数在之间但处理在整个轮作周期土壤钾素表现为盈余，平衡系数在。可见，施钾结合秸秆还田处理有助于土壤钾素肥力的提高。从土壤剖面的钾素含量来看，随着土层深度的增加，土壤钾素含量呈下降趋势。从年到年，处理土壤剖面土层的速效钾含量下降了约，缓效钾含量下降了约。与处理相比，处理土壤剖面土层的速效钾缓效钾含量均有增加趋势，但在以下土层速效钾缓效钾含量变化不明显。关键词钾肥秸秆还田褐土小麦玉米轮作钾素平衡万方数据,..,,.,.,.,万方数据,.,.,万方数据万方数据第章文献综述第章文献综述“万物土中生”，非常精辟地阐明了土壤资源的重要性，土壤是农业发展的重要基础。土壤资源的养分管理在农业生产中是极其重要的。持续农业中土壤养分资源管理的内涵包括农田作物的合理施肥和土壤养分肥力的保持或改善两方面。理想的养分管理应该长期保持养分投入和产出的平衡。钾是所有植物动物和人类生命活动中必不可少的元素。满足作物生长所必需供应的钾量是土壤的自然供钾能力钾肥施用量侵蚀和淋溶程度其他养分的使用水平单位时间所生产的作物类型和数量以及作物收获部分所移走的比例等的函数。众多的研究已经表明，长期忽视钾素养分的投入不仅造成农作物产量和品质的下降，而且会引起土壤钾素的耗竭和肥力的下降而加强土壤钾素管理增施化学钾肥或秸秆还田是增加农作物产量和保持土壤钾素肥力的重要措施和手段。因此，长期保持土壤钾素的有效供给对日益增长的食物饲料等的需求起着至关重要的作用。鉴于我国钾矿资源比较贫乏和秸秆有机钾素资源丰富的现状，如何合理配置有限的钾素养分资源，提高土地产出率和钾肥资源的利用率，是目前国内外学者研究的重点和热点。.土壤钾素的形态及含量状况钾在地壳中的平均含量是.，地壳的火成岩含钾量比沉积岩高。在火成岩中，花岗岩和正长岩的含钾量较高，为，而含钾量较低的玄武岩为，橄榄岩为。沉积岩中，黏质页岩含钾量为，而石灰岩的含钾量平均值为。矿质土壤含钾范围般，最重要的钾素资源是原生的含钾矿物，包括钾长石黑云母和白云母，以及次生的硅酸盐矿物，包括水化云母伊利石及其连续风化的产物如蛭石蒙皂石。云母类矿物及其风化产物是植物有效性钾的最主要来源。特定土壤中的钾素，是土壤母质气候条件风化程度和施用的钾肥量以及因作物移走和侵蚀及淋溶而损失的钾量的综合反映。研究土壤钾素有效性的方法主要有生物方法化学方法物理化学方法和动力学方法。土壤钾素的形态和含量状况关系到钾肥需要量施用次数以及土壤交换性复合体对施入的钾的固定作用。土壤中的钾素有多种形态，不同形态的钾对植物的有效性是不同的。对不同土壤钾素的形态分级钾素含量状况供钾能力等，引起了国内外学者的广泛重视，开展了大量的研究，也取得了较大的进展。土壤钾的形态根据化学形态分为结构钾非交换性钾交换性钾水溶性钾根据对植物有效性分为矿物钾缓效钾速效钾。水溶性钾在土壤中的含量很万方数据长期施钾与秸秆还田对褐土上冬小麦夏玉米轮作体系作物产量及钾素平衡的影响低，约为全钾的，水溶性钾和交换性钾的总和不超过全钾的.，非交换性钾也仅占全钾的，矿物钾的含量约为全钾的。土壤钾素的这些形态之间并不存在明显的界限，总是处于动态的平衡状态。见图.图.土壤中钾素的形态转化.水溶性钾和交换性钾之间的平衡是瞬间发生的，而交换性钾和非交换性钾之间平衡的速率较慢。显然，其中任何种形态的变化均可引起其他形态变化而表现为土壤钾素的释放和固定。土壤钾的释放和固定是动态的可逆过程，主要受原生矿物和次生矿物的类型和颗粒大小控制，也受土壤结构土壤值和石灰施用施肥温度干旱和湿润及根际活动等影响。从植物矿质营养的角度看，在实验室里用化学方法来区分交换态和非交换态的意义是有限的，因为没有考虑到种植强度。实际上有多少交换性钾和非交换性钾被吸收或有多少是有效的，最终取决于土壤钾素形态和作物本身。在评价土壤钾素对当季作物的有效性时，往往以速效钾水溶性钾交换性钾作为主要指标，同时考虑非交换性钾的含量而在评价土壤钾素对作物长期有效性时，则不仅要考虑速效钾的水平，更要注意非交换钾的贮量及其释放速率。非交换性钾的释放速率往往受黏土矿物类型及数量的影响。全世界各气候区内的土壤，其全钾非交换性钾和交换性钾含量各不相同。在温带地区，土壤的型黏土矿物多，钾的储量较高而在热带或亚热带北纬至南纬之间地区，大部分土壤是高度风化的，多数是酸性的且盐基含量低，以土壤型黏土矿物和三水铝石为多，钾的储量较低。热带亚热带土壤和温带土壤的不同只是量上的差别，是由于它们含钾矿物的含量和黏土类型不同造成的。我国土壤的供钾能力也主要受土壤含钾矿物类型及其含量影响，南方酸性土壤高度风化和淋溶，主要矿物类型以型黏土矿物如高岭石为主，土壤供钾能力相对较弱，而北方石灰性土壤，主要矿物类型以型黏土矿物如伊利石绿泥石等为主，土壤供钾能力相对较强。根据世纪年代第二次土壤普查各省区的汇总资料，我国多数土壤的全钾含量为，呈现出南低北高，东交换性非交换性矿物释放固定施入的钾淋溶植物吸收水溶性万方数据第章文献综述低西高的大体趋向。南北差异很大，如土壤全钾含量最高的吉林风沙土.为广西的砖红壤.的.倍。各类土壤的速效钾含量差别也很大，含量有从西北到东南逐渐递减的趋势，最低者为广西赤红壤，最高者为.黑龙江暗棕壤，相差很大，就缓效钾含量而言，甘肃陕西供钾潜力显著大于四川和贵州。可见，不同省份不同地域不同土壤类型的土壤钾素含量状况和供钾能力表现不。就山西土壤钾素而言，王宏庭等的研究结果显示，不同土壤类型土壤长期供钾能力顺序为红黏土潮土黄绵土褐土栗褐土栗钙土而从研究土壤的取样地区上看，土壤长期供钾能力顺序呈晋东南晋南地区晋中吕梁忻州晋北。山西土壤供钾能力由南至北呈逐渐降低的趋势,。.土壤钾素平衡在农业生态系统中，土壤养分肥力的保持或改善是以土壤养分循环为基础的，因为养分的收入和支出是以土壤为中心计量的。从可持续农业发展的观点出发，养分管理应该保持养分投入和支出的平衡。定期计算农田土壤养分收支平衡是检查土壤肥力状况和预测土壤养分水平的发展趋势的方法之。根据这种养分平衡的计算可以确定土壤肥力主要演化过程的方向和土壤肥力的水平，可以作为拟定提高农业土壤肥力措施和提高推荐施肥效果的主要依据。土壤作物系统中各种输入输出途径对土壤养分现存量的影响，般以养分的亏盈量或亏盈程度表示。亏盈量为总输入量与总输出量之差，平衡系数则表示为输入产出之比。应用平衡系数，可反映土壤钾素管理对土壤钾素的平衡程度的调控效果。平衡系数大于说明土壤钾素有所盈余，平衡系数小于说明土壤钾素有亏缺。从全国的情况看，世纪年代至年代中期，养分全面出现赤字年代中期至年代中期养分由全面赤字转向基本平衡，年代中期至今有盈余，但是继续亏缺。这样使得我国的土壤钾素肥力的演变经历了个由不缺乏到缺乏，由南方缺乏到北