新鄉(xiāng)市耕地土壤速效鉀含量變化及其效應(yīng)分析

張寶光 黃衛(wèi) 王向前 李曉雯 張超男 楊生智

摘要 新鄉(xiāng)市土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)點1982—2021年監(jiān)測結(jié)果顯示，速效鉀40年間增加了30.56%，平均每年增加1.1 mg/kg，2021年速效鉀含量達188 mg/kg，顯現(xiàn)出了秸稈還田和“補鉀工程”的成效。2005—2021年共采集土樣14 873個，速效鉀含量與土壤質(zhì)地密切相關(guān)，按照砂土、砂壤、輕壤、中壤以上質(zhì)地，速效鉀含量逐漸遞升，由89 mg/kg遞升至150 mg/kg。各縣（市）差異很大，黃河故道面積最大的延津縣最低147 mg/kg，具有郇封嶺古黃河高灘地的獲嘉縣最高達255 mg/kg；對小麥、玉米進行增施鉀肥試驗，1 hm2施K2O 79.2、81.0 kg，平均增產(chǎn)分別為504、420 kg，以鉀素含量最低的風沙土、潮土增產(chǎn)效果最好，而含鉀量較高的褐土增產(chǎn)效果較差。按照相對產(chǎn)量，建立了一套小麥、玉米土壤速效鉀豐缺指標及施肥參數(shù)。在小麥生產(chǎn)中，確立了極低、低、中、高4級標準，土壤速效鉀含量屬于極低、低水平的分別占3%、11%；屬于中等水平的占18%；而高水平的則占68%。說明新鄉(xiāng)市大部分地區(qū)已經(jīng)屬于富鉀區(qū)，生產(chǎn)中應(yīng)改變?nèi)嫜a鉀的施肥原則，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富鉀地區(qū)實行“穩(wěn)鉀”對策，在砂土、砂壤土、輕壤土地區(qū)繼續(xù)采取“補鉀”施肥策略。

關(guān)鍵詞 新鄉(xiāng)市；土壤速效鉀含量；監(jiān)測；豐缺指標；施肥策略

中圖分類號 S153.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0145-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.036

Abstract The monitoring results of Xinxiang City’s soil nutrient monitoring network from 1982 to 2021 showed that available potassium increased by 30.56% in 40 years，with an average annual increase of 1.1 mg/kg.In 2021，the available potassium content reached 188 mg/kg.These data showed the effectiveness of straw returning to the field and the “potassium supplementation project”.A total of 14 873 soil samples were collected from 2005 to 2021，from the analysis of the results，it could be seen that the content of available potassium was closely related to the soil character.According to the order of sandy soil，sandy loam，light loam，medium loam and above，the content of available potassium gradually increased from 89 mg/kg to 150 mg/kg.There were also large differences between counties （cities），among them，Yanjin County had the lowest available potassium content of 147 mg/kg，which was the largest area in the old course of the Yellow River，while Huojia County，which had the high beach of the ancient Yellow River in Huanfengling，had the highest content of available potassium up to 255 mg/kg.The experiment of increasing potassium fertilizer application on wheat and maize showed that applying K2O 79.2 and 81.0 kg per hectare，the average increased production was 504 and 420 kg respectively.The aeolian sandy soil and fluvoaquic soil with the lowest potassium content had the best yield increasing effect，while the cinnamon soil with higher potassium content had worse yield increasing effect.According to the relative production，a set of soil available potassium abundance indicators and fertilization parameters for wheat and maize were established.In wheat production，four grades of ultra low，low，middle and high were defined.The soil available potassium content belonged to the ultra low grade and the low grade accounted for 3% and 11% respectively; the middle grade accounted for 18%; and the high grade accounted for 68%.It shows that most areas of Xinxiang City are already potassiumrich areas，and the fertilization principle of comprehensive potassium supplementation should be changed in production.It is necessary to adapt the local conditions，and implement “stabilizing potassium” measures in potassiumrich areas such as cinnamon soil and fluvoaquic soil，medium loam，heavy loam and clay，and continue to adopt the “potassium supplement” fertilization strategy in sandy soil，sandy loam and light loam area.

Key words Xinxiang City; Soil available potassium content; Supervise; Abundance indicator; Fertilization strategy

作者簡介 張寶光（1968—），男，河南原陽人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與推廣。*通信作者，農(nóng)藝師，從事土壤肥料技術(shù)研究與推廣。

新鄉(xiāng)市土壤類型復(fù)雜，耕地土壤主要是潮土與褐土。北部是太行山及山前洪積扇，土壤類型主要為褐土，東南部是黃河洪沖積平原，以潮土為主［1］。其中由西南至東北經(jīng)原陽縣、新鄉(xiāng)縣、延津縣、衛(wèi)輝市分布著以砂壤、輕壤為主的黃河故道，土壤養(yǎng)分含量差異較大。歷史上風沙嚴重，曾經(jīng)有“北望沙門橋，無風亦起塵”。這些因素，決定了全市土壤養(yǎng)分尤其是鉀素含量地區(qū)性分布差異大，而鉀素是作物生長發(fā)育所需三要素之一［2-4］。速效鉀可以被農(nóng)作物當季吸收利用，對作物產(chǎn)量具有直接影響［5-6］。部分土壤缺鉀問題一直是困擾全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，從1986年全國第二次土壤普查開始，就對鉀素問題開始重視，21世紀初，提出“補鉀工程”，在小麥生產(chǎn)中制定了“穩(wěn)氮增磷補鉀增微”的施肥原則［7］。2012年前后，全面實施秸稈還田，對于提高土壤鉀素起到了顯著作用［8］，有效促進了全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。但2021年全市耕地速效鉀含量平均已達188 mg/kg，尤其是在山前洪積扇褐土區(qū)、郇封嶺及古黃河高灘中壤、重壤、淤土富鉀區(qū)，土壤速效鉀含量已達200 mg/kg以上。增施鉀肥效益已明顯下降。因此，研究全市土壤鉀素含量變化與分布、探討鉀肥施用效果，從而制定相應(yīng)對策，對于減肥增效、減少面源污染具有重要意義［9-10］。筆者分析1982—2021年40年間土壤速效鉀變化狀況，了解全市土壤速效鉀含量現(xiàn)狀，對施用鉀肥效果進行分析，研究制定施用鉀肥有關(guān)參數(shù)，以期在指導(dǎo)大田生產(chǎn)配方施肥、化肥減量增效工作中決策應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 ①全國第二次土壤普查資料《新鄉(xiāng)土壤》［1］；②新鄉(xiāng)市土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)106個耕地養(yǎng)分長期定位自然監(jiān)測點1982—2021年監(jiān)測結(jié)果；③新鄉(xiāng)市測土配方施肥項目數(shù)據(jù)庫2020年695個耕地土壤樣品化驗結(jié)果；④新鄉(xiāng)市測土配方施肥項目數(shù)據(jù)庫2005—2021年14 873個樣品化驗結(jié)果；⑤新鄉(xiāng)市2005—2020年小麥、玉米測土配方施肥試驗資料。

1.2 測定方法

土壤速效鉀按照全國配方施肥技術(shù)規(guī)程［11］，采用NY/T 889—2004中性乙酸銨溶液浸提-火焰光度計法進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 新鄉(xiāng)市土壤有效鉀40年變化情況

從表1可以看出，1982—1984年新鄉(xiāng)市土壤速效鉀平均含量為144 mg/kg，2021年的土壤速效鉀平均含量為188 mg/kg，按照全國第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程，屬于高水平的Ⅱ級（150～200 mg/kg）。40年間增加了30.56%，平均每年增1.1 mg/kg；其中1982—1998年呈逐年下降趨勢，最低為104 mg/kg，2000年以后增幅變大，呈直線上升狀態(tài)。其原因與2000年以來禁止焚燒玉米秸稈、實行粉碎還田和同時實施“補鉀工程”密切相關(guān)。全市1986年平均施K2O 12.15 kg/hm2，2001年以后投入量平均達52.65 kg/hm2，以后逐年上升，2021年達113.8 kg/hm2，可見無機養(yǎng)分的投入與土壤動態(tài)養(yǎng)分含量的增長是同步的。這與宋小順等［12］的研究結(jié)果一致。實行秸稈還田，是培肥地力、提高耕地含鉀量更為有效的辦法，應(yīng)當肯定并繼續(xù)堅持實施全面秸稈還田［13-14］。

2.2 速效鉀含量分布

根據(jù)新鄉(xiāng)市土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)點106個長期固定監(jiān)測結(jié)果顯示，各縣間差異很大，分布在黃河沖擊低洼平原的原陽縣、封丘縣、延津縣及分布有黃河故道的新鄉(xiāng)縣較低，為147～167 mg/kg，以黃河故道面積最大的延津縣最低147 mg/kg，而具有山前洪積扇的輝縣市則高達224 mg/kg，具有郇封嶺古黃河高灘地的獲嘉縣最高達255 mg/kg（表2）。

2.3 新鄉(xiāng)市主要土壤類型及耕層不同質(zhì)地土壤速效鉀含量分布

根據(jù)2005—2021年全市測土配方施肥及化肥減量增效項目采集14 873個土樣，化驗分析結(jié)果顯示，砂土速效鉀含量最低，為89 mg/kg；重壤土速效鉀含量最高，為156 mg/kg；中壤、重壤、輕黏、中黏速效鉀含量為147～156 mg/kg，平均為150 mg/kg。從不同土壤質(zhì)地速效鉀含量差異情況來看，中黏土速效鉀含量差異最小，變異系數(shù)為13.32%；按照砂土、砂壤、輕壤、中壤以上質(zhì)地順序，速效鉀含量逐漸遞升，呈正相關(guān)關(guān)系（表3、圖1）。

2.4 小麥、玉米增施鉀肥增產(chǎn)效果

2005年以來全市對小麥、玉米進行增施鉀肥試驗86、59個點位，施K2O 79.2、81 kg/hm2，小麥、玉米全鉀區(qū)比無鉀區(qū)平均增產(chǎn)分別為504、420 kg/hm2?？梢?，小麥增施鉀肥效果比玉米好，這與新鄉(xiāng)市玉米通常種植在含鉀量偏高的中壤以上地塊也有密切關(guān)系。在鉀素含量最低的風沙土、潮土上開展試驗，增產(chǎn)效果最好；而含鉀量較高的褐土試驗效果較差（表4、5）。因此，生產(chǎn)中要重點在質(zhì)地偏砂土壤和小麥上增施鉀肥。

2.5 新鄉(xiāng)市小麥鉀素豐缺指標及施肥參數(shù)

分別對全市小麥300個試驗點開展的3414、五區(qū)豐缺試驗等進行統(tǒng)計分析，建立施肥量與作物產(chǎn)量之間的肥料效應(yīng)函數(shù)，通過建立的三元二次和一元二次等肥料效應(yīng)函數(shù)計算每個試驗的最高產(chǎn)量施肥量與最佳經(jīng)濟效益施肥量，并對多年、多點的計算結(jié)果進行分類匯總，分別得出小麥在不同區(qū)域的適宜氮、磷、鉀用量和范圍。結(jié)合河南省小麥生產(chǎn)指導(dǎo)意見，確定了新鄉(xiāng)市小麥鉀素豐缺指標及施肥參數(shù)（表6）［15-16］。

由表6可知，土壤速效鉀（K）小于64 mg/kg，小麥相對產(chǎn)量（即不施鉀處理產(chǎn)量/全肥區(qū)產(chǎn)量×100%）為75%～85%，為速效鉀含量極低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下，施鉀肥（K2O）120 kg/hm2；速效鉀（K）64～91 mg/kg，相對產(chǎn)量85%～90%，為速效鉀含量低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下施鉀肥（K2O）90 kg/hm2；速效鉀（K）>91～131 mg/kg，相對產(chǎn)量90%～95%，為速效鉀含量中等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下，施鉀肥（K2O）45 kg/hm2；速效鉀（K）大于131 mg/kg，相對產(chǎn)量大于95%，為速效鉀含量高等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下，施鉀肥（K2O）22.5 kg/hm2，或連續(xù)3年秸稈還田田塊可免施鉀肥。

2.6 新鄉(xiāng)市土壤速效鉀含量豐缺狀況

以2020年新鄉(xiāng)市耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測695個樣點統(tǒng)計分析，土壤速效鉀含量屬于極低、低水平的僅占3%、11%；屬于中等水平的占18%；而高水平的則占68%（表7、圖2）。說明新鄉(xiāng)市大部分地區(qū)已經(jīng)屬于富鉀區(qū)，生產(chǎn)中應(yīng)改變?nèi)嫜a鉀的施肥原則，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富鉀地區(qū)實行“穩(wěn)鉀”對策，一般單季施K2O 22.5～45.0 kg/hm2；在沙土、砂壤土、輕壤土地區(qū)繼續(xù)采取“補鉀”施肥策略，一般單季施K2O 90～120 kg/hm2。

3 結(jié)論與討論

新鄉(xiāng)市1982—2021年，土壤速效鉀含量從1982年開始，持續(xù)下降至1997年，在1998年全面開展秸稈還田及“補鉀工程”后，速效鉀含量持續(xù)快速回升。40年間，由1982年的144 mg/kg 提升到2021年的188 mg/kg，增加了30.56%，平均每年增加1.1 mg/kg，達到國家Ⅱ級標準?？梢妼嵤┙斩掃€田及“補鉀工程”對于培肥地力作用顯著。秸稈還田，提高土壤肥力，減少環(huán)境污染，既有利于國家藏糧于地戰(zhàn)略，又有助于實現(xiàn)綠水青山就是金山銀山，生產(chǎn)中應(yīng)該堅持實施［17-21］。

3.1 速效鉀含量分布狀況

各縣間差異很大，以黃河故道面積最大的延津縣最低147 mg/kg，具有郇封嶺古黃河高灘地的獲嘉縣最高達255 mg/kg；分布在黃河沖擊低洼平原的原陽縣、封丘縣、延津縣及分布有黃河故道的新鄉(xiāng)縣較低，為147～167 mg/kg，而具有山前洪積扇的輝縣衛(wèi)輝則高達220 mg/kg以上。這一分布規(guī)律與土壤類型，尤其是表層質(zhì)地密切相關(guān)。砂土速效鉀含量最低，為89 mg/kg；重壤土速效鉀含量最高，為156 mg/kg；中壤、重壤、輕黏、中黏含量147～156 mg/kg，平均150 mg/kg。按照砂土、砂壤、輕壤、中壤以上質(zhì)地，速效鉀含量逐漸遞增。

3.2 增施鉀肥效果評估

對小麥、玉米進行增施鉀肥試驗，1 hm2施K2O 79.2、81.0 kg，平均增產(chǎn)分別為504、420 kg?？梢?，小麥增施鉀肥效果比玉米好。以鉀素含量最低的風沙土及潮土增產(chǎn)效果最好，而含鉀量較高的褐土效果較差。因此，生產(chǎn)中要重點在質(zhì)地偏砂土壤和小麥上增施鉀肥。

3.3 按照相對產(chǎn)量，建立了一套小麥土壤速效鉀豐缺指標及施肥參數(shù)

在小麥生產(chǎn)中，確立了極缺、缺、中等、豐等4級標準。其中含量小于64 mg/kg，小麥相對產(chǎn)量為75%～85%，為速效鉀含量極低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下，施鉀肥（K2O）120 kg/hm2；速效鉀（K）64～91 mg/kg，相對產(chǎn)量85%～90%，為速效鉀含量低水平；速效鉀（K）>91～131 mg/kg，相對產(chǎn)量90%～95%，為速效鉀含量中等水平；速效鉀（K）大于131 mg/kg，相對產(chǎn)量大于95%，為速效鉀含量高等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情況下，施鉀肥（K2O）22.5 kg/hm2，在低產(chǎn)區(qū)小于250 kg/hm2，可免施鉀肥。

3.4 土壤速效鉀含量豐缺狀況

土壤速效鉀含量屬于極低、低水平的僅占3%、11%；屬于中等水平的占18%；而高水平的則占68%。說明新鄉(xiāng)市大部分地區(qū)已經(jīng)屬于富鉀區(qū)，生產(chǎn)中應(yīng)改變?nèi)嫜a鉀的施肥原則，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富鉀地區(qū)實行“穩(wěn)鉀”對策，一般單季施K2O 22.5～45.0 kg/hm2，在砂土、砂壤土、輕壤土地區(qū)繼續(xù)采取“補鉀”施肥策略，一般單季施K2O 90～120 kg/hm2。

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