不同用量的钾镁肥在砖红壤中的交互效应

牛明镇 刘艳芬 向奕洁 王淑梅 王晓琴 耿建梅

摘  要  研究不同用量的钾镁肥在砖红壤中的相互作用规律，可为合理施用钾镁肥提供理论依据。供试土壤采自琼海市大路镇冬瓜种植地，在室内试验条件下，通过向砖红壤中加入不同用量的钾镁肥，每隔一段时间，测定土壤中钾镁的有效含量。结果表明，施用钾镁肥是提高土壤中速效钾和交换性镁含量的有效方法;在不施钾肥时，无论施用镁肥与否，对土壤中速效钾含量没有影响，当施钾量分别达到50、250 mg/kg时，施高镁肥（150 mg/kg）对钾有拮抗作用;在不施镁肥或施少量镁肥（30 mg/kg）时，无论施用钾肥与否，对土壤中交换性镁含量都没有影响，但当施高量镁肥时，钾对镁有拮抗作用，但随着培养时间的延长，拮抗作用减弱。

关键词  冬瓜;砖红壤;钾;镁;含量;有效性

中图分类号  S14      文献标识码  A

Abstract  The interaction effects of potassium and magnesium fertilizer with different their application rates in lateritic soil were studied to provide a theoretical basis for rational application of potassium and magnesium fertilizer in crop production. The experimental soil was collected from the winter melon planting sites in Dalu Town， Qionghai. Under the indoor test condition， different amounts of potassium and magnesium fertilizer were applied to the laterite， and the contents of available potassium and exchangeable magnesium in the soil were measured at intervals. The results showed that the contents of available potassium and exchangeable magnesium in soil were increased by applying potassium and magnesium fertilizer. Whether magnesium fertilizer was applied or not had no effect on the content of available potassium with no potassium fertilizer applied in the soil. When the amount of potassium application reached 50 mg/kg and 250 mg/kg respectively， high magnesium （150 mg/kg） had an antagonistic effect on potassium. When no or a small amount of magnesium fertilizer （30 mg/kg） was applied， whether potassium fertilizer was applied or not did not affect the content of exchangeable magnesium in the soil. However， when high amount of magnesium fertilizer （150 mg/kg） was applied， potassium had an antagonistic effect on magnesium， but the antagonistic effect weakened with the extension of culture time.

Keywords  wax gourd （Folium benincasae）; lateritic soil; potassium; magnesium; content; validity

DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.07.006

近幾年，在海南冬瓜（Folium benincasae）年种植面积都高达8000多公顷[1]。已有研究表明，每形成1000 kg冬瓜果实，其吸收N∶P2O5∶K2O∶MgO的比例约为1∶0.36∶1.78∶0.24[2]，可以看出冬瓜需钾量最高，中量元素镁需求量也较高，仅略低于磷。生产上农户过量施用氮磷肥非常普遍，有些农户施用钾肥也过量。另外海南天气高温高湿，致使土壤中含镁矿物易风化、土壤中的镁易淋失，造成土壤供镁能力低，而且有些农户几乎不施用镁肥[3-5]，冬瓜在生产过程中已出现典型的缺镁症状。

已有研究指出钾和镁存在拮抗关系，即增加钾肥的施用可显著地降低植株镁的含量[6-8]，镁含量过高也会抑制钾的吸收[9-19]，而在水稻上研究发现低镁、高钾时表现拮抗，低镁、低钾浓度条件下表现出适中的协同作用[8]。已有的研究主要集中在植物对钾、镁的吸收，而对土壤中钾、镁的交互效应研究较少，尤其在海南砖红壤上未见报道。因此本文采集典型的冬瓜种植地土壤，研究了不同用量的钾镁肥施入土壤后钾镁的有效性及其相互作用，可为冬瓜生产上钾镁肥的合理施用提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

土壤采自海南省琼海市大路镇冬瓜种植地，土壤类型为砖红壤，基本理化性质为：pH 5.80，有机质18.50 g/kg，速效钾135.6 mg/kg，交换性镁98.2 mg/kg。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  试验设置3个施钾水平：0、50、250 mg/kg，记为K0、K1、K2;3个施镁水平：0、30、150 mg/kg，记为Mg0、Mg1、Mg2，完全随机组合，共9个处理，每处理4次重复。钾源为氯化钾（KCl），镁源为七水硫酸镁（MgSO4·7H2O），均为化学纯试剂。

试验以塑料盒为培养器皿，土和肥料充分混匀后装入盒中，每盒装土500 g，蒙上保鲜膜，并在对角线4个角与中间位置共扎5个孔，保持通气且减少水分蒸发，常温下培养，每日调节水分使土壤含水量为田间持水量的70%，分别于第0、7、14、28、56、84天采土测定土壤中的速效钾和交换性镁含量。

1.2.2  测定项目与方法  土壤速效钾含量的测定采用火焰光度法（6400A）;土壤交换性镁含量的测定采用原子吸收分光光度法（novAA400）[20]。

1.3  数据处理

采用Excel 2003软件对试验数据进行整理与分析，采用SPSS 20软件进行统计分析，LSD法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  不同钾、镁肥用量对土壤中速效钾含量的影响

2.1.1  各处理土壤中速效钾含量随培养时间变化  由表1可知，随着培养时间延长，所有处理几乎都是在培养28 d时，土壤速效钾含量达到最大。不施钾肥时（K0），无论施用镁肥與否，随着培养时间延长，土壤速效钾含量显著增加，28 d时达到最大值，随后降低，到培养结束时（84 d），施用镁肥的2个处理（K0Mg1、K0Mg2）土壤速效钾含量显著高于培养开始时。

施入少量钾肥的3个处理（K1Mg0、K1Mg1、K1Mg2），从培养开始至28 d土壤速效钾含量略有增加，差异几乎都不显著，到培养结束时（84 d），不施用镁肥或施用少量镁肥的土壤速效钾含量显著低于培养开始时的，而施入高量镁肥的处理K1Mg2略有下降，但差异不显著。

施入高量钾肥的2个处理（K2Mg0、K2Mg1），从培养开始至28 d土壤速效钾含量略有增加，差异都不显著，但至培养56 d时，土壤速效钾含量显著下降，培养84 d又增加，与培养开始时相比差异不显著。施入高量钾镁肥的处理K2Mg2，从培养开始至28 d土壤速效钾含量显著增加，培养56 d时，土壤速效钾含量显著下降。

2.1.2  不同处理土壤中速效钾含量比较  由表2可知，随着钾肥用量的增加，无论施用镁肥与否，所有处理土壤中的速效钾含量显著增加。不施钾肥时（K0），无论施用镁肥与否，土壤中速效钾含量差异都不显著。

施入少量钾肥（K1），随着镁肥用量的增加，土壤中速效钾含量显著下降，但培养至56 d后，3个处理间土壤中速效钾含量差异不显著。

施入高量的钾肥且不施或施少量镁肥的处理（K2Mg0、K2Mg1），在整个培养时间，土壤中速效钾含量差异都不显著，但是高钾高镁处理（K2Mg2）仅在培养当天土壤中速效钾含量显著低于高钾低镁处理（K2Mg0、K2Mg1），但随着培养时间的延长，土壤中速效钾含量差异均不显著。

2.2  不同钾、镁肥用量对土壤中交换性镁含量的影响

2.2.1  各处理土壤中交换性镁含量随培养时间变化  由表3可知，随着培养时间的延长，所有处理几乎都是在培养14 d时，土壤交换性镁含量达到最低。不施镁、钾肥的处理（Mg0K0），与培养开始时相比，土壤中交换性镁含量明显减少，不施镁肥的另外2个处理（Mg0K1，Mg0K2）与培养开始时相比，差异不显著。

施入少量镁、钾肥的处理Mg1K1，土壤中交换性镁含量明显比培养开始时减少，施入少量镁肥的另外2个处理（Mg1K0，Mg1K2）与培养开始相比，差异不显著。

施入高量镁肥且不施钾肥的处理（Mg2K0），与培养开始时相比，土壤中交换性镁含量明显下降，施入高量镁肥的另外2个处理（Mg2K1，Mg2K2），与培养开始时相比，差异不显著。

2.2.2  不同处理土壤中交换性镁含量比较  由表4可知，随着镁肥用量的增加，无论施用钾肥与否，所有处理都是交换性镁含量明显增加。施入高量镁肥的3个处理（Mg2K0，Mg2K1，Mg2K2）土壤中交换性镁含量达到最大。不施镁肥（Mg0）或施入少量的镁（Mg0），无论施用钾肥与否，对土壤中交换性镁含量没有影响，差异不显著。施入高量的镁肥（Mg2），随着钾肥用量的增加，土壤中交换性镁含量显著下降，但随着培养时间的延长，土壤中交换性镁含量差异不显著。

2.3  不同施肥处理下土壤中的钾镁比

由表5可知，不施钾肥时，不施镁肥与少量镁肥的K+/Mg2+差异不显著，都显著高于施高量镁肥;当施低钾或高钾时，随着镁肥施用量增加，土壤中的K+/Mg2+显著降低。

3  讨论

3.1  施钾肥或镁肥对土壤中速效钾或交换性镁含量的影响

植物吸收的钾、镁主要来自土壤中的速效钾和交换性镁，因此土壤中钾、镁的有效性对于植物生长发育十分重要。本研究表明，施用钾肥或镁肥能显著提高土壤中速效钾或交换性镁含量，且施用量越大，速效钾或交换性镁含量越高，增幅分别46.54%～180.68%、12.48%～139.38%，这与许多学者进行的试验相一致。刘建霞等[21]在温室内的试验结果表明，土壤淋溶液中钾的浓度随施钾量的增加呈不同程度的升高趋势。闫波等[22]在日光温室内的试验结果显示，减少钾肥的施用能显著降低土壤固相、液相钾含量及K+所占比例。另一方面，黄东风等[23]的试验研究结果表明，在红壤菜地上施用镁肥（施硫酸镁112.5～ 450.0 kg/hm）能够明显提高蔬菜收获后土壤全镁和交换性镁含量，提高幅度分别为15.8%～68.4%和 29.0%～119.0%。李丹萍等[24]的室内土柱模拟试验表明，施用镁肥（折合MgO 100 mg/kg）后，3种土壤（黄壤、紫色土、红壤）施镁土层（0～ 15 cm）交换性镁含量提高了2～15倍。说明施用钾镁肥是提高土壤中速效钾和交换性镁含量的有效方法。

3.2  施镁肥对土壤中速效钾含量的影响

随着土壤培养时间的延长，土壤中速效钾含量会发生变化。本试验结果显示，通过向土壤中施加钾镁肥后，各处理的速效钾含量在培养过程中表现出先上升后下降的趋势，且速效钾含量几乎都是在培养至28 d时，达到最大值。这与李娟等[25]在烤烟上的研究结果相似。可见，在作物需钾关键时期的前28 d左右施钾肥，钾肥有效性及利用率最高，有利于提高环境效益和经济效益。本试验结果表明，土壤中施钾量分别为50、250 mg/kg，K+/Mg2+比值分别在1.80～0.64、3.76～1.36范围时（表5），随着K+/Mg2+减小，土壤中速效钾含量显著减少，且K+与K+/Mg2+比值存在极显著正相關（r=0.792**）。这与前人的研究结果相似，闫波等[22]的试验结果表明，随着施用镁肥量的增加，土壤固相钾饱和度有降低的趋势，镁饱和度有增加的趋势。Baier等[26]研究结果表明，随着土壤Mg2+/K+比值上升，土壤中可利用的钾含量下降。同样，Lal等[27]通过28 a长期定位施肥的研究表明：土壤交换性Mg2+/K+比值与作物吸钾量呈高度的相关性，对作物钾素的吸收有一定的影响。可能是因为过多的Mg2+将占据土壤胶体表面K+的交换吸附位，同时还竞争植物吸收的通道，进而就抑制钾素的吸收，降低钾素的有效性。因此，要平衡施用钾镁肥。本研究还表明，不施钾肥时，无论施用镁肥与否，对土壤中速效钾含量都没有影响，这可能与土壤类型以及试验条件等因素有关，可见，速效钾含量在一定水平时，K+/Mg2+比在一定范围内，Mg2+对K+具有拮抗作用。

3.3  施钾肥对土壤中交换性镁含量的影响

本研究表明，各处理交换性镁含量在培养过程中几乎呈现波浪式升降趋势，且几乎所有处理在培养至14 d降到最低，这可能与土壤类型有关。可见，在施镁肥时，避免在作物需镁关键期前14 d左右施镁肥，容易造成作物缺镁。

本研究发现，在施高量镁肥150 mg/kg，K+/ Mg2+比值在0.45～1.60范围内（表5），随着K+/Mg2+比值的升高，土壤中交换性镁含量显著下降，且Mg2+与K+/Mg2+比值存在极显著负相关（r= 0.579**）。这可能是因为K+是一价离子，土壤胶体对其吸持能力比对Mg2+小的多，但当这两类离子同时存在于胶体的交换位置时，交换性镁则被迫进入双电层的内层，从而降低了交换性镁的活性[28-29]。这与其他学者的研究结果一致，李延等[30]的研究结果表明，土壤交换性镁含量与交换性K+/Mg2+比值存在极显著负相关（r=0.450**）。唐莉莉等[31]的温室土壤培育实验结果显示，施用镁肥增加了土壤交换性镁的含量，但其增加量有随施钾量的增加而减少的趋势。本研究还发现，在施高量镁肥的情况下，随着培养时间的延长，无论施用钾肥与否，土壤交换性镁含量差异不显著，表明随着时间的延长，土壤中速效钾对交换性镁的抑制作用减弱。本研究同时还发现，在不施镁肥或施少量镁肥时，无论施用钾肥与否，对土壤中交换性镁含量没有影响。可见，当施镁量为0、30 mg/kg，K+/Mg2+比值分别在1.13～3.76、0.72～ 3.01范围时，土壤中交换性镁含量差异不显著，这可能与不同的土壤类型以及试验条件等因素有关。本试验只进行了砖红壤中钾镁相互作用规律研究，其他类型土壤的相似规律还有待进一步研究。

4  结论

施用钾镁肥是提高土壤中速效钾和交换性镁含量的有效方法。

不施钾肥时，无论施用镁肥与否，对土壤中速效钾含量都没有影响;施钾量分别为50、250 mg/kg，K+与K+/Mg2+比值存在极显著正相关（r=0.792**），即高镁对钾有拮抗作用。

在不施镁肥或施少量镁肥时，无论施用钾肥与否，对土壤中交换性镁含量没有影响。在施高量镁肥（150 mg/kg），Mg2+与K+/Mg2+比值存在极显著负相关（r=0.579**），随着培养时间的延长，钾对镁拮抗减弱。

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