腐殖酸及有机肥对土壤中钾淋溶规律的影响

郝会军 蔡朝阳 张溪 王洪波

摘要：采用土柱淋溶方法，研究有机-无机复混肥养分缓释及其对土壤中钾元素淋溶的影响。结果表明，在0～30 cm土壤中，有机复合肥和腐殖酸肥料处理的淋出液中钾浓度、钾积累淋出量、钾淋出率均明显高于普通肥料，并且腐殖酸肥料处理要高于有机复合肥处理;在30～60 cm土壤中，各处理的淋出液中钾浓度、钾积累淋出量没有明显差异;在60～90 cm土壤中，普通肥料处理的淋出液中钾浓度高于腐殖酸肥料和有机复合肥，腐殖酸肥料和有机复合肥淋溶液中钾浓度基本与空白处理相当;普通肥料钾积累淋出量及钾淋出率明显高于有机复合肥和腐殖酸肥料处理。试验末期0～30 cm土壤中有机复合肥和腐殖酸肥料处理的钾含量均明显高于普通肥料处理，其他土层各处理钾含量差异不明显。可见，腐殖酸肥料及有机复合肥对钾的释放有一定的促进作用，对钾养分的释放起到明显的缓效释放作用。

关键词：有机肥;腐殖酸;钾;淋溶;复合肥;有机-无机复混肥

中图分类号：S141   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）11-0197-04

收稿日期：2020-10-22

作者简介：郝会军（1977—），男，陕西府谷人，硕士，副教授，主要从事土壤与植物营养相关研究。E-mail：359312051@qq.com。

我国钾肥的当季利用率较低，为30%～35%，钾的严重损失，造成了直接的经济损失。因此，提高钾肥利用率，发展可持续的高效农业已成为世界共同关注的问题[1]。有机肥不仅含有植物所需的多种营养元素，对作物生长发育及体内生理代谢有刺激作用，而且具有改良土壤物理结构，增强作物抗旱抗寒能力，防治植物病虫害和提高免疫力的特点[2]。特别是以泥炭等为载体的腐殖酸肥无须经过一般有机肥的腐解、消毒、除臭等处理，对环境无任何污染。腐殖酸对肥料的养分具有缓释作用，因为腐殖酸（如硅藻土、火山尘灰、泥煤、皂土）与肥料混合施入土壤后，其中的腐殖酸可起到吸附载体的作用，养分的释放过程即养分的解析过程会受载体性质的影响[3-5]。

本试验通过室内模拟与田间试验相结合的方法研究腐殖酸及有机肥对土壤钾（K）素淋溶规律的影响，以期建立钾肥释放曲线，为大田作物高产简化施肥、经济合理施肥提供技术支撑与依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年3—6月在河北农业大学土壤实验室完成。供试土壤为河北省保定市清苑大田土，质地为沙壤土，采样深度为0～20 cm，容重为1.45 g/cm3，其基本理化性质：有机质、全氮、全磷含量分别为5.61、2.16、5.32 g/kg，pH值为8.57，碱解氮、速效磷、速效钾、有效锰、有效锌含量分别为36.27、19.59、81.59、8.35、0.80 mg/kg。

供试肥料：尿素（N含量46%）、重过磷酸钙（P2O5含量46%）、氯化钾（K2O含量60%）、腐殖酸复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为16%、8%、8%）、康帝有机肥（N、P2O5、K2O含量分别为10%、5%、5%）。

供试土柱规格为高100 cm，内径10 cm的聚氯乙烯（PVC）塑料管。

1.2 试验设计

本试验采用间接土柱淋溶法，试验装置如图1所示，共设空白（NP）、普通肥料（NPK）、腐殖酸复合肥和康帝有机肥4个处理，每个处理3次重复，施肥量见表1。

土柱先装入11.45 kg（80 cm）原状土，再按同样的紧实度装入1.175 kg土壤与肥料的混合物（10 cm处）。为了尽可能减少和消除土柱的边际效应，整个装置采用滴灌加水，滴水点在离土壤上方10 cm处。

第1次在土柱中加入3.2 L蒸馏水使土壤水分饱和，室温下培养1 d后一次性加入150 mL水进行

第1次淋溶，分别在土柱的上、中、下层收集淋溶液各50 mL;培养3 d后，再加入150 mL水进行第2次淋溶，并收集各层的淋溶液，共淋溶15次。

1.3 测定项目及方法

测定收集淋溶液的钾含量。土壤常规分析按照《土壤农化分析》测定，淋溶液中钾含量采用火焰光度法测定。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 0～30 cm淋溶液中钾浓度的比较

由图2可知，淋溶过程中，0～30 cm土壤淋溶液中钾浓度变化曲线呈“M”形，试验的第19天出现第1个峰，各处理间钾浓度的变化范围为4.49～5.78 μg/mL;试验的第37天出现第2个峰，各处理间钾浓度的变化范围为3.71～7.11 μg/mL。试验第1～19天钾浓度的升高可能是由于肥料的溶解释放出了钾养分，之后随着钾的向下淋溶而降低，再次升高可能是土壤本身吸附的钾释放到土壤溶液中造成的。第6次淋溶（试验第16天）时，腐殖酸復合肥和康帝有机肥与NPK处理中钾浓度相似。从第7次淋溶（试验第19天）开始，2种肥料中钾的淋溶就一直大于普通肥料钾的淋出液浓度[除第9次淋溶（试验第25天）]，并且腐殖酸复合肥的钾淋溶液浓度一直大于康帝有机肥。可见，腐殖酸及有机物能对养分的释放起到一定得缓效释放作用。

2.2 30～60 cm土壤淋溶液中钾浓度的比较

如图3所示，各处理中钾浓度变化不明显，且浓度变化没有规律。究其原因很可能是上层土壤中的钾淋溶到中层，或者是中层的钾淋溶到下层，致使中层土壤中的钾浓度呈现不规则状态，但从整体趋势上看，各处理还是比较一致的。

2.3 60～90 cm土壤淋溶液中钾浓度的比较

如图4所示，60～90 cm土壤淋溶液中，从第8次淋溶（试验第22天）开始钾淋出液的浓度趋于稳定，但NPK的钾淋出液浓度一直高于腐殖酸复合肥和康帝有机肥。可见NPK中的部分钾淋溶到下层土壤中，这部分钾是不能被植物所利用的，但腐殖酸复合肥和康帝有机肥淋溶液中钾浓度基本与空白处理（NP）相当，这说明腐殖酸复合肥和康帝有机肥处理在土壤中分解出的有机分子对K+的淋溶有一定的抑制作用。

2.4 0～60 cm土壤淋溶液中鉀累积淋出量的比较

不同处理在不同土层钾累积淋出量曲线呈均匀上升趋势。相邻2次淋溶间钾淋出量的差值较小，随着钾淋溶时间的延长，淋出量没有急剧降低的现象，其淋出量比较稳定。

在0～30 cm土壤淋溶过程中，从第9次淋溶开始，腐殖酸复合肥和康帝有机肥的钾累积淋出量明显升高，且随淋溶次数的上升，钾累积淋出量的增长比例不断变大（图5）。在30～60 cm淋溶液中土层钾累积淋出量没有明显差异，腐殖酸复合肥与康帝有机肥在第6次淋溶后累积淋出量稍高于NPK肥料，在这个土层中钾很容易淋溶到下层土壤中，但腐殖酸复合肥及康帝有机肥中的秸秆对钾的淋溶有抑制作用，因此使30～60 cm土壤中钾累积淋出量稍高于其他处理（图6）。

2.5 60～90 cm土壤淋溶液中钾累积淋出量的比较

图7表明从第2次淋溶（试验第4天）开始，NPK处理中钾的累积淋出量明显升高。在普通肥料处理中钾养分被淋溶到下层，不能被植物吸收，会造成钾流失，而康帝有机肥和腐殖酸复合肥中养分累积基本与空白相当。值得注意的是， 从第8次淋溶开始，腐殖酸复合肥中的钾含量略低于空白，表明腐殖酸复合肥可以利用土壤中不易利用的部分钾元素，通过上层淋出，在0～30 cm 腐殖酸的累积淋出量明显高于其他处理（图5）。

2.6 钾淋出率的比较

从表2可以看出，在0～30 cm土壤淋溶液中腐殖酸复合肥和康帝有机肥的淋出率明显高于NPK，表明腐殖酸复合肥和康帝有机肥中的秸秆对土壤中钾的释放有很强的促进作用[6]，但60～90 cm土壤中腐殖酸复合肥和康帝有机肥的淋出率很低，而普通肥料在60～90 cm的淋出率很高， 表明普通肥料很容易淋溶到60～90 cm土壤中，这部分养分无法被植物吸收，从而使肥料的利用率降低。

2.7 试验末期土壤中钾养分含量

土壤各种形态钾素之间相互转化，并处于动态平衡，在矿物风化和土壤发育过程中，矿物钾可以逐渐向非交换性钾或缓效钾转化，非交换性钾也可以向交换性钾和水溶性钾转化[7]。试验末期土壤中钾含量如表3所示， 0～30 cm土壤中康帝有机肥和腐殖酸复合肥的钾含量明显高于普通肥料，但30～60 cm 各处理间无明显差异，原因可能是腐殖酸复合肥中的腐殖酸和康帝有机肥秸秆中含有的钾释放出来[8]，还有可能是有机物活化了土壤中难利用的部分钾。

3 结论

有机-无机复混肥与普通无机复混肥相比具有明显的缓释效果。康帝有机肥、腐殖酸复合肥和普通复混肥钾淋溶液浓度、累积淋出量的对比结果表明，腐殖酸复合肥及康帝有机肥是一种具有缓释效果的有机-无机复合肥。康帝有机肥和腐殖酸复合肥中的钾在早期较普通NPK复混肥的释放速率低。康帝有机肥和腐殖酸复合肥在后期钾的释放速率高于普通NPK复混肥中钾的释放速率，并且可能有活化土壤中难利用钾的作用。

参考文献：

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[2]牛新湘，马兴旺. 农田土壤养分淋溶的研究进展[J]. 中国农学通报，2011，27（3）：451-456.

[3]沈筱染，李绍才，孙海龙. 氮磷钾在两种基质中的淋溶研究[J]. 北方园艺，2016（17）：179-183.

[4]张一扬，方丽婷，帅京彤，等. 腐殖酸原料对植烟土壤钾素淋溶的影响[J]. 腐植酸，2019（3）：25-33.

[5]周杰文，李海平，肖志新，等. 木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施对酸化植烟土壤养分与烟叶品质的影响[J]. 江苏农业科学，2019，47（8）：112-116.

[6]董艳红，王火焰，周健民，等. 不同土壤钾素淋溶特性的初步研究[J]. 土壤，2014，46（2）：225-231.

[7]金继运. 土壤钾素研究进展[J].土壤学报，1993，30（2）：95-100.

[8]Tan K H. The release of silicon，aluminum and potassium during decomposition of soil mineral by humic acid [J]. Soil Science，1980，129（1）：5-11.