新乡市耕地土壤速效钾含量变化及其效应分析

张宝光 黄卫 王向前 李晓雯 张超男 杨生智

摘要 新鄉市土壤养分监测网点1982—2021年监测结果显示，速效钾40年间增加了30.56%，平均每年增加1.1 mg/kg，2021年速效钾含量达188 mg/kg，显现出了秸秆还田和“补钾工程”的成效。2005—2021年共采集土样14 873个，速效钾含量与土壤质地密切相关，按照砂土、砂壤、轻壤、中壤以上质地，速效钾含量逐渐递升，由89 mg/kg递升至150 mg/kg。各县（市）差异很大，黄河故道面积最大的延津县最低147 mg/kg，具有郇封岭古黄河高滩地的获嘉县最高达255 mg/kg；对小麦、玉米进行增施钾肥试验，1 hm2施K2O 79.2、81.0 kg，平均增产分别为504、420 kg，以钾素含量最低的风沙土、潮土增产效果最好，而含钾量较高的褐土增产效果较差。按照相对产量，建立了一套小麦、玉米土壤速效钾丰缺指标及施肥参数。在小麦生产中，确立了极低、低、中、高4级标准，土壤速效钾含量属于极低、低水平的分别占3%、11%；属于中等水平的占18%；而高水平的则占68%。说明新乡市大部分地区已经属于富钾区，生产中应改变全面补钾的施肥原则，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富钾地区实行“稳钾”对策，在砂土、砂壤土、轻壤土地区继续采取“补钾”施肥策略。

关键词 新乡市；土壤速效钾含量；监测；丰缺指标；施肥策略

中图分类号 S153.6 文献标识码 A 文章编号 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

作者简介 张宝光（1968—），男，河南原阳人，高级农艺师，从事农业技术研究与推广。*通信作者，农艺师，从事土壤肥料技术研究与推广。

新乡市土壤类型复杂，耕地土壤主要是潮土与褐土。北部是太行山及山前洪积扇，土壤类型主要为褐土，东南部是黄河洪冲积平原，以潮土为主［1］。其中由西南至东北经原阳县、新乡县、延津县、卫辉市分布着以砂壤、轻壤为主的黄河故道，土壤养分含量差异较大。历史上风沙严重，曾经有“北望沙门桥，无风亦起尘”。这些因素，决定了全市土壤养分尤其是钾素含量地区性分布差异大，而钾素是作物生长发育所需三要素之一［2-4］。速效钾可以被农作物当季吸收利用，对作物产量具有直接影响［5-6］。部分土壤缺钾问题一直是困扰全市农业生产的重要因素，从1986年全国第二次土壤普查开始，就对钾素问题开始重视，21世纪初，提出“补钾工程”，在小麦生产中制定了“稳氮增磷补钾增微”的施肥原则［7］。2012年前后，全面实施秸秆还田，对于提高土壤钾素起到了显著作用［8］，有效促进了全市农业生产发展。但2021年全市耕地速效钾含量平均已达188 mg/kg，尤其是在山前洪积扇褐土区、郇封岭及古黄河高滩中壤、重壤、淤土富钾区，土壤速效钾含量已达200 mg/kg以上。增施钾肥效益已明显下降。因此，研究全市土壤钾素含量变化与分布、探讨钾肥施用效果，从而制定相应对策，对于减肥增效、减少面源污染具有重要意义［9-10］。笔者分析1982—2021年40年间土壤速效钾变化状况，了解全市土壤速效钾含量现状，对施用钾肥效果进行分析，研究制定施用钾肥有关参数，以期在指导大田生产配方施肥、化肥减量增效工作中决策应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料 ①全国第二次土壤普查资料《新乡土壤》［1］；②新乡市土壤养分监测网106个耕地养分长期定位自然监测点1982—2021年监测结果；③新乡市测土配方施肥项目数据库2020年695个耕地土壤样品化验结果；④新乡市测土配方施肥项目数据库2005—2021年14 873个样品化验结果；⑤新乡市2005—2020年小麦、玉米测土配方施肥试验资料。

1.2 测定方法

土壤速效钾按照全国配方施肥技术规程［11］，采用NY/T 889—2004中性乙酸铵溶液浸提-火焰光度计法进行测定。

2 结果与分析

2.1 新乡市土壤有效钾40年变化情况

从表1可以看出，1982—1984年新乡市土壤速效钾平均含量为144 mg/kg，2021年的土壤速效钾平均含量为188 mg/kg，按照全国第二次土壤普查技术规程，属于高水平的Ⅱ级（150～200 mg/kg）。40年间增加了30.56%，平均每年增1.1 mg/kg；其中1982—1998年呈逐年下降趋势，最低为104 mg/kg，2000年以后增幅变大，呈直线上升状态。其原因与2000年以来禁止焚烧玉米秸秆、实行粉碎还田和同时实施“补钾工程”密切相关。全市1986年平均施K2O 12.15 kg/hm2，2001年以后投入量平均达52.65 kg/hm2，以后逐年上升，2021年達113.8 kg/hm2，可见无机养分的投入与土壤动态养分含量的增长是同步的。这与宋小顺等［12］的研究结果一致。实行秸秆还田，是培肥地力、提高耕地含钾量更为有效的办法，应当肯定并继续坚持实施全面秸秆还田［13-14］。

2.2 速效钾含量分布

根据新乡市土壤养分监测网点106个长期固定监测结果显示，各县间差异很大，分布在黄河冲击低洼平原的原阳县、封丘县、延津县及分布有黄河故道的新乡县较低，为147～167 mg/kg，以黄河故道面积最大的延津县最低147 mg/kg，而具有山前洪积扇的辉县市则高达224 mg/kg，具有郇封岭古黄河高滩地的获嘉县最高达255 mg/kg（表2）。

2.3 新乡市主要土壤类型及耕层不同质地土壤速效钾含量分布

根据2005—2021年全市测土配方施肥及化肥减量增效项目采集14 873个土样，化验分析结果显示，砂土速效钾含量最低，为89 mg/kg；重壤土速效钾含量最高，为156 mg/kg；中壤、重壤、轻黏、中黏速效钾含量为147～156 mg/kg，平均为150 mg/kg。从不同土壤质地速效钾含量差异情况来看，中黏土速效钾含量差异最小，变异系数为13.32%；按照砂土、砂壤、轻壤、中壤以上质地顺序，速效钾含量逐渐递升，呈正相关关系（表3、图1）。

2.4 小麦、玉米增施钾肥增产效果

2005年以来全市对小麦、玉米进行增施钾肥试验86、59个点位，施K2O 79.2、81 kg/hm2，小麦、玉米全钾区比无钾区平均增产分别为504、420 kg/hm2。可见，小麦增施钾肥效果比玉米好，这与新乡市玉米通常种植在含钾量偏高的中壤以上地块也有密切关系。在钾素含量最低的风沙土、潮土上开展试验，增产效果最好；而含钾量较高的褐土试验效果较差（表4、5）。因此，生产中要重点在质地偏砂土壤和小麦上增施钾肥。

2.5 新乡市小麦钾素丰缺指标及施肥参数

分别对全市小麦300个试验点开展的3414、五区丰缺试验等进行统计分析，建立施肥量与作物产量之间的肥料效应函数，通过建立的三元二次和一元二次等肥料效应函数计算每个试验的最高产量施肥量与最佳经济效益施肥量，并对多年、多点的计算结果进行分类汇总，分别得出小麦在不同区域的适宜氮、磷、钾用量和范围。结合河南省小麦生产指导意见，确定了新乡市小麦钾素丰缺指标及施肥参数（表6）［15-16］。

由表6可知，土壤速效钾（K）小于64 mg/kg，小麦相对产量（即不施钾处理产量/全肥区产量×100%）为75%～85%，为速效钾含量极低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下，施钾肥（K2O）120 kg/hm2；速效钾（K）64～91 mg/kg，相对产量85%～90%，为速效钾含量低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下施钾肥（K2O）90 kg/hm2；速效钾（K）>91～131 mg/kg，相对产量90%～95%，为速效钾含量中等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下，施钾肥（K2O）45 kg/hm2；速效钾（K）大于131 mg/kg，相对产量大于95%，为速效钾含量高等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下，施钾肥（K2O）22.5 kg/hm2，或连续3年秸秆还田田块可免施钾肥。

2.6 新乡市土壤速效钾含量丰缺状况

以2020年新乡市耕地质量调查监测695个样点统计分析，土壤速效钾含量属于极低、低水平的仅占3%、11%；属于中等水平的占18%；而高水平的则占68%（表7、图2）。说明新乡市大部分地区已经属于富钾区，生产中应改变全面补钾的施肥原则，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富鉀地区实行“稳钾”对策，一般单季施K2O 22.5～45.0 kg/hm2；在沙土、砂壤土、轻壤土地区继续采取“补钾”施肥策略，一般单季施K2O 90～120 kg/hm2。

3 结论与讨论

新乡市1982—2021年，土壤速效钾含量从1982年开始，持续下降至1997年，在1998年全面开展秸秆还田及“补钾工程”后，速效钾含量持续快速回升。40年间，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，达到国家Ⅱ级标准。可见实施秸秆还田及“补钾工程”对于培肥地力作用显著。秸秆还田，提高土壤肥力，减少环境污染，既有利于国家藏粮于地战略，又有助于实现绿水青山就是金山银山，生产中应该坚持实施［17-21］。

3.1 速效钾含量分布状况

各县间差异很大，以黄河故道面积最大的延津县最低147 mg/kg，具有郇封岭古黄河高滩地的获嘉县最高达255 mg/kg；分布在黄河冲击低洼平原的原阳县、封丘县、延津县及分布有黄河故道的新乡县较低，为147～167 mg/kg，而具有山前洪积扇的辉县卫辉则高达220 mg/kg以上。这一分布规律与土壤类型，尤其是表层质地密切相关。砂土速效钾含量最低，为89 mg/kg；重壤土速效钾含量最高，为156 mg/kg；中壤、重壤、轻黏、中黏含量147～156 mg/kg，平均150 mg/kg。按照砂土、砂壤、轻壤、中壤以上质地，速效钾含量逐渐递增。

3.2 增施钾肥效果评估

对小麦、玉米进行增施钾肥试验，1 hm2施K2O 79.2、81.0 kg，平均增产分别为504、420 kg。可见，小麦增施钾肥效果比玉米好。以钾素含量最低的风沙土及潮土增产效果最好，而含钾量较高的褐土效果较差。因此，生产中要重点在质地偏砂土壤和小麦上增施钾肥。

3.3 按照相对产量，建立了一套小麦土壤速效钾丰缺指标及施肥参数

在小麦生产中，确立了极缺、缺、中等、丰等4级标准。其中含量小于64 mg/kg，小麦相对产量为75%～85%，为速效钾含量极低水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下，施钾肥（K2O）120 kg/hm2；速效钾（K）64～91 mg/kg，相对产量85%～90%，为速效钾含量低水平；速效钾（K）>91～131 mg/kg，相对产量90%～95%，为速效钾含量中等水平；速效钾（K）大于131 mg/kg，相对产量大于95%，为速效钾含量高等水平，在5 250～8 250 kg/hm2情况下，施钾肥（K2O）22.5 kg/hm2，在低产区小于250 kg/hm2，可免施钾肥。

3.4 土壤速效钾含量丰缺状况

土壤速效钾含量属于极低、低水平的仅占3%、11%；属于中等水平的占18%；而高水平的则占68%。说明新乡市大部分地区已经属于富钾区，生产中应改变全面补钾的施肥原则，需因地制宜，在褐土及潮土中壤、重壤、黏土等富钾地区实行“稳钾”对策，一般单季施K2O 22.5～45.0 kg/hm2，在砂土、砂壤土、轻壤土地区继续采取“补钾”施肥策略，一般单季施K2O 90～120 kg/hm2。

参考文献

［1］ 郭青峰，郭镇静，郭永光.新乡土壤［M］.北京：海洋出版社，1992：83-86.

［2］ 曹雅琪，王寅，朱琳，等.土壤-作物系统综合管理对春玉米产量及磷、钾养分利用的长期影响［J］.华中农业大学学报，2022，41（2）：88-97.

［3］ 白由路.植物营养与肥料研究的回顾与展望［J］.中国农业科学，2015，48（17）：3477-3492.

［4］ 刘磊，廖萍，邵华，等.施石灰和秸秆还田对双季稻田土壤钾素表观平衡的互作效应［J］.作物学报，2022，48（1）：226-237.

［5］ 陈洋，齐雁冰，王茵茵，等.秦巴中部山区耕地土壤速效钾空间变异及其影响因素［J］.环境科学研究，2017，30（2）：257-266.

［6］ DENT D.Soil as world heritage［M］.Berlin，Germany：Springer Netherlands，2014.

［7］ 高翠民，杨永辉，潘晓莹，等.氮、磷、钾配施对不同土壤类型小麦-玉米产量及灌水利用率的影响［J］.河南农业科学，2017，46（5）：20-26.

［8］ 湛玉曼，郝小雨，肖洋.不同有机物料还田对土壤钾素影响研究进展［J］.黑龙江农业科学，2021（11）：106-112.

［9］ 关静，王晗，王辉.肥料与农业可持续发展的关系探析［J］.河南农业，2019（4）：17-18.

［10］ 蒋连芬，陈海波，童星，等.配方施肥对水稻产量和肥料利用率的影响［J］.农业装备技术，2017，43（2）：29-31.

［11］ 中华人民共和国农业部.全国配方施肥技术規程［M］.北京：中国农业出版社，2006.

［12］ 宋小顺，蔡海兰，李俊玲，等.耕地养分的投入对农作物增产及土壤培肥效应的探讨［J］.河南职技师院学报，1997，25（3）：19-23.

［13］ 程文龙，韩上，武际，等.连续秸秆还田替代钾肥对作物产量及土壤钾素平衡的影响［J］.中国土壤与肥料，2019（5）：72-78.

［14］ 吴婕，朱钟麟，郑家国，等.秸秆覆盖还田对土壤理化性质及作物产量的影响［J］.西南农业学报，2006，19（2）：192-195.

［15］ 武志斌，王向前，侯文林，等.强筋小麦施肥技术规程：DB 4107/T 174—2019［S］.新乡：新乡市市场监督管理局，2019.

［16］ 田芳.新乡市小麦施肥现状调查与评价［J］.安徽农学通报，2013，19（16）：69-70.

［17］ 柴如山，安之冬，马超，等.我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力［J］.植物营养与肥料学报，2020，26（2）：201-211.

［18］ 武际，郭熙盛，鲁剑巍，等.不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响［J］.生态学报，2013，33（2）：565-575.

［19］ 张立恒，刘宝军，程杰，等.干旱地区不同有机物料还田研究进展［J］.安徽农业科学，2020，48（19）：18-22，37.

［20］ 刘天学，纪秀娥.焚烧秸秆对土壤有机质和微生物的影响研究［J］.土壤，2003，35（4）：347-348.

［21］ 曾研华，吴建富，曾勇军，等.机收稻草全量还田减施化肥对双季晚稻养分吸收利用及产量的影响［J］.作物学报，2018，44（3）：454-462.