全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：９３６－９４２ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４１２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０１－２４ 接受日期：２０１５－０４－０７ 网络出版日期：２０１５－０５－０６
基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（２０１２０３０３０－０８－０３）；“十二五”农村领域国家科技计划课题（２０１２ＢＡＤ０９Ｂ０１－１）；山西省留学人
员管理委员会办公室项目（２０１３－１４９）；山西省软科学研究项目（２０１３０４１０５５－０１）资助。
作者简介：解文艳（１９７８—），女，山西曲沃人，助理研究员，博士研究生，主要从事旱作农田资源高效利用研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｗｙ６０１８０６０＠１６３ｃｏｍ
秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响
解文艳１，周怀平１，杨振兴１，路慧英２，关春林１，武文丽１
（１山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原 ０３０００６；
２山西省文水县水利水保局，山西文水 ０３２１００）
摘要：【目的】在春玉米为主的山西省进行定位试验，探明不同秸秆还田方式对大田作物产量和耕层土壤钾素状况
的影响。【方法】春玉米长期定位试验于１９９２ ２０１１年在典型褐土上进行。试验设秸秆不还田（ＣＫ）、秸秆覆盖
还田（ＳＭ）、秸秆粉碎后还田（ＳＣ）、过腹还田（ＣＭ）四种方式。秸秆还田量为６ｔ／ｈｍ２，过腹产生的湿牛粪施用量为
４５ｔ／ｈｍ２。每年玉米收获期采取植物样品，用于玉米植株茎叶和籽粒钾素含量的测定；采集０—２０ｃｍ土壤样品，用
于土壤各分级形态钾的测定。２０１１年分析测定了０—２０ｃｍ、２０—４０ｃｍ、４０—６０ｃｍ、６０—８０ｃｍ和８０—１００ｃｍ土层
速效钾、缓效钾及全钾含量。【结果】１）在施用氮磷肥的基础上，不同秸秆还田方式增产显著，玉米增产幅度为
１１５８％ ２０９１％。处理之间增产幅度表现为ＣＭ＞ＳＭ＞ＳＣ＞ＣＫ。２）秸秆还田处理较不还田处理可不同程度提
高耕层土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾的含量。矿物钾在全钾中的比例降
低。３）与定位开始相比，连续１０年秸秆还田土壤的速效钾含量明显提高，不还田对照则逐渐下降。４）不同秸秆还
田方式各处理作物吸钾量明显高于施钾量，致使土壤钾素逐渐耗竭，土壤供钾能力降低；ＳＭ、ＳＣ、ＣＭ处理的钾素表
观平衡系数分别为０４５、０５６、０７４。与对照相比，秸秆还田依然有利于钾素养分的收支平衡，减轻作物对土壤钾
素的消耗，缓解土壤钾素肥力下降的程度。【结论】在几种秸秆还田中，以秸秆过腹还田（ＣＭ）最有利于钾素的收支
平衡，减轻作物对土壤钾素的消耗，缓解土壤钾素肥力下降程度，进而维持土壤钾素肥力的稳定。
关键词：褐土；秸秆还田；土壤钾素
中图分类号：Ｓ１４１４；Ｓ１５８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０９３６－０７
Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｍｏｄｅｓｏｎｐｏｔａｓｓｉｕｍｂａｌａｎｃｅ
ａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｏｏｌｉｎｃｉｎｎａｍｏｎｓｏｉｌ
ＸＩＥＷｅｎｙａｎ１，ＺＨＯＵＨｕａｉｐｉｎｇ１，ＹＡＮＧＺｈｅｎｘｉｎｇ１，ＬＵＨｕｉｙｉｎｇ２，ＧＵＡＮＣｈｕｎｌｉｎ１，ＷＵＷｅｎｌｉ１
（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＳｈａｎｘｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ０３０００６，Ｃｈｉｎａ；
２ＷｅｎｓｈｕｉＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢｕｒｅａｕ，Ｗｅｎｓｈｕｉ，Ｓｈａｎｘｉ，０３２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ａｌｏｎｇｔｅｒｍｌｏｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅｍａｉｎｇｒｏｗｉｎｇａｒｅａｏｆｓｐｒｉｎｇｍａｉｚｅ
ｉｎＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ，ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｅｃｔｉｖｅｍｏｄｅｓｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｓｗｉｔｈｈｉｇｈｙｉｅｌｄａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ｂａｌａｎｃｅ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｒｏｍ１９９２ｔｏ２０１１ｉｎｔｙｐｉｃａｌｃｉｎｎａｍｏｎｓｏｉｌｗｉｔｈ
ｓｐｒｉｎｇｍａｉｚｅａｓｔｅｓｔｅｄｃｒｏｐ．Ｆｏｕｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｉｎｃｌｕｄｅｄ，ｎｏｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ（ＣＫ），ｄｉｒｅｃｔｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＳＭ），
ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＳＣ）ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｆｔｅｒｌｉｖｅｓｔｏｃｋｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（ｃａｔｌｅｍａｎｕｒｅ，ＣＭ）．Ｓｔｒａｗｗａｓ
ｒｅｔｕｒｎｅｄ６ｔ／ｈｍ２，ａｎｄｔｈｅｗｅｔｃａｔｌｅｍａｎｕｒｅａｍｏｕｎｔｗｅｒｅ４５ｔ／ｈｍ２Ｔｈｅ０－２０ｃｍｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄ
ｅｖｅｒｙｙｅａｒａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔａｎｄｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆｒａｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎ２０１１，ｔｈｅｓｏｉｌＫｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｉｎ０－２０，２０－４０，４０－６０，６０－８０ａｎｄ８０－１００ｃｍｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄａｎｄｔｈｅＫｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．
【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｎｏｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ，ａｌｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔｒａｗｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄｂｙ
１１５８％－２０９１％，ａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓｆｏｌｏｗｔｈｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆＣＭ＞ＳＭ＞ＳＣ＞ＣＫ．２）Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ
ａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｓｌｏｗｌｙａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ
４期 解文艳，等：秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响
ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｍｉｎｅｒａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｔｈｅｓｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｂｅｃａｍｅｌｏｗｅｒｅｄａｎｄｏｔｈｅｒｆｒａｃｔｉｏｎｓｒａｉｓｅｄ．３）
Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒａｉｓｅｄｉｎｌｏｎｇｔｅｒｍ
ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（ＳＭ，ＳＣａｎｄＣＭ），ｗｈｅｒｅａｓｔｈａｔｇｒａｄｕａｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｃｏｎｔｒｏｌ．４）Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｓｔｉｍｕｌａｔｅ
ｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏａｇｒａｄｕａｌｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｗｉｔｈａｐｐａｒｅｎｔｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅ０４５，０５６ａｎｄ０７４，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｂｕｔｆｏｒａｌｏｆｔｈａｔ，ｔｈｅ
ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｐｒａｃｔｉｃｅｓｔｉｌｈｅｌｐｅｄｓｕｓｔａｉｎｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｂａｌａｎｃｅａｎｄａｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｏｏｌ，ａｎｄ
ｍａｉｎｔａｉｎａｓｔａｂｌｅｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｕｐｐｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｌａｎｄａｆｔｅｒｌｉｖｅｓｔｏｃｋ
ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（ｃａｔｌｅｍａｎｕｒｅ，ＣＭ）ｃａｎｓｕｓｔａｉｎｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｂａｌａｎｃｅ，ｒｅｓｔｏｒｅｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍａｆｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｙｃｒｏｐｓ，
ａｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｏｏｌ，ａｎｄｍａｉｎｔａｉｎａｓｔａｂｌｅｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｕｐｐｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｃｉｎｎａｍｏｎｓｏｉｌ牷ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｌａｎｄ牷ｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｂａｌａｎｃｅ
世纪９０年代以来，随着农业生产的发展，农作
物产量的大幅度提高，氮、磷化肥的大量施用和有机
肥施用量的减少，我国农田土壤钾素多年来一直处
于亏缺状态［１］。中国是世界秸秆产量大国［２］，据统
计，２００６年中国玉米、水稻、小麦三大作物的秸秆产
量达５８９×１０８ｔ［３］，占到秸秆总量的７７２％，而且
秸秆钾素含量较高，三大作物秸秆钾养分数量占到
总量的７３９％，充分利用现有钾肥和秸秆，是目前
平衡施肥中极其重要的课题之一。
长期定位试验是非内外研究施肥对作物产量及
养分平衡的影响的一种行之有效的方法［４］。氮磷
肥基础上施用钾肥或氮磷钾肥配合秸秆还田对各形
态钾素的影响及对土壤钾库贡献和作物产量的影响
已有许多报道［１，５－１１］，对同一地区同一生态系统下不
同秸秆还田方式间对各形态钾素的影响及对土壤钾
库贡献的研究较少。由于土壤钾素的存在形态、分
布及其植物有效性是决定土壤供钾能力的重要因
素［１０］，因此，本研究以褐土区土壤上进行的秸秆还
田长期定位试验资料，探讨秸秆增钾效应、土壤钾素
平衡和各形态钾分布特点，为不同类型土壤的钾肥
资源优化管理提供科学依据。
１ 材料与方法
１１ 试验点概况
长期秸秆还田定位试验布置在中国北方半湿润
偏旱区的山西省寿阳县宗艾村北坪旱塬地上，试验
田地理坐标为 Ｎ３７°５８′２２０″ ２４４″、Ｅ１１３°０６′
３７８″ ３９９″，海拔１１３０米；多年平均气温７６℃，
大于１０℃ 积温３４００℃，无霜期为１３５ １４０ｄ；年
平均降水量５０１１ｍｍ（年际间降水变率大），７０％
左右的降水集中在６ ９月份，干燥度为１３，属半
湿润偏旱区。
试验地块基本平坦，土层深厚，地下水埋深在地
表５０ｍ以下。供试土壤为褐土，成土母质为马兰黄
土。１９９３年试验前耕层土壤（０—２０ｃｍ）基本理化
性状为：有机质含量２３５ｇ／ｋｇ、全氮１０７ｇ／ｋｇ、硝
态氮２１１７ｍｇ／ｋｇ、有效磷（Ｐ）４９７ｍｇ／ｋｇ、速效钾
（Ｋ）１１７２ｍｇ／ｋｇ、土壤ｐＨ８４。
１２ 试验设计
春玉米是当地的重要粮食作物，一年一熟，多实
行冬季休闲，主要依赖自然降水。还田秸秆为当地
春玉米秸秆。试验于１９９２年秋季玉米收获后开始，
到２０１１年已连续进行１９年。试验设４个处理：１）
秸秆不还田（ＣＫ）；２）秸秆覆盖还田（ＳＭ），秸秆覆
盖还田量为６ｔ／ｈｍ２；３）秸秆粉碎直接还田（ＳＣ），
秸秆粉碎直接还田量为６ｔ／ｈｍ２；４）秸秆过腹还田
（ＣＭ），腐熟湿牛粪还田量４５ｔ／ｈｍ２。各还田处理
保证还田物的碳含量一致。各处理均施化肥 Ｎ１５０
ｋｇ／ｈｍ２和Ｐ２Ｏ５８４ｋｇ／ｈｍ
２，试验小区面积５４ｍ２，无
重复，所有小区采用定位试验（各小区位置和秸秆
覆盖量保持不变）。
１３ 试验方法
秸秆覆盖还田是在前茬玉米收获后，将上茬覆
盖未腐解的秸秆铡碎，结合秋季深耕翻直接还田；第
二年整地直接播种后，按照试验设计再进行整秆均
匀覆盖，覆盖时间每年５月下旬。秸秆粉碎直接还
田是在前茬玉米收获后，按照试验设计将玉米秸秆
铡碎成１５ｃｍ长，结合秋季深耕翻直接还田，第二年
整地后直接播种。秸秆过腹还田是前茬玉米收获
后，按照试验设计将腐熟湿牛粪均匀撒在地面，结合
秋季深耕翻直接还田，第二年整地后直接播种。各
小区统一施肥，在前茬玉米收获后结合秋季深耕翻
施肥，玉米生长期间不再施肥，无补充灌溉，农田栽
培管理措施相同。
供试作物为春玉米，品种１９９３ １９９７年为烟
单１４号，１９９８ ２００３年为晋单３４号，２００４年以后
７３９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
为强盛３１号。玉米播种时间在４月１５ ２５日，收
获时间为９月２０日 １０月１０日。种植密度４９５００
５２５００ｐｌａｎｔ／ｈｍ２，田间管理措施主要是除草和防
治病虫害。试验用氮肥为尿素（含 Ｎ４６％），磷肥
为普通过磷酸钙（含 Ｐ２Ｏ５１４％）。牛粪（风干）有
机质含量 ９０５ １２７３ｇ／ｋｇ，全氮 ３９３ ４９７
ｇ／ｋｇ，全磷（Ｐ２Ｏ５）１３７ １４６ｇ／ｋｇ，全钾（Ｋ２Ｏ）
１４１ ３４３ｇ／ｋｇ。玉米秸秆（风干）有机碳含量
３８１％ ４４３％，全氮７３９ ９７９ｇ／ｋｇ，全磷０４４
０５４ｇ／ｋｇ，全钾１７１ ２７５ｇ／ｋｇ。
１４ 测定项目及方法
土样采集分别在当年玉米收获后的 １０月，按
“之”字型采集０—２０ｃｍ土壤，每区每层取５个点混
合成一个样。风干后过１ｍｍ筛，用于土壤各分级
形态钾的测定，风干土过０２５ｍｍ筛用于土壤全钾
的测定。２０１１年１０月分层（０—２０ｃｍ、２０—４０ｃｍ、
４０—６０ｃｍ、６０—８０ｃｍ、８０—１００ｃｍ）取土样测定速
效钾、缓效钾及全钾含量，０—２０ｃｍ土层用于各形
态钾含量的测定。
１９９６年、２００１年、２００６年和２０１１年 ０—２０ｃｍ
耕层土壤测定速效钾、缓效钾和全钾含量。同时采
取植物样品，用于玉米植株茎叶和籽粒钾素含量的
测定。
植株钾含量的测定用 Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２联合消煮
后，火焰光度法测定。水溶性钾（直接被作物吸收
利用）按水土比１０∶１用蒸馏水提取［１２］；非特殊吸附
钾（当季作物直接吸收利用）用０５ｍｏｌ／Ｌ中性醋酸
镁溶液提取，非特殊吸附钾 ＝醋酸镁浸提钾 －水溶
性钾；特殊吸附钾（当季作物直接吸收利用）用 １
ｍｏｌ／Ｌ中性醋酸铵溶液提取，特殊吸附钾 ＝醋酸铵
浸提钾－醋酸镁浸提钾；非交换性钾（作物有效钾
的贮备部分）用１ｍｏｌ／Ｌ硝酸溶液煮沸提取，非交换
性钾＝硝酸消煮钾 －醋酸铵浸提钾；矿物钾（作物
难以利用）＝全钾 －硝酸消煮钾；全钾用１∶８的氢
氧化钠熔融，提取出来的钾均用火焰光度计
测定［１３］。
土壤钾素表观盈亏量（ｋｇ／ｈｍ２）＝钾素投入总
量（ｋｇ／ｈｍ２）－作物携出土壤的钾素总量（ｋｇ／ｈｍ２）；
钾素表观平衡系数＝投入土壤钾量／带出土壤
钾量
其中，土壤钾素的投入量主要是指有机肥和秸秆还
田携入量，降雨和种子的含钾量未计入计算，作物携
出钾量主要包括作物地上部（茎、叶、穗轴、籽粒等）
的携出量，根茬的含钾量未计入［５］。
２ 结果与分析
２１ 长期秸秆还田对作物产量和钾素吸收的影响
１９年秸秆还田长期定位试验玉米籽粒产量结
果显示，ＣＭ和ＳＭ处理显著高于ＣＫ处理，但 ＳＣ和
ＣＫ处理产量差异不显著（表１）。ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处
理产量没有显著差异。秸秆覆盖还田和过腹还田都
有显著的增产效果［１４］。３种秸秆还田处理玉米籽
粒产量 １９年累计比 ＣＫ处理增加 １３４４０ ２４２７０
ｋｇ／ｈｍ２，增产幅度为１１５８％ ２０９１％。处理间产
量变化趋势为ＣＭ＞ＳＭ＞ＳＣ＞ＣＫ。
表１还显示，不同秸秆还田方式各处理土壤表
观钾平衡均处于亏缺状态。秸秆不还田 ＣＫ处理亏
缺最为严重，１９年累计亏缺２７０６７ｋｇ／ｈｍ２；秸秆还
田处理中，ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处理１９年亏缺量分别是
２０８１８、１４２２７和１０４３８ｋｇ／ｈｍ２。１９年钾素表观
平衡系数均小于 １，ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处理分别为
０４５、０５６、０７４。不同秸秆还田方式各处理作物吸
表１ 长期秸秆还田对玉米产量及土壤钾素平衡的影响（１９９３ ２０１１，ｋｇ／ｈｍ２）
Ｔａｂｌｅ１ ＥｆｅｃｔｏｆｓｔｒａｗｔｏｓｏｉｌｏｎｃｒｏｐｙｉｅｌｄａｎｄａｐｐａｒｅｎｔＫｂａｌａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌｄｕｒｉｎｇ１９９３－２０１１
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
总产量
Ｔｏｔａｌｙｉｅｌｄ
年钾投入量
ＡｎｎｕａｌＫｉｎｐｕｔ
年钾带走量
ＡｎｎｕａｌＫｒｅｍｏｖａｌ
盈亏
Ｂａｌａｎｃｅ
平衡系数
Ｋｂａｌａｎｃｅｉｎｄｅｘ
秸秆不还田ＣＫ １１６０８０ｂ ００ １４２５ －１４２５
秸秆覆盖还田ＳＭ １３１５１０ａ ９０４ １９９９ －１０９５ ０４５
秸秆粉碎直接还田ＳＣ １２９５２０ａｂ ９６０ １７０８ －７４８ ０５６
过腹还田ＣＭ １４０３５０ａ １５５１ ２１００ －５４９ ０７４
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—Ｎｏｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；ＳＭ—Ｄｉｒｅｃｔｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＳＣ—Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＣＭ—Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｆｔｅｒｌｉｖｅｓｔｏｃｋｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（ｃａｔｌｅ
ｍａｎｕｒｅ）．数据后不同小写字母表示处理间差异在 ５％水平显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ５％ ｌｅｖｅｌ．
８３９
４期 解文艳，等：秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响
钾量明显高于施钾量，致使土壤钾素逐渐耗竭，土壤
供钾能力降低；但是秸秆还田有利于钾素养分的收
支平衡，减轻作物对土壤钾素的消耗，可缓解土壤钾
素肥力下降的程度和维持土壤钾素肥力的稳定。
２２ 长期秸秆还田耕层土壤钾素的年际变化特征
２２１长期秸秆还田耕层土壤速效钾的年际变化特
征 土壤速效钾包括土壤水溶性钾和交换性钾，是
当季作物容易吸收的钾，长期以来被广泛用于衡量
当季土壤的供钾能力。由图１ａ可以看出，尽管没施
化学钾肥，不同秸秆还田处理对土壤速效钾含量仍
产生了十分明显的影响：１）不还田处理（ＣＫ），由
于没有任何外源钾的输入，土壤速效钾含量呈现下
降趋势，试验 １９年后下降 ２０４０ｍｇ／ｋｇ，降幅为
１７４１％。２）秸秆还田各处理，较试验开始时土壤
速效钾含量均有所增加。到２０１１年 ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ
处理土壤速效钾含量分别增加 ２１８３、１８６０和
５２２０ｍｇ／ｋｇ，上升幅度分别为 １８６％、１５９％和
４４５％。３）秸秆还田各处理土壤速效钾含量均显
著高于不还田处理。２０１１年 ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处理土
壤速效钾含量依次较 ＣＫ处理高出４３６％、４０３％
和７５％。４）所有处理土壤速效钾含量排序由高到
低依次为ＣＭ＞ＳＭ＞ＳＣ＞ＣＫ。显然，秸秆过腹还田
对维持和提高褐土的供钾能力具有重要的作用。这
一方面是由于有机肥本身含有比较丰富的钾，另一
方面可能是由于有机胶体其表面具有保持养分的巨
大能力的缘故。
２２２长期秸秆还田耕层土壤缓效钾的年际变化特
征 缓效钾即土壤非交换性钾，是存在于黏土矿物
层间的钾，它与土壤速效钾和矿物钾之间存在着动
态平衡，是土壤速效钾的储备，常用来衡量土壤的供
钾能力。由图１ｂ可以看出，１）不同处理耕层土壤
缓效钾含量较试验开始前均不同程度的下降。与试
验开始相比，１９９６年 ＣＫ处理土壤缓效钾含量下降
５１４０ｍｇ／ｋｇ，ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处理分别上升 １７０、
８０２４和８６３６ｍｇ／ｋｇ。从２００１年开始各处理土壤
缓效钾含量均呈下降趋势，２０１１年各处理土壤缓效
钾含量较试验开始前降低了 １２９００ ２３４００
ｍｇ／ｋｇ。２）２０１１年秸秆还田各处理土壤缓效钾含量
均高于不还田处理。ＳＭ、ＳＣ和 ＣＭ处理分别较 ＣＫ
处理高出了１４２％、１０３％和１８４％。这说明各还
田处理均能减缓土壤缓效钾的消耗，以 ＣＭ处理效
果最佳。
２２３长期秸秆还田耕层土壤全钾的年际变化特征
全钾是土壤钾素含量的重要指标。由图１ｃ可知，
全钾的基础值为１８９２ｇ／ｋｇ，历时２０年，除 ＣＭ处
理外，其他处理全钾含量均下降，下降幅度为１４７
２２８ｇ／ｋｇ，ＣＫ处理下降幅度最大，主要因为作物
长期不断从土壤携出钾而没有任何的补充。ＣＭ处
理全钾含量均高于试验基础值，说明长期秸秆过腹
还田（有机肥）可以增加土壤有效性钾素，维持作物
的吸收，减少土壤钾素的耗竭，提高土壤全钾含量。
图１ 不同秸秆还田耕层土壤不同形态钾素的年际变化特征
Ｆｉｇ．１ Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｗａｙｓｉｎ０－２０ｃｍｄｅｐｔｈ
２３ 长期秸秆还田耕层土壤不同形态钾素含量和
比例
在对植物的有效性上，水溶性钾、非特殊吸附
钾、特殊吸附钾之和为速效钾，非交换性钾即缓效
钾［１０］。由表２可知，１）长期秸秆还田各处理耕层土
壤中的含量分布基本上是矿物钾＞非交换性钾＞特
殊吸附钾 ＞非特殊吸附钾 ＞水溶性钾。２）与 ＣＫ
处理相比，秸秆还田处理可以显著的增加土壤各形
态钾素含量，其中水溶性钾提高０２２ １１１倍，非
特殊吸附钾提高０３３ １０８倍，特殊吸附钾提高
９３９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
０３３ ０６６倍，非交换钾提高０１０ ０１８倍。矿
物钾和全钾含量相对稳定，即秸秆还田对矿物钾和
全钾影响很小。３）不同秸秆还田处理间对各形态
钾素含量的影响不同。各钾素形态基本上以ＣＭ处
理最高。４）从１９年的长期效果看，耗钾严重的 ＣＫ
处理土壤速效钾较早降到最低值后，过度消耗的部
分则是非交换性钾和常年释放的矿物钾［１５］。
表２ 长期秸秆还田各处理耕层土壤中不同形态钾素含量
Ｔａｂｌｅ２ Ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍｓｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍａｓａｆｅｃｔｅｄｂｙｌｏｎｇｔｅｒｍｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｗａｙｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
水溶性钾
ＷａｔｅｒｓｏｌｕｂｌｅＫ
（ｍｇ／ｋｇ）
非特殊吸附钾
Ｎｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｙ
ａｂｓｏｒｂｅｄＫ
（ｍｇ／ｋｇ）
特殊吸附钾
Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｙ
ａｂｓｏｒｂｅｄＫ
（ｍｇ／ｋｇ）
非交换性钾
ＮｏｎｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＫ
（ｍｇ／ｋｇ）
矿物钾
ＭｉｎｅｒａｌＫ
（ｇ／ｋｇ）
全钾
ＴｏｔａｌＫ
（ｇ／ｋｇ）
秸秆不还田ＣＫ ９ｃ １２ｃ ７５ｃ ５７１ｃ １５９７ｃ １６６４ｃ
秸秆覆盖还田ＳＭ １３ｂ １６ｂ １１０ｂ ６５２ａｂ １６４９ｂｃ １７４５ｂｃ
秸秆粉碎直接还田ＳＣ １１ｂｃ ２５ａ １００ｂ ６３０ｂ １６６８ｂｃ １７２８ｂｃ
过腹还田ＣＭ １９ａ ２５ａ １２５ａ ６７６ａ １８２７ａ １９１２ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—Ｎｏｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；ＳＭ—Ｄｉｒｅｃｔｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＳＣ—Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＣＭ—Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｆｔｅｒｌｉｖｅｓｔｏｃｋｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（ｃａｔｌｅ
ｍａｎｕｒｅ）．同列数据后不同小写字母表示处理间差异在 ５％水平显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ５％ ｌｅｖｅｌ．
各种形态钾在土壤全钾中的比例状况和含量相
似（表３）。不同之处在于秸秆还田各处理较 ＣＫ处
理可降低土层中矿物钾比例，源于秸秆还田进入土
壤的钾素都是以速效钾和部分缓效钾的形态存在，
从而削弱矿物钾的比例。秸秆过腹还田ＣＭ处理可
明显提高水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾在全
钾中的比例，但对矿物钾比例影响不明显。
表３ 长期秸秆还田各处理耕层土壤中不同形态钾素占全钾的比例（％）
Ｔａｂｌｅ３ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍｓｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍａｓａｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（０－２０ｃｍｓｏｉｌｄｅｐｔｈ）
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
水溶性钾
Ｗａｔｅｒ
ｓｏｌｕｂｌｅＫ
非特殊吸附钾
Ｎｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｙ
ａｂｓｏｒｂｅｄＫ
特殊吸附钾
Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｙ
ａｂｓｏｒｂｅｄＫ
非交换性钾
Ｎｏｎ
ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＫ
矿物钾
ＭｉｎｅｒａｌＫ
秸秆不还田ＣＫ ００６ ００７ ０４５ ３４３ ９５９９
秸秆覆盖还田ＳＭ ００７ ００９ ０６４ ３７７ ９５４２
秸秆粉碎直接还田ＳＣ ００７ ０１３ ０５７ ３６１ ９５６１
过腹还田ＣＭ ０１０ ０１３ ０６５ ３５４ ９５５８
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—Ｎｏｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；ＳＭ—Ｄｉｒｅｃｔｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＳＣ—Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ；ＣＭ—Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｆｔｅｒｌｉｖｅｓｔｏｃｋｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（ｃａｔｌｅ
ｍａｎｕｒｅ）．
３ 讨论与结论
秸秆还田的增产作用已经有大量报道［９－１０，１４］。
秸秆还田对产量的影响是由土壤类型、气候、耕作管
理等因素共同作用的结果。特别是在进入２１世纪
后，随着农业生产水平的提高，钾素在提高作物产量
方面受到越来越多的证实［１６－１７］。从本试验作物产
量来看，在施用氮磷肥的基础上，不同秸秆还田方式
增产显著，ＳＣ、ＳＭ、ＣＭ处理与 ＣＫ处理相比，玉米
增产幅度为 １１５８％ ２０９１％。秸秆过腹还田
（ＣＭ）较单施氮磷化肥处理显著提高玉米产量，可
能与有机肥投入改善土壤物理以及生物化学性质
０４９
４期 解文艳，等：秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响
有关［１］。
本研究结果表明，单施化肥 ＣＫ处理土壤钾库
长期处在被作物耗用的状态下，与试验开始前的初
始值相比，土壤速效钾含量逐渐下降。秸秆还田均
能不同程度地减缓这种下降趋势，可使土壤速效钾
含量明显提高。长期秸秆过腹还田（有机肥）可以
增加土壤有效性钾素，维持作物的吸收，减少土壤钾
素的耗竭，提高土壤全钾含量。
在评价土壤钾对当季作物的有效性时，往往以
速效钾（水溶性钾 ＋非特殊吸附钾 ＋特殊吸附钾）
作为主要指标，而在评价土壤钾对作物的长期有效
性时，则不仅要考虑速效钾的水平，更要注意非交换
性钾的贮量及其释放速率［１８］。本研究中，ＳＣ、ＳＭ、
ＣＭ处理较ＣＫ均不同程度提高土层水溶性钾、非特
殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾和矿物钾的含
量；降低矿物钾比例，而提高其余几种形态钾的比
例，对土壤全钾贡献较明显。
鲁如坤等［１９］提出，在农田养分平衡中，施入养
分和作物取走养分之间的比例（即养分平衡的盈
亏）决定于作物需要量和土壤供应量之差。１９年
钾素表观平衡结果表明，在山西褐土一年一作耕作
制度下，秸秆还田仍然不能平衡作物钾的携出量，土
壤钾素肥力依然呈消耗状态，这与前人的研究结果
一致［５，２０］。但是秸秆还田可以缓解土壤钾素的耗
竭，中国的钾肥资源有限，因此玉米秸秆作为一种有
机钾肥资源，其对土壤钾素的补充有十分重要的
意义。
参 考 文 献：
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ＨｕａｎｇＳＷ，ＪｉｎＪＹ，Ｗ ａｎｇＺＬｅｔａｌ．Ｎａｔｉｖｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｆｏｒｍ
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［１６］ 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
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ＷｕＪ，ＺｈｕＺＬ，ＺｈｅｎｇＪＧｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ
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（２）：１９２－１９５
［１７］ 陈金海，李金海，王磊，等．两种基于芦苇秸秆还田的改良
措施对崇明东滩围垦土壤理化性质和微生物呼吸的影响
［Ｊ］．农业环境科学学报，２０１１，３０（２）：３０７－３１５
ＣｈｅｎＪＨ，ＬｉＹＬ，ＷａｎｇＬｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｏｆｔｗｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
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ｐｈｙｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｃｌａｉｍｅｄ
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［１８］ 金继运．土壤钾素研究进展［Ｊ］．土壤学报，１９９３，３０（１）：
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Ｓｉｎｉｃａ，１９９３，３０（１）：９４－１０１
［１９］ 鲁如坤，刘鸿翔，闻大中，等．我国典型地区农业生态系统
养分循环和平衡研究 Ⅴ．农田养分平衡和土壤有效磷、钾消
长规律［Ｊ］．土壤通报，１９９６，２７（６）：２４１－２４２
ＬｕＲＫ，ＬｉｕＨＸ，ＷｅｎＤＺｅｔａｌ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｃｙｃｌｅａｎｄｂａｌａｎｃｅｏｆ
ａｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｒｅｇｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＶ．Ｃｏｒｅｌａｔｉｏｎ
ｂｅｔｗｅｅｎｎｕｔｒｉｅｎｔｓｂａｌａｎｃｅａｎｄｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｏｆｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＰ
ａｎｄＫ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９９６，２７（６）：２４１
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［２０］ 刘会玲，陈亚恒，许蝽，霍习良．河北低平原潮土氮磷钾平
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ＬｉｕＨＬ，ＣｈｅｎＹＨ，ＸｕＨ，ＨｕｏＸＬ．ＴｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔｂａｌａｎｃｅｏｆＮ
ＰＫｉｎａｑｕｅｎｔｏｆＨｅｂｅｉａｌｕｖｉａｌｐｌａｉｎａｎｄｔｈｅｉｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，２００２，２５（２）：２８－
３１
２４９