全 文 ：收稿日期：!""#$"%$"% 接受日期：!""#$&"$"’
基金项目：国家自然科学基金（(")%&"*"）项目资助。
作者简介：丛日环（&*#!—），女，辽宁丹东人，博士研究生，主要从事土壤肥力方面的研究。+,-./0：12345/67.389:;-./0 < 6=.7< :>7< 13
! 通讯作者 +,-./0：07?/.39:/8-./0 < 6=.7< :>7< 13
不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响
丛日环，李小坤，鲁剑巍!，周六凤，姜存仓，廖志文
（华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 (@""%"）
摘要：通过 &!" >的实验室恒温（!) A &）B培养试验，研究了不同水分条件（含水量 "、!)C和 ("C及干湿交替）对红
壤和黄褐土速效钾（D）变化的影响。结果表明，无论施钾与否，红壤恒湿处理（!)C和 ("C）的速效 D高于干燥土
壤，并且随着培养时间的延长有增加的趋势；黄褐土与红壤相反，恒湿处理的速效钾低于干燥土壤。同一土壤
!)C和 ("C含水量恒湿处理的速效钾含量差异不显著，表明土粒表面水膜的厚薄不是影响土壤钾有效性的控制因
素。干湿交替条件下，红壤速效钾变化不明显，黄褐土速效钾逐渐增加，干燥过程可促进黄褐土层间 DE的释放。
随着干湿交替次数的增加，红壤固钾能力有增加的趋势，黄褐土的固钾能力逐渐下降。
关键词：红壤；黄褐土；土壤速效钾；土壤水分；干湿交替
中图分类号：F&)@G’G E & 文献标识码：H 文章编号：&""#$)")I（!""*）")$&"%!$"’
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在土壤体系中，钾素以多种形态存在，主要包括
土壤水溶性钾、交换性钾、非交换性钾和矿物钾，其
中水溶性钾和交换性钾是土壤钾库中最活跃的组
分，一般统称为速效钾［&］。土壤中各形态钾间的转
化存在着动态平衡的过程［!］。
水分是影响土壤钾释放和固定的重要因素［@］。
旱地改水田以及水旱轮作一般能获得增产效果［(］。
干湿交替由于改变了土壤溶液中离子的活性因而能
影响吸附 _解吸的化学平衡，也能发生简单的物理作
用［@］。干湿交替对土壤固钾的影响已有很多研究，
植物营养与肥料学报 !""*，&)（)）：&"%!$&"%%
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‘0.3X L7X5/X/23 .3> a:5X/0/=:5 F1/:31:
但是得出的结果并不一致，对于钾的固定机制仍存
在许多疑惑［!］。目前，我国关于水分状况对土壤各
形态钾的影响研究主要集中在黄土、紫色土等土壤
上［"#$］，而对于我国较为缺钾的南方典型土壤如红
壤和黄褐土的研究报道则较少。
本试验采用在我国南方地区具有代表性的红壤
和黄褐土，设置不同水分状况处理，通过室内模拟试
验观测培养过程中不经风干的土壤样品（简称“原状
土样”）速效钾含量的变化以及土壤对钾素固定释放
的影响规律，以期寻求提高土壤钾素利用率的新途
径。
! 材料与方法
!"! 供试土壤
供试土壤为我国南方地区具有代表性的两种土
壤红壤和黄褐土，取样深度为耕作层 %—&% ’(。其
中红壤取自湖南长沙，由 )& 红色粘土母质发育而
成，质地为粘壤，* %+%, ((的粘粒含量为 -.+.$/，
主要粘土矿物为高岭石、,+-0(过渡矿物和水云母，
属可变电荷土壤，取土田块为油菜—早稻—晚稻三
熟制，已连续施用钾肥 ,%多年，取土前两年各季作
物的钾肥用量每年分别为 1&2 .%、.%、,!% 34 5 6(&。
黄褐土取自湖北襄樊，由 )7黄土母质发育而成，质
地为粘土，* %+%, ((的粘粒含量为 "%+!!/，主要
粘土矿物为水云母、蛭石、石英及少量高岭石，属恒
电荷土壤，取土田块为小麦—水稻两熟制，连续施用
钾肥 !年，取土前两年各季作物的钾肥用量每年分
别为 1&2 "%、$! 34 5 6(&。土壤基本理化性状见表
,。
表 ! 供试土壤的理化性状
#$%&’ ! ()*+,-$& $./ -)’0,-$& 1231’24,’+ 35 4)’ 4’+4’/ +3,&+
土壤
89:; <=
有机质
2>
（4 5 34）
水溶性钾
?@ABC D9;EF;B 1
（(4 5 34）
速效钾
GH@:;@F;B 1
（(4 5 34）
缓效钾
8;9IJCB;B@DB 1
（(4 5 34）
全钾
K9A@; 1
（4 5 34）
红壤 LBM D9:; !+& &$+! "$+% ,.&+% 7-.+, ,-+&
黄褐土 NB;;9IJ’:00@(90 D9:; "+$ ,-+. ,%+$ ,-,+- "!7+$ ,$+,
!"6 试验设计
采用室内培养试验，设不加外源钾（ # 1）和加
外源钾（ O 1）处理。分别称取过 %+P! ((筛风干土
样 P% 4于玻璃瓶内，按 1&2 %、&%% (4 5 34 的施钾量
加入外源钾，与土壤充分混匀。水分状况设 7水平、
!处理，即，（,）恒干，风干含水量（Q1）；（&）恒湿，含
水量 &!/（微湿，&!/表示）；（7）恒湿，含水量 -%/
（近饱和，-%/表示）；（-）干湿交替，&!/#风干含水
量（连续 7次，&!/#Q表示）；（!）干湿交替，-%/风
干含水量（连续 7 次，-%/#Q表示）。其中，干湿交
替（保持 &% M湿润，然后在 !%R下快速烘干，保持 &%
M干燥，再加水保持 &% M湿润，以“湿润 #干燥 #湿
润”为一次干湿交替过程，依此进行 7次干湿交替试
验）。试验共 &%个处理组合（& 种土壤、& 个施钾水
平、!种水分处理），各处理 7 次重复。采用称重法
保持土壤水分恒定。
!"7 测定方法
土壤 <=（&+! S ,水土比）用 <=计测定。水溶性
钾用去离子水浸提，速效钾用 , (9; 5 T的 U=-2G’浸
提，酸溶性钾用 , (9; 5 T 的沸 =U27 提取，全钾用
U@2=熔融法提取，均采用火焰光度计测定；采用 V
#衍射法测定土壤粘土矿物组分［P］。
于培养 %、!、,%、,!、&%、7%、-%、"%、P%、,%%、,&% M，
测定土壤各形态钾含量；同时测定土壤含水量，换
算成风干土样中各种形态钾含量。
固钾量（(4 5 34）W外源钾加入量 #（加外源钾处
理速效钾量 #不加外源钾速效钾量）［.］
用 XY’B; &%%7软件对数据进行统计分析。
6 结果与分析
6"! 不同水分条件（恒湿）下土壤速效钾变化
图 ,可知，不论是否加入外源钾，红壤恒湿处理
速效钾含量均高于对照且有逐渐增加的趋势。培养
,&% M后，与对照相比，不加外源钾两种处理（含水量
为 &!/和 -%/）速效钾含量分别增加了 ,"+!/和
&-+-/；加外源钾两种处理速效钾含量分别增加了
,$+7/和 ,.+P/。
黄褐土各处理速效钾含量均低于对照，培养期
间，各处理速效钾含量没有明显变化。而同一土壤
不同的恒湿处理（&!/和 -%/含水量）的速效钾含量
7$%,!期 丛日环，等：不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响
图 ! 不同含水量恒湿处理土壤的速效钾含量变化
"#$%! &’()*()+ ’, -.-#/-0/* 1 #( +’#/+ 2(3*4 3#,,*4*() 5-)*4 6’(3#)#’(+
未见明显差异，表明土粒表面水膜的厚薄不能成为
影响土壤钾有效性的控制因素［!"］。
787 干湿交替对土壤速效钾含量的影响
不同水分含量的干湿交替状况对土壤速效钾的
影响因土壤性质的不同而差异显著。
不加外源钾时（图 #$），红壤恒湿处理速效钾含
量略高于对照和干湿交替，干湿交替对红壤速效钾
几乎无影响（图 #%$!、图 #%$#）。黄褐土恒湿处理速
效钾基本没有变化，并且始终低于对照；干湿交替
处理的速效钾随着土壤由“干 %湿 %干”表现为“高
%低 %高”，而且随干湿交替次数的增加，速效钾含
量增加。黄褐土速效钾含量为干湿交替处理 &对照
&恒湿处理（图 #%’!、图 #%’#）。
加入外源钾时，红壤各处理速效钾表现为恒湿
处理 &对照 & 干湿交替处理，与对照比较，含水量
(")的恒湿处理的速效钾含量增加幅度大于含水量
为 #*)恒湿处理；干湿交替处理的速效钾随时间变
化始终在一个相对较为稳定的范围内波动（+!#,(
!+-",+ ./ 0 1/），并且表现为随着土壤由“干 %湿 %
干”，速效钾由“低 %高 %低”的变化过程（图 #%$+、
图 #%$(）。黄褐土对照处理的速效钾随时间的变化
表现为逐渐降低的趋势，不同水分状况处理间基本
无差异，速效钾含量均低于对照（图 # %’+、图 # %
’(）。
789 干湿交替对土壤固钾量的影响
由图 +可以看出，随干湿交替次数的增加，红壤
固钾量逐渐增加，固钾能力逐渐增强，经过 +次干湿
交替后，含水量 #*)干湿交替处理的固钾量为 #(,2
./ 0 1/，(")干湿交替处理的固钾量达 +",2 ./ 0 1/；
红壤两种恒湿处理则均表现为释钾且随时间的延长
释钾量逐渐增加，两种恒湿处理（含水量 #*)、
(")）!#" 3后的释钾量分别为 #4,+和 (4,( ./ 0 1/。
黄褐土对外源钾的固定在反应初期迅速，固钾
量为 (2,!!*-,- ./ 0 1/。随时间的延长，黄褐土恒
湿、干湿交替处理的固钾量都逐渐减少，固钾能力逐
渐降低。但从固钾量来看，两种土壤干湿交替都促
进了钾的固定。
9 讨论
98! 水分状况对土壤速效钾的影响机理
试验表明，恒湿条件下，红壤速效钾含量逐渐增
加且高于对照，黄褐土各恒湿处理速效钾含量均低
于对照，且培养期间，各处理速效钾含量没有明显变
化；干湿交替条件下，红壤速效钾没有变化，黄褐土
速效钾含量逐渐增加。
不同水分状况对红壤、黄褐土的速效钾含量影
响不同，这与土壤的粘土矿物组成有关。粘土矿物
固定钾能力大小的顺序为蛭石 &伊利石 &蒙脱石
(2"! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !*卷
图 ! 恒湿与干湿交替处理两种土壤速效钾含量
"#$%! &’( )*+,-. +/ )0)#1)21( 3 +- .’( 4+-5#.#+-6 +/ *+#6. )-5 7).(8958: 4#841(
（!"# $ %、&’# $ %：干湿交替 ()*+,-.*/0+ 1,2/-345+**/-3）
6高岭石［7］。红壤主要粘土矿物为高岭石，层间无
阳离子，膨胀性小，层间以氢键联结，因此培养期间，
不加外源钾的红壤各处理的速效钾变化不明显；加
外源钾的各恒湿处理的速效钾逐渐增加，这与 89
以扩散为主的迁移方式有关。黄褐土的主要粘土矿
物为水云母、蛭石，为 ! :;型粘土矿物，膨胀性强，因
此水分条件促进了晶层对 89的固定。
此外，湿润和淹水时间持续的长短也是影响钾
素固定的重要因素。徐国华等［;;］研究表明，无论施
钾或不施钾，把钾素受到耗竭的风干土壤经过恒湿
和淹水处理以后，交换性钾均有下降，其中淹水处理
的下降幅度大于恒湿处理。这可能是稻田淹水条件
下，土壤溶液中有大量的可溶性 <+! 9、=-! 9，它们能
从粘土复合体中取代出交换性钾，使交换性钾保持
在较高的水平［;!$;>］。
;干湿、冻融交替对非交换性和液相钾离子间的
相互转化都有影响［;&］。试验看出，红壤仅在干湿交
"?’;"期 丛日环，等：不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响
图 ! 不同水分状况条件下土壤的固钾量
"#$%! &’()**#+, -#.)(#’/ 0)1)0#(#2* +/324 3#--242/( 5)(24 0’/3#(#’/
替条件下能固定钾，而黄褐土无论是干燥还是湿润
都能固定钾。两种土壤干湿交替都促进了钾的固
定，红壤固钾量逐渐增加，固钾能力逐渐增强；黄褐
土固钾量逐渐减少，固钾能力逐渐降低，这与郭建华
等［!］的研究结果一致。说明外源钾可以被土壤部分
固定［"#］，这与土壤的粘土矿物组成有关。如水化云
母、砾石及伊利石，这些固钾能力强的粘土矿物，无
论是干燥还是湿润都能固定钾；而对具有膨胀性的
蒙脱石，干湿、冻融交替明显成为钾固定的促进因
子。含有蛭石和蒙脱石较多的土壤可以固定大量的
外源钾，说明层间 $%的释放与膨胀性层状硅酸盐
的层间塌陷有关。王文忠等［"!］认为，外源钾相当部
分进入矿物晶层转变为缓效钾，而且其固钾比率随
施钾量的增加呈抛物线型；当土壤具有较高的供钾
强度和供钾数量时，施钾后土壤速效钾增加明显，而
缓效钾略有增加。
无论是钾的释放还是固定，都依赖于土壤的粘
土矿物组成［"&］、土壤钾含量［"’］和土壤湿度［"!］。对
含速效钾丰富的红壤，频繁的干湿交替会促进钾的
固定；但对土壤速效钾水平不高的黄褐土，则不仅
不会固定，而且还可能发生释钾现象［"(］。
钾的固定作用在降低当季钾肥利用率的同时也
可以减少钾的淋失和作物的奢侈吸收，而且固定的
钾对后茬作物有效，是作物利用有效钾的潜在来源。
因此，钾素固定和合理施肥关系密切。
参 考 文 献：
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《作物学报》是中国科学技术协会主管、中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主办、科学
出版社出版的有关作物科学方面的学术期刊。前身可追溯到 #$#$年创办的《中华农学会丛刊》。主要刊载
农作物遗传育种、耕作栽培、生理生化、种质资源以及与作物生产有关的生物技术、生物数学等学科具基础理
论或实践应用性的原始研究论文、专题评述和研究简报等。办刊宗旨是报道本领域最新研究动态和成果，为
繁荣我国作物科学研究、促进国内外学术交流、加速中国农业现代化建设服务。读者对象是从事农作物科学
研究的科技工作者、大专院校师生和具有同等水平的专业人士。
《作物学报》从 #$$$年起连续 #T年获“国家自然科学基金重点学术期刊专项基金”的资助，&TTS—&TT$
年连续 (年获“中国科协精品科技期刊工程项目（0类）”资助。从 &TT&年起连续 ’年被中国科技信息研究
所授予“百种中国杰出学术期刊”称号。&TT%年获“第三届国家期刊奖提名奖”。据北京大学图书馆编著
的《中文核心期刊要目总览（&TT)年版）》登载，《作物学报》被列在“农学、农作物类核心期刊表”的首位。
《作物学报》为月刊，&T#T年定价 %T元 ^册，全年 STT元。可通过全国各地邮局订阅，刊号：P33R T($S*
U($T，8R ##*#)T$ ^ 3，邮发代号：)&*UUS。也可向编辑部直接订购。
地址：北京市海淀区中关村南大街 #&号 中国农科院作物所《作物学报》编辑部（邮编 #TTT)#）
电话：T#T * )&#T)%()； 传真：T#T * )&#T%’$U； VGC16@：DFJN_:56?1‘2-9?1@ " ?<; " :?
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’’T#%期 丛日环，等：不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响