全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&% 接受日期：!""’$"($&)
基金项目：国家科技部“十一五”科技支撑计划资助项目（!""*+,-"(+"&）资助。
作者简介：陈建国（&%*’—），男，湖南省龙山县人，高级农艺师，博士研究生，主要研究农业土壤的退化与修复。
./0："#1&$##’#)&’，234560：78/9:;#’%<&*1= 7>4 ! 通讯作者 ./0："#1&$)*&’&(*，234560：?859;@59;?8A!""*<&*1= 7>4；?/9;BC<7:57D >E;D 79
不同配方施肥对长期缺施钾肥的红壤性水稻土
微生物特性的影响
陈建国&，张杨珠&!，曾希柏!!，周卫军&，谭周进1，蒋端生&
（&湖南农业大学资环学院，长沙 )&"&!’；!中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
北京 &"""’&；1 湖南农业大学食品科技学院，长沙 )&"&!’）
摘要：为了验证平衡施肥对长期缺施钾肥的南方红壤性水稻土的修复效果，通过 !年盆栽试验，以五种不同施肥处
理（FGH、FGHI6、FGHJK、FG8H、FG8HJK），研究了长期缺施钾肥的水稻土的微生物特性，结果发现，在对照（FGH）基
础上增施硅肥（FGHI6）、钾肥（FG8H）能促进细菌和放线菌数量的增长，提高微生物活度，加速微生物量 F、G的转化，
同时也能提高微生物量 L。相反，在淹水条件下配施有机肥（FGHJK），由于降低了水稻根际环境的氧化还原电位，
使根际微生物生长萎缩，微生物活度、微生物量 L无显著提高；虽然土壤微生物量 F、G随之增加，但有机 F的矿化
减弱，植株可吸收的有效态养分减少。增施钾肥的同时配施有机肥（FG8HJK）具有增施钾肥的优点，即可提高微生
物活度提高微生物量 L，加速有机 F、G的矿化，但同时也会减少微生物数量。因此在缺钾水稻土的修复实践中，常
规施肥的基础上对水稻增施硅肥、钾肥应是有效举措。而配施有机肥则须谨慎，有机肥或需适量酌施，或需结合增
施钾（硅）肥。
关键词：缺钾水稻土；施肥；土壤微生物区系；土壤微生物活度；土壤微生物生物量
中图分类号：I&()=1 文献标识码：, 文章编号：&""’$("(M（!""’）"*$&!""$"* !""#$%& ’" ()""#*#+% "#*%),)-.%)’+& ’+ &’), /)$*’0).,$1.*.$%#*)&%)$& )+
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FG8HJK）D .8/ E/VA0WV V8>[/X W85W W8/ 54>A9W >Y C57W/E6A4 59X 57W69>4@7/V，467E>C650 C6>45VV L 59X W8/ 467E>C650
57W6\6W6/V 697E/5V/X，59X W8/ E5W/ >Y 469/E506?5W6>9 >Y >E;5967 96WE>;/9 59X Z8>VZ8>EAV ZE>4>W/X [6W8 W8/ 697E/5V69; 5ZZ063
75W6>9 E5W/ >Y V6067>9 Y/EW606?/E（FGHI6）>E Z>W5VV6A4 Y/EW606?/E（FG8H）D T860/ W8/ 5C>\/ 4/9W6>9/X Z5E54/W/E 5ZZ/5E/X
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W8/ 467E>C650 C6>45VV F 59X G 697E/5V/XD U97E/5V69; Z>W5VV6A4 5ZZ0675W6>9 7>4Z596/X [6W8 >E;5967 459AE/（FG8HJK）
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植物营养与肥料学报 !""’，&)（*）：&!""$&!"( """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" G059W FAWE6W6>9 59X ^/EW606?/E I76/97/ !"#$%&’(：!"##$%&’( )’*+ ,-#./’0’.10$；/.2*’(’3"*’&1%；4’02&5’"( /(&2"；4’02&5’"( "0*’6’*’.%；%&’( 4’02&5’"( 5’&4"%%
由于长期种植高产喜钾水稻品种以及不合理施
肥，中国南方水稻土大面积存在缺钾障碍，主要表现
为土壤缓效钾、有效钾含量低［7］。当前对水稻土与
作物钾素供需矛盾的研究多集中在补钾提高作物的
经济产量，而对土壤肥力的关注不够，因此研究合理
施肥以提高缺钾水稻土土壤肥力很有必要。
土壤微生物活动状况是重要的土壤肥力指标。
土壤微生物数量和种类直接受耕作制度、作物种类、
作物生育期、施肥技术等因素影响，因而利用土壤微
生物区系指标能够反映施肥修复措施对缺钾土壤肥
力状况的改善程度［8］。土壤微生物活度反映土壤微
生物在土壤物质循环过程中的生化过程强度，它是
由植物代谢物总量和可利用的碳决定的。据报道，
有机质转化所需能量的 9:;以上来自微生物的分
解作用，故土壤微生物活度是土壤 <植物体系中有
机质转化的较好指标［=］。微生物生物量是土壤中有
机质养分的一种短暂而最有效的贮存形式，是土壤
养分的源和库以及土壤肥力水平的活指标［>］。因
此，研究不同配方施肥对土壤微生物种群、数量、微
生物活度以及微生物生物量的影响，对于土壤质量
的调控与评价均有着十分重要的意义。本研究试图
通过盆栽试验，研究不同施肥处理对缺钾土壤微生
物特性的影响，以此评价不同施肥结构对缺钾退化
土壤的修复效果，为缺钾土壤的修复提供依据。
) 材料与方法
)*) 试验土壤
供试土壤于 8::? 年 > 月采自湖南省农业厅土
壤肥料站临澧县土壤肥力和肥效长期定位试验地，
该试验于 79@A年布置，为缺施钾肥（BC）处理区的表
层土壤，属第四纪红色粘土发育的红黄泥。该处理
试验地面积 AADAE 48，取样后分析土样养分含量，其
有机质含量 ==D?E F G HF，全 B 7D97 F G HF，全 C :D@9
F G HF，全 , 7?DA: F G HF，碱解 B 7?@D7 4F G HF，速效 ,
AED8 4F G HF，I(%.1-C 7ED?9 4F G HF，有效 J’ 7::D?
4F G HF，!K ?D=7。
)*+ 试验设计
本试验设计的主要因子为：与水稻营养密切相
关的硅、钾、有机肥及氮、磷、钾平衡施肥配比。试验
各处理的施肥及施肥量见表 7。采用盆栽试验，共
设 ? 个处理：7）BC,，施用常量氮、磷、钾肥；8）
BC+,，在处理 7）的基础上提高钾肥施用量的 7 倍；
=）BC,J’，在处理 7）的基础上配施硅肥；>）BC,IL，
有机无机肥配合施用，配合比例按有机肥 B、C、,含
量与无机肥 B、C、,含量之和等于处理 7）施入土壤
中的 B、C、,量来确定；?）BC+,IL，在处理 >）的基
础上，提高钾肥施用量的 7倍。每处理重复 A次，每
盆装风干土 ?D? HF，每盆栽插 =蔸。供试氮肥为尿
素，磷肥为钙镁磷肥，钾肥为氯化钾，硅肥为偏硅酸
钠，有机肥早稻为猪粪和紫芸英，晚稻为猪粪和鲜稻
草。试验自 8::? 年 > 月 7? 日开始，种植制度为稻
—稻—冬闲。
)*, 分析测定方法
于 8::A年晚稻收获时（7:月 7E日）用取样器每
盆采集土壤约 8?: F，新鲜土壤立即带回实验室，于
>M冰箱保存备用，测定微生物区系、微生物活度与
微生物生物量后风干，过 8D: 44和 :D8? 44筛，装
瓶保存备用。
表 ) 试验设计
-./0" ) -1" "23"&45"67.0 ’"(486(
处理
N2."*4.1*%
化肥用量（F G HF，J&’(）
O+.4’0"( /.2*’(’3.2 "!!(’0"*’&1 2"*.
有机肥用量（F G HF，J&’(）
I2F"1’0 4"1P2. "!!(’0"*’&1 2"*.
B C8I? ,8I
偏硅酸钠
J&#’P4 %’(’0"*.
紫云英 G鲜稻草
!"#$%&%’( G Q2..1 %*2") 猪粪 C’F /.0.% BC, :D8 G :D= :D7 G :D7? :D8 G :D= : : : BC,IL :D78 G :D7@ :D:A G :D:9 :D78 G :D7@ : 7: 7: BC,J’ :D8 G :D= :D7 G :D7? :D8 G :D= :D8 : : BC+, :D8 G :D= :D7 G :D7? :D> G :DA : : : BC+,IL :D78 G :D7@ :D:A G :D:9 :D8> G :D=A : 7: 7: 注（B&*.）：化肥 B、C、,施用量中“ G”前者为早稻用量，“ G”后者为晚稻用量。N+. 1P45.2% 5./&2.“ G ”"2. /.2*’(’3.2 2"*. /&2 ."2($ 2’0.，"1# "/*.2
“ G ”/&2 ("*. 2’0. ’1 B，C，"1# , 0+.4’0"( /.2*’(’3.2 "!!(’.# 2"*.R
7:87A期 陈建国，等：不同配方施肥对长期缺施钾肥的红壤性水稻土微生物特性的影响
!"#"! 土壤微生物区系 好气和厌气性细菌用牛
肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌用高泽氏 !号琼脂
培养基，真菌用马丁氏 $孟加拉红链霉素琼脂培养 基。好气性细菌采用稀释平板计数法，#%&下培养 #% ’；厌气性细菌采用液体石蜡油法计数［(］，#%&下 培养 )* ’；放线菌和真菌采用稀释平板计数法，+* !#%&下培养 ( ,，均重复 #次。 !"#"+ 土壤微生物活度 采用改进的 -./ 法测 定。在无菌磷酸缓冲液中（01 2"3）加入 -./储备液 至终浓度 !% 445 6 78，再加入土壤，+)&振荡培养 9% 7:;，加等体积丙酮终止反应，3%%% < 6 7:;离心 ( 7:;， 过滤，)9%;7波长处进行比色。重复 # 次，以隔日 + 次高压湿热灭菌土壤为对照［#］。 !"#"# 土壤微生物生物量 土壤微生物生物量碳 （=>$?）的测定采用氯仿熏蒸—@+AB) 提取的方法。
称取相当于 +( 5烘干土重的新鲜土样于直径 !+ C7
的培养皿中，加入无乙醇氯仿，与土壤拌和均匀，移
入真空干燥器中用氯仿蒸汽熏蒸 +) ’，用反复抽真
空的方法除去残存氯仿后，再用 !%% 78 %"( 7DE 6 8
@+AB)溶液振荡提取 #% 7:;，过滤；取 ( 78提取液
于 (% 78消化管中，用重铬酸钾—硫酸亚铁容量法
测定有机 ?。以熏蒸土样与不熏蒸土样提取的有机
?的差值除以转换系数 @?（%"#*）计算土壤 =>$?。 土壤微生物生物量氮（=>$F）的测定：提取液
的制备与上述相同。取 !( 78提取液，加 ?GAB)和浓
硫酸消化，用凯氏定氮法测定氮。以熏蒸土样与不
熏蒸土样提取的有机氮的差值除以转换系数 @F
（%")(）计算土壤 =>$F。 土壤微生物生物量磷（=>$H）的测定：称取相
当于 ("% 5烘干基的新鲜土样于直径 !+ C7的培养
皿中，按上述方法熏蒸，用 !%% 78 %"( 7DE 6 8 FI1?B#
（01 *"(）提取（振荡 #% 7:;），过滤；钼锑抗法显色，
分光光度计法（JKA$2+#L型可见光分光光度计）测 定无机磷。同时用外加无机磷酸盐（@1+HB)）的方 法测定磷的提取回收率。以熏蒸土样与不熏蒸土样 提取磷的差值并校正提取回收率后，除以转换系数 @0（%")）计算土壤 =>$H。
!"#") 土壤 01的测定 土壤 01采用蒸馏水（土水
比 ! M)）浸提 !( 7:;，用 01A$#?型 01计测定［3］。
!"#"( 数据处理与统计分析 试验数据采用统计
软件 AHAA !+及 =:C物数量、土壤微生物活度、微生物生物量碳、氮、磷、
等指标数据利用单因素方差分析（BFPST/U /FBS
J/），最小显著差数法（8A.）的差异显著性为 %"%(
水平。
! 结果与分析
!"# 施肥对土壤微生物数量的影响
+"!"! 细菌 水稻根际土壤的细菌主要由好气性
细菌、嫌气性细菌、兼性嫌气细菌组成，好气性细菌
数量大［2］，与水稻根系的生理活动（如分泌氧气及其
他有机物）呈正相关［*］，而施肥处理直接影响水稻的
生理活动。从表 + 可以看出，FH@A: 处理的土壤细
菌数量最大，为 #)"9% V !%3 ?-W 6 5 土，与对照 FH@
处理（+3"! V !%3 ?-W 6 5 土）差异达显著水平；FH’@
处理细菌数量（+*")% V !%3 ?-W 6 5 土）比对照高
*"*X，差异不显著；FH’@B=、FH@B= 处理则比对
照分别低 +9"*X、2%")9X，差异达极显著水平。
FH@A:在对照的基础上满足了水稻对硅的需求，水
稻根系生理活动旺盛，根系分泌物多，细菌数量最
大，显然，硅是根际细菌数量的显著影响因子；与对
照相比，增施钾肥处理 FH’@可能弥补了土壤钾的
不足，从而促进了水稻的生长，刺激了根系的生理活
动，因而细菌数量较高，但差异不显著；施入有机肥
的两个处理 FH@B=、FH’@B= 细菌数量较对照低，
可能是因为在淹水条件下新鲜有机肥的加入，强化
表 ! 不同施肥处理土壤微生物数量和 $% &’()* ! &+* ,-’./0/0*1 23 40562(* ’.7$% 0. /+* 120)1 80/+ 7033*6*./ 3*6/0)09’/02. /6*’/4*./1
施肥处理
Y细菌 >IC4R<:I
（ V !%3 ?-W 6 5）
放线菌 /C4:;D7ZCR4RN
（ V !%# ?-W 6 5）
真菌 -G;5:
（ V !%# ?-W 6 5）
01
FH@ +3"! [ )"32 [ 3"%% [ 2"+)
FH@A: #)"9 I 3"*% I #"9# C 2")2
FH@B= 2"2 , #"*# [ +"+% , 2"+*
FH’@ +*") [ 3"(% I !+"3% I 2")%
FH’@B= !*"# C )"!% [ +"!% , 2"##
注（FD4R）：同行数据后不同字母表示在 ! \ %]%(水平差异显著，下同 JIERGN ODEED^R, [Z ,:OOR\ %]%( ER_RE ] Y’R NI7R [RED^]
+%+! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !)卷
了产甲烷细菌等嫌气细菌的活动，结果根际氧化还
原电位降低，直接影响根系生理活动，从而使根际好
气性细菌数量减少［!"#$］。另外，新鲜有机肥的加入， 加大了根际土壤有机物的 % & ’值，土壤微生物与水 稻根系争夺氮素，使水稻根系氮素相对缺乏而引起 水稻根系活动减弱，进而也影响根际细菌数量［##］。 ’()*+,处理比 ’(*+,处理细菌数量高，原因可能 是前者增施的钾肥在缺钾土壤中能较好满足水稻对 钾的需求，有利于水稻根系发育，根际形成较好的细 菌（特别是好氧性细菌）生长条件，这也间接说明在 逆境中钾素对水稻生长具有促进作用。 -.#.- 放线菌 放线菌属好氧性微生物，生活环境 宜于微碱性［/］。在稻田淹水条件下，数量较低。如 表 -，’(*01、’()* 处理放线菌数量较高，分别为 2.3$ 4 #$5 %67 & 8土、2.9$ 4 #$5 %67 & 8土，与对照相 比，分 别 提 高 了 :9.2;、5!.-;，差 异 显 著； ’()*+,、’(*+,处理放线菌数量比对照低 #-.-;、 #/.!;，差异不显著。加入新鲜有机肥和不加新鲜 有机肥差异显著的原因可能是：新鲜有机肥的加入 降低了根际土壤氧化还原电位，减少了根系的泌氧 活动，使放线菌数量减少；相反，’(*01、’()* 分别 是在 ’(*平衡施用的基础上满足了水稻对硅的需 求和突破了土壤缺钾的限制，因此水稻生理活动旺 盛，根系泌氧功能强，放线菌数量较多。 -.#.5 真菌 真菌也属好氧性微生物，宜于微酸性 环境下生活，故其数量在稻田淹水条件下对水稻根 系活力依赖较大。表 - 看出，真菌数量以 ’()* 处 理最高，达 #-.2$ 4 #$5 %67 & 8土，比对照高 ##$;，差
异极显著；’(*01、’(*+,、’()*+, 处理的真菌数
量分别为 5.!5 4 #$5、-.- 4 #$5、-.# 4 #$5 %67 & 8 土， 比对照低 5:.9;、25.5;、29;，与对照差异极显著。 ’()*处理真菌数量高可能是由于钾提高了真菌在 微碱性环境中的抗逆能力；’(*01、’(*+,、’()*+, 处理与对照比较，真菌数量低的原因可能是配施 01、 有机肥后提高了土壤 <=（见表 -），同时，加入有机肥 也加剧了土壤的厌氧环境。 !"! 施肥对土壤微生物活度及微生物生物量的影 响 -.-.# 对微生物活度的影响 微生物活度代表微 生物活动过程中生化代谢强度，能反映土壤养分代 谢状况，由植物代谢总量和可利用碳决定。表 5显 示，’(*01（$.2 $$）、’()*（$.2$$ ）、’()*+,（$.92-）处 理微生物活度最高，分别比对照 ’(*（$.525）高
29.5;、29.5;、9:.3;，差 异 极 显 著； ’(*+,
（$.5!9）与对照相比略高，但差异不显著。增施硅、 钾能增强水稻生理活动，提高水稻代谢总量；而增 施有机肥能提高微生物可利用碳量，但同时又能降 低土壤氧化还原电位，削弱根系活力。故增施硅、钾 比增施有机肥更能提高土壤微生物活度。 表 # 晚稻收获期不同施肥处理土壤微生物活度和微生物生物量$%&’( # $)( *+,-.&+%’ %,/+0+/1 %23 /)( *+,-.&+%’ &+.*%44 +2 /)( 4.+’4 5+/) 3+66(-(2/ 6(-/+’+7%/+.2 /-(%/*(2/4 %6/(- ’%/(- -+,( )%-0(4/(3 +2 !889 施肥处理 >?@ABC@DBE 微生物活度（+F） ,1G?HI1AJ AGB1K1B1@E ,L"% （C8 & M8） ,L"’ （C8 & M8） ,L"( （C8 & M8） ’(*$.525 N $.$#! I :2!.$2 G 39.$5 A 55. $$I ’(*01 $.2$$ N $.$59 A :!#.25 G 2-.-/ I -#./9 O
’(*+, $.5!9 N$. $$: I :3$.$9 G 32.9/ A 53.95 A ’()* $.2$$ N $.$$2 A 9/!.92 I /9.3! AI -2.!! G ’()*+,$.92- N $.$$/ A 23#.-5 A 2$.:5 I #:.#/ @
-.-.- 对微生物生物量碳（,L"%）的影响 本试验
各处理土壤 ,L"%以 ’()*+,处理最高，为 23#.-5
C8 & M8，其次为 ’()*处理（9/!.92 C8 & M8），以下依次
是 ’(*01（:!#.25 C8 & M8）、’(*+,（:3$.$9 C8 & M8）、
’(*（:2!.$2 C8 & M8）（表 5）。土壤 ,"%与土壤中能 被微生物直接利用的有机碳呈正相关，同时长期淹 水和较低的温度有利于 ,L"%的积累［!］。在本试验 各处理中可被土壤微生物利用的有机碳包括施肥时 加入的有机肥，前季水稻留下的根茬和当季水稻收 获前死亡的根及根系细胞脱落物，低分子分泌 物［#-］。缺钾土壤中，在对照 ’(*处理基础上增施钾 肥（’()*）有利于土壤速效钾的补充，可促进根的生 长；施入硅肥（’(*01）有利于水稻生物量的提高。 ’()*+,处理兼有增钾、增外源微生物可利用碳的 优势，故其 ,L"%最高；与硅相比，微生物可能更需 要钾素，因而 ’()* 处理比 ’(*01 处理 ,L"% 高。 5$-#2期 陈建国，等：不同配方施肥对长期缺施钾肥的红壤性水稻土微生物特性的影响
!"#$%处理虽有外源有机肥的加入，但与 !"#&’处 理比较，却不能满足水稻对硅的需求，使得其水稻生 物量较低，各季水稻根系产生能为微生物利用的有 机碳较少，故其 %()*较低。 +,+,- 对微生物生物量氮（%()!）的影响 各处理 土壤 %()!以 !"#$%处理（./,01 23 4 53）最高，以
下依次为对照 !"#（.0,6- 23 4 53）、!"7#（10,.8
23 4 53）、!"#&’（ /+,+1 23 4 53）、!"7#$%（ /6,9- 23 4 53），在 !"# 处理的基础上增施硅（!"#&’）、钾 （!"7#）降低了 %()!，可能是增施硅、钾后水稻生理 功能增强，加强了根系对氮吸收，进而加速%()!的 分解；而增施有机肥提高 %()!的原因可能是由于 微生物可利用碳量提高，加强了对氮的积累［:-］。各 处理间 %()!与微生物活度呈显著负相关（图 :）， 这是因为微生物活度与 %()!矿化呈相反趋势：微 生物活度高会加速 %()! 矿化，存留于土壤中的 %()!就较少；相反，微生物活度低则会减缓 %()! 矿化，存留的 %()!就较多。 +,+,9 对微生物生物量磷（%()"）的影响 从表 - 可见，土壤 %( ) " 以 !"#$% 处理最高（-.,0-
23 4 53），其次为对照 !"#（--,66 23 4 53） ; !"7#
（+/,88 23 4 53）; !"#&’（+:,10 23 4 53）; !"7#$% （:9,:1 23 4 53），各处理 %()"大小顺序与 %()!相 同，且二者呈极显著正相关（<为 6,80）。以上说明 在氮磷钾肥平衡施用的基础上，其他施肥因子（增施 硅、钾、有机肥）对 %()"的影响与对 %()!影响效 果相同，各处理微生物对氮磷的固持同步。 图 ! 试验土壤不同处理微生物生物量 "与微生物 活度的相关性 #$%&! ’() *+,,)-./$+0 1)/2))0 345" .06 7$*,+1$.- .*/$8$/$)9 $0 /() :.66; 9+$-9 2$/( 6$<<),)0/
<),/$-$=./$+0 /,)./7)0/9 微生物生物量 * 4 !值往往能反映微生物种类。 有报道，真菌菌丝的 * 4 !值在 1!:+ 之间，细菌的 * 4 !值在 -!/之间［:9］。本试验各处理间微生物生 物量 * 4 ! 值大小顺序依次为：!"7#$%（::,+1）、
!"#&’（1,86）、!"7#（1,/9）、!"#$%（0,00）、!"# （0,0+）。显然，施肥处理不同，缺钾土壤的微生物种 类是不同的。!"7#$%、!"#&’、!"7#处理的土壤微
生物以真菌（放线菌）为主，而 !"#$%、对照 !"#处 理的土壤微生物以细菌为主。 > 结论 由于硅素对水稻的特殊生理功能以及缺钾水稻 土中水稻对钾素的需求，相对于对照（!"#），增施硅 肥（!"#&’）、钾肥（!"7#）能促进微生物数量的增长， 提高微生物活度，加速微生物量氮、磷的转化，同时 也能提高微生物量碳。相反，在淹水条件下配施有 机肥（!"#$%），由于加剧了水稻根际厌氧环境，根
际微生物生长萎缩，微生物活度、微生物量碳无显著
提高，虽然其微生物量氮、磷有所增加，但该处理土
壤有机氮的矿化减弱，植株可吸收的有效态养分减
少。增施钾肥同时配施有机肥（!"7#$%）具有增施
钾肥的优点，即提高微生物活度、提高微生物量碳，
加速有机氮、磷的矿化，但同时也会减少微生物数
量。
缺钾水稻土修复实践中，在水稻常规施肥的基
础上增施硅肥、钾肥是有效措施；因为配施有机肥
会导致淹水土壤缺氧，水稻施用有机肥时须谨慎，需
适量酌施或者结合增施钾（硅）肥。
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