摘要
近年来农业生产对于钾肥施用的需求增加，与我国可利用钾盐资源短缺的现状日益冲突，亟需寻求更多渠道弥补我国钾肥需求缺口。杂卤石是一种含有钾、钙、镁和硫多种元素的天然矿物，具有改善土壤营养状态、提高作物抗逆性的特点，是潜在的可开发钾肥资源。我国耕地镉污染问题突出，而田间施钾对作物镉吸收作用效果尚不明确。因此，本研究在我国北方粮食主产区选择了具有不同钾水平状态（缺钾农田:速效钾含量=93.58±3.23mgkg-1;富钾农田:速效钾含量=180.40±4.92mgkg-1）的两个镉污染农田，通过开展不同类型钾肥配施杂卤石的田间试验，揭示了矿源腐植酸钾、硫酸钾和氯化钾配施杂卤石对于玉米生长、元素吸收、根际微环境和土壤质量的作用效果。本研究钾肥处理分别为:未施钾肥（CK）、矿源腐植酸钾100％（T1）、矿源腐植酸钾70％配施杂卤石30％（T2）、矿源腐植酸钾30％配施杂卤石70％（T3）、硫酸钾100％（T4）、硫酸钾70％配施杂卤石30％（T5）、硫酸钾30％配施杂卤石70％（T6）、氯化钾100％（T7）、氯化钾70％配施杂卤石30％（T8）、氯化钾30％配施杂卤石70％（T9）,主要研究结果如下: （1）对土壤理化性质的影响:施钾能够显著提高土壤速效钾含量，其中T5处理对速效钾含量的提升效果在两个农田中均是最高的，分别为63.98％（缺钾农田）、13.24％（富钾农田）。杂卤石配施能够补充土壤交换性钙、交换性镁含量，并能够缓解施用单一类型钾肥引起的土壤pH变化。施钾对于两地土壤电导率、碱解氮和有效磷含量变化影响较小，对土壤有效态镉以及总镉含量的降低效果不显著。 （2）对根际土壤微生物群落的影响:短期施加钾肥对玉米根际土壤微生物的多样性影响较小。两地玉米根际土壤微生物群落的优势菌门组成相同，均为变形菌门、酸杆菌门和拟杆菌门。基于细菌类群相对丰度筛选出各处理组的生物标志物，发现T4处理组的生物标志物多为土壤有益菌群，有利于土壤养分环境的改善。 （3）对作物生长的影响:施钾能够提高玉米株高、秸秆茎粗等农艺性状和玉米根部、秸秆生物量，并且提高了玉米百粒重和穗粒重，对两地玉米产量提升效果为11.09％～24.57％（缺钾农田）和5.42％～19.83％（富钾农田）。其中，T5处理的玉米产量在两地中均为最高，分别为10.90thm-2（缺钾农田）和13.05thm-2（富钾农田）。 （4）对作物有益元素吸收的影响:施钾对两地玉米钾、钙和镁含量影响效果不同，在缺钾农田中，施钾显著提高玉米各部位钾含量，强化植株内部钾与钙、钾与镁之间的拮抗关系，导致玉米地上部分钙、镁含量明显降低;在富钾农田中，施钾对玉米各部位钾含量提升效果相对较弱，而玉米地上部分钙、镁元素含量小幅提高。施钾对两地玉米全株钾素积累量的显著提高效果分别为44.52％～101.86％（缺钾农田）和13.40％～32.07％（富钾农田），且杂卤石配施能够显著提高玉米钙素、镁素积累量，其中T5、T6处理在两地中对玉米钙素、镁素的提升效果较好。 （5）对作物有害元素吸收的影响:不同施钾处理玉米秸秆镉含量仍存在超过饲料卫生标准中镉限量值（Cd≤1.00mgkg-1）的风险，秸秆作为饲料原料时需谨慎利用。施钾未显著降低两地籽粒镉含量，缺钾农田籽粒镉含量为13.12～24.46μgkg-1，富钾农田籽粒镉含量为18.62～23.27μgkg-1，但均未达到食品安全国家标准镉限量值（Cd≤0.10mgkg-1）。 （6）对钾肥利用率及经济效益的影响:杂卤石配施能够提高不同类型钾肥的钾肥利用率，T5处理在两地钾肥农学利用率均为最高，分别为17.90kgkg-1（缺钾农田）、18.02kgkg-1（富钾农田），表明其增产效果最优，同时T5处理在钾肥表观利用率、生理利用率方面表现较好。杂卤石配施钾肥能够提高玉米经济效益，其中T5处理在两地经济效益均为最高，分别为2.28万元hm-2（缺钾农田）和3.42万元hm-2(富钾农田），显著提高了23.91％（缺钾农田）和19.58％（富钾农田）。 综上，本研究表明杂卤石配施在改善土壤质量、促进玉米生长、提高钾肥应用效果等方面表现良好，说明杂卤石可作为传统钾肥的替代肥料搭配使用，其中70％硫酸钾配施30％杂卤石的钾肥配比应用效果最佳。本研究结果为杂卤石的开发利用以及钾肥资源的优化配比提供了理论依据与科学参考。
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