第7讲 土壤中钾的动态

矿质元素的土壤化学Chapter7土壤中钾的动态知识点:土壤钾素的形态与分级矿物钾的的风化及其影响因素土壤钾素的固定及释放及其影响因子土壤钾素的评价指标土壤钾素循环

1土壤中钾的含量、形态及其有效性1.1土壤中钾的含量

地壳中钾丰度较高，平均含量为2.5%（K2O），在所有元素中占第七位，在植物必需营养元素中占第四位。大多数土壤钾含量（K2O）为0.3-3.6%，平均为1.2%，是土壤中含量最高的大量元素。各种土壤含钾量差异很大，主要与成土母质、风化成土条件、土壤质地、耕作和施肥措施等因素有关。

华中地区钾素养分的含量都在不同程度上受母岩的影响(表)。花岗岩发育的土壤含钾量最高，石灰岩的最低。这是因为花岗岩中含有较多的含钾矿物(长石、云母等)，而石灰岩中较少。1.2土壤中钾素的存在形态根据化学形态分Basedonchemicalform结构钾（难利用钾）非交换性钾（难交换性固定钾）交换性钾水溶性钾根据对植物的有效性分Basedonplantavailability矿物钾缓效性钾速效性钾存在处Whereitexists长石﹑云母结构内蒙脱石﹑蛭石的晶层内；黑云母和部分水云母结构内颗粒外表面土壤溶液中保持力Retainability配位作用层间吸附，配位作用静电引力呈离子态平衡关系Balancerelationship矿物钾风化非交换性钾缓慢交换性钾迅速水溶性钾扩散系数Diffusion10-23~10-15~10-7常用测定系数Commonlyuseddeterminationmethods全钾减去HNO3法HNO3法减去NH4Ac法NH4Ac法相对含量Relativecontent90％～98％2％～8％0.1％～2％90%-99%

1-10%

土壤交换性钾与溶液钾处于动态平衡之中。当溶液钾因植物吸收而有所下降时，部分交换性钾便进入土壤溶液中。此平衡过程在几分钟内即可完成。Havlinetal.,

2001Fertilizer2含钾矿物的风化和矿物钾的释放（了解部分）

含钾矿物是土壤有效钾的最基本来源，它可经由多种途径，风化释放出钾供作物吸收利用。各种含钾矿物的抗风化性是不同的，主要取决于矿物的晶格构造和化学成分。含钾硅酸盐矿物的晶格构造，一为片状构造（云母、伊利石和其它次生矿物），另一为架状构造（长石）。

通常，架状结构的长石类矿物的稳定性大于片状结构的云母类矿物。因为架状结构的硅氧四面体的联结程度较大，盐基性较弱，Si-O键较多。而片状结构的每个硅氧四面体只和另外三个硅氧四面体相连，层与层之间皆有阴离子相联，盐基性较强，硅氧键较少。

从矿物晶格键能的强弱来看，架状结构硅酸盐的键能较强，因而稳定性也较大。在长石类矿物中，微斜长石抗风化性高于正长石。因为微斜长石为三斜对称组合结构，而正长石则为单斜对称组合结构。在云母类矿物中，因化学组成及晶胞体积不同，白云母较黑云母稳定得多。

含钾矿物的抗风化能力的顺序为：钾微斜长石>钾长石>白云母>黑云母。2.1长石类矿物中钾的释放

长石类含钾矿物的分解是水解过程，是一个纯界面反应。在水解过程中H+首先与矿物表面Si-O-Si或者Al-O-Al反应并使其水解和释放出钾，在这个过程中，同时释放出Al和Si的水解产物，但是速率比K慢。长石类矿物组分的钾释放符合零级反应动力学方程式。当溶液中钾离子达到一定浓度时，会抑制矿物的进一步水解。一般认为，长石的风化次序为：

长石过渡矿物高岭石

尽管许多土壤中长石含钾比云母多，但一般认为长石释放的钾较少。除风化强烈的湿润地区外，由钾长石风化释放的钾很少，对当季植物的钾营养意义不大。云母/伊利石蛭石2.2云母类矿物中钾的释放云母类矿物在风化过程均伴随着钾的释放，是非交换性钾的主要来源。在风化的同时，矿物变细，矿物的性质发生改变（图），特别是黑云母，由于三八面体中Fe2+易氧化，为了平衡电荷八面体内的Mg2+等释放出来。2.3影响含钾矿物中钾释放的环境因素（1）氢离子和土壤pH

土壤溶液中的氢离子来自于水分子的解离、CO2的溶解、矿物风化过程中产生的酸性物质和生物来源的有机酸类物质等，一般以H3O+的形式存在。

在硅酸盐矿物表面和层状硅酸盐内表面上，只要水膜是连续的，氢离子的扩散速率很快，而且H3O+的大小与K+相似，很容易取代钾离子进入云母类矿物的晶层间，因而限制氢离子与云母层间钾离子交换速率的因素是钾离子的扩散速率。土壤pH决定了氢离子的活度高低。土壤pH对长石类和云母类矿物结构钾释放的影响程度不同。（2）有机配位体

土壤中重要的有机配位体是有机酸包括草酸、酒石酸、苹果酸和柠檬酸等，不仅提供氢离子，而且阴离子本身是配位体。有机酸对云母类和长石类含钾矿物钾的释放都有促进作用，但其效果有一定的差异。例如，与0.01mol/L的草酸和柠檬酸反应10天后，含钾矿物释放钾的顺序是：黑云母>微斜长石≈正长石>白云母，而与四苯硼钠溶液反应时其顺序是：黑云母>白云母>微斜长石>正长石（表），说明阴离子的配位反应在起作用。（3）钾离子的活度

云母类矿物周围土壤溶液中K+的活度，对云母经阳离子交换而释放K有很大的影响。当土壤溶液K+水平低于临界值时，层间钾被溶液中其他阳离子置换。相反，当K+水平高于临界值时，云母膨胀性2：1型矿物从溶液中吸取钾。钾的临界水平与矿物种类有关。其中黑云母要显著高于白云母。（4）植物根系和根际生物

植物根系对矿物结构钾的影响表现在两个方面：

①植物根系对钾的吸收降低了土壤溶液中钾的浓度，打破了平衡反应而促进矿物钾的释放。②植物根系能够释放有机酸或降低根际的pH值，提供的质子和配位体可促进矿物钾的释放。

根际生物也有类似的作用。

不同植物种类的根系对钾释放的影响及其机制不同。

例如，黑麦草吸钾的能力强，显著降低了溶液中钾的浓度，促进了矿物钾的释放（表）。油菜则可同时促进矿物钾和镁的释放。矿物学分析发现，在种植油菜时，蛭石化作用产生含有水合铝离子的蛭石，这是由于油菜分泌的质子，促进了Al和Mg的释放和矿物分解。

3土壤钾的固定和非交换性钾的释放3.1钾的固定(Fixationofsoilpotassium)

土壤中溶液钾和交换性钾进入粘土矿物层间转化为非交换性钾，从而降低钾的有效性现象统称为钾的固定。3.1.1钾的固定机制主要是2：1型粘土矿物如蛭石、蒙脱石以及水云母等的层间孔穴固定。当钾离子进入2：1型粘土矿物层间后，由于K+的离子半径(0.133nm)与晶层之间网格的大小(0.14nm)相匹配，更重要的是钾离子的水化半径小，矿物层间内表面的负电荷与钾离子的静电引力超过了由离子水化引起的膨胀力，导致晶层之间不可逆收缩并将钾离子闭蓄在晶格内。

K+ionexchange&fixationhexagonalholesTOilliteclaymineralK+Ca2+K+K+K+H+H+Ca2+3.1.2影响土壤钾固定的因素（1）粘土矿物的种类和数量

土壤粘土矿物的类型和数量对交换性钾的保持力有很大的影响，它控制了土壤溶液中钾的浓度，以及再补充钾以供应作物的能力。同时钾肥施入土壤后，其固定程度及固定的钾的释放率也因土壤矿物类型而异。从对钾的吸持能力来看，粘土矿物可粗分为三类：

第一类为高岭石。它们只能在表面和破碎的边缘上吸附钾，而且对钾的吸附力也不强，也不能固定钾。因而这类矿物不能阻止钾的淋失，它的这些特性类似砂土。第二类为伊利石。它们在表层、破碎的边缘和晶体边缘的层间吸附钾，但被吸附或固定的钾仍易被交换。第三类为蛭石。它们以交换形式吸附钾，当土壤变湿而膨胀时允许钾进入层间的深处。当土壤干燥层间关闭时，内层钾受到包蔽或固定，而不易再释放。（2）粘土矿物晶层的电荷密度和电荷位置矿物晶层电荷密度越大，固钾能力和数量越大。若电荷主要来自四面体层的矿物，由于电荷的位置更接近于被吸附的钾离子，故有较强的固钾能力。例如：蛭石不仅层间电荷密度较大，电荷来自四面体和八面体层，而且晶层间距离较小，故固钾能力强；而蒙脱石除了电荷密度低之外，电荷主要来自八面体层，而且晶层间距离较大，因此固钾能力相对较弱。（3）土壤水分

一般来说，干湿交替有利于钾的固定，但与矿物类型有关。钾的固定常因土壤干燥而加强，因为土壤干燥时，土壤溶液中钾的浓度增加，晶层易脱水、收缩，从而促进钾的固定。但是并不是所有的粘土矿物都需要经过干燥过程才能固定钾。对蒙脱石来说，干燥是其固定钾的首要条件，而伊利石在湿润条件下也能固定钾，其原因与晶层间的距离有关，晶层间距离小于1.2nm的粘土矿物不需要脱水就可固定钾。（4）粘土矿物的非交换性钾耗竭程度

在水溶性钾浓度相同时，层间钾的耗竭程度越高，固钾的数量也越多。（5）土壤中钾的饱和度

在一定范围内，钾的固定随着土壤溶液中钾的饱和度提高而增加，但是超过上限时，固定钾的位点减少，钾相对固定量减少。（6）土壤pH和陪补离子状况土壤固定钾的能力随土壤pH值升高而增强。在酸性条件下，土壤胶体所带的负电荷少，陪补离子以H+、Al3+为主，抑制了对钾的固定。此外，铁铝氧化物可进入粘土矿物层间，阻止钾的移出和进入，也会影响钾的固定。在中性条件下，陪补离子以Ca2+、Mg2+为主，能增强对钾的固定。在碱性条件下，陪补离子以Na+为主，明显地增强对钾的固定。（7）铵(NH4+)离子的影响

由于铵离子半径(0.149nm)与钾离子半径(0.133)相近，铵离子可与钾离子竞争吸附和固定位点，因此当NH4+与K+同时存在时，钾的固定减少，如果先加入铵离子也将减少钾的固定。因此，在大量施用铵态氮肥后，土壤中钾的固定位点被铵离子所占据，而使随后施入的钾的固定量减少。铵离子也能阻止固定态钾的释放。如果先施钾后施铵，铵离子把晶层间的Ca2+、Mg2+置换出来，造成晶层间的距离缩短，从而把钾离子闭蓄在晶层间的空穴内。（8）土壤有机质

土壤有机质本身不固定钾，即使是在晶层内，也不影响钾进入晶层内部，但是如果土壤有机质与土壤粘粒形成了稳定性的团粒结构，钾的固定量将增加。

Note!

在田间条件下，钾的固定是一个相当缓慢的过程。在层间钾匮乏的土壤上施用钾肥，二三个月后才能达到平衡。

钾素固定的作用:

一方面降低钾的植物有效性；另一方面，也减少了钾因淋溶作用而造成的损失。而且固定的钾在一定条件下仍可释放出来，变为交换性钾供植物吸收利用。3.2非交换性钾的释放

土壤非交换性钾与交换性钾之间存在动态平衡关系。当土壤中交换性钾被植物吸收而减少时，非交换性钾则缓慢地转化为交换性钾。大多数土壤非交换性钾的释放量低于20mg/100g，其中以冲积土的非交换性钾释放量最大。在钾矿物（伊利石、蛭石）丰富的土壤中，依靠非交换性钾释放出来的钾已完全能满足黑麦草对钾的需求。但是，土壤非交换性钾的释放受矿物结构特征、结晶缺陷、颗粒大小以及干燥过程、土壤溶液离子的浓度、植物根际pH值和根系特性等一系列因素所制约。一般认为，非交换性钾的释放是由扩散和交换机理控制的。扩散在很大程度上取决于矿物的膨胀，因而也决定于土壤湿度。交换则决定于邻近溶液中或矿物表面的阳离子类型和浓度。

非交换性钾的释放速率可用下式描述：dkt/dt=k2(k0-kt)其中k0为非交换性钾总量，kt为t时间内释放的钾量，k2为释放速率系数。层间钾的释放速率与邻近溶液中钾的浓度有关，在钾浓度低的条件下其释放速率较高。层间钾的释放与溶液pH也有关系，在低pH条件下则较易释放。此外，干湿和冻融交替、高温和灼烧等在一定条件下也有促进层间钾释放的作用。非交换性钾的释放步骤：

第一步是矿物吸水膨胀，使处于楔形部位的钾，有可能被溶液中其它阳离子所交换。第二步是阳离子交换。第三步是钾离子从矿物层间位置扩散迁移到矿物外表面。扩散步骤较为困难，钾在矿物层间的扩散系数大约为10-15-10-23cm2/s，比土壤溶液中K+的扩散系数(De=10-7cm2/s)低得多。

因此，有人认为非交换性钾释放速率主要受矿物层间向外扩散速率所控制。Note!

土壤非交换性钾的植物有效性，不仅与土壤中钾的存在形态以及各组分钾的数量和其它土壤条件有关，也在很大程度上取决于植物对钾的吸收和利用能力。如果植物对钾的吸收能力较强，或者根际酸化和有机分泌作用较强，土壤非交换性钾的有效性就大。在连续种植植物时，非交换性钾是植物钾的主要来源。如在南方连续种水稻、大麦3-6次，植物吸钾总量的60-80%来自非交换性钾。谢建昌等，2000：钾与中国农业。河海大学出版社4土壤钾的吸附和释放4.1钾的吸附

土壤粘土矿物、金属氧化物、有机质等土壤胶体都能够以离子交换的形式吸附钾。土壤胶体对K+吸附的强度小于二、三价阳离子以及H+和NH4+，而大于Na+

。不同土壤胶体对钾离子的吸附能力不同。有机质和高岭石对K+的吸附能力较弱，其吸附位置对K+的专性低；而2：1型粘土矿物的吸附位置对K+的专性高，而且束缚力也强。最强的是伊利石，其次石是蛭石和云母。土壤胶体对钾的吸附受质量作用定律支配，即随溶液中钾浓度的增高而增加，随着胶体钾饱和度的增大而降低，同时还随着pH的升高而增加。4.2交换性钾的释放

土壤交换性钾，特别是根际土壤交换性钾是当季作物钾的主要来源，土壤交换性钾的量和释放速率与土壤钾的植物有效性有很大的关系。交换性钾与溶液中的钾保持着动态平衡。胶体钾的饱和度高，交换性钾易于释放进入溶液。吸附态钾的解吸还与胶体类型、吸附位置、pH、土壤质地和土壤含水量等因素有关。如土壤温度升高和水分含量增加可使较多的交换性钾进入溶液。在2：1型粘土矿物中，钾的释放还受吸附位置的影响（图）。吸附在粘土矿物表面（p-位）上的K+很不牢固，易于释放；层间（i-位）钾具有很强的键能，不易释放；处于层间楔形区边缘位置（e-位）的钾，其键能和释放难易程度则处于中间状态。ExchangebleK&Non-ExchangeableKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKCaReleaseofNon-exchangeableKFixationofNon-exchangeableKCaKKKKNon-exchangeableKExchangeableKExchangeableKKK5钾的淋失

水溶性和交换性钾易被降水或灌溉水淋失，其数量受土壤质地、粘土矿物种类和是否种植作物等因素的影响。热带和亚热带高度风化的酸性土壤，粘土矿物以高岭石为主，缺少钾的专性吸附位点，而且阳离子交换量低，钾的淋失严重；而对2：1型粘土矿物为主的土壤，钾的淋失较少。质地轻的土壤钾的淋失量显著大于质地粘重的土壤。栽培作物能显著降低钾的淋失量。PotassiumLeachingNegligibleonloamsoffinertexturedsoilsMayoccurinsoilswithlowCECMayoccurinsoilshighinCa++、Mg++,acidityMayoccurwithhighuseofNH4+fertilizers

酸性土壤施用石灰有利于土壤保持钾素。其原因是：

可变电荷数量增加，钾的吸附量增加；土壤pH升高导致Al的活度下降，钾可以有效地与钙竞争吸附位点；降低了水合氢离子的活度，减少了矿物钾的释放。6土壤供钾能力的评价与应用6.1土壤钾素供应能力的评价

目前常用的方法有：

生物方法（田间试验、盆栽试验）

化学方法（如醋酸铵法、硝酸煮沸法、四苯硼钠法）

物理化学方法（如阳离子交换树脂法）

电化学方法（如EUF法）6.1.1用生物试验方法直接了解土壤供钾状况田间试验是了解土壤供钾能力及作物对钾肥反应的最基本、最直接和最可靠的生物试验方法，而田间长期定位试验是我们了解土壤供钾能力变化的最重要的手段之一。与田间试验相比，温室试验更加简便和迅速，可以用少量土壤设计出不同处理的试验以定量测定土壤的供钾能力，而且试验的条件可以控制一致，重现性高。用盆栽耗竭方法评价不同土壤供钾潜力时，最好选用多年生植物。缺点：周期较长，工作量大，不可能大量进行。6.1.2速效钾作为当季土壤供钾能力的指标

长期以来，速效钾被广泛地用于土壤供钾能力的预测。

速效钾是模拟植物根系的吸收以了解土壤中有多少钾素在作物生长期间的有效性。在中国，一般是采用1mol/L中性醋酸铵提取的方法测定土壤速效钾。6.1.3缓效钾作为评价土壤供钾潜力的指标

土壤缓效钾是速效钾的补给来源，缓效钾的不断释放可以使速效钾维持在适当的水平上，当评价土壤的长期供钾潜力时，应主要考虑土壤缓效钾的含量。

用35种土壤进行的土壤缓效钾与钾肥效果的关系中得出：缓效钾量低者，钾肥的效果大，并且随着种植次数的增加，由于土壤潜在性钾的消耗，钾肥效果增大。因此，缓效钾是反映土壤供钾潜力的一个重要指标。土壤缓效钾的测定是采用1mol/L硝酸消煮10min提取的，但土壤中什么组分、什么部位的钾被提取仍然是十分模糊。此方法显然涉及到硝酸对土壤矿物成分的相当剧烈的处理。Conyers等(1969)通过X射线研究，发现硝酸处理对蛭石和伊利石有较大的膨胀和溶解作用，而对高岭石、蒙脱石影响相对较小。鲍士坦和史瑞和（1984）认为，用2mol/L冷硝酸提取的钾既包括了土壤交换性钾又能更好地反映土壤非交换性对水稻的供应能力。6.1.4土壤供钾能力的Q/I指标

研究土壤钾素供应的容量因素和强度因素之间的关系，对正确了解钾的供应状况是很重要的。因为钾容量因素相同的土壤，其强度因素未必相同(图）。

图中a点是粘土钾素的强度因素，b是砂土钾素强度因素，比较后可看出，当钾的容量因素相同时，强度因素低的土壤，缓冲力则高；强度因素高的土壤，缓冲力则低。可见，粘土的交换性钾含量虽高，但它提供给植物的有效钾量却较低，因此对于质地不同的土壤，不应都以相同的交换性钾含量作为判断其钾素供应状况的依据。6.1.5阳离子交换树脂法提取一般均是要将一定量的交换树脂与一定量的土壤混合，测定时要把上述两者分离，比较麻烦。杜承林等（1987）把氢饱和阳离子树脂先装入尼龙袋中，然后再来提取土壤钾。用这种树脂袋法先后测定了65种土壤的有效钾并与生物试验结果进行了比较。发现（图）树脂袋连续6次提取的钾量分别与水稻连续种植3次，大米草连续种植7次的吸钾量非常接近。

结果还表明，树脂袋法第一次的提取的钾量相当于土壤的交换性钾，而以后各次的提取量则是缓效钾中容易释放而被作物吸收利用的那部分钾。作物吸收与树脂提取量之间的相关性证明树脂提取的钾是一种衡量土壤供钾能力的有效指标。树脂袋法连续提取的钾比酸提取的钾更能反映作物吸收和利用的那部分钾。6.1.6电超滤法提取电超滤起源于渗析法，后来人们发明了电渗析法，加快了离子通过膜扩散的速度，将超滤与电渗析结合便形成了电超滤法。在温度、电压和时间的不同组合的条件下所提取出的钾，代表了电超滤钾的不同组分，而每一组分具有一定的化学和生物学含义，可提供土壤钾素供应的强度因素和容量因素的信息。

在不同电场强度和时间下测定的不同组分电超滤钾其意义：

（1）1-10min的电超滤钾量，相当于土壤溶液中钾的浓度（强度因素）；（2）10-35min的电超滤钾量，相当于交换性钾（容量因素）；

（3）在400V电压、30-35min的电超滤钾，可用于推测土壤溶液中钾的浓度在植物生长季节可能降低的程度。不少研究结果指出，电超滤法是评价具有不同黏土矿物组成的土壤钾有效性的一种比较好的方法，国内从80年代开始用电超滤法研究土壤的供钾能力。尽管电超滤法在评价土壤供钾能力方面具有某些独特的优点，但由于实验需要电超滤仪，因此它的应用极为有限。6.1.7钾的释放动力学与供钾能力预测

土壤各形态钾之间处于一个动态变化中。当溶液中的钾被作物吸收或淋溶后，土壤中的交换性钾便释放到溶液中去。当速效钾的浓度减少后，土壤的缓效钾也会不断地释放，以求达到新的平衡。在现有的土壤供钾能力的预测方法中，往往只考虑钾的提取量，而忽略了这种动态的变化。

实际上，土壤的含钾量相同并不代表土壤具有相同的供钾能力，这是因为在速效钾被作物吸收利用以后，缓效钾和矿物钾的释放速度不同所致。在80年代，土壤钾素转化动力学问题已经引起国内科研工作者的注意。朱永官(1994)研究了不同土壤的非交换性钾在0.01mol/L草酸或柠檬酸中的释放动力学，并用一级反应方程、抛物线扩散方程、Elovich方程和零级反应方程求出各土壤中钾的释放速率，结果表明钾的释放速率与土壤的非交换性钾间呈显著的相关。程明芳等(1999)采用连续流动交换技术研究了我国北方25个供试土壤非交换性钾的释放速率。土壤非交换性钾释放速率与盆栽耗钾试验中玉米吸钾量之间有极显著的相关性，可以用它作为土壤供钾能力的评价指标。尽管钾的释放动力学的引入能帮助我们从土壤供钾的强度、容量及速度方面较为全面地评价土壤的供钾能力，但释放速度的研究耗时费力。另外，土壤是一个十分复杂的体系，土壤的矿物组成、质地、水分、温度、pH、离子环境和微生物活动以及耕作施肥体系等都会影响钾的释放速度。采用什么方法来研究钾的释放动力学，以确定钾的释放速度指标，仍有待于未来的研究工作。6.2速效钾指标的应用条件

中国对土壤速效钾的测定和应用十分广泛，20世纪70年代末，中国很多地区特别是在南方，都根据速效钾的含量划分了土壤供钾能力的等级。全国土壤普查办公室将土壤供钾水平的等级定为6级：

速效钾含量（mg/kg)土壤供钾水平

<30很低

30-50低

50-100中

101-150高

151-200很高

>200极高但有一些研究结果认为，速效钾含量水平与钾肥效应的相关性很小。如陕西对作物施钾效果与各种形态钾的相关性研究中，土壤缓效钾每次都与钾肥效果呈极显著相关，而速效钾与其相关性很小(徐福利，1994)。有些土壤，根据土壤分析结果，应属于供钾能力较强的土壤，但田间试验的结果却表明这些土壤也有很高的钾肥肥效(金继运，1994)。张宽等(1994)在速效钾含量(K)为112.1～138.6mg/kg的黑土上所进行的玉米田间试验表明，钾肥最高可增产25％。速效钾含量是表征土壤钾素供应状况的重要指标之一。及时测定和了解土壤速效钾含量及其变化，对于指导钾肥的施用是十分必要的。

但是，在实际中用土壤速效钾的测定结果作为土壤供钾能（潜）力的指标来指导钾肥的施用常常与作物对钾肥的实际反应不相吻合。有时速效钾含量较高的土壤，钾肥表现出效果，而含量较低的却无效。因此，速效钾作为指标的应用是十分复杂的，应考虑下面的一些因素。6.2.1速效钾是一个易变动的数值由于施肥、作物吸收以及耕作的影响，在一年中或年度之间速效钾含量是在变化的，故不同季节取土样进行的测定结果不同。如在南方的绿肥双季稻轮作周期中，对土壤速效钾的动态变化测定表明，在不施钾肥的情况下，土壤速效钾由绿肥翻耕前的47mg/kg增加到翻耕后的99mg/kg(主要由于绿肥释放出钾，灌水也有利于缓效钾的释放)，早稻自分蘖开始至拔节期，由于水稻的大量吸收，速效钾显著降低，降至49mg/kg(图)。由于在一年中速效钾含量有一个动态变化，含量可波动很大。因此，假如要对不同土壤的速效钾进行比较时，采样的季节要大体相近，如均在开春或秋末，以不同季节甚至于不同年份取样的分析结果所进行的比较，往往会得出不正确的结论。6.2.2速效钾经作物吸收利用后，短期内会降至某一“最低值”

在作物生长过程中，由于作物的吸收利用，土壤速效钾会迅速降低。当降低至某一水平时，剩下部分就被更强烈地吸持着，钾进入溶液减少，作物的吸收也就减少。当减少至某一“最低值”后，即再难以被吸收利用。不同土壤均有不同的“最低值”，如第四纪红色粘土发育的土壤，这一“最低值”约为40mg/kg左右。

GrimmeandNemeth(1978)在盆栽耗竭试验中，观察到由于作物吸收而出现土壤交换性钾的“最低值”以后不再下降。从吸收前后的差值可以计算出土壤交换性钾可利用值的百分率(即有效度)，水稻平均为72.8％(n=10)，黑麦草平均为77％(n=10)。

这说明不是所有的交换性钾对作物的有效性都是一样的，只有部分的交换性钾与溶液中钾建立较为密切的联系。不同土壤不一样，可能与粘粒含量和粘土矿物类型有关。

但目前一般是这样来计算土壤可提供利用的钾素，假如速效钾为70mg/kg时，则每公顷可提供的钾量为70mg/kg×10-6×

150000kg×15＝157.5kg。

由于作物的吸收，土壤速效钾降低到某一最低值后不再降低，因此根据测定的速效钾含量来评价土壤钾素状况往往估计偏高，因为在这一最低水平以下的交换性钾不能为作物吸收利用，实际上此时作物吸收的是由缓效钾释放的钾素。6.2.3土壤质地和钾饱和度

土壤中速效钾水平很高或很低，一般能反映砂性土壤的供钾状况的高低，但对粘性土壤并不完全可靠。因为质地不同的土壤，其粘土矿物的含量不同，其对钾的吸附固定的能力及其有效性不同。国外在确定速效钾指标用以推荐施肥时，都是考虑质地的（表）。虽然这些标准不一定完全适合我国，但目前我们不问土壤质地如何，用一个尺度显然是不正确的。6.2.4土壤粘土矿物性质的影响

菲律宾报道了一个试验结果(表)，尽管两种土的粘粒含量相似，但由于粘土矿物不同，因而施钾后水稻的反应大不相同。在低钾的B土壤(55mg/kg)上施钾没有反应，但在高钾的A土壤(156mg/kg)上施钾增产非常显著。

其原因是粘土矿物不同。尽管A土壤具有足够的速效钾，但是缓效钾较低，因此，施钾有助于提供土壤溶液钾浓度，因而对提高产量是有效的。B土壤虽然速效钾低，但其蛭石类的粘土固钾能力强，固定了肥料中的钾，因而施钾并没有增加溶液钾的浓度，也就未表现增产。由此可见，交换性钾的临界水平，在不固钾的土壤(砂土、有机质土、含有高岭类粘土矿物的土壤)上，其值较低；在固钾土壤(具有蛭石、贝得石或者水云母为主的粘土矿物)上，其值较高。土壤中交换性钾浓度超过临界水平时，施钾就没有效果。在我国不同地区，即使是在同一地区的不同土壤，其粘土矿物也有差异，其对钾的吸附固定能力不同，钾的有效程度也不同，其临界值也应有所不同。若在这种情况下用相同的指标值，这显然是不合理的。6.2.5待测样品处理方法的影响

水分是对土壤钾素释放、固定的一个重要影响因素。据研究，100个田间湿润土壤经过室内风干处理，可使土壤交换性钾有不同程度的增加(彭干涛，1984)。

-----根据其增加百分率，可把土壤区分为3类情况，第1类是释钾低(释放率10％以下)；第2类是释钾中等(释放率平均为36％)；第3类是释钾高(释放率平均为83％)。经过风干后，土壤速效钾增多的原因，有人认为是这些土壤含有边缘风化了的云母碎片，这些碎片暴露了层间钾，当风干时，这些钾就释放出来了。因此风干后释钾较多的土壤，当以风干土测定值作为施肥指标时，不能反应田间的实际情况。往往认为这类土壤钾肥无效(因测定值较高)，而在大田条件下，可能对钾肥有反应。而实际上为了操作方便，一般都是用风干土进行分析的。6.2.6耕层以下土壤供钾的影响

植物根系可以深入到耕作层以下，底土对钾素营养的贡献常被忽视。我们一般采取耕层样品，很少采集犁底层以下的土壤样品来研究其供钾状况。某些海岸平原或江河冲积物形成的土壤，砂质表层的下面是较细质地的B层，它可能含有大量对植物有效的钾离子。尤其对于某些深根作物如甜菜、冬小麦和苜蓿来说，心底层土壤对钾的贡献很大，因此若只注意表层土壤的含钾量，往往会出现难以解释的现象。例如，在河南封丘的上述土壤上进行的定位试验表明(范钦桢，1994)，土壤虽含钾不高，但不施钾处理经过3年种植后，钾肥效果仍不明显，主要与耕层以下土壤的供钾有关。

Beringer(1984)和Haak(1981)发表的数据表明，作物吸收的钾50％以上是来自心土。6.2.7不同作物对钾的吸收利用能力和需要量不同

植物对钾的吸收利用受到一系列生物和环境因素的影响。例如不同的生育期作物对钾需要量不同，吸钾的能力也有差异，而且对钾肥的反应也有差异；不同的植物种类或同一种类不同的基因型对钾的吸收利用能力具有明显的差异；不同的温度、湿度、通气性等条件下，不仅影响钾在土壤中的转化及其动态，而且对钾的吸收利用也会产生一定的影响。不同植物种类对土壤钾供应的临界值也不相同。

WhatAffectsPotassiumUptakebyCrops?SoilconditionsWhereareavailableKsupplieslocated?EnvironmentalconditionsAreconditionsfavorableforKuptake?PlantcharacteristicsWhereisrootuptakeofK

occurringrelativetoKsupply

inthesoil?PlantKSoilSolutionKReactionsSoilKUptake

国际上的钾素临界值标准也因作物而异(表)。国内的一些试验中也发现当土壤速效钾为120mg/kg时，棉花施用钾肥还可能有效，而某些作物在含钾量为80mg/kg时钾肥就不会出现效果了。我们认为，