Page 46 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2023年第6期

38 华 中 农 业 大 学 学 报 第 42 卷

含量的草酸和柠檬酸 ［10］ 。含钾矿物添加有机酸的培 态钾的吸收利用会优先于离根远的土壤中的水溶性
养结果表明，高浓度的草酸和柠檬酸对含钾矿物中 钾，这也是非交换态钾在当季作物钾吸收中起重要
的非交换态钾有明显的活化作用，而低浓度时作用 作用的原因。
并不大 ［10］ 。黑麦草所具有的较强的利用矿物中非交 5 土壤钾素测定方法的优化
换态钾的能力与有机酸的作用似乎无关。根系吸钾
动力学的研究结果表明，黑麦草最大吸钾速率（I max ） 土壤非交换态钾无论是作为土壤有效钾库的库
远远高于籽粒苋，其根系吸收溶液钾的临界质量浓 存主体，还是在当季土壤钾的有效供给方面都发挥
度为 0.2 mg/L，远低于籽粒苋的 26.3 mg/L ［10］ 。能 着重要的作用。但最常用的土壤速效钾测定方法—
高效吸收非交换态钾的黑麦草根系在较低的钾浓度 中性醋酸铵法由于铵离子对非交换态钾释放的强烈
时仍然能吸收钾，这与矿物中非交换态钾在低于其 抑制作用而不能提取土壤非交换态钾，因而该方法
释钾临界值时才能释放的机制完全吻合 ［10］ 。因而不 在准确表征不同类型土壤钾素生物有效性方面仍有
同植物利用土壤矿物中非交换态钾的机制主要取决 所欠缺。另外，在土壤钾素肥力发生变化时，醋酸铵
于其根系吸收溶液中低浓度钾的能力，而根系分泌 法测定的速效钾（值） 的增减通常只能反应土壤钾素
物的作用相对较小，这一结果可为植物钾高效吸收 实际变化值的一小部分，而非全部。无论是准确反
品种的筛选和培育提供依据。 应土壤钾素生物有效性，还是准确指示土壤钾素盈
亏等方面，常规土壤速效钾和缓效钾测定方法都存
4 土壤非交换态钾的作用与意义
在明显的局限性，其测定结果通常是半定量，反应的
土壤非交换态钾总量很高，其形成和释放对土 多是变化趋势。在生产实践中依据常规土壤钾素测
壤供钾特性、供钾能力、因土施钾策略和钾肥高效施 定值来准确预判土壤供钾潜力和土壤钾肥力变化程
用技术的选择起着决定性作用。众多的研究表明， 度仍然面临非常多的不确定性 ［17］ ，需要综合特定土
作物吸收的钾素中有相当一部分来自于土壤非交换 壤的其他特性，才能得出正确的评估结论。因而建
态钾。连续种植条件下，作物在整个生育期内吸收 立更加准确的土壤钾素测定方法对推动土壤钾素相
的钾会远远超出土壤中交换态钾的含量，土壤交换 关研究非常重要。针对不同的研究目的，团队对土
态钾下降到一定的水平后几乎不再变化，而层间钾 壤非交换态钾总量测定方法、土壤有效钾测定方法、
则有明显下降 ［13-16］ 。这些研究表明作物种植季吸收 土壤钾素变化测定方法和土壤钾素生物有效性分级
的钾源中，土壤非交换态钾有非常大的贡献。或者 方法进行了一系列优化研究，以下对这些研究作简
说，对于当季作物，通常人们认为的缓效钾（即非交 要归纳。
换态钾）可能并不一定就是缓效的，完全有可能与速 5.1 土壤非交换态钾总量的测定方法
效钾一样是非常有效的。究其原因，一方面可能是 采用最强的四苯硼钠提取方法，在 45 ℃连续振
非交换态钾与交换态和水溶态钾之间的转化较快， 荡提取 10 d以上，或在 25 ℃连续振荡提取 20 d以上。
外源添加的水溶性钾肥在水分适宜的土壤中能较快 具体操作步骤如下：称取 0.500 g 土样于 80 mL 离心
达到不同形态钾之间的分配平衡，如在固钾能力较 管中，加入 3 mL 混合提取液（0.25 mol/L NaTPB +
强的土壤中经过 1 d的培养，约 50% 以上的外源钾就 1.7 mol/L NaCl + 0.01 mol/L EDTA），25 ºC 振荡
［8］
可以转化为醋酸铵法不能提取的非交换态钾 。也 提取 20 d，或在 45 ℃连续振荡提取 10 d 以上。振
有研究表明，一些含钾矿物如蛭石和黑云母中非交换态 荡 结 束 后 加 入 25 mL 混 合 终 止 剂（0.14 mol/L
钾的释放速率在纯水中分别可达57和89 mg/（kg·d）， CuCl 2 + 0.5 mol/L NH 4 Cl）。沸水浴 60 min 使沉淀

在 0.01 mol/L 氯 化 钙 溶 液 中 分 别 可 达 214 和 448 溶解，冷却后以 5 000 r/min 的转速离心 5 min，然后
［12］
mg/（kg·d） 。这些研究结果直接证明土壤非交换 取上清液稀释至适宜的倍数，用火焰光度计测定溶
［5］
态钾与交换态及水溶态钾的平衡速率相对于作物生 液中钾含量 。
育期而言是相当快的，并不是那么缓效。另一方面， 该法提取的土壤非交换态钾量非常高，其含量
作物根系吸收的钾是根际土壤溶液中的钾，离根系 主要与土壤相应含钾矿物的种类和特性有关。由于
较远的水溶性钾尚未到达根际之前，随根际土壤溶 提取时间较长，该法将主要用于科学研究 ，可探讨土
液钾的耗竭，根际土壤的交换态钾和非交换态钾会 壤钾的库存形态、含量及其与土壤类型和土壤矿物
相应释放，导致一些条件下根系对根际土壤非交换 之间的关系。对于生产实践而言，这一方法不具备