砂质土壤中钾素保持的关键影响因素：pH值与阳离子交换容量(CEC)的调控机制及农业应用意义

这篇研究深入探讨了砂质土壤中钾(K)的保持机制，通过实验室模拟揭示了pH值和阳离子交换容量(CEC)对钾吸附的关键作用。研究发现，含钙(Ca2+)的灌溉水会显著促进钾的淋失，而高黏土含量土壤则表现出更强的钾固定能力。研究为砂质土壤的精准钾肥管理提供了理论依据，建议根据土壤质地和灌溉水质调整施肥策略。

　　

砂质土壤中钾素保持的奥秘：从分子机制到田间实践

Abstract揭示研究核心
钾(K)作为作物生长的关键大量元素，在砂质土壤中的行为表现与细质地土壤存在显著差异。研究通过两个系统性实验，揭示了影响砂质土壤钾素保持的关键机制：pH值变化对阳离子交换容量(CEC)的调控，以及冻融循环对钾释放的影响。

钾吸附实验的突破性发现
采用16个梯度浓度(0-300 mg K L^-1)和两种背景溶液（去离子水与0.01 M CaCl₂）的对比实验显示：

1. 砂质土壤在CaCl₂溶液中普遍出现钾释放现象，而在去离子水中仅表现有限吸附
2. 黏土含量>25%的土壤（如Lamberton样地）即使存在Ca²⁺仍保持显著吸附能力
3. 独特的"顶点效应"：当平衡钾浓度达200 mg kg^-1时，砂质土壤的钾释放趋势发生逆转

冻融循环的复杂影响
通过模拟 Minnesota 州8个农业区的冻融条件发现：

1. 西北部钙质土壤表现出钾固定倾向（如Crookston样地冻融后钾淋失减少42%）
2. 中部富含绿泥石土壤则显示钾释放增强（Hastings样地淋失增加40%）
3. 含Ca/Mg的模拟灌溉水使7/8样地的钾淋失量翻倍

农业应用的启示

1. 砂质土壤的"建库维持"施肥策略需要调整，建议根据CEC分级制定临界钾标准
2. 灌溉水质管理至关重要，含40 mg L^-1 Ca和25 mg L^-1 Mg的水源会显著改变钾有效性
3. 黏土矿物类型（如绿泥石与蒙脱石比例）应纳入区域施肥模型

这项研究为理解砂质土壤中钾素的"脆弱平衡"提供了分子层面的解释，建立了"土壤质地-灌溉水质-气候因素"的三维管理框架，对实现精准农业中的钾素管理具有重要指导意义。