辽宁章古台不同土地利用方式风沙土钾素释放特征研究

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2023.04.019

林业资源管理 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (4): 161-168.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2023.04.019

辽宁章古台不同土地利用方式风沙土钾素释放特征研究

曹怡立¹^,²^,³(), 张学利¹^,²(), 吕刚³, 安宇宁¹^,², 迟琳琳¹^,², 刘洋¹^,²

1.辽宁省沙地治理与利用研究所,辽宁阜新 123000
2.辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站,辽宁阜新 123000
3.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院,辽宁阜新 123000

收稿日期:2023-05-15 修回日期:2023-07-21 出版日期:2023-08-28 发布日期:2023-10-16
通讯作者: 张学利(1970-),男,内蒙古赤峰人,教授级高级工程师,主要研究方向:荒漠化防治及土壤。Email:gsslab@163.com
作者简介:曹怡立(1992-),女,辽宁阜新人,工程师,硕士,主要研究方向:荒漠化防治。Email:18341854856@163.com
基金资助:
辽西北风沙区适生树（草）种遗传资源收集、评价与繁育技术研究(2021JH2/102000)

Study on Potassium Release Characteristics of Aeolian Sandy Soil Under Different Land Use Patterns in Zhanggutai,Liaoning Province

CAO Yili¹^,²^,³(), ZHANG Xueli¹^,²(), LYU Gang³, AN Yuning¹^,², CHI Linlin¹^,², LIU Yang¹^,²

1. Liaoning Institute of Sandy Land Management and Utilization,Fuxin,Liaoning 123000,China
2. Liaoning Zhanggutai Desert Ecosystem Research Station,Fuxin,Liaoning 123000,China
3. School of Environmental Science and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin,Liaoning 123000,China

Received:2023-05-15 Revised:2023-07-21 Online:2023-08-28 Published:2023-10-16

摘要/Abstract

摘要：

明晰不同土地利用方式下土壤钾素释放的特征,对风沙土的土地利用和肥力的提升具有重要意义。采用室内模拟实验和方程拟合方法研究辽宁章古台地区土壤非交换性钾释放过程、影响因素及动力学特征,结果表明:土壤非交换性钾释放分为快速释放(18~<90 h)和缓慢释放(90~520 h)两个阶段,释放量普遍呈现0~<20 cm表层土壤大于20~40 cm底层土壤;不同土地利用对非交换性钾释放有积极作用,其中0~<20 cm土层,阔叶林的非交换性钾累积释放量最大,在20~40 cm土层则为水田最大;Elovich方程的决定系数R²为0.96~0.98,SE为0.97~2.78,是风沙土非交换性钾释放过程拟合最好的方程,其次是一级动力学方程,方程参数可以描述风沙土的供钾能力;表层土壤非交换性钾释放与土壤钾素含量密切相关,底层与土壤胶体含量有关。

关键词: 土壤改良, 土地利用方式, 风沙土, 非交换性钾释放, 动力学

Abstract:

Understanding the characteristics of soil potassium release under different land use patterns is highly significant for impoving land use and fertility in Aeolian sandy soil.This study used indoor simulation experiments and equation fitting methods to investigate the process,influencing factors and kinetic characteristics of non-exchangeable potassium in the soil in Zhanggutai area of Liaoning Province.The findings revealed two distinct stages of potassium release:rapid release(18~90hrs)and slow release(90~520hrs),with generally higher release in the 0~<20 cm depth compared to the 20~40 cm depth.Different land use types exhibited a positive impact on non-exchangeable potassium release.Specifically,the broad-leaved forest demonstrated the highest cumulative release in the 0~<20 cm soil layer,while the paddy field exhibited the highest release in the 20~40 cm soil layer.The Elovich equation yielded the best fit for the release process of non-exchangeable potassium in Aeolian sandy soil,with determination coefficients(R²)ranging from 0.96 to 0.98 and standard errors(SE)ranging from 0.97 to 2.78.The subsequent best fit was observed with the first-order kinetic equation,and the equation parameters accurately described the potassium supply capacity of Aeolian sandy soil.Non-exchangeable potassium release in the surface soil was closely correlated with soil potassium content,while in the subsoil,it was associated with soil colloid content.

Key words: soil improvement, land use, sandy soil, non-exchangeable potassium release, dynamics

中图分类号:

S153.6

曹怡立, 张学利, 吕刚, 安宇宁, 迟琳琳, 刘洋. 辽宁章古台不同土地利用方式风沙土钾素释放特征研究[J]. 林业资源管理, 2023, 0(4): 161-168.

CAO Yili, ZHANG Xueli, LYU Gang, AN Yuning, CHI Linlin, LIU Yang. Study on Potassium Release Characteristics of Aeolian Sandy Soil Under Different Land Use Patterns in Zhanggutai,Liaoning Province[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2023, 0(4): 161-168.

图/表 7

表1

图1

表2

表3

表4

表5

图2

参考文献 22

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利用方式	利用年限/a	地下水位/m	作物/植被	坡度/(°)
T1	41	0	水稻(Oryza sativa)	<2
T2	41	2.6	玉米、花生(Zea mays and Arachis hypogaea)	<2
T3	41	5.5	羊草(Leymus chinensis)等	<2
T4	41	3.6	小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)等	<5
T5	41	9.5	樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)	<5
T6	41	7.8	青甘杨(Populus przewalskii)	<5
T7	41	8.2	樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)×其他阔叶树种	<5

利用方式	土层/cm	RAK/ (mg/kg)	NEK/ (mg/kg)	CEC/ (cmol/kg)	OM/ (g/kg)	pH	NEK累积释放量 (90~520h)/(mg/kg)	NEK累积释放量占比/%
CK	0~<20	5.76c	81.36c	1.26c	0.42d	6.36a	19.55Ae	28.53
CK	20~40	2.84c	87.19c	1.00b	0.14c	6.40a	19.40Ae	26.02
T1	0~<20	30.50c	279.20b	7.70a	10.46a	5.85bc	40.58Bd	15.92
T1	20~40	31.30b	278.70ab	11.11a	7.36a	5.78bc	56.45Aa	22.34
T2	0~<20	64.10ab	328.30ab	4.82abc	6.42b	5.37c	54.07Ab	18.15
T2	20~40	59.30a	361.90a	9.22a	5.55ab	5.45c	50.31Ab	15.36
T3	0~<20	34.00bc	333.90ab	4.21abc	7.33b	6.25ab	58.82Ab	19.17
T3	20~40	22.30b	244.00abc	3.95b	5.02ab	6.15ab	41.68Bc	19.00
T4	0~<20	39.70bc	250.00b	2.03bc	2.92c	6.19ab	44.53Acd	19.86
T4	20~40	26.80b	167.20bc	1.73b	1.49c	6.21ab	26.73Bd	18.57
T5	0~<20	41.90b	332.30ab	4.99abc	7.41b	5.85bc	48.52Ac	16.17
T5	20~40	29.00b	288.50ab	5.03b	4.73b	6.04abc	43.45Ac	16.81
T6	0~<20	83.10a	430.50a	7.04ab	6.48b	6.22ab	82.40Aa	20.95
T6	20~40	39.40b	287.40ab	4.53b	4.29b	6.02abc	51.72Bb	19.83
T7	0~<20	51.30ab	377.90ab	5.35abc	7.91b	5.71c	55.92Ab	16.38
T7	20~40	27.50b	281.50ab	3.95b	4.47b	5.97abc	43.16Bc	17.07

利用方式	零级动力学方程				一级动力学方程				抛物线扩散方程				幂函数方程				Elovich方程
利用方式	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE
CK	13.26	0.03	0.88	1.93	2.82	0.01	0.93	1.49	0.23	0.03	0.95	1.32	1.01	0.34	0.94	1.21	-6.94	4.65	0.97	1.03
T1	17.92	0.04	0.76	4.23	3.08	0.01	0.96	2.87	0.44	0.03	0.87	3.09	2.38	0.23	0.91	2.45	-0.09	7.13	0.97	1.59
T2	27.46	0.06	0.78	6.28	3.55	0.01	0.97	3.73	0.35	0.03	0.89	4.42	2.35	0.29	0.91	3.74	-8.99	11.03	0.98	1.98
T3	24.83	0.06	0.76	5.86	3.46	0.01	0.96	3.72	0.46	0.03	0.88	4.26	2.82	0.22	0.92	3.28	1.99	9.97	0.97	2.18
T4	23.16	0.05	0.80	4.83	3.39	0.01	0.96	2.96	0.35	0.03	0.90	3.36	2.20	0.28	0.92	2.78	-6.90	9.01	0.98	1.61
T5	23.80	0.05	0.79	5.13	3.40	0.01	0.96	3.20	0.38	0.03	0.90	3.61	2.39	0.26	0.92	2.90	-4.69	9.32	0.98	1.71
T6	38.19	0.09	0.78	8.66	3.89	0.01	0.96	5.18	0.41	0.03	0.89	6.11	2.99	0.25	0.92	4.80	-4.87	15.28	0.98	2.78
T7	27.66	0.06	0.78	6.26	3.54	0.01	0.96	4.01	0.38	0.03	0.89	4.49	2.48	0.27	0.91	3.73	-6.52	10.94	0.97	2.21

利用方式	零级动力学方程				一级动力学方程				抛物线扩散方程				幂函数方程				Elovich方程
利用方式	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE	a	b	R²	SE
CK	12.03	0.03	0.87	1.85	2.73	0.01	0.93	1.43	0.28	0.03	0.94	1.29	1.23	0.30	0.94	1.14	-4.87	4.26	0.96	0.97
T1	28.95	0.06	0.77	6.70	3.57	0.01	0.98	4.18	0.35	0.03	0.89	4.71	2.36	0.29	0.91	4.03	-10.10	11.64	0.98	2.05
T2	24.53	0.05	0.77	5.64	3.41	0.01	0.96	3.69	0.38	0.03	0.88	4.05	2.40	0.27	0.91	3.35	-5.25	9.74	0.97	2.00
T3	19.92	0.04	0.81	4.07	3.23	0.01	0.95	2.67	0.41	0.03	0.90	2.88	2.35	0.24	0.93	2.25	-1.80	7.63	0.97	1.50
T4	17.13	0.04	0.85	2.89	3.08	0.01	0.95	1.92	0.25	0.03	0.94	1.93	1.32	0.34	0.93	1.76	-9.09	6.28	0.98	1.10
T5	22.91	0.05	0.80	4.81	3.35	0.01	0.97	2.98	0.34	0.03	0.90	3.34	2.13	0.29	0.92	2.79	-7.48	8.92	0.98	1.52
T6	24.98	0.06	0.79	5.48	3.47	0.01	0.96	3.30	0.39	0.03	0.90	3.84	2.47	0.26	0.93	3.06	-4.74	9.89	0.98	1.77
T7	22.63	0.05	0.79	4.88	3.36	0.01	0.96	3.02	0.34	0.03	0.90	3.43	2.12	0.29	0.92	2.90	-7.55	8.88	0.98	1.63

参数、影响因子及释放量	CEC	NEK	RAK	OM	pH	表层释放量	底层释放量
a1	0.198	0.848^**	0.872^**	0.487	-0.303	0.965^**	0.519
b1	0.245	0.841^**	0.879^**	0.528	-0.283	0.982^**	0.559
a2	0.876^**	0.895^**	0.734^*	0.953^**	-0.685	0.645	0.974^**
b2	0.942^**	0.817^*	0.668	0.953^**	-0.713^*	0.531	0.982^**
表层释放量	0.297	0.854^**	0.824^*	0.617	-0.225	1.000	0.612
底层释放量	0.927^**	0.862^**	0.703	0.977^**	-0.693	0.612	1.000

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Study on Potassium Release Characteristics of Aeolian Sandy Soil Under Different Land Use Patterns in Zhanggutai,Liaoning Province

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