“土壤—作物—肥料”整體系統中鉀的高效利用

作物對鉀的需要量常比氮、磷多，其所吸收的鉀素，不外來自土壤和施用的鉀肥。70年代前，我國基本上沒有化學鉀肥供應，農田土壤鉀素平衡是依靠農家肥和土壤鉀素的自然補給來維持的。由于以往的復種指數和產量都不高，作物每年吸收的鉀較少，因此得以維持鉀素的平衡。隨著農業的迅速發展，土壤中鉀的支出在增多，出現了嚴重的不平衡現象。
為調查農田中鉀的供應情況，河南省農業科學院土壤肥料研究所以鉀養分作為研究主線，以“土壤—作物—肥料”作為整體系統，用養分資源觀點，生態平衡理論和國內外先進的推薦施肥方法與技術，從不同層次、不同側面研究了可持續農業發展中統鉀資源特征及高效經濟利用，取得了突破性進展，為測土配方施肥的推進提供了有力支持。
河南省農業科學院土壤肥料研究所在全省采集了1000多個土樣，進行實驗分析發現，土壤鉀素資源發生了較大變化，土壤速效鉀含量平均為102.6
mg/kg，比1985年第二次土壤普查時的結果下降了30.4mg/kg，下降幅度為22.8%。其中以砂姜黑土和潮土兩個土類下降幅度最大。土壤緩效鉀含量平均為863mg/kg，與1980-1982年相比下降了55mg/kg，下降幅度為6.0%。土壤全鉀含量平均為17.2 g/kg，下降幅度為10.4%，二者均明顯低于速效鉀下降幅度，說明土壤的供鉀潛力較高。不同土類中以砂姜黑土、粘質潮土和紅粘土三者固定鉀的能力最強。
1978年以前鉀素投入全靠有機肥，之后以化學鉀肥投入為主，至1997年化肥鉀肥已占到施鉀總量的41.9%。但在化肥總量中，鉀肥的比例仍不高，占化肥總量的9.9%。河南省有機肥資源豐富，數量多但利用率不高，挖掘有機肥中鉀素資源的潛力很大。
農田養分平衡調查與長期定位監測研究表明，河南農田生態系統鉀素一直是虧缺的，1991—1997年全省平均鉀素歸還率約為53.3%，每年每畝虧缺量為5.5kg。在不施有機肥條件下，黃潮土小麥—玉米輪作制，至少每年每畝需要18kgK2O， 砂姜黑土小麥—大豆輪作制需要13.3kgK2O，方可保持鉀素平衡。黃褐土小麥—玉米輪作定位表明，只要施入的有機肥質量高，亦能基本維持鉀素平衡。
另外通過調查、實驗，還明確了土壤固有鉀釋放速率及非交換性鉀釋放速率與土壤供鉀能力的關系, 改進了土壤供鉀能力評價方法, 肯定了礦物鉀對土壤長期供鉀能力的重要貢獻, 揭示了土壤對鉀的吸附能力與固定能力的內在聯系和區別。對于我國北方土壤鉀素狀況的評價及鉀肥的合理分配和施用具有重要的參考價值。
河南省鉀肥肥效經歷了無效—微顯效—顯效三個階段，每個階段約需10年左右的時間。
從作物種類看，蔬菜作物的效果>經濟作物＞糧食作物；從土類看，砂姜黑土＞潮土＞褐土。不同作物種類吸鉀能力差別較大，油料作物需鉀大于糧食作物。小麥不同品系間對鉀的吸收、利用效率也有一定的差異。
在調查研究的基礎上，河南省農業科學院土壤肥料研究所利用肥料效應函數法推薦小麥和玉米施用鉀肥，得出了不同地力條件下的最佳施鉀量。其中，鉀素分配在小麥—玉米輪作制下，一次底施于小麥或小麥、玉米各半施用效果相近；而小麥—大豆輪作制以一次底施于小麥為佳。從單季作物不同施用時期看，夏大豆宜一次底施為佳，而冬小麥、夏玉米一次底施與底追各半差異不顯著。
根據鉀養分資源特征及推薦施鉀技術，不同土壤類型上種植不同農作物的鉀肥效應，結合河南省的區域規劃，對合理使用鉀肥進行了區劃，劃分為5個區和12個亞區進行推薦施鉀。并在生產中大面積推廣，6年來在全省27個縣市內累計示范推廣2190萬畝，總增產糧、棉、油98550萬公斤，凈增值42498萬元。
試驗證明，增施鉀肥后，氮、磷肥利用率提高5.6%-9.7%，從而減輕了氮肥對地下水污染，也使作物品質得到了改善。同時試驗推廣過程中還為地方培養了一批農民技術員、示范戶，使推廣地區農戶對測土配方施肥有了新的認識，為這一科學施肥方法的推行奠定了群眾基礎。