鉀素作為植物生長發育的必要養分,在植物生長過程中起著至關重要的作用。中國土壤全鉀質量分數一般在16.6g/kg左右,但能被植物直接吸收利用的速效鉀質量分數一般不超過全鉀的2%。為了實現水稻高產,人們常採用高產作物品種或增加化肥施用量,導致土壤鉀
素流失量逐年增加,土壤供鉀量顯著降低,缺鉀農田面積逐漸增大。因此,發展與研究新的農業生產策略來提高農田鉀量和保鉀能力是當前迫切的需求。水稻是中國主要的糧食作物,65%的人口將米飯作為主食,而其耗水量佔全國總用水量的50%左右,佔農業總用水量的65%以上,同時水稻水分利用效率也極低,僅為40%左右。為了提高稻田水分利用效率,國內外提出了大量的水稻節水灌溉模式,如乾濕交替灌溉、能量調控灌溉、控制灌溉等。其中,乾濕交替灌溉是應用最廣的一種灌溉模式,在世界各地已得到普遍應用和推廣。乾濕交替灌溉技術可顯著降低水資源消耗、提高或維持水稻產量,進而提高水分生產率。
但在乾濕交替條件下,稻田土壤始終處於有氧-厭氧快速交替的狀態,導致稻田土壤速效鉀含量顯著降低並阻礙緩效鉀釋放。因此,應用乾濕交替灌溉在實現水稻節水增產(或穩產)的同時,有必要研究土壤中鉀養分的動態變化,探究其在土壤中的變化規律,以充分發揮稻田土壤供鉀潛力、有效提高鉀肥利用率。
斜發沸石作為多孔礦物質,因其內部具有較高陽離子交換位點和比表面積,而具有保水、陽離子交換及吸附選擇性等特性。一般沸石全鉀質量分數在3%~5%之間,且可溶性鉀佔了全鉀的一半,可為水稻提供豐富的鉀源。斜發沸石內部豐富交換位點的存在,決定了其極強陽離子交換能力。施入鉀肥後,土壤鉀離子急劇上升,斜發沸石內部豐富交換位點處的陽離子(如Ca2+、Mg2+和Na+等)迅速與鉀離子交換。
試驗分析表明,2種灌溉模式下,水稻各生育期地上部乾物質量均隨沸石施用量的增多而有提高的趨勢,在沸石施用量為10t/hm2時顯著高於不添加沸石處理(P<0.05)。10t/hm2斜發沸石較之無沸石處理,地上部乾物質量2a平均值在分櫱後期、拔節孕穗期、抽穗開花期、乳熟期、黃熟期分別顯著提高44.52%、34.12%、20.72%、17.10%和18.13%(淹水灌溉),31.29%、35.29%、39.03%、20.88%和22.51%(乾濕交替灌溉)。由此可見,斜發沸石可提高水稻全生育期地上部乾物質質量。