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土壤酸化、有机碳偏低和钾素匮缺,是我国南方旱地红壤资源可持续利用的突出问题。有机肥和化肥长期配合施用,可通过缓解土壤酸化和增加土壤有机碳影响土壤矿物钾释放和解钾菌特性进而改善土壤钾素状况。然而,对于土壤酸化和有机碳水平影响钾素形态转化的机理缺乏深入研究。因此,本研究在南方丘陵区选取江西省和湖南省2个具有典型红壤分布的省份,依托位于江西省红壤研究所(江西省南昌市进贤县张公镇)和中国农业科学院祁阳红壤实验站(湖南省永州市祁阳县文富市镇)的2个红壤长期施肥定位试验(分别始于1981年和1990年),分别选取不施肥对照(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾配施有机肥(NPKM)和氮磷钾配施秸秆(NPKS)处理。在2015年采集各处理耕层(0–20 cm)的原状土壤进行团聚体分组,分析0–20 cm土层各团聚体组分中的钾素含量和储量,从而揭示长期不同施肥下土壤团聚体组分中钾素含量和储量的分配规律;结合室内模拟试验,通过调控各施肥土壤的pH和有机碳水平(控制土壤其他属性一致),探明土壤pH和有机碳水平与团聚体钾素的相关关系;并结合玉米根际土壤样品,在解析长期不同施肥处理下解钾菌的菌种属性和解钾能力的同时,进一步研究不同pH和有机碳水平下解钾菌对含钾矿物的释钾过程及含钾矿物表面形貌的变化特征。本研究主要取得以下进展:(1)在南方红壤地区,进贤点和祁阳点的土壤团聚体组分差异较大。在进贤点,各施肥处理下>2 mm团聚体的比例均低于10%,而祁阳点的>2 mm团聚体比例则在18.8%-35.6%之间。2个点位均表明,与不施钾(CK、NP)处理和NPK处理相比,NPKM处理显著增加了>2 mm和0.5-1 mm的比例,但NPKS处理则不会显著影响土壤团聚体组分。(2)与NP处理相比,NPK、NPKM和NPKS处理均显著提高团聚体组分的非交换性钾(NEK)和交换性钾(EK)含量及储量,且NPKM处理下团聚体组分中NEK和EK含量及储量显著高于NPK处理,而NPKS处理对土壤团聚体钾素的提升效果显著弱于NPKM处理。作物吸钾量与团聚体钾素储量的量化关系表明,>2 mm团聚体组分的钾素储量是促进作物吸钾量提升的关键。(3)在进贤点,提升土壤p H值可以明显增加不施钾(NP)处理中>2 mm团聚体组分的比例及EK和NEK含量;在祁阳点,调控土壤p H不会显著改变土壤团聚体组分,但提高土壤p H可以显著增加长期不施钾(NP)处理土壤中>2 mm团聚体的NE和NEK储量比例。(4)提升土壤有机碳含量可以显著增加>2 mm团聚体组分的比例及其EK和NEK储量及比例,且>2 mm团聚体组分的EK和NEK储量与有机碳含量均可以用线性方程进行拟合,但拟合方程的斜率表明,当土壤有机碳提高1 g kg-1,祁阳点中>2 mm团聚体组分中EK和NEK储量的增幅明显高于进贤点。(5)在进贤点和祁阳点,各处理的解钾菌的解钾效率和菌株属性存在显著差异,玉米根系长度和表面积是影响长期施肥条件下根际土壤中解钾菌及其解钾能力的关键因子。合理提升pH和有机碳含量能够显著促进解钾菌对含钾矿物的溶解和增加释钾量。对于微杆细菌属的解钾菌,适宜的pH条件为5.0-5.5,有机碳含量为10%-20%。