木文以国家紫色土肥力与肥料效益监测基地为平台,利用22年长期定位试验保存的土壤和植株样品,研究了长期不同施肥对紫色土速效钾、缓效钾、全钾和不同吸附点位钾含量的影响,以及长期不同施肥对稻麦产量和钾素吸收利用的影响。通过模拟试验研究了长期不同施肥条件下紫色土钾素固定与释放特征、供钾容量与强度(Q／I),以及长期施肥对紫色土粘土矿物的影响；揭示长期不同施肥对紫色土钾库和供钾能力的影响机理。为合理施用钾肥、提高钾肥利用效率、维持紫色土钾素肥力提供依据。22年长期定位试验结果表明,长期不施钾肥显著降低了稻麦产量,22年不施钾(NP)小麦和水稻产量比施钾(NPK)减产16.2%和10.7%,在氮磷钾化肥基础上配施秸秆或有机肥稻麦增产效果不显著。长期不同施肥显著影响了稻麦对钾的吸收、转运和利用效率,长期不施钾显著降低了稻麦秸秆钾素含量,较施钾处理小麦和水稻秸秆含钾量分别降低18.7%和23.0%,但是对稻麦籽粒含钾量影响不显著,在严重缺钾的状况下,稻麦通过提高钾素的生理效率和收获指数促进钾向籽粒转运。含氯化肥显著促进了小麦对钾的吸收,比等养分的不含氯处理地上部吸钾量高64.6%,但是吸收的钾主要保留在秸秆中,其转运和生理效率较低,属于奢侈吸收；化肥配施秸秆能有效提高水稻对钾吸收,但未能有效提高小麦对钾的吸收量；稻麦产量与吸钾量呈显著的对数曲线关系。不施钾肥处理作物吸钾量是表征土壤供钾能力的直接指标,在稻麦轮作条件下紫色土22年平均供钾量为每年151.6 kg/hm2,紫色土供钾能力强；随着试验年份的延长,土壤供钾量下降；淹水种稻土壤供钾量(101.1 kg/hm2)高于旱季小麦(50.5 kg/hm2).稻麦轮作每年施用120 kg/hm2的化肥钾肥(K2O)不能保持土壤钾素收支平衡,NPK处理22年钾素平均亏缺110.9 kg/hm2.a, NPK配合秸秆还田维持了土壤钾素平衡。钾素投入产出表观平衡状况显著影响了土壤中各种形态钾素含量,相关分析表明,土壤钾素表观平衡盈余量与土壤速效钾、缓效钾、p位钾和i位钾含量呈显著正相关。钾素亏缺处理速效钾、缓效钾和各吸附点为钾与试验前相比均显著降低,22年长期不施钾肥(NP处理)土壤耕层速效钾和缓效钾分别以每年1.21mg/kg、4.03 mg/kg的速度下降；施用钾肥(NPK处理)耕层速效钾和缓效钾分别以每年0.85 mg/kg、2.62 mg/kg的速度下降；有机肥(NPKM处理)能缓解其下降速度,但不能维持其速效钾和缓效钾含量；氮磷钾配合秸秆还田(NPKS)以及增量施肥能提高耕层土壤速效钾含量,缓解土壤缓效钾下降。耕层及以下土壤剖面钾素含量除单施秸秆或偏施磷钾肥剖面土壤缓效钾出现累积外,其余施肥措施速效、缓效钾含量均出现耗竭。长期不同施肥显著影响了紫色土不同吸附位点钾含量,其中对土壤粘粒表面吸附的p位钾和矿物层间的i位钾含量影响较大,对矿物晶片边缘吸附的e位钾含量影响较小。与试验前相比,除偏施磷钾和秸秆还田处理外,其它所有处理p点位钾、e点位钾、i点位钾含量均下降,以长期不施钾肥土壤各点位钾含量最低,p点位钾、e点位钾、i点位钾含量分别为4.27 mg/kg、37.78 mg/kg、 359.0 mg/kg,比施钾土壤分别低81.4%、12.4%和7.2%,其它各施肥处理之间各点位钾含量差异不显著。紫色土各形态钾及点位钾与钾平衡显著相关,土壤钾素盈亏是影响土壤各形态钾及点位钾含量的重要因素,NPK配合秸秆还田是维持土壤钾库的重要措施。模拟试验表明,紫色土非交换性钾的释放呈现前期(1-168h)快,释放量较大,占释放总量的70%以上；后期(168-1474h)缓慢平稳释放的特点,整个释放过程(1-1472 h)以Elovich方程拟合最佳,紫色土非交换钾的释放是扩散控制过程。紫色土固钾能力较强,不同施肥土壤均在外源钾添加量为4.0-6.0 g/kg范围内达到饱和,饱和固钾量在624.4-1195.9mg/kg之间。中性紫色土主要黏土矿物为蒙脱石、蛭石、伊利石、高岭石、石英,随着试验年限增加,所有处理土壤含钾类矿物风化并伴随着蒙脱石的大量形成；土壤粘土矿物组成影响了紫色土对钾素的释放、固定及缓冲容量。不同施肥处理交换性钾释放总量和释放速率、钾固定能力、Q/I特征参数(-△K0、AReK、KX、PBCK)差异较大。土壤钾素表观亏缺的各处理表现为伊利石向蒙脱石转化,释放大量的钾素用以补充土壤有效钾库,导致紫色土各处.理-△G值(15.34-20.22 kJ/mol)高于缺钾阈值(14.64 kJ/mol),紫色土非交换性钾的释放总量和释放速度及土壤钾瞬时强度和易释放钾含量都降低、土壤钾固定能力升高。长期不施钾肥会加剧黏土矿物伊利石向蒙脱石转化,矿物层间钾含量降低,层间钾位点出现空缺,非交换性钾的释放总量和释放速度都较低,比施钾土壤低21.31%、20.4%；长期不施钾肥紫色土土壤饱和固钾量最高,为1195.9 mg/kg,比施钾土壤高51.0%；紫色土长期施用120 kg/hm2化学钾肥能在一定程度上缓解土壤活性钾和易释放钾的降低；秸秆还田能增加土壤活性钾及易释放钾。秸秆还田配施适量钾肥是维持土壤钾库、提高土壤供钾容量和缓冲能力、实现稻麦高产的重要措施。