我国钾盐资源相对匮乏^[1]，2014年的调查显示我国已查明可溶性钾盐储量折合氯化钾为11.2亿t，仅占世界总储量的1.6%，全国钾肥消费量到2020年预计将达到1580万t，而中国钾肥供应能力最多只能达到850万t，钾肥对外依存度高达50%以上^[2]，因此迫切需要寻求新的钾肥资源缓解我国钾肥的供需矛盾。杂卤石[K₂MgCa₂（SO₄）₄·2H₂O]是一种含钾、钙、镁及硫的矿物，其成分含量分别为13.0% K₂O、13.3% Ca、4.0% Mg和21.3% S。杂卤石在我国分布广泛，在四川、青海、湖北、山东等地均有大量储藏，据初步估算，仅四川东部杂卤石资源折合K₂O储量约在100亿t以上。目前关于杂卤石的研究多集中于开采和提取硫酸钾、硫酸镁和建筑石膏，而在农业生产上的应用研究较少。杂卤石具有作为钾肥的潜力^[3]，Fraps^[4]研究表明，磨碎后过20目筛的杂卤石与KCl和K₂SO₄肥料相比提供了96%的K等效性，Tiwari等^[5]研究表明杂卤石能够提高土壤中的硫素和钾素含量，提高芥菜和芝麻等油籽品种的产量。近年来，有不少学者对杂卤石在国内自然条件下的肥效进行了研究探索，如黄宣镇^[6]在四川省通过小区对比试验得出杂卤石作钾肥较氯化钾处理小麦产量提高约15%；陈际型^[7]在南方红壤上进行的肥效试验证明杂卤石粉肥效不亚于水溶性盐。但有关杂卤石肥效的试验多在南方土壤上进行，在北方典型棕壤的相关研究鲜见报道。花生在北方的种植面积约占全国的65%~70%，与对氮、磷、钾的需求相同，钙、镁、硫同样是花生生长发育必需的矿质营养元素，因此，本文以花生为研究对象探讨了杂卤石作钾肥在北方典型棕壤上的应用效果，并比较其与常规钾肥在效果上的差异，旨在探索适合北方农业生产的杂卤石用量及作用机理，为科学施用杂卤石提供依据。

采用盆栽试验方法，栽培盆为上口直径26.50 cm、高20 cm的陶土盆。于2015年2月至6月在山东省泰安市玻璃温室进行，供试土壤取自泰山脚下0~ 20 cm耕层土壤，土壤类型为棕壤（简育湿润淋溶土），质地为砂壤土（含黏粒14.23%，砂粒64.36%，粉粒21.41%），pH 7.12，有机质4.6 g·kg^-1，硝态氮35.01 mg·kg^-1，铵态氮23.09 mg·kg^-1，有效磷35.74 mg·kg^-1，速效钾126.09 mg·kg^-1，交换性钙2.09 g·kg^-1，有效硫6.57 mg·kg^-1。供试花生品种为山花108。供试杂卤石为市售杂卤石粉，含K₂O 15%、SO₃ 51%、MgO 6.4%、CaO 17.8%，尿素含N 46%，重过磷酸钙含P₂O₅ 46%。

本试验中杂卤石处理共设4个水平，分别为每千克土施用0.022、0.044、0.089、0.133 g K₂O，在每千克土施用0.089 g K₂O条件下，又设氯化钾、硫酸钾和硫酸钾镁三种不同类型钾肥，以不施钾肥为空白对照（CK），共设8个处理。其中杂卤石不同用量的处理分别用T1、T2、T3、T4表示，每个处理重复4次。所有处理施入相同数量的氮肥和磷肥，即每千克土施用0.089 g的N和P₂O₅。肥料在播种前作为基肥一次性施入，并与土壤充分混匀。试验前将土壤进行风干，过筛后装盆，每盆装土8 kg。选取饱满一致的花生种子，每盆穴播5粒，浇水，在出苗后进行间苗，每盆留1株。定期浇水，试验期间将水分含量控制在田间持水量的65%左右。

收获期将植株清洗干净后按照地上部、荚果等部位分开。于105 ℃条件下杀青30 min，65 ℃烘至恒重，分别称取质量，将花生秧粉碎测定氮、磷、钾及钙、镁、硫含量。采用火焰光度法测钾、钼锑抗比色法测磷、凯氏定氮法测氮、原子吸收法测钙和镁、比浊法测硫。

钾肥农学利用率（kg·kg^-1）=（施钾处理产量-不施钾处理产量）/钾肥用量（以K₂O计）

钾肥偏生产力（kg·kg^-1）=施钾处理产量/钾肥用量（以K₂O计）

钾肥表观利用率=（施钾处理植株总吸钾量-不施钾处理植株总吸钾量）/钾肥用量（以K₂O计）×100%

试验数据采用SAS 8.0软件进行统计分析，用Microsoft Excel 2016软件作图。

从测定结果来看，施用杂卤石能够促进花生荚果质量和花生秧干质量提高（表 1）。随着杂卤石施用量增加，花生的荚果质量及花生秧干质量均呈先增加后降低的趋势，T1~T4处理花生荚果质量较CK分别提高17.90%、21.00%、48.08%和29.06%，其中T3处理与T1、T2处理差异达显著水平。施用杂卤石同样提高了花生秧干质量，T1~T4处理较CK分别提高了21.36%、31.55%、49.08%和25.59%，其中T3处理花生秧干质量显著高于其他处理。

表 1 Table 1

表 1 不同杂卤石用量处理花生荚果质量及花生秧干质量 Table 1 The pod weight and straw biomass of peanut under different fertilizer amount treatments

表 1 不同杂卤石用量处理花生荚果质量及花生秧干质量 Table 1 The pod weight and straw biomass of peanut under different fertilizer amount treatments

施用不同类型钾肥均能够提高花生荚果质量和花生秧干质量（表 2），与氯化钾、硫酸钾镁、硫酸钾肥相比，在每千克土施入0.089 g K₂O水平下，杂卤石处理花生荚果质量较氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾处理分别提高12.32%、5.66%和2.42%，与氯化钾处理差异达显著水平；杂卤石处理花生秧干质量较氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾分别提高25.44%、21.79%和18.49%，差异均达到显著水平。这说明以杂卤石作钾肥能够提高花生荚果产量和生物产量，且效果优于氯化钾，这与Pavuluri等^[8]研究相符。

表 2 Table 2

表 2 不同类型钾肥处理花生荚果质量及花生秧干质量 Table 2 The pod weight and straw biomass of peanut under different fertilizer type

表 2 不同类型钾肥处理花生荚果质量及花生秧干质量 Table 2 The pod weight and straw biomass of peanut under different fertilizer type

作物生长状况主要取决于作物对养分的吸收利用能力，在相同钾肥用量条件下，分析不同类型钾肥对花生钾素利用率的影响。结果（表 3）表明，施用杂卤石能够促进花生对钾的吸收，且钾肥表观利用率显著高于氯化钾和硫酸钾镁处理。其中杂卤石处理钾吸收量较CK提高68.28%，差异达显著水平。与其他三种钾肥相比，杂卤石处理花生植株钾吸收量和钾肥表观利用率较氯化钾、硫酸钾镁处理平均显著提高15.37%和49.09%，但与硫酸钾处理相比有所降低，且差异达显著水平。从钾肥农学利用率与钾肥偏生产力来看，杂卤石处理钾肥农学利用率和钾肥偏生产力较氯化钾处理分别显著提高50.95%和12.11%，但与硫酸钾镁、硫酸钾处理差异未达到显著水平。这说明杂卤石作钾肥能够促进植株对钾素的吸收，且肥效略优于氯化钾和硫酸钾镁。

表 3 Table 3

表 3 不同类型钾肥处理花生的钾肥利用率 Table 3 Potassium utilization efficiency of peanut with different types of potash fertilizer

表 3 不同类型钾肥处理花生的钾肥利用率 Table 3 Potassium utilization efficiency of peanut with different types of potash fertilizer

在杂卤石处理钾肥利用率并未表现出明显优势的情况下，花生荚果质量却高于其他三种常规钾肥，这可能由于杂卤石中的其余组分影响了作物对养分的吸收，鉴于作物养分吸收之间存在相互作用^[9]，本研究对花生植株钙、镁、硫、氮、磷吸收量也进行了测定。结果（表 4）表明，杂卤石处理植株钙和氮吸收量高于氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾处理，硫吸收量高于氯化钾和硫酸钾镁处理，不同钾肥处理花生镁和磷吸收量未表现出显著差异。

表 4 Table 4

表 4 不同类型钾肥处理花生植株氮、磷、钙、镁、硫吸收量（mg·盆-1） Table 4 N, P, Ca, Mg and S uptake of peanut plants with different types of potash fertilizer(mg·pot-1)

表 4 不同类型钾肥处理花生植株氮、磷、钙、镁、硫吸收量（mg·盆-1） Table 4 N, P, Ca, Mg and S uptake of peanut plants with different types of potash fertilizer(mg·pot-1)

本试验中杂卤石处理植株氮和钙的吸收量较其他处理分别提高1.92%~6.78%和4.67%~9.86%，与氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾处理差异达显著水平；杂卤石、硫酸钾镁和硫酸钾三种含硫钾肥植株硫吸收量显著高于氯化钾处理，但三者处理间差异未达到显著水平。这说明施用杂卤石较其他三种钾肥能够提高花生植株对钙和氮的吸收，相较于氯化钾处理能够提高对硫的吸收。

植株养分吸收与产量间的相关分析（表 5）表明，花生吸钙量、吸硫量与花生荚果质量和花生秧干质量均呈极显著正相关关系（r=0.663~0.712），而吸钾量与花生荚果质量呈极显著正相关（r=0.733），与花生秧干质量呈显著正相关关系（r=0.525）。花生植株对不同养分吸收之间同样存在相关关系，植株吸钙量与植株吸硫量、吸钾量之间，植株吸钾量与吸硫量之间均呈极显著正相关关系（0.614~0.717），而植株吸镁量与吸钾量间呈显著负相关关系（r=-0.512）。

表 5 Table 5

表 5 植株养分吸收量与产量间的相关性（n=20） Table 5 The correlation coefficient between plant nutrient uptake and yield(n=20)

表 5 植株养分吸收量与产量间的相关性（n=20） Table 5 The correlation coefficient between plant nutrient uptake and yield(n=20)

本试验以氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾三种常规钾肥作对照，研究了杂卤石作为钾肥在棕壤花生上的施用效果。其中杂卤石处理植株吸钾量和钾肥表观利用率较氯化钾处理分别显著提高13.58%和41.75%，且花生荚果质量和花生秧干质量分别显著提高12.32%和25.44%，这说明与氯化钾相比杂卤石具有更好的肥效。而杂卤石处理钾吸收量和钾肥表观利用率显著低于硫酸钾处理，这可能是施用杂卤石引入的阳离子一定程度上抑制了植株对钾的吸收^[10]，但同时也保证了多种中微量营养元素的均匀供给^[11-13]，促进作物养分吸收，因此两处理的花生荚果质量、钾肥农学利用率和钾肥偏生产力均未表现出明显差异。杂卤石作为一种难溶性钾肥，保证花生钾素充足供应的同时，在土壤中能够缓慢释放钾素，做到养分的长期供应，而不会污染环境^[14]。

花生不是典型的忌氯作物，但在本次试验中氯化钾处理花生荚果质量和花生秧干质量较杂卤石处理均显著降低，这可能与植株对中微量元素的吸收强弱有直接关系^[15]。通过植株养分吸收量与产量间的相关性分析可知，植株钾、钙和硫的吸收量与荚果质量和花生秧干质量呈不同程度的显著正相关关系，因此其吸收量的增加可能是花生荚果质量和花生秧干质量提高的原因之一。从植株吸钾量来看，杂卤石和硫酸钾处理显著高于硫酸钾镁和氯化钾处理，但杂卤石处理花生荚果质量与硫酸钾镁处理差异不显著，花生秧干质量与硫酸钾处理差异显著，因此植株钾吸收量增加并不是杂卤石处理较其他处理花生增产的主要因素。花生是一种需硫量较多的作物，充足的硫供应能够改善花生植株的农艺性状^[16]。本试验中，杂卤石、硫酸钾镁和硫酸钾三种含硫钾肥处理植株吸硫量和荚果质量均显著高于氯化钾处理，而杂卤石处理花生秧干质量显著高于其他三种钾肥处理，因此，植株吸硫量提高可能是杂卤石处理荚果质量显著高于氯化钾处理的原因，但不是花生秧干质量高于其他钾肥处理的主要因素。钙是杂卤石相较于氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾所独有的元素，也是维持细胞正常结构、辅助内源激素合成和维持细胞生理生化反应的重要元素^[17]。从植株吸钙量来看，杂卤石处理花生钙吸收量和花生秧干质量显著高于其他三种钾肥处理，但荚果质量与硫酸钾镁和硫酸钾处理差异不显著，因此，杂卤石处理花生秧干质量显著高于其他三种钾肥处理可能是施用杂卤石促进了植株对钙的吸收造成的。在本试验中，各处理氮肥的添加量保持一致，但杂卤石处理植株氮含量较其他三种钾肥处理显著提高1.92%~6.78%，这可能因为施用杂卤石提高了植株吸钙量，提高叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性，有利于氮的转移和再利用，改善了花生植株氮和碳水化合物的代谢^[18]。周卫等^[19]的研究也表明钙能够促进花生对NO₃^-的吸收。因此，植株吸氮量增加同样可能是杂卤石相较于其他钾肥促进花生秧干质量增加的原因之一。

相比其他钾肥，杂卤石钾含量相对较低且组成成分较为复杂，过量施用可能会造成盐害，降低作物产量。在本试验中，随着杂卤石用量增加，花生钾、钙、硫的吸收量与花生荚果质量和花生秧干质量呈正相关关系。Satisha等^[20]的研究表明，施用杂卤石作为钙、硫来源，能够提高花菜和卷心菜的产量。与本试验结果基本一致。通常情况下，钙和钾在吸收上存在竞争关系，而本研究中钾和钙的吸收表现出显著的正相关关系，这可能是钾、钙、镁三者间的协同作用造成的^[21]，杂卤石中含有镁，在施入土壤后，钾、钙、镁三者间的结合促进了根系的生长，增强根膜的吸收能力，减弱了钾和钙离子对吸收位点的竞争作用。因此在合理用量范围之内，施用杂卤石能够促进花生对部分中微量元素的吸收，提高作物产量。特别是我国降水量较大的地区土壤矿质养分缺乏，加之高浓度复合肥的大量施用加剧了土壤中微量元素不足的问题^[22]，杂卤石不仅能够有效供应钾素，同时富含钙、镁、硫三种重要的营养元素，有助于平衡施肥，为作物供应均衡的养分。由于杂卤石不含有氯离子，特别是对于忌氯作物具有更好的效果，因此具有更加广泛的应用范围。

（1）施用杂卤石能够提高花生荚果质量及花生秧干质量。当每千克土施用0.089 g K₂O时，与不同类型钾肥相比，杂卤石处理花生荚果质量较氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾处理提高2.42%~12.32%，花生秧干质量较三种常规钾肥显著提高18.49%~25.44%。

（2）杂卤石能够促进花生对氮、钾、钙和硫的吸收。杂卤石处理花生吸硫量提高可能是其花生荚果质量较氯化钾处理显著提高的主要原因，而吸钙量和吸氮量的提高可能是杂卤石处理花生秧干质量较氯化钾、硫酸钾镁和硫酸钾处理显著提高的主要原因。