钾是作物生长发育必需的品质元素，按照对植物的有效性可分为不同形态^[1]。土壤中速效钾含量过低时会促使非交换性钾释放来补充速效钾的消耗，非交换性钾过低又会促使矿物钾释放进行补充，而当土壤中的速效钾得到外源性补充后可促进其向非交换性钾转化，各形态处于动态平衡中。钾的有效性影响因素，如矿物含量、钾素形态、钾释放速率等，是土壤养分研究的一个重要问题^[2]。

东北地区的土壤的钾素含量一般很高，但由于成土母质以及利用方式的不同，科尔沁沙地的风沙土供钾潜力极低。风沙土是在风成沙上发育的土壤，是当地的主要土壤类型，风沙土漏水漏肥，土壤中的钾素极易淋溶流失，导致钾素利用效率极低。科尔沁沙地自20世纪50年代初期开始荒漠化治理试验，在此过程中，科尔沁沙地的土地利用类型发生了巨大变化，增幅较大的是耕地和林地，减幅最大的是草地，但沙化土地和有明显沙化趋势的土地仍有146万hm²。由于人为活动形成不同土壤结构、植物吸收不同比例的非交换性钾等因素影响，不同的土地利用方式对土壤钾素形态含量、转化及有效性有直接影响^[3]，因此找到合理的土地利用方式对科尔沁南缘沙化土壤肥力提升和修复具有重要意义。

当前一些学者分别对华北石质山区^[4]、松嫩平原低山丘陵区^[5]、川渝地区^[6-7]等不同尺度不同土地利用方式进行了土壤不同形态钾素和有效性的研究，证明不同土地利用方式对土壤全钾和矿物钾影响不显著，但会影响土壤中的钾平衡。农田耕作和人工林的种植有利于改善土壤速效肥力，钾素分布呈现了明显的表聚和层化现象。对沙地来说，随着生态恢复年限增长，速效钾含量显著升高^[8]，空间分布较为均衡^[9]，且与土地利用类型分布特征存在较强的相关性^[10]。目前钾需求的估算都是基于全钾和速效钾，没有考虑有效钾、非交换性钾和速效钾有效性上的进一步分级，针对不同形态钾素研究鲜有数量化表述。本研究旨在掌握科尔沁沙地南缘土壤不同土地利用方式下土壤各形态钾素含量及有效性特征，明晰哪种方式对整体的土壤钾素肥力提升更有效，为该区土地合理利用和肥力提升提供科学依据。

研究区位于辽宁省彰武县的章古台镇(E 121°53′~122°32′、N 42°39′~42°51′)(图 1)，地处科尔沁沙地南缘，属亚湿润干旱区。章古台历史上曾是水草丰美的疏林草原区，但由于人类长期对土地的不合理利用，生态环境遭到严重破坏，形成了大面积流动沙丘。自1952年起，研究区开始营建防风固沙林、乔灌混交林、草地恢复等措施的沙土治理活动，生态环境得到很大的改善。1个世纪以来土地利用方式的多次变化使该区形成具有代表性的林农牧交错地带。研究区年均降水量478.4 mm，年均气温6.7 ℃，年平均风速为2.5 m/s，平均无霜期156 d。该区域土壤主要为风沙土，颗粒组成主要为中细沙粒。植被多为抗旱性较强的沙生植物，属内蒙古植物区系，如小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、羊草(Leymus chinensis)等。林地代表性针叶树种为樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)，阔叶树种为青甘杨(Populus przewalskii)。耕地分为旱地和水田，主要农作物为玉米(Zea mays)、花生(Arachis hypogaea)、水稻(Oryza sativa)等。从土壤、气候和植被类型等因素上均符合科尔沁沙地南缘的环境特征。

图 1(Fig. 1)

图 1 研究区地理位置图 Fig. 1 Location map of the study area

科尔沁沙地南缘的土地利用类型主要为林地、耕地、草地、水域、建设用地及未利用的沙地，且林地、耕地及草地均以未利用沙地为基础建立的，因此根据研究区土地利用的具体形式，在章古台镇内以3个试验区作为3次重复(图 1)，每个试验区选取7种典型土地利用方式(水田、旱田、天然草地、灌木、针叶林、阔叶林、针阔混交林)设置标准地，标准地面积为30 m×30 m，同时以未采取任何治理措施的流动、半流动沙地作为对照(CK)。标准地的选取原则: 1)标准地种植物种均为沙地代表性、普遍性植物; 2)标准地间的距离不少100 m，避免紧靠道边、与其他土地利用方式有交集的区域; 3)标准地立地、生境条件基本一致；4)标准地的土地利用时间基本一致，且期间没有进行土地利用方式的更改；5)尽可能排除人为干扰因素。遵照以上原则各标准地土地利用起始于1980年，土壤结构和养分条件相同，且长期稳定，其中水田、旱田采取常规耕作，施肥量、产量为沙地农耕平均水平；天然草地、灌木选取围封的天然更新区域内，植被品种多样，涵盖沙地代表性植物；科尔沁沙地南缘人工林普遍达到成熟以上林龄，而过熟林存在森林衰退、病虫害等问题，因此林地根据调查均选取胸径、树高接近均值的成熟林作为标准地，原始株行距均为2 m×2 m，经过透光疏伐，现造林密度为130~150株/hm；针阔混交林选取以樟子松成熟林为主，混交其他多种阔叶树种的围封区为标准地，详见表 1。

表 1(Tab. 1)

表 1 试验样地特征表 Tab. 1 Characteristics of experimental plots 编号 ID 利用方式 Land use type 利用年限 Cultivation age/a 作物/植物 Crops/Plants 坡度 Gradient/(°) 地下水位 Underwater table/m 1 水田  Paddy field 41 水稻  Oryza sativa ＜2 0 2 旱田  Dry field 41 玉米、花生  Zea mays and Arachis hypogaea ＜2 2.6 3 天然草地  Natural grassland 41 羊草等  Leymus chinensis etc. ＜2 5.5 4 灌木  Shrub 41 小叶锦鸡儿等  Caragana microphylla etc. ＜5 3.6 5 针叶林  Coniferous forest 41 樟子松  Pinus sylvestris var. mongolica ＜5 9.5 6 阔叶林  Broad-leaved forest 41 青甘杨  Populus przewalskii ＜5 7.8 7 针阔混交林 Mixed coniferous and broad-leaved forest 41 樟子松×其他阔叶树种  Pinus sylvestris var. mongolicax×Other broad-leaved species ＜5 8.2

表 1 试验样地特征表 Tab. 1 Characteristics of experimental plots

土壤样品采集于2021年10月(农田作物已收获)。在标准地按“S”形选取10个点，每个点间隔超过5 m，用土钻(Φ=5 cm)收集0~20和20~40 cm土层土壤样品，同层次10个样品充分混合，去掉植物残体和石砾后用四分法对土壤进行取舍带回实验室，自然风干，研磨过筛，1.00 mm样品用于测定速效钾及其他不同形态钾含量；0.15 mm样品用于全钾的测定。

全钾(total kalium, TK)：NaOH熔融，火焰光度法；矿物钾(mineral kalium, MK)：全钾－1 mol/L硝酸浸提钾；有效钾(available kalium, AK)：2 mol/L冷硝酸浸提法；速效钾(rapidly available kalium, RAK)：1 mol/L醋酸铵浸提；非交换性钾(non-exchangeable kalium, NEK)：1 mol/L热硝酸浸提钾-速效钾；水溶性钾(water soluble kalium, WSK)：去离子水浸提；特殊吸附钾(specifically absorptive kalium, SAK)：速效钾－0.5 mol/L醋酸镁浸提钾；非特殊吸附钾(non-specifically absorptive kalium, NSAK)：0.5 mol/L醋酸镁浸提钾-水溶性钾^[5]。

计算土壤钾素有效转化公式为：

式中：C_C为土壤非交换性钾转化量，mg/kg；C_R为土壤非交换性钾转化率，%；C_AK、C_RAK和C_NEK分别为AK、RAK和NEK的质量分数，mg/kg^[5]。

对3次重复数据进行K-S正态分布检验，符合正态分布后运用单因素方差分析法进行差异性及误差分析，并进行LSD多重比较(a=0.05)。同时对不同形态钾素进行相关性分析(Pearson)和因子分析。采用Excel 2010、SPSS 19.0和Origin19.0对数据进行整理、统计分析和制图。

土壤含钾量主要和研究区的母质、风化及成土条件、质地、耕作及施肥措施有关^[11]。研究结果表明(表 2)，在0~20 cm土层，阔叶林的有效钾素(AK、RAK、NEK、WSK、SAK和NSAK)含量均高于其他土地利用方式，且显著大于CK(P＜0.05)，这与研究区阔叶林为落叶阔叶树种，养分归还量较大，腐殖质层增厚有关。在20~40 cm土层，农田大量施加复合肥使旱田的有效钾素含量均高于其他土地利用方式，其中RAK、SAK含量较其他治理利用方式差异显著(P＜0.05)。纵向分布上，各形态钾素总体呈现表聚现象，含量均为0~20 cm＞20~40 cm，殷志遥等^[1]、杨振景等^[5]、李秀双等^[12]和师江澜等^[13]也证实了在人工林和秸秆还田的农田土壤各形态钾素出现明显的表聚和层化现象，且随着土层加深而降低，但本研究未表现出层化特性。这是因为森林和农田的表层土团聚体和有机质显著提升，使更多的速效形态钾素被吸附保蓄，因此钾素在表层土的聚集较为明显。研究区的土壤黏粒仅占1.19%~4.89%，虽然通过土地利用提高了土壤有机质等养分含量，但从土壤矿物组成上并无明显差异，而矿物组成使影响土壤固定钾素的主要因素^[7]，因此研究区土壤各形态钾素的层化现象并不明显。水田则因钾素游离性和淋溶作用^[11]，下层钾素含量较高尤其是离子形态的WSK。

表 2(Tab. 2)

表 2 不同土地利用方式下土壤各形态钾素、非交换性钾转化量及转化率 Tab. 2 Contents of different forms of potassium, conversion contents and conversion rates of non-exchangeable K under different land use patterns 土地利用类型  Land use pattern 土层  Soil layer/cm 全钾  TK/(g·kg-1) 特殊吸附钾  SAK/(mg·kg-1) 有效钾  AK/(mg·kg-1) 非特殊吸附钾  NSAK/(mg·kg-1) 非交换性钾  NEK/(mg·kg-1) 矿物钾  MK/(g·kg-1) 速效钾  RAK/(mg·kg-1) 水溶性钾  WSK/(mg·kg-1) 非交换性钾转化量  CC/(mg·kg-1) 非交换性钾转化率  CR/% 对照  CK 0~20 16.48±0.14a 0.01±0.17d 30.31±5.16c 0.00±1.19b 81.36±58.44c 16.35±0.2a 5.76±2.12c 5.75±2.64b 24.55±5.04c 34.7±4.58a 20~40 16.84±0.37ab 0.00±0.43d 24.64±2.13c 0.29±3.4ab 87.19±66.68c 16.71±0.31ab 2.84±1.99c 2.84±1.05b 21.80±6.15a 31.5±7.06a 水田  Paddy field 0~20 16.98±4.66a 12.94±3.29cd 63.58±9.39bc 0.01±0.76b 279.2±26.37b 16.67±4.68a 30.5±1.3bc 17.6±2.77ab 33.05±5.09bc 12.0±2.95b 20~40 20.75±0.78a 10.76±0.76b 63.39±6.92ab 0.00±1.53ab 278.7±13.15ab 20.44±0.76a 31.3±0.69b 20.5±3.98a 32.12±6.23a 11.6±2.78b 旱田  Dry field 0~20 16.41±2.5a 36.85±3.44ab 97.05±23.46ab 6.51±4.05ab 328.3±58.12ab 16.05±2.34a 64.1±0.13ab 20.8±0.64ab 32.92±10.32bc 9.66±1.54b 20~40 17.37±2.14ab 36.62±1.74a 87.07±19.86a 8.02±9.49a 361.9±67.46a 16.98±1.98ab 59.3±2.76a 14.6±0.53ab 27.82±8.09a 7.31±1.62b 天然草地  Natural grassland 0~20 15.10±0.65a 19.11±2.7bc 67.37±9.79bc 2.54±3.78b 333.9±40.97ab 14.75±0.69a 34.0±1.83bc 12.4±3.75ab 33.34±6.87bc 10.2±3.21b 20~40 15.56±1.66b 10.73±0.16b 47.8±17.01bc 0.00±1.11ab 244.0±5.28abc 15.27±1.69b 22.3±1.14b 11.6±3.8ab 25.51±8.66a 10.4±1.86b 灌木  Shrub 0~20 17.24±1.74a 14.83±2.51c 77.81±19.44bc 7.08±4.54Aab 250.0±48.36b 16.95±1.7a 39.7±1.13bc 17.8±0.75ab 38.09±5.31abc 15.4±1.69b 20~40 17.74±1.73ab 10.28±1.42b 58.1±17.06ab 0.00±1.65Bab 167.2±31.46bc 17.52±1.68ab 26.8±0.59b 16.6±1.45a 31.28±11.58a 19.0±3.31b 针叶林  Coniferous forest 0~20 17.53±1.45a 22.30±0.81Abc 79.52±5.15Abc 1.63±6.24Ab 332.3±9.28ab 17.16±1.44a 41.9±0.71Ab 17.9±1.42ab 37.63±4.6abc 11.6±1.73b 20~40 18.20±1.68ab 14.41±2.44Bb 59.19±4.11Bab 0.00±0.38Bb 288.5±19.3ab 17.87±1.69ab 29.0±3.63Bb 14.6±0.86ab 30.15±0.72a 10.6±0.64b 阔叶林  Broad-leaved forest 0~20 17.72±1.99a 43.45±1.99a 137.7±16.81a 14.7±8.4a 430.5±55.82a 17.25±1.9a 83.1±5.72a 24.9±1.65a 54.61±6.09Aab 12.9±1.54b 20~40 17.53±2.82ab 19.62±1.96b 77.16±9.48ab 5.20±1.21ab 287.4±43.27ab 17.19±2.78ab 39.4±3.07b 14.6±3.22ab 37.76±1.6Ba 14.2±5.74b 针阔混交林  Mixed coniferous and broad-leaved forest 0~20 17.15±2.73a 26.83±2.14abc 107.3±15.48ab 9.14±4.11ab 377.9±60.04ab 16.76±2.67a 51.3±2.76ab 15.3±0.42ab 56.05±7.74a 14.6±2.37b 20~40 18.63±2.46ab 11.77±3.91b 65.8±13.41ab 1.80±2.46ab 281.5±42.98ab 18.31±2.44ab 27.5±5.69b 13.9±1.13ab 38.27±9.29a 14.0±3.84b 注：表中数据为平均值±标准误差。不同小写字母表示不同类型间差异显著，不同大写字母表示同一类型不同土层间差异显著(P＜0.05)。TK: 全钾；SAK：特殊吸附钾；AK：有效钾；NSAK：非特殊吸附钾；NEK：非交换性钾；MK：矿物钾；RAK：速效钾；WSK：水溶性钾；CC：非交换性钾转化量；CR：非交换性钾转化率。下同。Notes: Data in the table are expressed as mean ± standard error. Different lowercase letters indicates significant differences among different types, different capital letters indicate significant differences among different soil layers of the same type (P＜0.05). TK: Total kalium. SAK: Specifically absorptive kalium. AK: Available kalium. NSAK: Non-specifically absorptive kalium. NEK: Non-exchangeable kalium. MK: Mineral kalium. RAK: Rapidly available kalium. WSK: Water soluble kalium. CC: Non-exchangeable kalium conversion amount. CR: Non-exchangeable kalium conversion rate.The same below.

表 2 不同土地利用方式下土壤各形态钾素、非交换性钾转化量及转化率 Tab. 2 Contents of different forms of potassium, conversion contents and conversion rates of non-exchangeable K under different land use patterns

从迟效钾向有效钾转化的角度分析，针阔混交林的C_C最高，但CK的C_R显著高于其他治理利用方式(P＜0.05)，说明CK的RAK含量极少，主要来源于NEK的转化。不同土地利用方式对TK和MK含量的影响并不显著，但是不同程度的改善了土壤的机械组成，人为干预和森林凋落物使表层土壤养分得到补充^[8]，速效钾含量的大幅提高导致C_R降低。根据土壤养分分级标准^[5]，本研究中，TK的平均质量分数高达17.33 g/kg，但AK、RAK、NEK多数仍为极低或低水平，只有阔叶林、针阔混交林的表层土和旱田达到了低或中等水平，可以看出研究区多数土地治理利用类型土壤钾素含量虽然得到大幅提升，但肥力水平和供钾潜力仍然低下，只有阔叶林由于养分循环规模大、周期短等原因，能够实现养分自给循环。

与其他研究^{[4, 6-7]}对比农耕轮作方式下速效钾、非交换性钾、矿物钾不同，本研究侧重更广泛的土地利用方式对比和土壤钾素的进一步形态分级。结果表明(表 3)，通过土地治理利用后，土壤中MK比例显著下降，AK、RAK、NEK比例明显提高，董琴等^[6]研究表明土地利用显著影响土壤速效钾和缓效钾占全钾比例，这与本研究结果一致。与CK比较，比例提高变幅为NEK＞AK＞RAK＞交换性钾(SAK+NSAK)大于WSK。整体提升效果最好的是NEK，而殷志遥等^[1]和董琴等^[6]研究表明相较非交换性钾，不同的农耕措施对速效钾的影响更显著，这与本研究结果不同，说明土地利用能够改善沙土土壤钾素养分，但相较其他土壤而言，这种改善是通过森林养分归还、植物根系微生物活动增加使土壤细粒、有机质的增加。细粒表面积增大，胶体表层电荷空白点位增加，使K⁺进入细粒大孔隙和电荷空位，从而固定K⁺使NEK显著提升。

表 3(Tab. 3)

表 3 不同土地利用方式土壤不同形态钾含量比例变化 Tab. 3 Changes of different forms of K contents in soil under different land use patterns % 土地利用类型 Land use pattern 土层 Soil layer/cm 特殊吸附钾 SAK 有效钾 AK 非特殊吸附钾 NSAK 非交换性钾 NEK 速效钾 RAK 水溶性钾 WSK 矿物钾 MK 对照  CK 0~20 0 0.18 0 0.49 0.03 0.03 99.22 20~40 0 0.15 0 0.52 0.02 0.02 99.26 平均  Average 0 0.17d 0 0.51d 0.03c 0.02c 99.24a 水田  Paddy field 0~20 0.08 0.37 0 1.64 0.18 0.10 98.19 20~40 0.05 0.31 0 1.34 0.15 0.10 98.51 平均  Average 0.06b 0.34c 0 1.49bc 0.17b 0.10ab 98.35bc 旱田  Dry field 0~20 0.22 0.59 0.04 2.00 0.39 0.13 97.85 20~40 0.21 0.50 0.05 2.08 0.34 0.08 97.75 平均  Average 0.22a 0.55ab 0.04ab 2.04a 0.37a 0.11a 97.8d 天然草地  Natural grassland 0~20 0.13 0.45 0.02 2.21 0.23 0.08 97.65 20~40 0.07 0.31 0 1.57 0.14 0.07 98.18 平均  Average 0.1b 0.38c 0.01cd 1.89ab 0.18b 0.07b 97.92d 灌木  Shrub 0~20 0.09 0.45 0.04 1.45 0.23 0.10 98.33 20~40 0.06 0.33 0 0.94 0.15 0.09 98.78 平均  Average 0.07b 0.39bc 0.02bcd 1.2c 0.19b 0.09ab 98.56b 针叶林  Coniferous forest 0~20 0.13 0.45 0.01 1.90 0.24 0.10 97.89 20~40 0.08 0.33 0.00 1.59 0.16 0.08 98.17 平均  Average 0.1b 0.39bc 0.00d 1.74ab 0.2b 0.09ab 98.03cd 阔叶林  Broad-leaved forest 0~20 0.25 0.78 0.08 2.43 0.47 0.14 97.38 20~40 0.11 0.44 0.03 1.64 0.22 0.08 98.02 平均  Average 0.18a 0.61a 0.06a 2.03a 0.35a 0.11a 97.7d 针阔混交林  Mixed coniferous and broad-leaved forest 0~20 0.16 0.63 0.05 2.20 0.30 0.09 97.68 20~40 0.06 0.35 0.01 1.51 0.15 0.07 98.28 平均  Average 0.11b 0.49bc 0.03abc 1.86ab 0.22b 0.08b 97.98cd 注：表中数据为不同形态钾素含量占全钾含量比例的平均值。Notes: The data in the table show the average percentage of different forms of potassium content in total potassium content.

表 3 不同土地利用方式土壤不同形态钾含量比例变化 Tab. 3 Changes of different forms of K contents in soil under different land use patterns

除MK外，其他形态钾素占TK比例均为0~20 cm＞20~40 cm，但旱田的NEK比例为20~40 cm＞0~20 cm，这是因为钾肥释放可以促进RAK与NEK的双向转化，旱田作物根系的主要吸收消耗NEK，从而促进了外源钾肥中RAK的转化，以保证作物的生长。不同土地利用方式显著影响了土壤AK、RAK、NEK、WSK、SAK占全钾比例(P＜0.05)，且土壤呈现WSK低而交换性钾高的现象。但此现象比WSK高而交换性钾低的土壤对钾的需求更高，因此研究区土壤可供植物吸收的钾素仍然较少，多以无效或迟效钾素形态存在，这与大量研究结果^{[1, 12-13]}一致，且钾需求量与土地利用强度和地上植物产量密切相关。

不同土地利用方式能不同程度的影响钾素的动态平衡和转化^[6]。研究区土壤钾素中，MK占TK比例高达97%~99%，因此不同土地利用方式下，TK和MK之间呈现显著正相关(P＜0.05)(图 2)。研究区MK主要来源于其成土母质，少量的白云母和长石。长石中的MK为无效性钾，而白云母中的MK为迟效性钾，能够风化释放补充NEK，但释放过程也极其缓慢^[6]，很难与其他形态钾素建立平衡关系，因此MK其他形态钾素相关性不强，仅在少数条件下与NEK有相关性。

图 2(Fig. 2)

图 2 不同土地利用类型土壤各形态钾素相关性 Fig. 2 Correlation of soil K in different forms in different land use patterns

除水田外，各利用方式下AK与RAK均呈现极显著正相关(P＜0.01)，与SAK之间呈显著正相关(P＜0.05)，说明研究区土壤RAK是AK的主要组分，SAK是RAK的主要组分，其他组分(WSK、NSAK)含量极少，因此RAK与其组分SAK呈显著正相关(P＜0.05)，与其他组分(WSK、NSAK)无显著相关性。RAK组分之间在CK条件下呈现两两显著负相关，随着土壤肥力提升呈现显著正相关，这与其他研究表明速效钾组分之间呈现极显著正相关不一致^{[1, 12]}，这是因为研究区土壤母质矿物的特殊性使钾素有效含量极低，很难对RAK的组分进行区分，但随着土地利用使RAK显著提升，组分之间的区分渐趋显著。施肥对农耕的土壤钾素转换影响较大，其中SAK在旱田条件下尤为明显，施肥使无法被Ca⁺、Mg⁺交换的K⁺，被NH₄⁺交换而释放，使SAK和TK呈现显著正相关(P＜0.05)，同时RAK组分之间瞬间便可发生转化达到平衡，两者间无法用量化的界限进行区分，导致相关性错综复杂。NEK与AK、RAK、SAK仅在天然草地、针叶林、阔叶林、针阔混交林方式下呈现显著正相关(P＜0.05)。这与大量的养分循环及时补充了植物根系吸收的NEK有关，但NEK与交换性钾的转化平衡速率较慢，因此需要依托长期稳定的环境。而研究显示水田条件下钾素间相关性不强，这是因为水田土壤孔隙度大且长期淹水，K⁺容易游离流失，影响了土壤中的钾素动态平衡^[7]。

由于土壤不同形态钾素间存在复杂交错的相关性，通过提取主成分因子进行解释变量，并对研究区不同土地利用方式下土壤钾素进行综合评价。由图 3可以看出，与主成分1有较大正载荷的AK、RAK、NEK、SAK均为植物生长所需、可直接吸收的钾素指标，且互相之间存在显著正相关关系，故可将主成分1称为有效吸收钾素因子；与主成分2有较大正载荷的TK和MK能够反映土壤潜在供钾能力，故将主成分2命名为储备钾因子。提取的2个主成分存在明显的“聚类”分布现象^[14]，这和各钾素形态间的相关性关系密切，总体累计方差贡献率高达91%(＞85%)，可以解释研究区域土壤钾素的总体水平，且以有效吸收钾素因子贡献率更大，但有效吸收钾素含量极低，因此研究区的土壤钾素整体水平呈现全钾含量高，但有效部分少的现象。

图 3(Fig. 3)

图 3 土壤钾素在各主成分上的载荷 Fig. 3 Principal component loading capacities of various K fractions in the soil

用主因子的方差贡献率做权数，计算因子的综合得分(图 4)，方差贡献率越大，权重越大^[14]，评价研究区提升钾素肥力最有效的土地利用方式。以有效吸收钾素因子为主计算得分排序为阔叶林0~20 cm＞旱田＞水田20~40 cm＞针阔混交林0~20 cm(＞0.5)，得分较高的多为表层土，而水田的钾素主要集中在土壤底层(表 2和表 3)，且有效钾素已大量流失，以矿物钾为主，因此土壤表层(0~20 cm)贡献多以有效吸收钾素为主，底层(20~40 cm)主要以储备钾素为主。整体综合得分排名为阔叶林＞旱田＞针阔混交林＞水田＞针叶林＞灌木＞天然草地＞CK。将评价结果划分农田、森林、灌草和CK4类。与其他研究^[15]一致的是排名靠前的主要为农田和森林，各区域钾素肥力整体呈现表层较好的特性，这符合不同形态钾素含量特性，不同的是森林与灌草相比，本研究区域森林土壤钾素肥力评价明显好于灌草，这是因为研究区土壤养分贫瘠，森林比灌草有更好的的养分归还、微生物群落和植物根系，使土壤胶体增多，硅酸盐表面电荷空位有K⁺进行补充。综上可以看出不同土地利用方式下钾素肥力评价得分虽有一定差异，但都不同程度的改善了土壤钾素肥力质量，表明通过人为干预、耕作、生态修复等措施均能起到维护钾素肥力水平的作用。对植物的有效性来说，在不加入外源钾的情况下，森林对土壤钾素肥力提升最有效。

图 4(Fig. 4)

S1~8依次为水田、旱田、阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌木、天然草地、CK. 字母a表示0~20 cm土层，b表示20~40 cm土层。 S1-8 are paddy field, dry field, broad-leaved forest, coniferous forest, coniferous and broad-leaved mixed forest, shrub, natural grassland, CK. Letter a indicates 0-20 cm soil layer, b indicates 20-40 cm soil layer. 图 4 土壤钾素肥力质量评价 Fig. 4 Assessment of soil K fertility quality

1) 研究区土壤整体富含钾素，但严重缺乏有效钾素，需要根据作物进行定期施肥。

2) 长期稳定的土地利用对沙化土壤各形态钾素的有效性储备及平衡转化有积极作用，各形态钾素存在表聚现象，但无层化现象。

3) 在不添加钾素的情况下，营造阔叶林或针阔混交林是较好的维护提升风沙土钾素肥力水平的利用方式。