沸石作為多孔礦物質(zhì),因其內(nèi)部具有較高陽離子交換位點(diǎn)和比表面積,而具有保水、陽離子交換及吸附選擇性等特性。鉀素作為植物生長發(fā)育的必要養(yǎng)分,在植物生長過程中起著至關(guān)重要的作用。中國土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在16.6g/kg左右,但能被植物直接吸收利用的速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過全鉀的2%。為了實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn),人們常采用高產(chǎn)作物品種或增加化肥施用量,導(dǎo)致土壤鉀素流失量逐年增加,土壤供鉀量顯著降低,缺鉀農(nóng)田面積逐漸增大。因此,發(fā)展與研究新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)策略來提高農(nóng)田鉀量和保鉀能力是當(dāng)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,而其耗水量占全國總用水量的50%左右,占農(nóng)業(yè)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(nèi)外提出了大量的水稻節(jié)水灌溉模式,如干濕交替灌溉、能量調(diào)控灌溉、控制灌溉等。其中干濕交替灌溉是應(yīng)用最廣的一種灌溉模式,在世界各地已得到普遍應(yīng)用和推廣。干濕交替灌溉技術(shù)可顯著降低水資源消耗、提高或維持水稻產(chǎn)量,進(jìn)而提高水分生產(chǎn)率。但在干濕交替條件下,稻田土壤始終處于有氧-厭氧快速交替的狀態(tài),導(dǎo)致稻田土壤速效鉀含量顯著降低并阻礙緩效鉀釋放。因此,應(yīng)用干濕交替灌溉在實(shí)現(xiàn)水稻節(jié)水增產(chǎn)(或穩(wěn)產(chǎn))的同時,有必要研究土壤中鉀養(yǎng)分的動態(tài)變化,探究其在土壤中的變化規(guī)律,以充分發(fā)揮稻田土壤供鉀潛力、有效提高鉀肥利用率。
一般沸石全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%~5%之間,且可溶性鉀占了全鉀的一半,可為水稻提供豐富的鉀源。斜發(fā)沸石內(nèi)部豐富交換位點(diǎn)的存在,決定了其極強(qiáng)陽離子交換能力。施入鉀肥后,土壤鉀離子急劇上升,斜發(fā)沸石內(nèi)部豐富交換位點(diǎn)處的陽離子(如Ca2+、Mg2+和Na+等)迅速與鉀離子交換。