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土壤学报 2017年第04期杂志 文档列表

土壤学报杂志综述与评论

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展805-818

摘要：鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子“供体-受体”机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法（如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等）被用于“矿物-有机质”结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、“矿物-有机质”复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。

土壤学报杂志新视角与前沿

基础土壤学研究的方法论思考：基于土壤化学的视角819-826

摘要：长期以来,不少人片面地认为,土壤学在学科属性上仅是应用型的,在研究手段上仅是实验型的,在研究方法上必须是整体综合的。本文系统地分析了这些片面认识对土壤学发展的危害,提出土壤学发展应特别强调“分析”的方法,并在深入分析的基础上实现自然而系统的综合。阐述了土壤学研究的三个基本观点：一是充分认识土壤系统的特殊性根基在于其对物质亚原子结构的重大影响。与普通水溶液中的情况相比,土壤中的离子、原子和分子在本质上已发生了很大变化。所以,如果土壤确实从亚原子尺度上改变了物质的结构与性质,开展土壤学中独特的量子效应研究将是重要的。其次,充分考虑土壤系统的特殊性,在方法上应从宏观尺度、介观尺度、分子尺度至亚原子尺度对土壤进行逐级分解简化,并借助于量子力学原理和方法,最终,在亚原子尺度上彻底剖析土壤,以获得土壤学自己的科学基础。第三,以土壤中独特的量子效应为基础的研究,可构建“亚原子结构—土壤微观机制—宏观效应”三者间的直接关联,由此实现土壤中不同尺度间科学原理的自然转换,最终构建独立的土壤学知识体系。

土壤学报杂志研究论文

雨滴机械打击和消散作用对土壤团聚体的破坏特征827-835

摘要：土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是描述土壤抵抗侵蚀过程中破坏作用的重要指标。但溅蚀过程中,雨滴对团聚体的消散和机械打击两种破坏作用的相对贡献及其破坏机制尚未明晰。利用酒精和超纯水作为雨滴形成材料,模拟机械打击单独作用及消散和机械打击共同作用,分别在五个高度（0.5、1、1.5、2和2.5 m）对塿土和黄绵土进行溅蚀实验。结果表明：当降雨动能相同时,塿土的溅蚀率均小于黄绵土。同时,超纯水雨滴对土壤的机械打击和消散共同作用所导致的溅蚀率均大于酒精雨滴单一机械打击作用的溅蚀率。随着降雨动能增加,两种雨滴对两种土壤的溅蚀率均呈幂函数增加;团聚体因消散破坏作用和机械打击作用的溅蚀率均亦随之增加。但两种土壤的消散破坏作用和机械打击作用的贡献率分别随着降雨动能增加而减小和增加。在相同降雨动能时,塿土消散破坏作用的贡献率均大于黄绵土,而机械打击作用贡献率均小于黄绵土。研究结果对深入理解溅蚀过程中团聚体破坏机理及评价溅蚀过程中团聚体稳定性具有重要意义。

冻融作用对坡面侵蚀及泥沙颗粒分选的影响836-843

摘要：为了探究冻土和解冻土对水力侵蚀的影响,利用室内模拟降雨试验对冻土和解冻土两种坡面的坡面侵蚀过程及泥沙颗粒分选特征进行了研究。结果表明：在降雨条件下,相对于解冻坡面（TS）,冻土坡面（FS）的产流时间提前了173s,而产流量、产沙量分别增加了9%和105%;两种坡面侵蚀过程中的土壤颗粒平均重量直径（MWD）大小次序均为溅蚀颗粒〉径流冲刷泥沙颗粒,且冻土坡面溅蚀颗粒及冲刷泥沙颗粒MWD均显著大于解冻土坡面（p〈0.05）;随着降雨进行,解冻土坡面侵蚀泥沙中的黏粒、细粉粒含量呈先迅速增大后减少的趋势;粗粉粒和砂粒含量则呈先减小后增大的趋势,侵蚀泥沙逐渐向粗颗粒发展;而冻土坡面各粒级颗粒随时间变化相对稳定。研究成果可为进一步揭示冻融作用下坡面水力侵蚀机理提供一定的参考依据。

喷施中性多聚糖对黄土坡面降雨入渗的影响844-853

摘要：中性多聚糖（Jag S）是一种新型高聚物,研究该高聚物对黄土坡面降雨入渗的影响可对采用土壤侵蚀化学调控技术措施防治黄土坡面土壤侵蚀提供新的理论基础。通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强（1.0、1.5、2.0 mm min-1）,不同坡度（10°、15°、20°）条件下,坡面降雨入渗及产流时间与喷施不同剂量（1、3、5 g m-2）Jag S之间的关系。结果表明：在不同坡度不同雨强下,与裸露坡面相比,喷施3种剂量的高分子化学材料Jag S均减少了前期降雨入渗率,但1及3 g m-2剂量Jag S处理能够明显提高黄土坡面入渗性能,减缓入渗在整个降雨过程的下降趋势,提高稳渗率,强化入渗效应均值分别为21.53%及9.17%,大剂量（5 g m-2）Jag S反而降低了土壤入渗性能（小雨强下除外）。喷施不同剂量Jag S的坡面其产流开始时间差异很小,但均早于裸露坡面,且表现为Jag S喷施剂量越大,坡面越早产流,大坡度大剂量对降雨产流时间影响较大。三个剂量对应产流时间提前百分比均值分别为47.26%、50.47%及66.28%。总之,Jag S在一定程度上能改善黄土坡面土壤结构,提高黄土坡面降雨入渗性能,从而降低土壤侵蚀,为采用高聚物进行水土保持提供了科学依据。

祁连山区土壤砂粒含量剖面分布模式及其影响因素854-863

摘要：祁连山区是西北黑河流域的水源,理解祁连山区土壤颗粒组成的剖面分布模式及其与环境要素之间的关系,有助于进一步定量理解土壤中水、肥、气、热的运移和开展颗粒组成/质地的三维制图。以2012—2013年获取的深度≥1 m的69个代表性土壤剖面为对象,分析了含量变异最大的砂粒的剖面分布模式及其与海拔、坡度、坡向、年均降水、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、NDVI、土地利用、成土母质等环境变量之间的关系。结果表明：祁连山区砂粒含量的剖面分布模式可分为均一型、递增型、递减型、先增后减型、先减后增型和不规则型六类,但其很难用单一的环境变量来定量预测,其根源在于祁连山区成土母质复杂多样,加上复杂的地貌地形、土地利用等导致母质易发生运移而产生不连续性;对应复杂山区的土壤颗粒剖面分布模式的定量预测,还需从复合环境变量的角度进行深入的探索研究。

单种复合类型单元土壤全量元素空间变异的幅度效应864-873

摘要：土壤属性变异性的幅度效应研究对土壤数字制图、土壤调查及农业生产均具有重要意义。针对江西东乡县研究区域水田—中潴灰鳝泥田（土种）一种土地利用与土壤的复合类型单元,设定了8个土壤采样幅度研究区,并利用多层次嵌套布点方法在每个采样幅度区分别布设60个采样点,共采集337个样点的土壤表层（0-20cm）样品;运用多种函数拟合分析手段,揭示单种复合类型单元（水田—中潴灰鳝泥田）土壤全氮、全磷、全钾含量的空间变异性随采样幅度的变化特征。结果表明,土壤全量元素的空间变异性均具有明显的幅度效应特征,全氮、全磷、全钾含量的变异系数均随采样幅度的拓展而逐渐增加,而增加趋势则逐渐变缓。不同土壤全量元素空间变异性体现出不同的幅度效应特征,土壤全氮、全磷变异系数（%）的幅度效应刻画函数为CV=b×Da（R2〉0.87,p〈0.001）,土壤全钾为CV=e（a/D＋b）（R^2〉0.93,p〈0.001）,D为幅度表征指标（km）;不同土壤全量元素变异系数随采样幅度快速与缓慢变化的幅度分界点位置存在明显差异,表明基于复合类型单元的土壤多属性调查采样布点与分析策略需要统筹考虑。研究结果对于红壤丘陵区县域土壤调查样点合理布设具有重要的启示和参考价值。

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移874-884

摘要：依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m^-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。

基于低频探地雷达的土壤累积入渗量的探测方法研究885-893

摘要：农田尺度上土壤累积入渗量的准确获取是目前土壤入渗研究中的难题。通过土工模拟和灌水实验,探讨利用低频探地雷达（GPR）技术探测土壤累积入渗量的方法。在分析灌水前后GPR剖面特征的基础上,分别构建和对比了基于波速法和振幅法的土壤累积入渗量计算模型。结果表明,基于振幅的探测模型在精度和稳定性方面均优于波速法,反射波振幅模型精度高于地面波模型,利用反射波波谷1构建的累积入渗量的GPR探测模型的决定系数达到0.96。因此,使用低频探地雷达可以实现对土壤累积入渗量的准确探测。研究结果为农田尺度上土壤累积入渗量的探测方法提供了一种新思路,同时,也为GPR在土壤学领域中的进一步应用提供了科学依据。

珠江三角洲平原不同种植年限土壤铁氧化物特征研究894-904

摘要：珠江三角洲平原具有上千年的围垦历史,其土壤发生演变过程深受人为作用影响,开展此区域不同种植年限土壤中铁氧化物形态特征和分布规律的研究,能够揭示人为耕种下土壤发生演变过程。以珠江三角洲平原不同种植年限的土壤剖面为对象,研究了滨海沉积物、河流冲积物和三角洲沉积物发育的土壤及黏粒中全铁、游离铁含量变化及其影响因素。结果表明：随着种植年限的增加,河流冲积物、三角洲沉积物发育土壤中游离铁（Fed）向土体下部淀积深度逐渐增加,黏粒中游离铁（Fe（d（clay）））含量在水耕氧化还原层中呈减小趋势,而滨海沉积物发育的土壤Fed含量及淀积深度均有所减小。随着种植年限的增加,滨海沉积物发育的土壤全铁（Fet）和游离铁（Fed）在黏粒中的富集程度呈增大趋势,而河流冲积物、三角洲沉积物发育的土壤Fet和Fed富集程度逐渐减小。土壤Fed与Fet、黏粒游离铁（Fe（d（clay）））与黏粒全铁（Fe（t（clay）））均呈极显著正相关;全铁富集率（Fe（t（clay））/Fet）、游离铁富集率（Fe（d（clay））/Fed）均与Fe（t（clay））、Fe（d（clay））、黏粒铁游离度（Fe（d（clay））/Fe（t（clay）））呈极显著正相关,与Fet、Fed、土壤铁游离度（Fed/Fet）、黏粒含量呈极显著负相关,且Fe（t（clay））/Fet与Fe（d（clay））/Fed呈极显著正相关,表明土壤铁氧化物在黏粒中的富集以Fed为主,且铁氧化物的富集程度受土壤黏粒含量的影响。

EGCG溶液浓度与酸碱度对黄壤Al、Fe和Mn形态的影响905-916

摘要：植物多酚可通过络合作用改变元素的存在形态。采用双因素完全随机试验设计,通过浸提试验研究表没食子儿茶素没食子酸脂（EGCG）溶液浓度、酸碱度、浓度与酸碱度互作对黄壤可溶态、游离态、无定形态和络合态铝（Al）、铁（Fe）和锰（Mn）的影响。结果表明：EGCG溶液浓度对黄壤可溶态和络合态Al、Fe、Mn及无定形态Al、Fe均产生极显著影响,EGCG溶液酸碱度对黄壤可溶态及无定形态Al、Fe、Mn均产生显著或极显著影响,EGCG溶液浓度与酸碱度对黄壤可溶态Al、Fe、Mn,无定形态和络合态Al也有极显著或显著的互作效应。相关分析结果显示,土壤中3种元素的无定形态氧化物含量与对应的可溶态氧化物含量呈显著或极显著负相关,表明EGCG溶液主要通过改变氧化物形态,特别是无定形态氧化物含量,影响元素活化,进而改变其可溶态含量;Al和Mn的活化会使土壤滤液pH降低,在pH降低幅度较大时,可能导致土壤酸化。本试验一方面为研究酸性茶园土壤酸化的来源提供了方向,另一方面也可为植物Al/Mn毒害的防治提供参考,但在利用植物多酚类物质防治土壤Al/Mn毒害的同时要处理好土壤酸化与治理毒害的关系。

重庆紫色母岩及土壤As、Hg环境地球化学基线研究917-926

摘要：为了掌握紫色土类中As和Hg在不同发育阶段土壤中元素含量的理论值（基线值）,在重庆市合川区系统采集侏罗系沙溪庙组（J2s）紫色母岩及其不同发育程度的各土种样品,利用土壤“钛值”法测定和验证土壤发育程度;通过对土壤全量As、Hg的测定,采用标准化方法,建立紫色土类中灰棕紫泥土属As、Hg的环境地球化学基线模型。结果表明：侏罗系沙溪庙组（J2s）紫色母岩发育的土壤As、Hg的环境地球化学基线均表现为随土壤发育加深而轻度累积,As基线值大小顺序为母岩〈石骨子土〈半沙半泥土〈大眼泥〈紫黄泥,而Hg的基线值大小顺序为母岩〈石骨子土〈半沙半泥土〈紫黄泥〈大眼泥;Hg在土壤发育过程中的富集程度约大于As;深度发育土中As和Hg的化学基线值分别为5.94 mg kg^-1、29.0μg kg^-1,可作为重庆地区中性紫色土亚类、灰棕紫泥土属土壤污染评价的参考。

直流电场与添加剂强化东南景天修复镉污染土壤927-937

摘要：通过盆栽试验,研究交换直流电场（电压梯度1.0 V cm^-1、通电时间6 h d-1）和添加剂（15 g kg^-1猪粪堆肥、10 g kg^-1腐殖酸肥或5 mmol kg^-1乙二胺四乙酸二钠（EDTA）对超积累植物——东南景天修复镉污染土壤的影响。结果表明,施加直流电场和添加剂均显著（p〈0.05）提高土壤有效态镉含量,促进东南景天对镉的吸收转运。在电场作用下,东南景天地上部镉含量提高26.6%-47.5%;在添加剂（猪粪堆肥、腐殖酸肥、EDTA）作用下,东南景天地上部镉含量分别提高22.9%-33.1%、14.3%-29.4%和6.1%-12.0%。双向切换电场方向能有效控制土壤pH的剧烈变化,施加直流电场对东南景天地上部生物量无显著影响。施加15 g kg^-1猪粪堆肥和10 g kg^-1腐殖酸肥显著提高东南景天地上部生物量,增幅分别为40.3%-43.7%和16.3%-18.2%,但是,添加5 mmol kg^-1EDTA却显著抑制东南景天的生长,东南景天地上部生物量减少7.3%-7.5%。综合东南景天地上部镉含量和生物量,在猪粪堆肥―交换直流电场和腐殖酸肥―交换直流电场的联合作用下,东南景天地上部镉积累量分别提高了135%和100%,因此,猪粪堆肥和腐殖酸肥联合交换直流电场可显著促进东南景天对镉的吸收积累,提高东南景天修复镉污染土壤的效率。

减氮及硝化抑制剂对菜地氧化亚氮排放的影响938-947

摘要：利用静态暗箱—气相色谱法,周年监测集约化菜地四种蔬菜种植过程中N2O的排放和蔬菜产量变化,探究减氮（640、960 kg hm^-2 a^-1）以及施用硝化抑制剂氯甲基吡啶（CP）对菜地N2O排放的影响。结果表明,与常规施氮（Nn）处理相比,减量施氮（Nr）在不显著降低产量的情况下平均降低菜地N2O排放27.1%;与仅施用尿素的处理相比,在减量和常规施氮水平的基础上添加硝化抑制剂又分别能降低菜地N2O排放总量29.4%、26.0%,降低N2O排放系数60.9%、42.4%,而对蔬菜产量没有显著影响,因此显著降低菜地单位产量N2O排放量32.1%、30.3%,以减氮结合CP（CP-Nr）处理减排效果最佳。因此,减氮结合CP应用于集约化蔬菜生产是一种有效的菜地减排农业措施。

扩散法测定土壤无机氮^15N丰度方法优化研究948-957

摘要：扩散法与质谱测定技术相结合,被广泛应用于环境、生态和农业领域中土壤、水等样品中无机氮15N同位素丰度的测定。为建立一套可快速、准确测定土壤无机氮15N同位素丰度的扩散培养体系,针对土壤样品无机氮量的变化特点,从培养温度、培养时间、试剂选择和用量等方面对扩散条件进行优化。结果发现,对于大部分无机氮浓度大于2 mg L^-1的土壤样品,20 ml土壤提取液,在不小于250 ml的蓝盖瓶中,悬挂两张各滴加了10μl 1 mol L^-1草酸的滤纸,加入0.1 g的Mg O,25℃下以140 r min-1的转速振荡培养24 h即可完成对样品中NH4＋-N的扩散与回收;换入2张加酸滤纸继续摇培48 h可基本去除残余的NH4＋-N;再换入2张加酸滤纸并加入0.1 g的戴氏合金振荡培养24 h即可。对于无机氮浓度低于2 mg L^-1的土壤提取液,需用50 ml提取液按以上条件进行扩散培养即可保证测定结果的准确性。本方法大大缩短了扩散法所需的实验周期,实现在一份样品内同时完成NH4＋-N和NO3--N的扩散与回收,减少了样品的需要量,并通过优化Mg O、戴氏合金（Devarda’s alloy）的用量减少杂质氮可能带来的污染。

水稻品种间铝耐性差异的探究958-966

摘要：铝毒是酸性土壤中限制植物生长的主要因子之一,探讨植物耐铝特性与机理对提高酸性土壤植物生产力具有重要意义。通过一系列生理和分子生物学试验,主要探究了Nipponbare和Kasalath两个水稻品种的铝耐性差异。结果发现,与Kasalath相比,Nipponbare在铝胁迫下不仅拥有较长的根伸长,且根尖铝含量较少,表明Nipponbare是水稻铝耐性品种,而Kasalath为铝敏感品种。进一步研究发现,水稻根尖控制铝吸收的NRAT1基因在Kasalath中表达量更高,表明,NRAT1基因的高表达量可能是导致铝敏感品种Kasalath根尖铝含量较高的主要原因。此外,铝胁迫下,Nipponbare根系柠檬酸的分泌量显著高于Kasalath。而且,水稻中控制柠檬酸分泌的OsFRDL4基因在铝耐性品种Nipponbare中的表达量显著高于Kasalath,由此证明,柠檬酸在这两个品种水稻耐铝途径中可能起着重要的作用,并且,该品种水稻可以通过调控OsFRDL4基因的表达量来控制柠檬酸的分泌量。本研究中还分析了其他4个与铝胁迫相关的基因,但并未发现明显的相关性,值得进一步的探究。

控释钾肥对大蒜-棉花套作体系产量和土壤钾素供应的影响967-977

摘要：于2013-2015年在山东农业大学试验站进行连续3年5季的池栽试验,以硫酸钾基施（CK1）和氯化钾基施（CK2）为对照,探究氯化钾50%基施＋50%盛花期追施（KCl D）、氯化钾配施硫磺基施（KCl S）、控释氯化钾基施（CRK）和控释氯化钾配施硫磺基施（CRKS）对棉花各生育期叶片光合特性和土壤速效钾含量变化以及蒜棉套作体系产量的影响,为棉花合理施用钾肥提供理论依据。结果表明,控释氯化钾在土壤中养分释放能够满足棉花各生育期钾素需求。CRKS较普通钾肥基施处理提高了铃期和始絮期土壤速效钾含量,提高了铃期后叶片SPAD值和净光合速率,增加了成铃数和单铃重,皮棉显著增产16.9%-30.9%。CRKS较KCl D和CRK皮棉分别增产12.2%-16.1%和8.7%-10.4%。大蒜蒜薹和鳞茎产量均以CRKS最高,较其余处理分别增产2.8%-27.9%和4.8%-23.5%。CRKS较CK2显著提高了纤维长度、整齐度指数和伸长率。经过3年施肥后,CRKS较普通钾肥基施显著提高了土壤水溶性钾和非特殊吸附钾含量。因此,控释氯化钾配施硫磺在棉花上一次基施代替硫酸钾和氯化钾提高了棉花生长后期土壤钾素供应和有效性,改善了叶片光学特性,提高了棉花产量和品质。

施肥方式对砂姜黑土钾素利用及盈亏的影响978-988

摘要：以砂姜黑土长期施肥试验为平台,研究砂姜黑土冬小麦—夏大豆轮作系统下作物钾素吸收量、钾素回收率、土壤钾素盈亏量和速效钾含量的演变特征,探明土壤速效钾与外源钾投入、土壤累积钾盈亏的响应关系,分析不施肥（CK）、常规化肥（CF）、化肥＋麦秆（SCF）、化肥＋猪粪（PCF）、化肥＋牛粪（CCF）等施肥方式对土壤钾素利用及盈亏的影响,以期探寻砂姜黑土地区高产高效的施钾方式。结果表明：29 a作物钾素平均回收率在55.1%-66.1%,高低顺序为CCF〉PCF〉SCF〉CF。土壤累积钾盈亏与土壤速效钾增量呈显著线性关系（p〈0.05）,土壤中钾素每盈余100 kg hm-2,CF、SCF、PCF和CCF处理土壤速效钾含量分别增加1.4、1.8、2.3和15.8 mg kg^-1;土壤钾素投入量与速效钾含量呈显著线性关系（p〈0.05）,CF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量增加0.4 mg kg^-1,而SCF、PCF和CCF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量分别增加0.5、0.6和4.3 mg kg^-1,这说明适当增施有机肥可提升土壤钾素的供应能力。综上所述,投入有机物料是影响土壤钾素利用的重要调控措施,长期增施有机肥可提高作物钾素回收率以及土壤中盈余的钾素向速效钾的转化能力,本试验条件下以增施牛粪效果最好,猪粪和秸秆次之。因此,砂姜黑土小麦—大豆轮作系统下秸秆养畜过腹还田是实现作物高产高效的一种推荐施钾方式。