钾是植物必需的大量营养元素,对水稻、油菜等作物的生长发育和生理代谢至关重要。水稻-油菜轮作是我国长江流域最重要的轮作制度之一,轮作体系的稳定对于维持我国的粮食安全和保障油料供应具有重要意义。稻油轮作体系具有集约化程度高、化肥施用不平衡的特点,导致农田土壤钾素处于缺乏状态。集约化制度下,农作物秸秆数量巨大且含钾丰富,秸秆还田是秸秆资源化利用、缓解土壤钾素亏缺的有效途径。但秸秆还田提升土壤钾素肥力的潜在机制尚不明确,秸秆还田后钾肥的适宜用量有待进一步明确。因此,研究钾素管理措施（秸秆还田配合钾肥施用）对水稻-油菜轮作体系土壤钾素容量-强度关系、土壤团聚体组分钾含量的变化以及难溶性矿物钾的释放的影响,明确秸秆还田配施钾肥对钾素肥力的影响及其机制。在此基础上,借助钾素管理田间定位试验,通过作物-土壤体系钾素肥力的变化和作物产量效应,总结出适合该区域轮作制度下的农田土壤钾素管理策略,对该区域稻油轮作体系钾肥的合理施用及钾素资源的管理具有重要的实际生产意义。主要研究结果如下:（1）秸秆还田配施钾肥增加了0-20 cm耕层土壤的钾离子活度、结持在非特殊位点上的钾、平衡溶液中水溶性钾、平衡溶液中交换性钾、土壤最小可交换性钾和20-40 cm亚耕层土壤的钾离子活度,从而提高了土壤供钾能力。与秸秆不还田不施钾处理相比,秸秆还田或施用钾肥后0-20 cm土壤钾离子活度、结持在非特殊位点上的钾、平衡溶液中水溶性钾、交换性钾和最小可交换性钾分别增加了107%-577%、55%-137%、167%-233%、14%-28%和17%-33%,20-40 cm土壤钾离子活度增加了56%-131%。（2）秸秆还田通过增加大团聚体中的腐殖酸含量增强钾的吸附,提高了土壤钾素肥力。秸秆还田协同增加了土壤有机碳和腐殖酸碳含量,提高了＞2 mm团聚体的占比,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田后土壤有机碳和腐殖酸碳含量分别增加了16.6%和15.8%,＞2 mm团聚体增加了23.0%。秸秆还田配施钾肥增加了＞2 mm团聚体组分交换性和非交换性钾库,从而提高了土壤团聚体钾库。与秸秆不还田或不施钾肥处理相比,秸秆还田配施钾肥＞2 mm团聚体交换性钾库和非交换性钾库分别提高了45.4%和13.4%。结构方程模型表明,土壤有机碳和团聚体组分对钾离子的吸附影响显著,有机碳直接影响土壤非交换性钾含量,而团聚体组分则影响交换性钾库和非交换性钾库。（3）缺钾条件下,长期耕作的土壤水云母可向1.4 nm过渡矿物和高岭石的转化,提高土壤钾素的供应。与秸秆还田配施钾肥处理相比,长期管理下不施钾处理表现为高岭石比例较高,水云母比例较低,土壤钾素释放能力减弱。为明确缺钾条件下含钾矿物钾释放的热力学机制,采用草酸和柠檬酸溶解黑云母模拟矿物钾的释放,结果表明,有机酸可促进含钾矿物中钾的释放。进一步分析发现,有机酸羧基和羟基官能团与与黑云母结合能分别为7.0-10.3 k J mol-1和4.2-8.5 k J mol-1,分别以氢键和范德华力吸附在含钾矿物表面,促进难溶性矿物钾的释放。（4）秸秆还田配合钾肥施用可维持轮作体系作物的高产稳产和土壤钾素肥力,提高钾的利用效率。与不施钾相比,钾素管理策略下水稻产量增幅为12.7%-27.8%,油菜产量增幅为19.2%-29.6%,轮作体系钾素吸收增幅为58.6%-147.6%,土壤钾素亏缺值平均每年增加-2-229 kg K hm-2,土壤交换性钾和非交换性钾含量分别提高30.4%-186.4%和-1.8%-29.3%。考虑到土壤-作物体系的产量、土壤钾素肥力和钾的利用效率,秸秆还田后投入与籽粒带走等量的钾是稻油轮作体系最佳的钾素管理策略。综上,秸秆还田配施钾肥通过提高耕层土壤钾离子供应的容量和强度,增加土壤大团聚体交换性钾库和非交换性钾库,同时维持含钾矿物的组成,提高土壤钾素供应能力,从而维持稻油轮作体系作物的高产稳产和农田土壤钾素肥力。