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铵钾是两种重要的养分离子,具有相同的电性和化合价、相近的离子半径和水化能,在土壤中都存在水溶态、交换态和非交换态等平衡转化形态,在2:1型粘土矿物中还具有相同或相似的固定机制。尽管有如此多的相似之处,铵与钾毕竟是两种不同的离子,在植物营养上具有不同的功能,作为当前农田土壤中最为普遍存在的养分,这两种离子在土壤中交互作用的发生不可避免,因而对这两种离子在土壤中的交互作用及由此引起的植物有效性的变化的研究具有一定的重要意义。
本文通过设置铵钾不同施用次序、施用比例的土培实验及水稻、油菜盆栽试验,对铵钾施用次序和比例对养分有效性进行了系统研究;通过离子交换树脂膜原位埋置提取法对较低施肥水平下铵钾在土壤中的交互作用进行了研究,并将树脂膜实验与植物盆栽试验相结合,借以对树脂膜法作为铵钾交互作用研究手段的可行性作出一定的评价;通过吸附动力学实验,研究铵钾在土壤胶体上吸附及竞争吸附动力学过程的差异及其受温度的影响,以期对土壤中铵钾交互作用及其植物有效性进行一定的机理探讨。
主要结果如下:
1、铵钾施用次序与施用比例对土壤铵态氮含量和速效钾含量均有一定的影响,后施入的离子均能显著增加先施入离子的固定量,但两种离子对彼此的影响并不相同,供试土壤在水田条件下比旱作条件下更易于固定铵钾,但旱作条件下钾对铵固定的促进比铵对钾的影响大得多,而水田培养条件下则相反。铵钾在土壤中的交互作用在水稻和油菜的营养生长及养分吸收上均有一定的反映,在氮施用量为0.15 g/kg的条件下,当铵钾摩尔比为1:1时,先铵后钾处理中因土壤供氮不足而对作物的生长和养分吸收产生影响。当铵钾质量比为1:1时,随时间延长,被固定的铵有逐渐释出的趋势,从而在一定程度上有利于提高氮肥利用率。一方面说明合适的氮钾比例对作物生长的重要性,另一方面也说明在肥料施用中应考虑各养分之间的相互影响,调节施肥次序和施肥量有望成为提高氮肥肥效的有效措施之一。
2、在氮钾施肥量均为20kg/ha的较低施肥水平下,铵钾在土壤中仍然发生了较为明显的交互作用,具体表现为:有钾同时存在,施入的铵的树脂膜提取量减少,在3种供试土壤上表现一致,而有铵同时存在时,高坡黑钙土钾提取量几乎不受影响,低地黑钙土上钾提取量增加,而红壤上钾提取量减少。当与磷肥同时施用时,由于铵钾离子能够与磷酸根及钙、镁、铝离子等形成难溶物质,从而使铵钾交互作用产生了新的特点。因而对于铵钾肥的施用,除了需要考虑施肥量及比例外,所施肥土壤自身的特性也是一个重要的可能影响养分有效性的因素。树脂膜提取的养分量与植株养分吸收量及植株干物重之间均达极显著相关,加上树脂膜提取养分的便捷及可以对养分进行原位提取,表明树脂膜作为“根系模拟器”研究养分交互作用及对植物养分有效性的影响时的可行性,但仍需对树脂膜使用的条件作进一步的研究。
3、铵钾吸附动力学实验结果显示,纯溶液和铵钾混合溶液中3种土壤平衡时吸附的NH4+量均比K+量多,且在不同温度下表现一致,3种土壤相比较,不同温度下纯溶液NH4+、K+和混合溶液中NH4+的吸附量均为低地黑钙土上最高,其次为高坡黑钙土,红壤上吸附量最低。混合溶液中红壤上K+的吸附量仍为最低,但低地黑钙土上温度较高时K+的吸附量比高坡黑钙土略低,这与该土壤上钾吸附量因随温度升高而减小有关,NH4+和其他土壤上K+的吸附量均随温度升高而增加。吸附速率常数和活化能及指前因子的研究表明铵钾同时施用时铵更易被土壤所吸附,且温度升高更利于土壤对铵的吸附。铵钾吸附量随温度改变发生一定的变化,且温度升高更利于土壤对铵的吸附。