论文部分内容阅读
土壤有效钾是作物吸收钾素的主要来源，准确定量评估土壤中有效钾含量，明确有效钾的生物有效性及其主控因子，有利于了解农田土壤钾素耗竭速率，对于预测我国钾肥的市场需求，指导钾肥的合理分配和平衡施用具有重要的意义。本文以土壤中典型含钾矿物为材料，分析了其有效钾的来源和构成，并利用盆栽耗竭和化学分析方法对土壤有效钾的生物有效性进行了分级;用灰色关联分析法探讨了不同生物有效性有效钾与相关因子的关联度。主要研究结果如下: (1)采用化学分析、X射线衍射、中红外光声光谱以及原子力显微镜的方法研究了0.2 mol L-1四苯硼钠法(NaTPB)、1 mol L-1沸硝酸法、2 mol L-1冷硝酸法和2 molL-1热盐酸法浸提四种典型含钾矿物中有效钾的释放机制。结果表明，四苯硼钠法浸提时，四种典型含钾矿物中以黑云母的钾素释放量最大，达全钾量的97.54％，其次为伊利石和白云母，占全钾量的59.46％和45.13％，钾素释放量最小的是钾长石，仅占全钾量的2.55％。四种含钾矿物中钾素释放均基本通过层间交换反应予以释放，结构离子铁、铝和硅释放量极低，浸提过程中除钾长石外，均产生了次生过渡矿物，并形成富硅表层，矿物表面形态模糊，但均无明显的溶解特征。采用三种酸溶液浸提时，仍以黑云母中其钾素的释放量最大，占全钾量的比例为11.97～34.46％，钾素释放量最小的是白云母，占全钾量的比例为0.56～1.10％。三种酸溶液浸提时，其通过结构溶解反应释放的钾素占总释放量的比例为6.80～22.76％，即钾素释放仍然以层间交换反应为主。研究结果表明，土壤层间钾是作物可利用有效钾的主要来源，三种酸溶液浸提方法一方面低估了有效钾容量，另一方面提取了一部分不能为植物所利用的结构态钾，不适宜于用来评价含钾矿物及土壤的有效钾库容量。 (2)采用生物耗竭法和0.2 mol L-1四苯硼钠化学浸提法对我国14种典型土壤有效钾的释放特性及其生物有效性进行了定量评估。结果表明，我国土壤有效钾含量在不同土壤中差异明显，但其释放均分为快速释放和稳定释放两个阶段。常规和高强度的盆栽耗钾试验结果表明，在累积释钾量高且释放速率快的土壤上，不施钾处理黑麦草累积生物量、吸钾累积量和相对含钾量较高，表现出强的供钾能力;与此相反，累积释放量低且释放速率慢的土壤上，其各项指标偏低，供钾能力较弱。根据黑麦草相对生物量和不施钾处理黑麦草钾素丰缺系数的相关关系、高强度耗竭情况下黑麦草的生物量、含钾量和吸钾量改变的拐点、四苯硼钠浸提时土壤中有效钾释放速率改变的拐点，建立了土壤钾素的生物有效性分级体系。高效钾:用10min0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾减去5s0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾，若其值小于120 mg kg-1，则0.2 mol L-1NaTPB提取5s的钾素为高效钾;若其值大于120 mg kg-1，则用30min0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾减去10min0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾，若其值小于240 mg kg-1，则0.2 molL-1 NaTPB提取10min的钾素为高效钾，若其值大于240 mg kg-1，则0.2 mol L-1 NaTPB提取30min的钾素为高效钾。中效钾:用4h0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾减去高效钾，若其值小于92 mg kg-1，则4h0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾减去高效钾为中效钾，若其值大于92 mg kg-1，则24h0.2 mol L-1 NaTPB提取的钾减去高效钾为中效钾。低效钾:用1h0.2 mol L-1 NaTPB+1 mol L-1 NaCl提取的钾减去高效钾和中效钾。无效钾:用全钾减去高效钾、中效钾和低效钾。 (3)采用灰色关联分析方法，综合考虑土壤物理性质（土壤颗粒组成、pH、有机质、阳离子交换量）、土壤化学性质（全氮、全磷、全钾、沸硝酸钾、速效钾）和土壤矿物组成（伊利石、绿泥石、高岭石），分析其和土壤不同生物有效性钾素的关联程度。结果表明，高效态、中效态和低效态的钾素含量除受土壤钾素本底值高低的影响之外，土壤中粘土矿物类型和含量是其主控因子，土壤中粘粒含量的高低也是影响其含量高低的关键条件，但与土壤全氮、砂粒含量及土壤有机质的关联度最低。