土壤含钾矿物的释钾研究进展

介绍土壤中含钾矿物的类型、结构特点、钾素含量与钾素释放的关系,区分了含钾矿物在土壤中的构成及分布特点,同时对国内外关于含钾矿物钾素释放规律的研究状况,钾素释放的作用机理、动力学特性,以及影响土壤含钾矿物钾素释放的因素做了综述。     

土壤中含钾矿物的研究--Ⅰ.含钾矿物中钾的形态及其释放

土壤中的含钾矿物含有大量的钾,这些钾素是植物营养的可能给源,早已引起农业化学家的注意。土壤中的主要含钾矿物有黑云母、白云母、伊利石和长石等。研究土壤中含钾矿物的种类及其性质,对充分利用土壤中的钾素及合理施用钾肥具有一定的指导意义。本文着重研究四种含钾矿物的一些物理化学特性。     

我国南方一些土壤的钾素状况及其含钾矿物

本文研究了我国南方一些土壤的钾素状况及其含钾矿物。结果表明，土壤含钾矿物的含量和种类因成土母质和土壤发育程度而异。花岗岩发育土壤的含钾矿物随粒烃增大而增加（＞５０μ除外），沉积岩发育的土壤情况相反。土壤的非交换性钾与云母类矿物含量呈较好的相关性（ｒ＝０．６６９＾＊），交换性钾与土壤ＣＥＣ呈极显著正相关（ｒ＝０．８０８＾＊＊）。不同粒级对土壤全钾量贡献不一，花岗岩发育土壤的全钾量主要集中于１０－５０     

应用生物法研究土壤含钾矿物与土壤供钾能力间关系

本文主要通过矿物鉴定，生物试验方法，辅以电超滤（ＥＵＦ）法及常规化学分析研究了黄潮土，黄棕壤，灰潮土和红壤的含钾矿物类型，含钾量及其不同粒级中分布与土壤供钾能力间关系。研究表明，四种壤的含钾矿物，全钾量主要分布于土壤０－５０μｍ部，并以０－２μｍ部分的最丰富。随着土壤粒径增大，土壤含钾矿物组成逐渐简单化，含量逐渐降低。通过生物试验证明，土壤中三个粒级的供钾能力亦是０－２μｍ＞２－１０μｍ＞１０－５     

吉林省主要耕作土壤中含钾矿物组成及其与不同形态钾的关系

通过化学分析 ,X-射线衍射及镜检法研究了黑土、白浆土、黑钙土等吉林省主要耕作土壤的含钾矿物组成及不同形态钾的含量。结果表明 ,土壤中的含钾矿物以含钾长石和伊利石为主 ,钾长石主要集中在土壤砂粒部分 ,伊利石主要存在于土壤的粘粒部分。土壤的含钾矿物总量约占土壤矿物总量的 1/ 3多些 ,比南方土壤高 ;缓效钾含量丰富 ,供钾潜力大 ;速效钾含量在黑土、黑钙土中较高 ,而在白浆土中稍低。 3种土壤的全钾量与含钾矿物总量、粘粒中伊利石含量与粘粒含钾量、伊利石含量与缓效钾量、细砂中含钾长石含量与细砂中全钾量、缓效性钾与速效性钾之间呈极显著或显著相关。     

土壤矿物钾活化途径

针对我国钾肥资源短缺问题,分析了土壤钾资源的开发潜力,概述了土壤矿物钾的存在状态及其释放特点,综述了硅酸盐细菌、富钾植物和有机酸活化土壤矿物钾的能力与机理,并展望了活化土壤矿物钾的三种途径在生产中的应用前景。     

土壤矿物钾的释放及其在植物营养中的意义

本文对土壤钾的形态、矿物钾释放的影响因素及钾的固定、土壤含钾矿物与土壤供钾能力间关系、矿物钾的植物有效性进行了综述 ,表明土壤钾素从有效性的角度进行划分时 ,不能仅把速效性钾和1mol/L热硝酸提取的缓效性钾列为作物吸钾的主要来源 ,而忽视矿物钾的作用 .     

我国红壤区某些主要土类钾的含量、状态以及含钾矿物的转化规律

就一般农业土壤来讲,土壤中钾素的绝大部分是以原生矿物和粘土矿物的状态存在.O.T.Attoe 和 E.Truog^[1]把土壤钾素分为三部分:第一部分是不易为植物所利用的,主要是长石和白云母;第二部分是迟效性钾,包括黑云母和粘土矿物所固定的钾,有90%以上可以被0.5NHCl 所提出,约占土壤全钾量的 1—2%;第三部分是速效性钾,主要的是代换性钾,以及一部分有机钾.在以后的研究文献中,虽然有不断的补充和修改,但是大体上同意这样一个归纳.     

富钾植物籽粒苋(Amaranthus spp.)对土壤矿物钾的吸收利用研究

运用土培、石英砂培、有机酸释钾实验及矿物X衍射分析研究了不同基因型籽粒苋(Amaranthusspp.)对土壤矿物钾的吸收利用及其机制。结果表明,籽粒苋能有效地利用土壤和云母(黑云母和金云母)中的钾;籽粒苋品种R104、CX4对钾的吸收量高于一般型品种(CX77);籽粒苋根系能引起云母矿物向蛭石转化;籽粒苋根系分泌物中的草酸比一般有机酸具有更高的释放矿物中钾素的能力。     

解钾细菌与黏土矿物协同促进玉米生长提高土壤养分有效性

为了揭示解钾细菌在西北矿区浅埋古河道土壤中对植物生长和土壤养分利用的影响,通过日光温室短期盆栽的方式,以不同黏土矿物配比的人工培土为基质模拟古河道不同质地土壤,以西北地区常见农作物玉米为宿主,研究解钾细菌在人工培土基质中的微生物数量变化规律,以及二者协同作用对玉米生长和矿质养分吸收的影响。结果表明:1)土壤黏土矿物含量增大有利于提高土壤解钾细菌数量,促进微生物活性。当黏土矿物质量分数为68%,速效钾质量分数约170 mg/kg时,解钾细菌数量最大;2)玉米地上部分干质量、根冠比、根系活力随黏土矿物含量增大而增大,以解钾细菌作用下黏土矿物质量分数68%的玉米生长效果最佳;3)在解钾细菌作用下,植物氮磷钾积累量和土壤养分利用的最佳土壤黏土矿物质量分数为45%、68%和75%,土壤钾素、氮素和磷素最大利用率分别达到65%、53%和17%;4)解钾细菌在土壤钾素含量低时促进土壤磷素吸收,土壤钾素过量时,促进土壤氮磷钾的吸收,提高土壤养分利用率。因此,土壤黏土矿物与解钾细菌相互作用,而且积极影响植物生长和土壤养分的吸收利用,这对进一步探寻适合矿区浅埋古河道土壤的微生物复垦技术,深入改良和开发矿区退化土壤具有重要意义。     

解钾细菌C6X对不同富钾矿物含量土壤钾素迁移的影响

为了改善黄土高原地区煤炭开采引起土壤质量急剧退化的现状,该文以玉米为供试植物,通过日光温室短期盆栽的方式,系统研究解钾细菌C6X和玉米生长对土壤钾素迁移的影响.结果表明:1)玉米生长条件下,解钾细菌在富钾矿物质量分数45％上层土壤(0～20 cm)中对速效钾增量的促进作用最佳.2)解钾细菌和玉米生长协同提高上层土壤钾素固定能力,缓效钾增量在土壤富钾矿物质量分数68％为最大值.3)解钾细菌和玉米生长协同促进土壤钾素上移能力,在富钾矿物质量分数45％水平,土壤上移速效钾呈最大值;同时,解钾细菌促进土壤上移速效钾和玉米钾素积累量二者趋于线性稳定,利于土壤钾肥长期管理.因此,解钾细菌和玉米生长协同促进土壤钾素的释放和固定,并促进土壤钾素上移.     

四苯硼钠溶液中含钾矿物非交换态钾的释放特性研究

含钾矿物的全钾含量、非交换态钾总量以及非交换态钾的释放速率因矿物种类而异,且3种参数之间没有必然的相关性。供试5种含钾矿物非交换态钾总量由高到低的顺序是:金云母 5.19% 黑云母3.08% 蛭石2.01% 白云母1.18% 钾长石0.24%,占各矿物全钾的比例分别为:58.4% 、99.7% 、62.5% 、14.2% 和4.98% ,平均达48%。选择较弱提取力的四苯硼钠溶液进行非交换态钾的释放特性研究,5种矿物非交换态钾3d释放累积量顺序为:黑云母 蛭石 金云母 白云母 钾长石;非交换态钾平均释放速率也表现为同样的顺序。上述5种矿物在弱提取力的四苯硼钠溶液中释放3 d,非交换态钾的平均释放速率分别为5.99、2.34、0.52、0.22和0.17 mg/(kgmin),差异明显。如何根据非交换态钾的释放量和释放速率来综合评价矿物钾的生物有效性是未来研究中需要明确的问题。     

吉林省主要耕作土壤中钾的固定与释放

通过X—射线衍射、室内模拟实验及常规分析研究了吉林省主要耕作土壤中钾的固定与释放。结果表明,土壤对钾的固定与释放与土壤的矿物组成有关,3种土壤的固钾量均随钾加入量的增加而增大,而固钾率则随施钾量的增加而逐渐下降。随钾加入量的增加,固钾量和固钾率均有黑土>白浆土>黑钙土的趋势。土壤释钾量有黑钙土>黑土>白浆土的趋势。相关分析表明,蒙脱石、蛭石为主要的固钾矿物,而伊利石为主要的释钾矿物。     

自生固氮菌对土壤钾的活化作用

以土壤为钾源,通过液培试验研究了5株自生固氮菌(Azotobacter sp.)对土壤钾的活化作用。结果表明,自生固氮菌能分泌大量的氢离子,大幅度降低培养液p H,使氢离子浓度提高40倍以上。自生固氮菌分泌有机酸的种类与数量因菌株不同而异,这些有机酸包括甲酸、乙酸、草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等。其中,全部供试菌株均能分泌草酸和苹果酸。在自生固氮菌的培养液中,钾浓度显著高于未接种的培养液,但土壤矿物结构钾则显著降低。由于土壤是培养液钾的唯一来源,说明自生固氮菌可促进土壤矿物钾溶解。相关分析表明,土壤矿物结构钾与自生固氮菌的有机酸分泌总量呈显著负相关(r=-0.845*,n=6),与培养液p H呈显著正相关(r=0.702*,n=6),说明自生固氮菌分泌的有机酸和氢离子可能溶解土壤矿物钾。考虑到自生固氮菌的草酸分泌量最大,络合钙、镁、铁、铝的能力最强,且与有机酸分泌总量呈极显著正相关(r=0.990**,n=6),推测草酸的分泌在活化土壤无效钾的过程中起重要作用。接种自生固氮菌显著降低土壤无效钾,活化能力因菌株不同而异,其原因可能与有机酸分泌的数量和种类有关。     

钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长及土壤性状的影响

盆栽试验设置不施肥、常规施肥、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥4 g·盆^-1、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥8 g·盆^-1、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥12 g·盆^-1 5 个处理, 研究了自主研制的钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长、产量及土壤理化性状的影响。结果表明: 与常规施肥相比, 加施钾硅钙微孔矿物肥后土壤容重降低0.04 g·cm^-3, 土壤孔隙度增加1.8%, 土壤有效硅、有效钾含量分别提高9.4~27.0 mg·kg^-1 和10.6~39.7mg·kg^-1, 土壤pH 提高0.1 个单位。在水稻生长方面, 加施矿物肥可提高叶片叶绿素含量, 旗叶面积最高增加4.8 cm², 有效穗数增加2.3~5.0 穗·盆^-1, 千粒重提高0.1~1.9 g, 水稻平均增产幅度达13.6%。加施钾硅钙微孔矿物肥后氮、磷、钾肥利用率分别提高0.6%~7.5%、0.1%~1.5%和8.5%~13.5%。基于产量分析, 褐潮土钾硅钙微孔矿物肥的最佳施用量为4 g·盆^-1(相当于450 kg·hm^-2)。     

湖南主要稻田土壤的钾素状态及供钾特性的研究

研究了湖南省主要稻田土壤的钾素含量、土壤各粒级的含钾量及含钾矿物;比较了3种作物对土壤钾的吸收能力。     

紫色水稻土钾有效性和钾释放的研究

紫色水稻土全钾含量属中等水平,速效钾属中等偏下水平,土壤对钾素的供应总体不足。作物吸收的钾,矿物钾占76.95％,速效钾和缓效钾仅占10.81％和12.24％。土壤矿物钾释放随时间的延长逐渐下降,随土壤颗粒粒径的下降显著增大,在80分钟时,释放量仍高达08～8.8mgkg-1.min-1,80分钟内的累积释放量为土壤缓效钾的1.5～2.0倍;土壤速效钾的形成随时间的延长逐渐趋向稳定。不同土壤矿物钾的释放顺序和土壤速效钾形成顺序的不一致性,是由它们的机理和土壤性状综合造成的,但是,Elovich方程都能较好地拟合土壤矿物钾的释放过程和土壤速效钾的形态过程,方程参数b值能反映过程进行的速度。     

我国南方某些土壤对钾素的固定及其影响因素

本文研究了我国南方一些土类的钾素固定作用。结果表明,以高岭石为主要粘粒矿物的土壤,其钾素固定不明显,随着土壤粘粒中2:1型矿物的增多,固钾作用增强。干湿交替有利于钾素固定,陪补阴离子对钾素固定没有明显影响。土壤固钾量与CEC呈显著正相关,而与粘粒含量的关系则视粘粒矿物组成而定。     

几种粘土矿物和一些土壤的钾固定

6种矿物和10个土壤样本固定的钾随加入的钾浓度增加而增加。所有样本固定的迟缓效钾很低,固定的缓效钾随矿物性质和土壤组成而变化,固定能力的顺序是:高岭石<云母<伊利石<蛭石;砖红壤和赤红壤<红壤<潮土和黄土<黄棕壤。以高岭石和蒙脱石为主并含一定量的伊利石和云母的土壤,其粘粒含量明显地影响土壤的固钾力,含较粗粒蛭石多的土壤,固钾力也明显。根据土壤的固钾率,可计算出5种施钾水平的各类土壤固钾量,为合理施用钾肥提供参考意见。     

北方主要土壤钾形态及其植物有效性研究

从北方12个省（市、自治区）选取了25个有代表性的土壤样品,将土壤中的钾按其存在形态计为水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾和矿物钾。前三种形态钾的总和不超过全钾的2．0％．非交换性钾也仅占全钾的2．7％～9．4％,而全钾的89．8％～96．8％是以矿物态存在的。根据土壤中各形态钾含量,特别是非交换性钾含量分析,可以看出供试25个土壤的供钾能力按取土地点自西向东（西北－华北－东北）有明显降低的趋势。在连续耗竭情况下,不同土壤的植物净吸钾总量的差异十分悬殊,范围为96．3～793．5mg／pot。根据植物净吸钾总量的大小,将供试土壤的供钾能力分为极高、高、中、较低和低5个等级。其结果也表明供试土壤供钾能力控取土地点自西向东呈明显降低的趋势。耗竭条件下植物吸取来自土壤不同形态钾的比例相差很大。以来自水溶性钾的比例为最小．平均为3．1％;其次是非特殊吸附钾,平均为7．7％;再次是特殊吸附钾,平均为10．2％;来自非交换性钾的比例较大,平均为33．3％;来自矿物钾的比例最大,平均为45．7％。本研究区分了非交换性钾和矿物钾对植物吸收钾素的贡献,发现在耗竭条件下矿物钾是植物的重要钾源。