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。     

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。     

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。     

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。     

富钾植物籽粒苋根系分泌物及其矿物释钾作用的研究

应用１４ Ｃ 同位素示踪技术研究了籽粒苋品种根系分泌物的动态、构成以及对含钾矿物钾素释放的作用。结果表明,具有高效富钾特性的籽粒苋品种, Ｃ Ｏ２ 同化能力强,光合产物向根外分泌的比例大。籽粒苋根系分泌物中的有机酸主要是草酸,占有机酸总量的９５ ％ 以上。不同种属的籽粒苋分泌有机酸的能力不同,一般是 Ａ Ｄｕｂｉｓ＞ Ａ Ｒｅｔｒｏｆｌｅｘｕｓ ＞ Ａ Ｃｒｕｅｎｔｕｓ 。同一种内,则钾素利用高效型品种一般型品种。钾亏缺处理显著提高光合产物向根外的分泌量。钾利用高效型籽粒苋品种的草酸分泌量明显增加。根系分泌物对含钾矿物有明显的解钾作用。草酸含量与根系分泌物解钾量显著相关,籽粒苋的草酸分泌能力是籽粒苋高效吸收利用土壤钾及富钾特性的重要机理之一。     

草酸和酒石酸促进花岗岩中钾释放的实验研究

利用浸提实验研究了草酸和酒石酸作用下花岗岩中钾的释放量与低分子量有机酸种类、浓度和时间的关系,同时讨论了释放出来的钾的可能来源。研究结果表明:草酸浸提钾的能力强于酒石酸,在相同的条件下草酸浸提的钾量是酒石酸的2~27倍;在0.005~0.500 mol L-1浓度范围内,浸提的钾量随着有机酸浓度的升高而增大;浸提的钾量随着浸提时间的延长而增大,最后趋于稳定;在实验过程中,花岗岩的矿物组成未发生明显的变化,说明进入到溶液中的钾并非来自晶格内部,很有可能是来自于正长石、白云母表面及其边缘断键。     

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。     

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。     

长期定位施肥对不同粒级非石灰性潮土钾素释放的影响

土壤中矿物的种类与土壤的粒级有关,随着粒级变粗,矿物组成趋于简单,次生矿物类型及含量减少,而原生矿物种类及含量增加[1]。土壤钾素含量、有效性及其转化又与土壤矿物组成密切相关,存在于黏粒部分的含钾矿物(黏粒矿物)因直接影响钾的生物有效性而备受关注。土壤中钾素的研究较多[2,3],关于不同粒级的土壤钾素释放的差异已有报道[4~6],但长期定位施肥对不同粒级的土壤颗粒中钾素行为的影响研究得较少,笔者在这方面做了一系列的工作[7~9]。因此研究长期定位施肥中土壤粒级与土壤钾素释放行为的关系不仅能丰富土壤矿物风化和黏土矿物形成理论,而且对全面认识土壤中钾素状况、供钾能力、钾素的相互转化及合理利用有限的     

长期秸秆还田提升稻麦轮作系统土壤供钾容量和强度

  【目的】  农作物秸秆中含有丰富的钾素,秸秆还田不仅为植物生长提供钾素,还可以补充农田土壤钾库容。本研究利用动力学模型,评估长期秸秆还田对土壤供钾能力的影响。  【方法】  基于稻麦轮作制长期秸秆还田定位试验,设置4个处理:秸秆不还田、不施肥(CK);不施肥、每季秸秆还田量为 6000 kg/hm2(RS);施化肥、秸秆不还田(NPK);施化肥、秸秆还田量同RS (NPKS)。采集秸秆还田13年土壤和植株样品,分析植株吸钾量和不同形态土壤钾含量,计算土壤钾素表观平衡。采用连续浸提法测定吸附在黏土矿物不同位置的钾含量。测定四苯硼钠和有机酸法模拟条件下钾素的释放过程。  【结果】  稻麦轮作制长期秸秆还田试验中,RS和NPKS处理每年秸秆输入的钾素约为 220 kg/hm2,土壤钾表观平衡为盈余,而CK 和NPK处理依然为亏缺。秸秆处理的土壤交换性钾和非交换性钾素含量均得到稳步提升,分别提高12.3～18.5和85.6～157.6 mg/kg。秸秆还田增加的非交换性钾素主要分布在粘土矿物层间(i 位点),少量分布于表面(p 位点),但是并未显著改变p位、e位和i位钾的比例。土壤固定的钾素释放特征分为快速释放和缓慢释放两个阶段,该过程符合一级动力学模型。以四苯硼钠作浸提剂,快速释放阶段土壤钾素的释放速率表现为RS>NPKS>CK>NPK,缓慢释放阶段表现为RS>CK>NPKS>NPK,RS和NPKS处理的释放量快速阶段较NPK处理分别多166.6、 81.1 mg/kg,慢速阶段分别多71.4、27.9 mg/kg。以有机酸为浸提剂,快速和缓慢释放阶段的钾素释放量和释放速率都表现为NPKS>RS>NPK>CK,NPKS和RS处理钾素释放量在快速释放阶段较NPK处理分别增加了16.3、14.5 mg/kg,在缓慢释放阶段分别增加了46.2和111.8 mg/kg。  【结论】  秸秆的外源钾素能够补充土壤钾素,影响土壤钾素表观平衡,长期秸秆还田后土壤钾素由亏缺转为盈余状态。秸秆还田既能提高土壤交换性钾含量,也能提高非交换性钾含量,其增加的钾素主要位于矿物层间位置,少量在矿物表面。钾释放动力学证明了秸秆还田可同时提高土壤钾素的供应强度和容量。     

大豆和小麦对矿物钾的活化作用研究

大豆、春小麦均能有效地活化利用白云母、钾长石中的结构性钾,结构钾释放量为19.53mg kg-1~45.46mg kg-1。春小麦和大豆根系分泌的有机酸主要为草酸、酒石酸和柠檬酸,其次为乳酸、乙酸和苹果酸。草酸溶液酸性较强,络合能力也强,其活化钾的能力最强。苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸和乳酸亦可有效地促进白云母和钾长石的分解,但活化土壤钾的能力比较低。低分子量有机酸作用下矿物钾的释放是酸性水解和络合溶解双重作用的结果。草酸、酒石酸、柠檬酸是影响大豆、春小麦吸收利用矿物钾的主要低分子量有机酸。     

胶质芽孢杆菌对土壤矿物的分解作用及机理研究

应用胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)作分解土壤矿物试验。从土壤矿物经该菌处理前后的表面光滑程度、表面积以及上清液中K、Si离子浓度的变化等方面证明了胶质芽孢杆菌能够分解土壤矿物,并把其中的K、Si从矿物晶格中释放出来。同时还表明胶质芽孢杆菌NS01分解矿物与其生长过程中产生的荚膜多糖与小分子有机酸的复合作用有关。     

有机酸和质子对淹水水稻土非交换性铵释放的影响

In a model experiment, which imitated the rhizosphere of rice, the effect of organic acids (oxalic acid, citric acid) and protons on the release of non-exchangeable NH4^ and the resin adsorption of N was studied in a paddy soil, typical for Zhejiang Province, China. Oxalic and citric acids under low pH conditions, in combination with proton secretion, favored the mobilization of NH4^ ions and increased resin adsorption of N. The release of non-exchangeable NH4^ was associated with less formation of iron oxides. These could coat clay minerals and thus hinder the diffusion of NH4^ ions out of the interlayer. Protons enhanced the release of NH4^ , and then they could enter the wedge zones of the clay minerals and displace non-exchangeable NH4^ ions.     

土壤钾释放速率参数的理论计算及其实践应用

选用二种电场强度研究２０个低丘红壤玉米田试验的钾释放速率特性，用二级动力学方程来表征，并求得土壤释放的速率方程和钾释放的初始速率等参数。     

Citric acid enhances the mobilization of organic phosphorus in subtropical and tropical forest soils

Low-molecular-weight organic acids are considered to be effective in the release of inorganic phosphorus (P) but their effectiveness to mobilize organic P is not well understood. The aim of this study was to examine the role of three common organic acids (maleic, oxalic, and citric acids) in mobilizing organic P in forest soils. Soil samples tested in this study were collected from either native or plantation forests in subtropical and tropical Australia with 16–87% of soil total P being in organic form. At a concentration of 10 mM organic acid kg^?1 soil, all three organic acids did not enhance the release of inorganic P as compared with water, whereas the three organic acids displayed different capacities in mobilizing organic P. Citric acid significantly enhanced the solubilization of organic P by 34.7% as compared with water; whereas no significant differences were observed in the mobilization of organic P among maleic acid, oxalic acids, and water. The amount of organic P solubilized by citric acid was not correlated with soil pH but increased with increasing soil organic P as the values were below 200 mg kg.^?1 The possible mechanisms of the effective mobilization of organic P by citric acid were discussed. Our results implied that organic P might play an important role in P nutrition of plants in subtropical and tropical forests due to its substantial proportion in soil P and the effective mobilization by organic acids.     

Effect of natural organic soil solutes on weathering rates of soil minerals

The rate at which minerals in the soil weather is affected by pH and concentration of organic solutes (DOC). The rates of release of Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P and Si from a mineral soil sample to solutions of natural organic solutes and HCI (control) were determined at pH 3 and 4 for up to 17 weeks. Soil solutions were collected by centrifuging materials of O horizons from various soil types under four tree species (spruce, birch, oak, beech) and passed through a cation-exchange resin to yield H⁺-saturated organic solutes. The acceleration of the elements' release by the organic solutes was shown directly by the relative ligand effect (RLE), that is, the release rate in the organic solute solution divided by the release rate in the HCI solution (control) at the same pH. The RLE was greater at pH 4 than at pH 3, and it decreased for the elements in the order Fe > Ca > Mg > Al ≈ Si > K ≈ Na. This indicates that natural organic solutes are more important weathering agents at higher than lower pH and for weathering of mafic minerals rich in Ca, Fe and Mg than of felsic minerals such as K- and Na-feldspars. For all elements and at both pHs, RLE was strongly correlated with the concentration of DOC, which was also closely correlated with titratable acidity of the organic solutes. The important effect of soil type and tree species in producing weathering-promoting organic solutes therefore seems to be expressed through the concentration and not the composition of the organic soil solutes.     

三种有机无机复混钾肥钾素的释放与供应特征

在实验室条件下,通过间歇淋洗培养和土壤培养试验研究了不同有机无机复混钾肥钾素的释放与供应特征。在等化肥钾量投入条件下,与化学钾肥相比,供试的3种有机无机复混钾肥没有显著影响到钾素在石灰性土壤中的释放规律;土壤速效钾含量有所增加,糖渣系、糠醛渣系和污泥系有机无机复混钾肥处理的土壤速效钾含量分别比化学钾肥处理增加了13.5%、12.7%和1.6%。与化学钾肥处理相比,糖渣系、糠醛渣系有机无机复混钾肥处理的钾素(K)固定量分别减少了42和39 mg/kg。     

肥田萝卜、油菜对金云母中矿物钾的活化与利用

本试验以金云母作为植物的唯一钾源,研究了缺磷与正常供磷条件下肥田萝卜、油菜对矿物结构钾的利用。结果表明,缺磷条件下两种植物每盆的吸钾总量( 肥田萝卜14-96mg ,油菜12-88mg) 以及矿物钾的净释放量( 肥田萝卜6-22mg ,油菜4-32mg) 均显著高于正常供磷处理的植物吸钾总量( 肥田萝卜11-90mg,油菜9-57mg) 和矿物钾净释放量( 肥田萝卜3-72mg,油菜3-07mg) 。同时,对根际金云母进行X光衍射扫描,结果发现两种处理的肥田萝卜和油菜的根际金云母均出现了明显的蛭石化现象,其中缺磷条件下两种植物引起的蛭石化作用较正常供磷的处理更显著。