小分子有机酸和阳离子对含钾矿物钾素释放的影响

采用振荡提取的方法,研究不同浓度的小分子有机酸和阳离子对含钾矿物(黑云母、白云母和正长石)中钾素释放的影响。结果表明:不同小分子有机酸和阳离子均可显著提高黑云母、白云母、正长石中钾素的释放量。与对照处理(去离子水)相比,草酸、柠檬酸、酒石酸和NH4Ac溶液、CaCl2溶液、NaCl溶液、HCl溶液从黑云母中提取的K+量分别增加188.2%、151.6%、149.6%和24.6%、32.6%、3.5%、169.8%;不同溶液从白云母中提取的K+量与对照相比,分别增加211.0%、202.8%、199.4%和81.6%、38.3%、21.7%、169.1%;不同溶液从正长石中提取的K+量与对照相比,分别增加219.0%、206.6%、216.0%和144.1%、27.5%、60.4%、210.9%。同种浸提剂,不同矿物的释钾素量显著不同,表现为白云母>黑云母>正长石,含钾矿物释钾素量随着溶液浓度升高而增加。     

不同酸提取条件下几种含钾矿物中钾释放动力学研究

【目的】研究不同含钾矿物中钾的释放及动力学,为土壤钾素肥力的合理评价及土壤钾的高效利用提供理论依据。【方法】以常见含钾矿物（黑云母、白云母、正长石、微斜长石）为材料,采用低分子量有机酸（草酸、酒石酸）和无机酸（硝酸）连续浸提的方法,研究钾素释放规律及动力学。【结果】与水（对照）相比,酒石酸、草酸和硝酸累积提取黑云母钾量显著增加了2.7倍、4.1倍、22.3倍;提取白云母的钾量显著增加了61.2%、106.5%和226.8%;提取正长石的钾量显著增加了39.0%、87.6%和154.6%;提取微斜长石的钾量显著增加了44.5%、88.9%和158.7%。分别用一级动力学模型、双常数模型、扩散模型、Elovich模型对不同含钾矿物的累积释钾量进行拟合,动力学方程的相关系数为0.708-1.000（r0.01=0.549）,均显著相关。【结论】各浸提剂均能显著提高钾的释放量;含钾矿物不同,钾的累积释放量差异显著,表现为黑云母＞白云母＞微斜长石≈正长石。黑云母、正长石、微斜长石的最优模型是双常数模型,白云母的最优模型是Elovich模型。     

有机酸对含钾矿物钾素释放的影响

采用震荡平衡培养法,研究了6种有机酸对含钾矿物的释钾作用。结果表明:用6种有机酸连续浸提矿物2541h,白云母钾素的累积释放量为606.0～959.6mg.kg-1,钾长石钾累积释放量为362.9～754.6mg.kg-1。其中,草酸促进矿物钾素释放能力最强,其次为苹果酸、酒石酸、柠檬酸,乙酸和乳酸较弱。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。用不同数学模型模拟有机酸浸提含钾矿物和土壤钾释放动态过程,Elovich方程判定系数R2为0.898～0.999,双常数方程的判定系数R2为0.877～0.996,拟合效果达到极显著水平;抛物线扩散方程判定系数R2为0.712～0.966,拟合效果一般。     

钾矿物晶体结构对黑曲霉生长代谢及钾与硅的溶出影响

【目的】黑曲霉对钾矿物的分化分解及其中钾（硅）的溶出作用与其产酸及产胞外代谢产物（主要指多糖与蛋白质）的能力密切相关,但研究矿物晶体结构在此过程中的地位与作用的较少。试验采用一株黑曲霉分别与正长石与白云母进行浸出培养以了解不同钾矿物对黑曲霉生长代谢能力的影响,及黑曲霉对含钾硅酸盐矿物的转化作用与其矿物晶体结构的相关性。【方法】在分别含铝土矿、正长石与白云母矿粉的平板固体与液体Czapek’s培养基中培养黑曲霉,并以不含矿粉的纯培养作为对照,观察其在不同矿物环境中的生长特征;采用摇瓶浸出考察黑曲霉对钾矿物的分化分解及其中钾（硅）的溶出效果,通过测定浸出液中的pH值、多糖、蛋白质及K2O与SiO2的浓度,及浸出前后矿物表面的SEM和XRD观察,对比分析正长石与白云母对黑曲霉生长代谢的促进作用及黑曲霉对它们的转化作用的差异。【结果】不同晶体结构的钾矿物对黑曲霉的生长代谢刺激与促进作用不同,与不含矿粉及含钾极少的铝土矿粉培养基相比,黑曲霉在含钾矿粉培养基中的繁殖生长速度明显要快,在固体平板培养基中表现出对钾矿粉的趋化性,在液体培养基中形成的菌体-矿物聚集体更显著,且与正长石相比,黑曲霉在固体平板上的生长过程中对白云母的趋化性要明显,在液体培养环境中形成的菌体-矿物聚集体更显著。黑曲霉在缺钾培养基与分别含正长石与白云母的培养基中培养10 d,可分别代谢产生1.45、1.97、2.45 g•L-1的有机酸,5.11、9.96、12.25 g•L-1的多糖与 6.25、13.78、16.97 g•L-1的蛋白质。浸矿30 d,黑曲霉浸出白云母中K2O与SiO2的量要比浸出正长石的分别高79.10与57.78 mg•L-1。黑曲霉作用前后的白云母与正长石矿粉的SEM与XRD的分析结果表明,白云母较正长石的浸蚀程度更明显,矿物表面沉积了更多的非晶态或晶形不好的细小颗粒,在含少量正长石的白云母矿物或含少量白云母的正长石矿物浸渣的XRD图谱中,反映白云母的主特征峰强度明显下降,且有部分特征峰消失,而反映正长石的特征峰强度略有增强。【结论】钾矿物晶体结构是影响黑曲霉生长所形成的菌体-矿物聚集体、代谢产物、酸碱微环境的差异及钾矿物风化分解与钾（硅）溶出程度不同的重要原因;在缺有效钾环境中,钾矿物对黑曲霉生长代谢具有促进作用,与正长石相比,白云母可以刺激与促进黑曲霉代谢产更多的有机酸、多糖与蛋白质;多种矿物同时存在的情况下,黑曲霉对不同晶体结构的钾矿物的分解有一定的选择性,对具层状结构的白云母较具架状结构的正长石的风化破坏作用要快。     

硅酸盐解钾菌对含钾矿物的选择性风化机理

从棉花根际土壤中筛选、分离、纯化了硅酸盐解钾菌,进行了硅酸盐解钾菌与7种含钾矿物在厌氧密闭系统中的生物风化解钾试验,探讨了硅酸盐解钾菌对不同含钾矿物生物风化作用的规律。试验结果表明,生物风化反应释放出K+最多的前3个组合是白云母和QY17、黑云母和QY19、白云母和QY19,反应释放出K+的量分别为1 235.76、1 010.71、916.61μg/g。生物风化反应固定K+最多的4个组合是黑云母和QY4、蒙脱石和QY3、黑云母和QY10、高岭石和QY17,反应中含K矿石固定K+的量分别为78.35、39.92、32.71、22.56μg/g。形成差异的原因可能是硅酸盐解钾菌(包括其次生代谢物)与含钾矿物的晶体结构之间的双向选择过程。硅酸盐解钾菌浓度越大,硅酸盐解钾菌类群对矿物生物风化作用有选择性倾向越明显。造成硅酸盐解钾菌的解钾数量、速率的差异的原因是界面交换过程的不同,机理是硅酸盐解钾菌(次生代谢物)与含钾矿物之间空间构效关系(CQSAR)。风化作用是硅酸盐细菌剥蚀作用、机械破碎、次生有机酸解钾过程交替循环所产生的。腐殖酸的加入促进了硅酸盐解钾菌解钾的过程,延长了解钾时间,同时向硅酸盐解钾菌提供C、N养分。     

长期施用钾肥对水旱轮作土壤供钾特性的影响

基于水旱轮作肥效田间定位试验,研究了连续施用不同用量钾肥对水旱轮作水稻土钾素供钾能力及其影响因素的影响。试验共设4个钾肥用量,分别为,0(K0)、45(K1)、90kg/hm~2(K2)和180kg/hm~2(K3),其中K2为当地测土配方推荐钾肥施用量。结果表明,在外源钾加入浓度为80~4800mg/L范围内,土壤固钾量均随着外源钾加入浓度的增加而增大,尤以不施钾处理的固钾率最高。土壤固钾率与钾肥用量密切相关,并受到土壤速效钾、缓效钾和K+饱和度的显著影响。各处理土壤经过1.0mol/L NH_4OAc和1.0mol/L HNO_3溶液连续浸提15次后,其钾素累积释放量均随着浸提次数的增加而升高,但增幅却随着浸提次数的增加而逐渐降低。稳定态时各处理的钾素累积释放量均表现为K3K2K1K0。由此可知,钾肥合理施用可以降低土壤的固钾作用,提高土壤钾的持续释放能力并增强其植物有效性。     

土壤中钾的存在形态及缓效钾的测定

钾是植物必需的大量元素,常占植物干重的2％以上,植物体内呈易移动的离子态。土壤中的钾。主要存在于长石、白云母、黑云母和伊利石等矿物中。分析了钾素在土壤中存在的形态、含量．以及土壤中非交换性钾与交换性钾的转化。结合多年从事土壤分析化验的实践,阐述火焰光度法测定土壤缓效钾含量的检测原理、分析方法和步骤,供土壤化验人员参考。     

低分子量有机酸作用下棕壤、褐土钾的释放动力学研究

6种有机酸、2种无机酸溶液连续浸提棕壤、褐土．研究土壤钾的释放。有机酸作用下土壤钾的释放是酸性水解和络合溶解双重作用的结果。草酸活化钾能力最强，苹果酸、柠檬酸、酒石酸等活化钾的能力小于草酸，比乙酸和乳酸大。用不同数学模型模拟有机酸浸提土壤钾释放动态过程．Elovich方程判定系数R^2为0．865～0．999，双常数方程的判定系数R^2为0．882～0．996，达到极显著水平，拟合效果很好；抛物线扩散方程判定系数R^2为0．556～0．879，拟合效果较差。     

湖北省主要类型水稻土供钾能力的研究——Ⅲ.土壤钾资源状况与合理利用

用连续10次水稻耗竭盆栽试验,探讨了湖北省15种主要类型水稻土不同形态钾占土壤全钾含量的比例。结果是,难风化的白云母和长石类矿物中含钾量平均占90.0%;缓效钾平均占3.34%;有效钾贮量平均占11.1%;交换性钾平均占0.871%。盆栽水稻吸钾量与交换性钾和有效钾贮量呈极显著相关(r=0.7659,0.7695),与缓效钾贮量呈显著相关(r=0.6032)。这也间接证明难风化钾矿物不是钾源的提供者,从有效钾贮量看并不丰富,特别是鄂南地区稻土尤甚。强化钾素在农业内部循环,这才是有效利用土壤钾资源的重要措施。     

黑垆土供钾特性与烤烟对钾的吸收

对分布子陕西省具有代表性的烟区土壤(黑垆土)100个土样不同形态钾的测定以及100个烟样烟叶含钾量分析结果表明:①土壤中代换态钾分别为非代换态钾、矿物态钾和全钾的12.07%、3.85%和3.65%.非代换态钾为矿物钾和全钾的31.88%和30.24%.矿物态钾占全钾的94.85%.②各种形态钾与有机质均呈正相关,水溶态钾与黑护土物理性粘粒呈显着负相关,代换态钾与黑垆土物理性粘粒、CEC及水溶态钾呈显着正相关.③土壤缓效钾是钾素供应的潜在指标,其释放过程符合y=ax^-b形式,而有机质是影响土壤速效钾供应和补给的重要因子.④不同形态土壤钾与烟叶含钾量回归分析表明,种烟前后土壤速效钾含量均与烟叶含钾量极显着正相关.     

土壤钾素研究的新进展

从土壤钾素形态及其转化,土壤供钾状况的评价及根际钾素动态等３个方面对土壤钾素的研究进展做了综述。并结合作者的工作,对土壤非及交换性钾研究中的部分问题提出了自己的看法。     

长期秸秆还田对农田土壤钾素形态及空间分布的影响

【目的】研究连续多年秸秆还田对土壤钾素形态及空间分布(层化现象)的影响。【方法】以关中平原冬小麦-夏玉米轮作体系中连续13年秸秆还田粮田土壤为对象,并以临近葡萄园土壤为对照。比较2种土壤不同土层(0~5,5~15,15~30cm)速效钾及其3种组分(水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾)、非交换性钾、矿物钾、全钾含量的变化,并分析了土壤中各形态钾的层化比率和相关性。【结果】经过13年秸秆还田,粮田土壤0~5cm土层速效钾及其各组分平均含量均有提高;在5~15和15~30cm土层中,与葡萄园土壤相比,粮田土壤速效钾及其各组分平均含量均降低。粮田土壤速效钾及其各组分的层化比率总体高于葡萄园土壤。与葡萄园土壤相比,粮田土壤非交换性钾含量明显降低。粮田土壤与葡萄园土壤矿物钾和全钾含量差异不大。粮田土壤速效钾与其各组分、非交换性钾、全钾相关性达显著或极显著水平,但与矿物钾相关性不显著;葡萄园土壤速效钾与其各组分和非交换性钾相关性达极显著水平,但与矿物钾、全钾相关性不显著。【结论】整体看,秸秆还田在维持土壤钾有效成分与全钾之间的显著相关关系和协调土壤各形态钾的含量及空间分布方面,均有一定的积极作用。但无论是秸秆还田还是施用化学钾肥,对粮田和葡萄园土壤矿物钾及全钾含量和空间分布的影响均不显著。     

黑土玉米钾肥定位试验研究

通过探索钾在作物、土壤体系内的循环及秸秆还田对保持农田钾素平衡的作用,为合理施用钾肥提供科学依据。结果表明:连年施钾肥对双城市黑土玉米仍有显著的增产作用;K1和K2处理分别比K0处理增产21.3%和16.7%。由于2008年风调雨顺,玉米产量较高,钾肥增产效果显著;长期不施钾肥土壤钾素含量呈波浪式下降,施钾肥有不同程度增产,可见,适量施用钾肥对提高产量、维持土壤钾素平衡、提高土地持续生产能力具有重要意义。     

不同施钾处理对高产小麦地上部和土壤中钾素积累动态的影响

采用大田试验和室内分析的方法研究了不同施钾处理下高产小麦生育期间植株地上部钾素积累特点和土壤中钾素动态变化特点。结果表明,在小麦生育期间,钾素积累总体趋势是:前期积累缓慢上升,中期达到高峰,后期又有所下降,不同施钾水平下对钾素积累又有所不同。土壤中速效钾和缓效钾在小麦整个生育期间,在不同施钾处理下,由于受施肥、作物吸收、温度、降水及土壤水分运动的影响变化动态比较复杂。具体表现为:在不同施钾处理下,土壤中的速效钾和缓效钾在小麦生长的整个过程中,总是以K3保持最高水平,K2次之,K1最少。     

根据土壤速效钾确定油菜钾肥推荐用量的研究

大田试验结果表明 :湖北省油菜主产区油菜田土壤速效钾缺乏临界值为 70～ 80mg/kg ,当速效钾 >10 0mg/kg时可以不施钾肥。从维持地力和保证高产稳产的角度出发 ,油菜推荐施钾量为每公顷 12 0～ 2 4 0kgK2 O ,具体用量可根据方程 ^y =4 3 2 - 4 3 2x来确定 (y为K2 O施用量 ,x为土壤速效钾测定值 )。     

Characteristics of Potassium-Enriched, Flue-Cured Tobacco Genotype in Potassium Absorption, Accumulation, and In-Ward Potassium Currents of Root Cortex

This study was to investigate the main traits of potassium-enriched,flue-cured tobacco genotypes related to potassium absorption,accumulation,and in-ward potassium currents of the root cortex.Hydroponic methods,K -depletion methods,and patch-clamp,whole-cell recordings were conducted to study the accumulation of dry matter and potassium in different organs,and to measure potassium absorption and dynamic and in-ward potassium currents in potassium-enriched,fluecured tobacco genotypes.The average dry weights of leaves and whole plant of potassium-enriched,flue-cured tobacco genotype ND202 were 10.20,and 14.85g,respectively,higher than JYH(8.50 and 13.11g,respectively)and NC2326(8.39 and 12.72g,respectively),when potassium concentration in the solution ranged from 0.1 to 50mmol L-1.Potassium accumulation in the leaves of ND202 was 18.6% higher than JYH and 34% higher than NC2326 when potassium concentration in the solution was superior to 0.5mmol L-1.The Vmax(the maximum velocity)of ND202 was 118.11μmol FW g-1h-1,obviously higher than that of JYH(58.87 μmol FW g-1 h-1)and NC2326(64.40μmol FW g-1 h-1).In the in-ward potassium currents,the absolute value of current density(pA/pF)of ND202 was 60,higher than that of JYH(50)and NC2326(40).Potassium concentration in leaves,Vmax and in-ward potassium currents,could be used to screen potassium-enriched,flue-cured tobacco genotypes.     

活化钾矿的钾释放动力学研究

【目的】建立活化钾矿的钾释放动力学模型.【方法】采用活化剂对非水溶性钾矿(钾长石、富钾页岩)进行活化,通过阳离子盐溶液(NH+4、Na+)连续振荡浸提,分析阳离子盐溶液对活化钾矿动态释钾过程的影响,研究活化钾矿的钾释放动力学模型.【结果和结论】各浸提剂浸提钾矿的释放曲线均表现出前期快速,之后缓慢释放的变化趋势.浸提剂浸提钾长石、活化钾长石钾的初始释放量顺序为:NH4ClNa ClH2O,累积释放量顺序为:Na ClNH4Cl≈H2O;富钾页岩、活化页岩的整个动态释钾过程均表现为:H2ONa ClNH4Cl.分别用双常数模型、一级动力学模型、扩散模型和Elovich模型对钾矿及其活化钾矿累积释钾量进行拟合,钾长石、活化钾长石的最优动力学模型是Elovich模型或双常数模型;富钾页岩、活化页岩的最优动力学模型是Elovich模型.钾长石、活化钾长石的一级动力学模型在2种浸提剂NH4Cl和Na Cl间的拟合性无明显差异;NH4Cl浸提的动力学模型拟合性均优于Na Cl.活化钾矿的钾初始释放速率、平均释放速率以及最大平衡释放量均有显著提高.初始释放速率的增大是活化钾矿的钾最大平衡释放量增多的主要原因.     

福建红壤性水稻土钾素的Q/I特性

测定了福建省黑云母花岗岩,凝灰岩、玄武岩和石英闪长岩母质发育的3种水型红壤性水稻土及起源土壤的钾素 Q/I 曲线,获得钾位缓冲容量 PBC~K,速效钾含量-△K,钾离子平衡活度比 AR_c~k 和钾位 pK-1/2 P(Ca+Mg)等热力学参数.结果表明:(2)不同水型水稻土PBC~K,潴育型>潜育型>渗育型>超源土壤.主要受水稻土形成发育过程中土壤胶体表面性质的综合影响.(2)不同母质红壤性水稻土 PBC~K,渗育型系列玄武岩者>黑云母花岗岩者>凝灰岩者>石英闪长岩者,潴育型系列玄武岩者>凝灰岩者>石英闪长者者>黑云母花岗岩者,主要受到腐殖质、粘粒和游离氧化铁含量的影响.(3)黑云母花岗岩母质水稻土的现实速效钾最大,玄武岩母质者最小;但在 AR_c~k 一致的条件下则机反.(4)钾位和 AR_c~k 的分析与上述结果一致.     

打顶对烤烟植株钾素代谢和钾离子通道基因表达的影响

 【目的】定量检测打顶对烟株钾离子通道基因表达的影响,为从分子水平上研究打顶对烟草钾素营养调控机理提供理论依据。【方法】在盆栽基质培养条件下,利用实时荧光定量PCR技术检测了打顶后（1 h、5 h、24 h和14 d）烟株钾离子通道基因表达的变化,并通过酶联免疫法分析烟株内源激素的含量。【结果】与不打顶处理比较,打顶能够降低整株钾累积量,有利于钾素向叶和根中分配;能够抑制NKT1和NTORK1基因在叶中表达,诱导其在根中表达。NKT1叶中表达量高于根,NTORK1在打顶后24 h内叶中表达量高于根,打顶后14 d根中表达量高于叶。根中钾离子通道基因表达是调控根系钾素累积和决定地上部K+浓度的关键。打顶有利于K+从根系细胞质膜中流出,导致由根系向地上部运输的K+减少,从而使烟叶中钾累积量降低。打顶对钾离子通道基因表达的调控作用与烟株内源激素水平变化有关,打顶后叶中IAA含量降低,根中IAA含量增加,其中14d时根中IAA比不打顶处理增加了140.7%。【结论】打顶后烟株内源激素水平变化可能是调控钾离子通道基因表达的主要原因,而钾离子通道基因表达的变化直接影响着烟株体内钾素累积和分配。     

三个南方主栽香蕉品种对低钾胁迫的生理响应分析

【目的】筛选耐低钾高效型香蕉品种,为在缺钾严重的广东地区推广耐低钾高效的香蕉品种提供 依据。【方法】以广东主导香蕉品种粉杂 1 号、南天黄、巴西为材料,设计正常钾（NK）和低钾（LK）水培试 验,测定与钾营养有关的生理指标,从生物量、生理学特征和矿质营养方面进行比较。【结果】与正常钾相比, 低钾处理 30 d 南天黄的假茎粗、株高、鲜质量、干质量降低幅度最小,南天黄整株干质量降低幅度为 9.87%, 分别为粉杂 1 号和巴西的 49.87%、54.32%;虽然低钾处理后粉杂 1 号的根系活力和整株可溶性糖含量比巴西和 南天黄偏高,但南天黄的氮磷积累量均无显著差异,而其他两个品种有显著差异;南天黄每株平均降低钾积累 量为 47 g,分别为粉杂 1 号和巴西的 65.28%、75.81%,且只有南天黄的地上部钾的分配比率在低钾处理后升高; 两次结果显示南天黄的钾效率系数最高,粉杂 1 号次之,巴西最低。【结论】南天黄比粉杂 1 号更耐低钾,对 低钾胁迫不敏感,而粉杂 1 号与巴西对低钾胁迫敏感。南天黄是 3 个品种中最耐低钾胁迫品种。