绿肥腐解及养分释放过程研究进展

绿肥中含有大量的养分元素,是一种重要的有机肥源,也是生态农业的重要组成部分。绿肥还田后的腐解及养分释放过程对于改善土壤结构、提高土壤有机质含量、维持农田生态系统养分循环以及提高土壤微生物数量和活性等方面具有重要影响。其相关的研究方法包括尼龙网袋法、同位素标记法、红外光谱法以及13C核磁共振法等。绿肥的腐解及碳、氮和钾的释放过程均表现为前期快、后期慢,而磷和中微量元素的释放过程与上述规律不完全一致。增加绿肥中养分含量、提高温度均有利于绿肥的腐解及养分释放,施肥、耕作等田间管理措施也会影响绿肥的腐解及养分释放。未来可同时采用不同的研究方法从不同方面揭示绿肥腐解以及养分在土壤-植物系统间分配的规律,筛选适合当地的绿肥种类以及相应的田间管理措施。     

还田时期对绿肥用油菜腐解与养分释放规律的影响

探讨绿肥用油菜还田时期对干物质腐解与养分释放规律的影响,以期为华北地区油菜用作绿肥及后茬作物减氮增效提供理论依据。采用尼龙网袋埋田法研究了绿肥油菜初花期(G1)、盛花期(G2)和角果成熟期(G3)还田的干物质腐解与养分释放规律。结果表明,G1 处理油菜还田干物质量比G2 和G3 处理显著减少45.43% 和46.87%;G1 和G2 处理还田时碳含量低于G3 处理,G1 处理氮和磷含量最高,分别为28.17 和5.21 g/kg,钾含量表现为G1>G2>G3,G1 与G3 处理差异显著。绿肥油菜还田后分快速、中速和慢速腐解3 个阶段,持续期分别为还田后0 ～ 17、18 ～ 45 和46 ～ 123 d,阶段内累积腐解率分别达44.27% ～ 66.87%、12.56% ～ 29.18% 和4.49% ～ 13.81%,最终累积腐解率达60.53% ～ 91.87%;G1 和G2 处理间腐解率无显著差异,但显著高于G3 处理。绿肥油菜还田后碳、氮、磷和钾释放率与腐解率对应亦表现为前期快速释放、中期缓慢释放、后期趋于平稳的规律,且养分累积释放率均表现为钾> 碳> 氮> 磷。经腐解,G1 处理碳、氮、磷和钾累积释放率分别为94.70%、92.97%、88.76% 和93.26%,G2 处理分别为84.25%、86.32%、86.51% 和92.52%,G3 处理分别为72.52%、59.97%、68.54%和87.67%;G2 处理氮、磷和钾释放量最高,分别为125.15、22.88 和50.42 kg/hm²,且G2 处理氮、磷释放量显著高于G1 和G3 处理,G2 处理的钾释放量与G3 处理无明显差异。综上所述,华北地区绿肥油菜在盛花期还田干物质量大且氮、磷、钾释放量最高,是最适宜的还田时期,可为下茬作物减施化肥提供技术支撑与理论依据。     

不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征研究

【目的】玉米是中国第一大粮食作物,如何处理大量的玉米秸秆成为玉米种植区面临的关键问题之一,深入研究冬种绿肥对玉米秸秆腐解释放的影响,对农业可持续发展具有重要意义。【方法】采用尼龙网袋法,通过对红壤旱地空闲 (YCK)及紫花苜蓿(YZ)、 黑麦草(YH)、 肥田萝卜(YL)绿肥种植模式下玉米秸秆177 d的腐解量和养分释放的监测,分析玉米秸秆腐解速率及碳、 氮、 磷、 钾的释放规律。【结果】四种种植模式下,玉米秸秆腐解及养分释放均呈现前期快后期慢的规律,7 d的腐解和养分释放速率均达到最大。翻压177 d时,四种种植模式下(YCK、 YZ、 YH、 YL)玉米秸秆累积腐解量分别为23.41、 21.22、 20.86和20.95 g,玉米秸秆碳累积释放量分别为12.38、 11.07、 11.18、 11.36 g ,与YCK种植模式相比,YZ、 YH、 YL种植模式秸秆累积腐解量分别显著降低了9.3%、 10.9%、 10.5%,碳累积释放量则分别显著降低了10.6%、 9.7%和8.3%; 各处理氮累积释放量分别为479.46、 513.04、 442.58和530.20 mg,相比YCK种植模式,种植绿肥对玉米秸秆氮累积释放量的影响不显著,而YH种植模式较YZ和YL种植模式则显著降低了13.7%和16.5%。各处理磷累积释放量分别为58.10、 57.91、 58.47和59.47 mg,且YL种植模式较YCK种植模式显著提高了2.35%; 翻压 28 d时,各处理钾累积释放量为487.20、 444.85、 456.94和434.55 mg,分别占加入量的100.0%、 91.3%、 93.8%和89.2%,且三个种植模式均显著低于YCK种植模式,42 d时各处理的钾均全部释放。从玉米秸秆碳与氮、 磷、 钾比来看,翻压177 d时,与YCK种植模式相比,YZ和YL种植模式玉米秸秆碳氮比显著增加了102.8%、 91.6%; YZ、 YH、 YL种植模式碳磷比分别显著增加了48.4%、 72.4%、 147.0%。翻压 28 d时,YH种植模式玉米秸秆碳钾比较YL种植模式显著提高。【结论】玉米秸秆腐解及其养分释放速率均在翻压后第7天达到最大值,之后腐解和养分释放速率减缓。与空闲相比,种植绿肥能显著减缓玉米秸秆腐化和秸秆中碳和钾的释放,而种植紫花苜蓿和肥田萝卜能促进玉米秸秆氮素释放,种植黑麦草则减缓了玉米秸秆氮素释放。种植肥田萝卜能显著促进玉米秸秆磷素释放。冬季种植肥田萝卜既对玉米秸秆还田后氮素释放有一定促进作用,又能增加红壤中磷的有效性,同时还能减缓玉米秸秆钾的释放,使钾释放更为长效,是一种土壤培肥和秸秆养分释放较好的绿肥种植模式。     

理化预处理方式对玉米秸秆腐解与养分释放特征的影响

该文采用尼龙网袋法,研究了长期培养条件下,不同预处理方式(氨化、酸化、微波、无处理)对玉米秸秆腐解与养分释放特征的影响。结果表明,培养100 d后,包括对照在内的各处理秸秆质量累积腐解率均超过50%,其中酸化、氨化处理有利于促进玉米秸秆的快速腐解;培养300 d后,氨化、酸化、微波处理玉米秸秆的累积腐解率分别为89.22%、91.68%和82.26%,其中氨化、酸化处理显著高于对照(80.81%)。与对照相比,在秸秆快速分解期(0~100 d),酸化处理秸秆可多释放23.95%的氮、13.11%的磷、4.27%的钾;氨化处理秸秆可多释放9.69%的氮;微波处理秸秆可多释放4.28%的碳;培养结束时(300 d),酸化处理更有利于钾素、磷素的释放,比对照多释放了7.73%的钾、6.34%的磷;氨化处理更有利于氮素、磷素的释放,比对照多释放了6.16%的氮、5.41%的磷;微波处理可略增加钾素的释放,比对照提高1.61%。综上可见,玉米秸秆还田前进行适当酸化或氨化处理,可促进其腐解,提高养分释放速率,尤其酸化处理效果更好,但具体田间操作及表现仍需进一步研究。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。     

三种不同绿肥的腐解和养分释放特征研究

利用网袋法模拟研究旱地条件下箭筈豌豆（Vicia sativas L.）、苕子（Vicia villosa Roth. Var.）、山黧豆（Lathyrus palustris L. Var. Pilosus ledeb） 三种绿肥的腐解和养分释放特征。结果表明,三种绿肥均在翻压15 d内腐解较快,腐解率均在50%以上,之后腐解速率逐渐减慢,翻压70 d时,箭筈豌豆、苕子和山黧豆的累积腐解率分别达71.7%、67.3%和74.1%。氮和钾在翻压10 d内释放较快,碳和磷在翻压15 d内释放较快,之后释放速率均减慢。箭筈豌豆、苕子和山黧豆在翻压70 d时的碳累积释放率分别为71.3%、67.0%和74.1%。三种绿肥的养分累积释放率均是K>P>N,在翻压70 d时钾的累积释放率均在90%以上,磷的累积释放率为73.3%～78.7%,氮的累积释放率为59.9%～71.2%,其中山黧豆的氮和磷累积释放率高于箭筈豌豆和苕子,而三种绿肥钾的累积释放率无显著差异。养分释放量结果表明,箭筈豌豆和苕子的养分累积释放量表现为K>N>P,而山黧豆表现为N>K>P,不同绿肥的养分累积释放量不同,山黧豆的氮累积释放量最高,箭筈豌豆的磷和钾累积释放量最高,苕子各养分的累积释放量都最低。     

油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还田的腐解及养分释放规律研究

试验以油菜秸秆和紫云英(Astragalus sinicus L.)为研究材料,通过盆栽模拟稻田条件,研究了油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例混合处理腐解及养分释放动态。结果表明,腐解过程均呈现出前10~20 d分解较快,后期分解较慢并逐渐趋于平稳的规律。不同处理各养分的释放快慢不同,表现为钾磷氮碳,在翻压90d时钾的累积释放率为95.09%~97.17%,磷的累积释放率为62.65%~87.14%,氮的累积释放率为70%~76.48%,碳的累积释放率为39.53%~64.69%。翻压90 d后紫云英腐解率达到60.07%,油菜秸秆仅40.8%,混合紫云英后,混合处理的腐解程度加快,且腐解程度随紫云英量的增加而增加。     

烟杆腐解速率及养分释放规律研究

利用安徽省池州市东至县典型烟田土壤,采用尼龙网袋法研究了烟杆还田后的腐解速率及养分释放规律。结果表明,烟杆还田后,腐解速率表现为前期快、后期慢。试验期间(120 d),常规还田、添加白云石粉和生石灰还田烟杆的累计腐解率分别为56%、53%和49%。各处理烟杆还田的养分释放率均为钾磷氮。烟杆还田前15 d内,钾的释放达到88%,磷的释放率为76%,而氮的释放率仅为53%。烟杆还田对土壤pH有显著影响,在整个腐解过程中生石灰和白云石粉处理土壤pH均显著高于常规还田和不还田处理。烟杆还田显著增加土壤速效钾的含量,较不还田提高47%。由烟杆腐解特点和养分释放的规律可见,烟杆中的钾是水浸提的速效钾,水稻推荐施肥量中可考虑减去(或部分减去)所用烟杆的钾含量。     

覆盖大豆绿肥腐解规律及其对土壤养分的影响

田间条件下采用覆盖尼龙袋的方法,研究了大豆绿肥的腐解规律及其对土壤养分的影响。结果表明,覆盖大豆绿肥随时间的延长逐渐腐解,在整个腐解过程中,前4周腐解得较快,以后腐解减慢,并且在种植玉米条件下比不种植玉米条件下腐解得快,但差异不显著。覆盖大豆绿肥经过玉米整个生长季(8周)的腐解,在种植玉米、不种植玉米的条件下的腐解率分别为54.2%和52.4%,其中前4周的腐解量分别占8周总腐解量的79.5%(种植玉米的条件下)和77.1%(不种植玉米的条件下)。覆盖大豆绿肥能明显提高土壤养分含量。     

不同施氮量下潮土中小麦秸秆腐解特性及其养分释放和结构变化特征

  【目的】  秸秆腐解与元素转化涉及复杂的生物化学过程,提高土壤氮素水平是加速秸秆腐解和养分释放的关键措施。研究不同施氮水平下潮土中小麦秸秆腐解特性、养分释放特征及其结构组分变化规律,深入了解秸秆腐解过程与机制,为完善作物秸秆还田技术、实现秸秆资源的高效利用及农田可持续发展提供科学依据和技术支撑。  【方法】  本试验点位于河南省原阳县,土壤类型为潮土,种植制度为小麦–玉米轮作,以小麦秸秆为研究对象,设置0 (SN0)、180 (SN1) 和240 (SN2) kg/hm2 3个氮肥用量,进行187天的秸秆包填埋试验,利用超高分辨场发射扫描电镜 (SEM)、固态核磁共振 (13C-NMR) 等方法研究小麦秸秆腐解过程中的养分释放和结构组分动态变化规律。  【结果】  1) 小麦秸秆腐解呈现前期快后期慢的特征,前两周为快速腐解期,该阶段秸秆平均腐解率为46%,整个玉米季 (100天) 秸秆平均腐解率为71%;高氮营养环境对前两周的秸秆腐解率无显著影响;从第二周开始,施用氮肥处理加速了秸秆腐解,SN1和SN2处理秸秆腐解率平均高于SN0处理6个百分点,但SN1和SN2处理间无显著差异;秸秆碳释放率与秸秆腐解率变化趋势基本一致。2) 腐解187天后,秸秆氮磷钾养分最终释放率大小顺序为钾 (96%～97%) > 氮 (52%～86%) > 磷 (29%～45%),其中钾在前两周基本完全释放,而氮、磷释放率在后期有负增长现象。3) 纤维素、半纤维素腐解率与秸秆腐解规律基本一致,均表现出前期快后期慢的特点,而木质素则在中后期腐解较快;纤维素、半纤维素和木质素最终腐解率分别为78%～87%、86%～91%和66%～73%（187天后）。4) 扫描电镜结果显示,小麦秸秆结构逐渐遭到破坏,表面变得粗糙,断层增多,空洞增大,纤维束变得松散,形成近似网状结构;高氮处理下小麦秸秆表观结构受破坏程度大于不施氮处理。5) 核磁共振结果显示,不同有机碳官能团信号强度分布表现为:烷氧碳 (47.02%～60.13%) > 烷基碳 (11.41%～17.38%) > 双烷氧碳 (10.79%～13.31%) > 甲氧基碳/烷氮碳 (7.53%～12.02%) > 芳基碳 (2.70%～7.18%) > 羧基碳 (1.07%～2.60%) > 酚基碳 (0.75%～2.02%);腐解过程中烷基碳、甲氧基碳/烷氮碳、酚基碳和羧基碳相对含量显著增加,而烷氧碳相对含量显著降低。6) 相关分析表明,秸秆残余物所有有机碳官能团均与腐解率、碳释放率有显著或极显著相关性;有机碳官能团中只有烷氧碳、甲氧基碳/烷氮碳与氮释放率有显著相关性;烷氧碳、双烷氧碳与纤维素、半纤维素和木质素腐解率均呈极显著负相关,羧基碳和甲氧基碳/烷氮碳均与木质素腐解率呈现极高的正相关性。  【结论】  施用氮肥能够促进小麦秸秆腐解和碳释放,其效果在秸秆还田两周后才能显现出来;在腐解过程中,秸秆残余物中代表易分解碳水化合物的烷氧碳相对含量随腐解时间延长而不断降低,且占比均高于其它碳官能团,对指示秸秆腐解进程具有重要意义;固态核磁共振技术更有利于监测秸秆腐解过程中不同有机碳官能团结构变化,从而更深刻地认识秸秆腐解机制。     

Calcium,Magnesium, Sodium,and Potassium Release during Decomposition of Some Organic Residues

The use of organic residues might be appropriate in maintaining long-term nutrient requirements of crops. We investigated under laboratory conditions the dynamics of calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), sodium (Na⁺), and potassium (K⁺) release during decomposition of eight plant residues and two manures over 12 weeks of incubation at 25 ^○C. During the processes of decomposition, these nutrients were extracted by 0.1 M sulfuric acid (H₂SO₄). The release rate of nutrients for residues was best estimated by the exponential model. There were differences in the rates at which release took place between residues and nutrients. In general, release patterns of nutrients with time for all residues were similar in shape, and two regions could be distinguished: a first one during the first 4 weeks of incubation, corresponding to faster release of nutrients, and a second for longer incubation times (weeks 5–12), when the release of nutrients was slower. A 71% loss of K⁺ was found after 1 week for vegetable waste and only 43% loss of Na⁺ for rape. Generally, based on release rate (% week^–1), nutrient release from residues was in the order K⁺ (–0.363) > Na⁺ (–0.344) > Mg²⁺ (–0.327) > Ca²⁺ (–0.280). The release rate of nutrients was significantly correlated with their residue content. Our results suggest that the use of organic residues as a source for short- and long-term nutrients supply for crops should be encouraged. The quick release of K⁺ and Na⁺ may pose a high risk of K⁺ and Na⁺ losses in sandy soils with low cation exchange capacity.     

废弃烤烟茎秆浸水后的腐解、养分释放特征及其对水环境的影响

福建省烤烟茎秆数量达12万t.a-1,大部分弃于田头、沟渠、河流旁。浸泡试验表明,废弃烤烟茎秆用水浸泡,其干物质、有机质、氮、磷、钾均在浸水后的前10 d流失速度最快,流失率分别为34.52%、32.16%、24.15%、74.55%、79.46%;浸水至第60 d时,流失率则分别达50.05%、46.88%、68.68%、95.10%、95.76%。500 g烤烟茎秆(干物质量为135.197 g)浸于1.5 L水中60 d,水体中铵态氮含量为292.56 mg、硝态氮含量为35.68 mg,烤烟茎秆在浸水条件下流失的氮素大部分以铵态氮的形式存在于水体。试验样品浸水至第10 d、30 d、60 d时,水体COD含量分别为13.82 g·L-1、8.73 g·L-1、5.43 g·L-1。福建省1年生产的烤烟茎秆可造成5.33万t有机质、908 t氮素、247 t磷素、2 918 t吨钾素流失。     

脲酶—硝化抑制剂缓释肥对不同土壤氮素释放特性及黄瓜NPK吸收利用的影响

为了提高黄瓜氮素利用率,减少氮肥对环境污染,采用恒温培养和土培试验研究了专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)在酸、碱、中性土壤中的氮素释放特性以及对黄瓜生长、NPK吸收利用的影响,其中缓释肥中包含抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(nBPT)、氢醌(HQ)、双氰胺(DCD)。结果表明:在酸、碱、中性3种不同土壤中,氮素释放累积量均表现为普通复合肥(OCF)商品缓释肥(MSRF)自制专用肥(CCF)自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥1(CSRF1)自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥2(CSRF2);不同施肥处理对于3种土壤类型影响下的氮素累积释放量顺序为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。铵态氮、硝态氮的累积量大小顺序也为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。不同形态氮在3种土壤中的累积释放量动态以应用一级动力学方程拟合最好(r=0.952**~0.993**)。通过一级动力学方程,反映了3种形态氮素的最大释放量N0值大小顺序:总N最大,NH_4~+-N次之,NO_3~--N最小,此结果与土壤中不同形态的氮素累积释放特性变化规律相一致。2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)显著提高了黄瓜产量(果实干物质量),较OCF、MSRF和CCF处理分别增加了59.1%,30.3%,33.8%(CSRF1)和46.2%,19.7%,22.9%(CSRF2)。与普通复合肥相比,2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥处理的NPK相对养分利用效率增加了18.52%~24.20%(N),19.27%~20.02%(P),28.54%~35.69%(K)。相较于普通复合肥,黄瓜专用脲酶—硝化抑制剂缓释肥的施用能够延缓肥料中的氮素释放,提高黄瓜NPK养分利用率和黄瓜产量。     

不同盐分土壤环境下绿肥腐解及养分释放动态研究

通过尼龙网袋埋田法研究了绿肥苕子、黑麦草在不同盐分滨海盐渍土壤中的腐解及养分释放规律。结果表明,不同盐分地块黑麦草干物质残留率、总有机碳含量和C/N总体高于苕子。苕子氮、钾在最初15天内快速释放,不同盐分地块的残留率分别为20.4%～34.0%和13.2%～18.1%,黑麦草钾在前45天释放了近90%,氮、磷释放持续整个腐解过程。低盐分地块绿肥钠的最终残留率为5.2%～7.6%,高盐分地块为36.2%～49.2%。不同盐分地块绿肥镁、钙、锌残留率以黑麦草高于苕子。铜的释放主要集中于前45天,之后趋于停滞。镁、铁、锰分别在腐解45～60天或45～75天出现养分富集现象。整体来看,禾本科绿肥干物质及养分残留率均高于豆科绿肥,高盐分明显阻滞了绿肥氮、钙、镁、铁、锰、铜和锌养分的释放。     

控释肥料氮素释放与水稻吸收动态研究

采用盆栽试验,研究了控释肥料与水稻专用肥不同施用方式的氮素释放规律及水稻吸收动态。结果表明,控释肥料一次施用处理氮素释放高峰期出现在第8～10d,此后所保持的充足供氮期晚造为40～50d,早造为50～60d。专用肥一次施用处理氮素在1～3d内即达释放高峰,土壤较充足的供氮期仅为30～35d。水稻生长后期控释肥处理供氮水平仍高于专用肥一次施用和分次施用处理。控释肥处理晚造土壤氮素供应水平明显比早造高。控释肥处理的水稻植株在全生育期对氮和磷的吸收速率均较高,对钾的吸收速率前期较高,中后期较低,收获期植株的氮磷钾吸收累积量均高于专用肥处理。两造试验中一次性施用控释肥料均明显提高了肥料氮利用率,较专用肥分次施用和一次施用处理分别提高12.2%～13.5%和20.0%～22.7%,磷钾利用率也有较明显的提高。     

Nutrient Release and Fungal Succession during Decomposition of Crop Residues in a Shifting Cultivation System

Litter decomposition and nutrient‐release patterns of three dominant crop species were studied in a jhum cultivation system in the humid tropics of northeast India. Crop residues showed an exponential weight‐loss pattern with time. The release of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) followed a similar pattern with weight loss, and their mineralization constants were 3.46–20.47, 2.25–18.41, and 3.82–24.70, respectively. The microbial population and fungal diversity in the decomposing litter varied with incubation time and depended mainly on the litter nutrient concentrations. Overall, the foliage residues of Capsicum frutescens and Eleusine coracana with carbon (C)/N < 25 are of good quality, and they decomposed (t₉₉ = 122 and 333 days, respectively) fastest and released 99% of their nutrients (C, N, and K) between 74 and 263 days of incubation. Thus, all the foliage residues, particularly those of Capsicum frutescens and Eleusine coracana, can play a significant role for soil nutrient enrichment in poorly managed jhum cultivation system.     

控释尿素养分速测及在田间土壤中氮素释放率研究

介绍了一种树脂包膜尿素工厂在线质检的养分速测方法,即,100℃快速浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法,建立了该方法与缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定的25℃静水浸提凯氏定氮法测定结果之间的相关关系,验证了该速测方法预测计算肥料养分释放期的可行性;将控释尿素施用于田间土壤,实时监测土壤的温湿度状况,对比了控释尿素在25℃水与田间土壤中的氮素累积释放趋势。结果表明:(1)100℃浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确的预测树脂包膜尿素在25℃下的养分释放率和养分释放期。应用此法测定预测样品S1和S2的养分释放期的误差分别只有0.10d和1.75d,相对误差不超过2.3%。(2)控释尿素S1、S3分别在25℃水中与田间耕层土壤(75%相对含水量)中的氮素释放趋势基本一致。25℃静水与耕层土壤的温差(5℃)较小,不足以引起肥料在两介质中氮素累积释放率的显著差异。     

Release Kinetics of Nonexchangeable Potassium by Different Extractants from Soils of Varying Mineralogy and Depth

Abstract

Nonexchangeable potassium (K) release kinetics of six major benchmark soil series of India as affected by mineralogy of clay and silt fractions, soil depth and extraction media was investigated. The cumulative release of nonexchangeable K was greater in smectitic soils (353 mg K kg^?1 at 0‐ to 15‐cm depth and 296 mg K kg^?1 at 15‐ to 30‐cm depth, averaged for 2 soils and 3 extractants) than in illitic (151 mg K kg^?1 at 0‐ to 15‐cm depth and 112 mg K kg^?1 at 15‐ to 30‐cm depth) and kaolinitic (194 mg K kg^?1 at 0‐ to 15‐cm depth and 167 mg K kg^?1 at 15‐ to 30‐cm depth) soils. Surface soils exhibited larger cumulative K release in smectitic and illitic soils, whereas subsurface soils had larger K release in kaolinitic soils. Among the extractants, 0.01 M citric acid extracted a larger amount of nonexchangeable K followed by 0.01 M CaCl₂ and 0.01 M HCl. The efficiency of citric acid extractant was greater in illitic soils than in smectitic and kaolinitic soils. Release kinetics of nonexchangeable K conformed fairly well to parabolic and first‐order kinetic models. The curve pattern of parabolic diffusion model suggested diffusion controlled kinetics in all the soils, with a characteristic initial fast rate up to 7 h followed by a slower rate. Greater nonexchangeable K release rates in smectitic soils, calculated from the first‐order equation (b=91.13×10^?4 h^?1), suggested that the layer edge and wedge zones and swelling nature of clay facilitated the easier exchange. In contrast to smectitic soils, higher release rate constants obtained from parabolic diffusion equation (b=39.23×10^?3 h^?1) in illitic soils revealed that the low amount of exchangeable K on clay surface and larger amount of interlayer K allowed greater diffusion gradients, thus justifying the better fit of first‐order kinetic equation in smectitic soils and parabolic diffusion equation in illitic soils.