不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用

【目的】基于连续 30 年南方低产黄泥田培肥定位试验,研究土壤全钾、速效钾、缓效钾含量与钾素盈亏特性,明确钾肥投入量与产量的关系,以期为黄泥田钾素肥力定向培育及水稻钾肥施用提供科学依据。 【方法】定位监测不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥 + 牛粪 (NPKM)、化肥 + 全部稻草还田 (NPKS) 四种施肥处理代表性年份耕层土壤钾素含量动态变化,分析各形态钾素间及与有机碳含量的关系,并于相邻集中年份 2010、2011、2013、2014 年采集植株样品以评价土壤钾素水平、土壤钾素盈亏、植株养分对钾肥投入量的响应。 【结果】30 年施肥处理下,土壤全钾含量平均较 CK 增加 2.2%～5.0%,且双季稻年份不同处理差异较单季稻年份大,速效钾含量历年平均较 CK 增加 43.9%～102.4%,以 NPKS 增加最为明显,而不同处理的土壤缓效钾含量无明显差异。土壤速效钾含量与全钾呈显著正相关,土壤全钾、速效钾含量与有机碳均呈极显著正相关。各施肥处理提高了收获期植株钾含量与累积量。NPKS 处理每年盈余钾素 (K₂O) 101.1 kg/hm2,其余处理每年亏缺幅度为 –89.4～–18.6 kg/hm2。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量相互间呈极显著正相关,可推算出外源钾肥 (K₂O) 每年投入量达到 161.8 kg/hm2 时,土壤钾素处于持平状态,其对应的土壤速效钾含量为 95.3 mg/kg。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量及籽粒钾含量均与植株产量呈显著正相关。 【结论】水稻增产效果与土壤钾肥投入量、速效钾含量及钾素盈亏量有关。黄泥田土壤速效钾较缓效钾、全钾更直接反映生产力水平。长期施肥提高了黄泥田土壤全钾与速效钾含量,NPK 化肥加秸秆还田对增加土壤钾素盈余与提升速效钾效果要明显优于单施 NPK 化肥或 NPK 肥配合粪肥。     

水稻秸秆钾与化肥钾释放与分布特征模拟研究

通过室内恒温(25℃)培养试验,研究了不同用量水稻秸秆钾和化肥钾在水-土体系中的释放与分布特征。结果显示,施用水稻秸秆钾300 mg/kg处理,表层水溶液pH经历了一个弱酸化到弱碱化的过程,而化肥钾的施用则降低了表层水溶液的pH。稳定态时相关分析表明,pH与水稻秸秆钾用量正相关(R2 = 0.938**),与化肥钾负相关(R2 = 0.993**)。试验开始当天外加300 mg/kg化肥钾处理表层水溶液钾浓度达到最大值,为50.64 mg/L,随后呈下降趋势。5天时土壤缓效钾含量达到最大值414.51 mg/kg,并保持相对稳定,而速效钾钾含量继续升高,25天后变化较小。外加300 mg/kg水稻秸秆钾处理表层水钾浓度在第3天达到最大值,为52.70 mg/L,之后呈下降趋势,但在相同时期时,秸秆钾处理表层水溶液钾含量高于化肥钾处理。不同钾素用量结果表明,施钾量为150 mg/kg时,两种来源钾主要以交换态钾存在,其次是水溶态钾;随着钾素用量的增加,钾离子被土壤固定,且在等量条件下,水稻秸秆钾处理的交换态钾比例高于化肥钾处理,而非交换态钾所占比例则相反。因此,在一定钾素用量范围内,土壤对秸秆钾和化肥钾的固定没有显著差异,而当用量超过阈值时,秸秆的投入会降低土壤对钾素的固定。     

长期施肥下潮土速效钾含量与钾素投入水平关系

以郑州潮土肥力与肥料效益长期试验为基础,分析了长期施肥条件下土壤速效钾含量演变特征及其与钾素投入量的关系。结果表明,在不施钾肥条件下,土壤速效钾含量先逐年下降,810年后稳定在60 mg/kg左右; 施用钾肥和有机肥均可以显著提高土壤速效钾含量; 土壤速效钾含量与钾素投入量之间具有显著的正相关关系。单施化肥的NPK处理每投入钾1 kg/hm2,土壤速效钾含量增加0.007 mg/kg; 而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入钾1 kg/hm2,土壤速效钾含量分别增加0.025和0.014 mg/kg。从提升土壤钾素供应能力的角度而言,化肥配合施用有机肥或秸秆还田是值得推广的培肥措施。     

施肥方式对砂姜黑土钾素利用及盈亏的影响

以砂姜黑土长期施肥试验为平台,研究砂姜黑土冬小麦—夏大豆轮作系统下作物钾素吸收量、钾素回收率、土壤钾素盈亏量和速效钾含量的演变特征,探明土壤速效钾与外源钾投入、土壤累积钾盈亏的响应关系,分析不施肥(CK)、常规化肥(CF)、化肥+麦秆(SCF)、化肥+猪粪(PCF)、化肥+牛粪(CCF)等施肥方式对土壤钾素利用及盈亏的影响,以期探寻砂姜黑土地区高产高效的施钾方式。结果表明:29 a作物钾素平均回收率在55.1%~66.1%,高低顺序为CCFPCFSCFCF。土壤累积钾盈亏与土壤速效钾增量呈显著线性关系(p0.05),土壤中钾素每盈余100 kg hm-2,CF、SCF、PCF和CCF处理土壤速效钾含量分别增加1.4、1.8、2.3和15.8 mg kg-1;土壤钾素投入量与速效钾含量呈显著线性关系(p0.05),CF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量增加0.4 mg kg-1,而SCF、PCF和CCF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量分别增加0.5、0.6和4.3 mg kg-1,这说明适当增施有机肥可提升土壤钾素的供应能力。综上所述,投入有机物料是影响土壤钾素利用的重要调控措施,长期增施有机肥可提高作物钾素回收率以及土壤中盈余的钾素向速效钾的转化能力,本试验条件下以增施牛粪效果最好,猪粪和秸秆次之。因此,砂姜黑土小麦—大豆轮作系统下秸秆养畜过腹还田是实现作物高产高效的一种推荐施钾方式。     

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。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤铝活化动力学的影响

从动力学角度研究了几种低分子量有机酸对2种酸性土壤中铝的活化和活化铝在土壤固/液相之间分配的影响。结果表明:对于络合能力弱的醋酸和乳酸,主要通过质子作用活化铝,且活化作用明显小于盐酸。而络合能力较强的苹果酸、草酸和柠檬酸,主要通过络合作用促进铝的释放,且这种作用随有机酸根阴离子络合能力的增强而增加。在氧化铁含量较高的砖红壤中,苹果酸、草酸和柠檬酸通过专性吸附增加土壤表面负电荷,从而增加土壤交换态铝;但在氧化铁含量较低的红壤中,草酸和柠檬酸主要通过形成可溶性铝络合物降低交换态铝。活化铝在土壤固/液相间的分配主要决定于溶液中有机阴离子与土壤固相表面对铝离子的竞争。醋酸和乳酸活化的铝主要以交换态铝存在;而草酸和柠檬酸活化的铝主要以有机酸-铝络合物存在于溶液中,特别是在氧化铁低的红壤中,这将促进铝在土壤-水体中的迁移。     

长期施肥红壤钾素在有机无机复合体中的分布

【目的】土壤中的有机无机复合体是承载土壤养分的重要结构单元,土壤钾素含量的变化反映在不同粒级有机无机复合体中。本研究选用始于1990年(祁阳)和1986年(进贤)的旱地红壤长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤交换性钾、非交换性钾、全钾在不同粒级有机无机复合体中分布的影响。【方法】祁阳和进贤试验点均选择不施肥(CK)化学氮、磷肥配施(NP)、NP基础上施用化学钾肥(NPK)及NPK基础上配施有机肥(NPKM)四个处理,采集0-20 cm深度的土壤样品通过Stokes定律计算各粒级复合体沉降速率,采用虹吸管法分离出不同粒级有机无机复合体。采用1.0 mol/L中性醋酸铵浸提土壤交换性钾,1.0 mol/L沸硝酸浸提土壤非交换性钾,氢氧化钠710℃提取土壤全钾钾离子浓度采用火焰光度计测定。【结果】两试验点土壤96.4%~98.9%的交换性钾、87.9%~96.7%的非交换性钾和95.1%~96.7%的全钾存在0~50μm粒级复合体中,尤其2μm粒级复合体是三种形态钾素的主要贮存库76.3%~92.3%的交换性钾、45.8%~73.7%的非交换性钾和49.4%~70.6%的全钾集中在该粒级。两试验点NP处理与CK相比,2μm粒级复合体中非交换性钾含量降低5.4~8.3 mg/kg.降低幅度为8.2%~16.3%。施钾肥主要改变2 m粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量进贤NPK与NP处理相比分别增加36.7和9.5 mg/kg,增加幅度分别为64.5%和15.7%;而NPKM处理则较NP处理分别增加147.4和91.2 mg/kg增幅分别为258.9%和151.1%。祁阳NPK与NP处理相比,2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量分别增加52.9和20.3 mg/kg增加幅度分别为104.9%和47.6%;NPKM与NP处理相比分别增加219.5和41.3 mg/kg增幅分别为435.9%和96.9%。长期施肥对两试验点各粒级复合体中全钾含量的影响不大。2、2~10及10~50μm粒级复合体三种形态钾素含量较高,是供给植物生长的主要钾源,其中2μm粒级复合体中交换性钾、非交换性钾含量与产量之间均存在显著正相关关系(P0.05)。【结论】2μm粒级复合体是土壤钾素的主要贮存库。在长期不施钾肥条件下土壤2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量降低,施钾有利于该粒级复合体中交换性钾和非交换性钾积累。旱地红壤2、2~10及10~50μm粒级复合体钾素含量高且与产量之间存在显著的正相关关系是植物钾素主要供源。     

贵州旱作耕地土壤钾素状况与钾肥效应

【目的】本研究在贵州省测土配方施肥试验的基础上,研究贵州主要旱作耕地长期种植玉米和马铃薯土壤钾素状况和钾肥效应,以期为不同产区玉米、 马铃薯高产的钾肥管理提供科学依据。【方法】针对贵州省106个玉米和62个马铃薯钾肥田间试验点土壤速效钾和缓效钾含量的调查及钾肥效应的研究,在无肥处理,等量氮、 磷肥基础上,选取施钾肥和不施钾肥两个处理,并结合近3年当地玉米和马铃薯产量水平和无肥处理产量确定高、 中和低产区开展土壤钾素状况调查研究,进行相应产区施钾肥和不施钾肥两个处理的钾肥效应大田试验。【结果】玉米种植区土壤速效钾和缓效钾平均含量均低于马铃薯种植区; 从玉米和马铃薯不同产量水平种植区看,玉米种植区,高、 中和低产区土壤速效钾平均含量分别为155.2、 135.1和71.0 mg/kg,按照养分丰缺指标划分,分别属于高、 中和低等水平; 缓效钾平均含量分别为249.5、 245.2和144.3 mg/kg,前两者属于高等水平,后者属于中等水平。马铃薯种植区, 高、 中和低产区土壤速效钾平均含量分别为192.6、 177.8和140.3 mg/kg,前两者属于高等水平,后者属于中等水平; 缓效钾平均含量分别为298.6、 287.4和265.5 mg/kg,均属于中等水平。玉米和马铃薯种植区相对产量(一定氮、 磷肥基础上无钾肥处理产量占施钾肥处理产量的百分数)均以高产区最大,低产区其次,中产区最低; 玉米、 马铃薯种植区钾肥增产率和钾肥农学效率均表现为中产区低产区高产区,而钾肥偏生产力为高产区中产区低产区。相关分析结果表明,玉米种植区和马铃薯种植区的土壤速效钾与缓效钾含量均呈正相关关系,相关系数分别为0.635和0.550,达极显著水平。【结论】贵州旱作耕地玉米和马铃薯种植区之间以及两作物不同产量种植区的土壤钾素状况均有较大差异,而钾肥对玉米和马铃薯的增产效果与土壤速效钾的含量和供钾水平有关。因此,在贵州旱作耕地玉米和马铃薯种植区应依据不同产区的土壤钾素状况合理施用钾肥,尤其应注重有机肥与钾肥的配合施用。     

长期施肥红壤钾有效性研究

【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20 d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至"最低值",NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近"最低值"。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7 mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3 mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKMNPKNPCK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0 mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0 mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKMNPKCKNP NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y-=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X-3+18.44X_4(R~2=0.995),xl(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平-(P0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R~2=-0.985,X_1(土壤速效钾含量),X4(土壤pH)分别与y达到极显著(P0.01)和显著(P0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKMNPKCKNP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P0.05)。     

有机物料对山核桃林地土壤的培肥改良效果

【目的】 山核桃低产区和高产区林地土壤理化性状、肥力水平差异大,比较不同有机物料改良其土壤酸性、提高土壤肥力的作用,为合理施用有机物料提供依据。 【方法】 选择山核桃低产 (红壤) 和高产 (石灰岩土) 林地土壤进行室内培养试验。选取生物有机肥、黄腐酸钾、竹炭和沼渣4种有机物料,按质量1%的比例添加到供试土壤中,在25℃恒温条件下,在培养开始的0、30、60、90、180天,分别测定了土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾及有效态铁、锰、铜、锌的含量。 【结果】 1) 红壤经180天培养后,发现有机物料对不同养分的作用不同。与对照相比,4种有机物料中仅沼渣处理的土壤碱解氮含量显著提高,高于对照52.85 mg/kg (P < 0.05);4种有机物料都提高了土壤有效磷含量,其中生物有机肥和黄腐酸钾的作用明显高于竹炭和沼渣处理,分别高于对照13.21 mg/kg、12.07 mg/kg ( P < 0.05);4种有机物料处理都显著提高了土壤速效钾含量 ( P < 0.05),黄腐酸钾的作用显著优于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照136.00 mg/kg ( P < 0.05);4种有机物料中,仅黄腐酸钾处理的土壤有效铁含量显著提高,高于对照71.59 mg/kg ( P < 0.05);仅竹炭处理的土壤有效锌含量显著提高,高于对照0.94 mg/kg ( P < 0.05);而对有效锰、铜均无显著提升作用。2) 石灰岩土培养180天后,4种有机物料对土壤碱解氮都无显著提升效果;但都显著提高了土壤有效磷水平,其中生物有机肥的作用显著高于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照4.67 mg/kg ( P < 0.05);黄腐酸钾提高土壤速效钾的作用显著高于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照94.00 mg/kg ( P < 0.05);仅生物有机肥和黄腐酸钾处理显著提高了土壤有效铁的含量,分别高于对照190.61 mg/kg、249.43 mg/kg ( P < 0.05);生物有机肥、黄腐酸钾、竹炭处理的土壤有效锰含量显著提高,分别高于对照135.74 mg/kg、155.96 mg/kg、51.51 mg/kg ( P < 0.05);仅生物有机肥和黄腐酸钾处理显著提高了土壤有效铜含量,分别高于对照1.79 mg/kg、2.99 mg/kg ( P < 0.05);但仅沼渣处理对土壤有效锌有显著提高作用,高于对照3.23 mg/kg ( P < 0.05)。3) 在红壤 (pH 4.46) 中施用4种有机物料均提高了土壤pH,但仅沼渣处理的提升作用达显著水平,高于对照0.86个单位 ( P < 0.05);同时,仅沼渣处理显著降低了红壤的土壤交换性Al 3+,较对照降低3.04 cmol/kg (P < 0.05)。在石灰岩土 (pH 6.13) 中,4种有机物料对土壤pH均有显著提高作用 ( P < 0.05),其中黄腐酸钾的作用高于其它3种有机物料,高于对照0.98个单位 ( P < 0.05);但4种有机物料对降低石灰岩土的土壤交换性Al 3+均无显著效果。 【结论】 有机物料对不同产量水平的山核桃林地土壤的培肥改良作用不同:有机物料在高产林地上具有养分供应的提升和协调的作用;有机物料在低产林地上具有显著提高土壤速效养分、提高土壤pH、降低酸性土壤中铝的生物毒害的作用。      

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。     

低分子量有机酸对高岭石中铝释放的影响

选择了几种土壤中可能存在的低分子量脂肪羧酸 ,研究了它们对高岭石中铝释放的影响。结果表明 ,有机酸可以通过络合作用促进高岭石中铝的释放。几种有机酸对体系中可溶性铝影响的大小顺序为 :草酸 >柠檬酸 >丙二酸 >苹果酸 >乳酸。草酸、柠檬酸和乳酸对可溶性铝释放的促进作用随体系pH的升高而减小 ,其中草酸体系中可溶性铝随pH的变化幅度最大。在苹果酸体系中 ,可溶性铝随pH的升高而稍有增加。体系中的可溶性铝随有机酸浓度的增加而增加 ,而交换性铝随柠檬酸浓度的增加而减少 ,先随苹果酸浓度增加而增加 ,然后又逐渐减少。与对照相比 ,柠檬酸和草酸使交换性铝的量减小 ,苹果酸和乳酸在低pH下使交换性铝明显增加 ,而苹果酸在较高pH下使交换性铝减少。有机酸影响释放出的铝在固液相间的分配比 ,苹果酸在低pH下使体系中释放出的大部分铝以交换性形态存在 ,而在较高pH下 ,大部分铝以可溶形态存在。在草酸体系中 ,释放出铝的大部分都以可溶形态存在。不同有机酸的不同表现与体系中铝的溶解平衡、铝的吸附 -解吸平衡、有机酸的吸附 -解吸平衡、有机酸的离解平衡和铝与有机酸的络合 -离解平衡有关。     

低分子有机酸/盐对森林暗棕壤铁的释放效应

模拟森林凋落物淋洗液中草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐的浓度范围,设计了不同浓度草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐溶液一次性浸提和多次连续浸提等系列实验,结果表明,草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐对暗棕壤铁具有活化作用,活化作用大小因有机酸/盐种类、浓度和土壤性质而异。随着低分子有机酸/盐浓度的增加,A1层和B层暗棕壤活化释放的铁也逐渐增多。pH 5.16的低分子有机盐溶液对A1层和B层暗棕壤铁的活化作用强于同浓度的相应低分子有机酸,即柠檬酸盐>柠檬酸,草酸盐>草酸,因此推断草酸盐和柠檬酸盐溶液促进暗棕壤铁活化释放的机理主要在于低分子有机酸阴离子的配位反应。柠檬酸/柠檬酸盐对A1层和B层暗棕壤铁的活化作用强于同浓度的草酸/草酸盐,即柠檬酸>草酸,柠檬酸盐>草酸盐,这主要与柠檬酸对铁较强的络合能力及较大的离解常数有关。A1层与B层相比,草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐均对B层暗棕壤释放的铁量较高。另外,低分子有机酸对暗棕壤铁的释放并不是一次就能完成的,第一次以后的连续4次浸提仍源源不断释放出数量可观的铁。     

The effect of low-molecular-weight organic acids and inorganic phosphorus concentration on the determination of soil phosphorus by the molybdenum blue reaction

Low-molecular-weight organic acids play an important role in the mobilization of soil phosphorus (P). The molybdate blue colorimetric method, based on the formation of P molybdenum blue compound, is commonly used for analysis of phosphate in soil and environmental samples. However, some organic acids can act as a ligand to bond with molybdenum acid, which subsequently interfere with the colorimetric reaction. The recoveries of P were inhibited by the addition of oxalic (>2 mM) and citric acids (>3 mM) both in standard P solutions and soil extracts, but formic and maleic acids did not interfere with the P determination. The inhibition of oxalic and citric acids on P recovery remained even at higher level of P (up to 100 μg P 100 ml⁻¹) though such interferences decreased by increasing P concentration. Comparison between oxalic and citric acids revealed the more pronounced interference by the addition of oxalic acid. The results suggested that the interference of organic acids with P determination is related to the types of organic acids and the ratio of organic acid ligands to P anions in the solutions. Thus, analysis of P using the molybdate blue colorimetric method should be undertaken cautiously in the presence of relative strong ligands like oxalic and citric acids.     

有机酸培养时间和种类对煤矸石碎屑组成及速效养分的影响

为研究有机酸添加后煤矸石碎屑组成及其速效养分变化,以淮南潘集矿区为研究区域,选取矿区内多处煤矸石山上大块煤矸石人工破碎后作为供试材料,向其中添加10 mmol/L低分子量有机酸和腐殖酸水溶液,恒温培养120 d,在不同培养阶段取出部分样品测定煤矸石碎屑颗粒组成、EC、pH和速效养分等指标。结果表明,有机酸的添加总体上促进了煤矸石碎屑颗粒的细化。其中,黏粒平均增幅达81.90%,极细砂增幅在42%以上,粉粒和极粗砂粒含量平均下降幅度分别为21.05%、62.34%。有机酸添加有助于煤矸石碎屑颗粒基质结构向好的方向发展,并且以柠檬酸和腐殖酸效果最好。培养后的各处理pH值、电导率、速效养分对有机酸种类和培养时间的响应存在显著差异。有机酸添加后,酒石酸、草酸和腐殖酸处理pH均上升较大,平均pH值分别为7.69、7.75和7.71,显著大于对照处理(P<0.05),达到微碱性水平。除苹果酸处理外,其他处理的pH随培养时间的变化表现“N”型特征。电导率的变化与pH值变化正好相反,以苹果酸处理上升最大,比培养前增幅达146.78%;有机酸添加极大促进了煤矸石碎屑碱解氮(AN)和速效磷(AP)的释放,前者以苹果酸效果较好(释放量最大为CK的1.56倍和培养前的13.03倍),后者以柠檬酸效果较好(释放量最大为培养前的2.56倍和CK的3.39倍)。随着培养时间延长,碱解氮和速效磷释放量均逐渐增加;水分浸润和有机酸溶液添加均在前期表现一定抑制煤矸石碎屑颗粒速效钾(AK)释放的作用,后期逐渐表现一定促进释放的作用,但各有机酸处理之间差异不显著。有机酸对煤矸石山生态修复肯有一定积极作用。     

低分子量有机酸对土壤磷组分影响的Meta分析

【目的】过量施用磷肥导致土壤磷素累积,全磷含量升高,但是有效磷含量往往较低。低分子量有机酸能活化土壤难溶性磷、提高土壤磷素有效性,已成为研究热点之一。为探索提高土壤磷素有效性的途径,本文综合分析了低分子量有机酸对不同类型土壤磷组分的影响,为低分子量有机酸的合理施用和土壤有效磷的提升提供理论依据。【方法】通过收集近30年 (1990—2018年) 来国内外发表的低分子量有机酸活化土壤磷的文章,建立了831组包含“有效磷 (available-P)”相关内容的数据库。基于Meta分析 (Meta-analysis),定量研究了不同土壤pH、全磷、有效磷含量、不同培养方式和培养时间及不同酸种类 (苹果酸、柠檬酸及草酸等) 和浓度等条件下,低分子量有机酸对土壤有效磷含量的影响。【结果】检索论文中的低分子量有机酸添加浓度在0～1 mol/L范围内。与不施低分子量有机酸的对照相比,低分子量有机酸可使土壤中钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和有机磷含量分别降低27.1%、21.3%、15.5%、8.22%、5.42%,有效磷含量增加213%。石灰性土壤中,低分子量有机酸可将难溶性八钙磷 (Ca₈-P)、十钙磷 (Ca₁₀-P) 转化为可吸收态的二钙磷 (Ca₂-P),Ca₈-P、Ca₁₀-P含量分别降低8.36%、11.8%,而Ca₂-P含量增加7.90%。在全磷含量 < 1 g/kg和有效磷含量 < 20 mg/kg的低磷土壤中,低分子量有机酸分别能使有效磷含量增加331%和343%,增磷效果分别比对应的全磷含量 ≥ 1 g/kg、有效磷 ≥ 20 mg/kg的高磷土壤高107%和189%。在酸性 (pH < 6) 和中性 (pH 6～8) 土壤中,低分子量有机酸分别能提高土壤有效磷含量329%和320%,在碱性 (pH > 8) 土壤中其增磷效果仅为56.9%。低分子量有机酸活化难溶性磷具有速效性和时效性,培养第1天土壤有效磷含量可增加257%,之后持续增加,在第10～20天达到最高值372%,20天后增磷效果持续减弱。振荡培养试验条件下,低分子量有机酸能使土壤有效磷含量增加334%,高于常规培养试验294%。当低分子量有机酸的添加浓度低于90 mmol/L时,酸浓度越高,其提升土壤磷有效性的效果越好。在所用的低分子有机酸中,草酸和柠檬酸提升磷有效性的效果较好,分别能增加有效磷含量288%和185%。【结论】低分子量有机酸活化土壤难溶性磷的效果受到土壤pH、全磷和有效磷含量的影响,也与添加的有机酸类型和浓度及添加的时间有关。低分子量有机酸提升土壤磷有效性的效果,在酸性和中性且全磷含量较低的土壤中较好。在低分子量有机酸添加量 < 90 mmol/L范围内,提升效果随添加量的增加而增加。作用的最佳效果出现在添加后的10～20天。添加草酸和柠檬酸对土壤有效磷的提升效果较好。     

低分子量有机酸对石灰性土壤有机磷组成及有效性的影响

为探索提高土壤磷素有效性的途径,采用室内培养的方法,研究不同有机酸对土壤速效磷含量及有机磷组分的影响。结果表明,添加有机酸后土壤速效磷含量发生显著变化,其中草酸处理下土壤速效磷含量显著高于其他处理,而柠檬酸和苹果酸对土壤速效磷含量具有抑制作用,其活化量为负值;随着培养时间的延长,速效磷含量缓慢降低。速效磷含量随着草酸浓度的升高而升高,随着苹果酸、柠檬酸浓度的升高而降低;有机酸处理后,土壤活性、中活性、中稳性有机磷升高,高稳性有机磷降低,这说明有机酸能促进土壤有机磷由有效性低的形态逐步向有效性高的形态转化,其中草酸的作用效果总体上较柠檬酸和苹果酸强。     

陕西武功县猕猴桃园土壤养分调查与评价

测定陕西武功县猕猴桃园土壤养分含量,评价土壤肥力状况,为指导果园科学施肥提供参考依据。本研究采集研究区10个代表性果园表层土壤样品,对其pH、有机质以及速效氮、磷、钾含量进行测定,结合相关分级标准,分析果园土壤肥力状况。结果表明:武功县猕猴桃园土壤pH在7.52～8.54,平均为8.16,属于弱碱性土壤;土壤有机质含量在10.78～26.73 g/kg,平均为18.43 g/kg,达到中量水平的土壤样品仅占25.1%,整体表现缺乏;土壤速效氮含量在47.60～254.16 mg/kg,平均为138.69 mg/kg,64.7%的土壤样品速效氮含量超过120 mg/kg,仅有8.0%的土壤样品速效氮含量缺乏;土壤有效磷含量在11.01～292.10 mg/kg,平均为59.22 mg/kg,达到丰富及以上水平的土壤样品占90.3%;土壤速效钾含量在32.81～458.20 mg/kg,平均为190.92 mg/kg,丰富、中量、缺乏的土壤样品分别占57.3%、28.2%、14.5%。研究区土壤pH、土壤有机质空间变异相对较小,土壤速效氮、磷、钾含量比较丰富,但空间分布不均衡。建议在今后土壤及施肥管理中,采取综合措施,适度降低土壤pH,以满足猕猴桃生长所需的土壤酸碱环境;加强有机肥的投入,逐年提高土壤有机质含量;控制氮、磷、钾化肥的施用,提高肥料利用率。     

Interrelationship of Organic Acids and Aluminum Concentrations in Rhizosphere and Nonrhizosphere Soil Solution of Rice in Acidic Soil

To study the interrelationship of organic acids and aluminum concentrations in rhizosphere and nonrhizosphere soil solution of rice (var. Satabdi and IR 64) in acidic soil, plants were grown in plastic pots containing 500 g soil. Three organic acids (viz., tartaric, oxalic, and citric acids) were identified and quantified in rice rhizosphere and nonrhizosphere soils. Organic acids were found more in the rhizosphere soil and at early stages of crop growth, decreased sharply after 30 days of germination, and found in negligible quantity after 45 days of germination. Regression analysis revealed a significant and negative relationship between solution aluminum and organic acid. Satabdi showed greater organic acid concentration in rhizosphere soil, leading to significantly lower root and shoot aluminum concentrations and consequently significantly greater dry-matter production as well as root volume, compared to IR 64. The findings established that organic acids can effectively reduce aluminum concentration in soil solution.     

Effect of organic acids on the adsorption of copper,lead, and zinc by goethite

The adsorption of Cu, Pb, and Zn by synthetic goethite was studied in the absence and presence of oxalic, citric, and glutamic acids at different pH values. It was shown that, in the absence of an acid, the content of adsorbed metals increased with the increasing pH. The content of adsorbed cations at constant pH values decreased in the sequence: Cu > Pb > Zn. The simultaneous addition of metal cations and organic acids to the goethite suspension increased the content of the adsorbed elements. The oxalic and citric acids had similar effects on the adsorption of copper and lead in the studied pH range. The metal: acid concentration ratios significantly affected the adsorption of the heavy metals by goethite. An increase in the metal adsorption was observed to a certain metal: acid ratio, which was followed by a gradual decrease. The adsorption of the metals by goethite also depended on the properties of the metal cations and the organic ligands. The observed tendencies were attributed to the complexation of heavy metals with organic acid anions and the simultaneous sorption of acids at positively charged sites on the goethite surface with the formation of mineral-organic compounds, which significantly modified the surface properties of the mineral. The study of the effect of increasing lead concentrations in the solution on the copper adsorption by goethite in the absence, in the presence, and at the addition of an oxalic acid solution to the goethite suspension one hour before the beginning of the experiment showed that lead decreased the adsorption of copper in all the treatments. The possible mechanisms of the processes occurring in the system were considered.