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。     

不同浓度螯合剂和浸提时间对土壤磷素提取效果研究

为确定螯合剂活化土壤磷素的最佳浓度和最优浸提时间,参考水肥一体化技术,在室内浸提条件下,研究了不同浓度(0,0.05,0.1,0.25,0.5,1.0g/L)乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸螯合剂(pH=4)在不同浸提时间(1,12,24,48,72h)下对粮田、菜田土壤和有效磷被钝化后菜田土壤中磷素提取效果。结果表明:EDTA和柠檬酸在粮田土壤上对磷素提取中最佳条件为螯合剂浓度0.05g/L,浸提时间12h。EDTA和柠檬酸在菜田土壤、明矾钝化和混合钝化(明矾∶白云石为1∶1)菜田土壤上提取磷素的最佳条件为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间12h;而在白云石钝化土壤中则为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间1h。总体来看,柠檬酸的活化提取磷素效果优于EDTA,尤其是在采用明矾和白云石钝化的土壤上。     

低分子量有机酸对红壤无机磷活化的作用

采用室内模拟试验研究了低分子量有机酸,如草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸在红壤无机磷活化中的作用。结果表明,相同浓度下,有机酸活化土壤磷的能力为柠檬酸酒石酸苹果酸。低浓度(0.5mmolL-1)时,草酸活化能力最小;高浓度(≥5mmolL-1)时,其活化能力最大。对同一种有机酸而言,土壤各无机磷形态活化量均随pH的升高而降低;且在同一酸度下,其活化量以铝磷(Al-P)为最多,铁磷(Fe-P)和钙磷(Ca-P)次之,闭蓄态磷(O-P)则最少。有机酸活化土壤无机磷酸盐应该是质子酸效应和有机酸阴离子络合效应共同作用的结果,且与磷酸盐的溶度积常数密切相关。研究结果对根系土壤无机磷素循环研究有着重要的意义。     

乙二胺四乙酸和柠檬酸活化石灰性土壤磷素的潜力评估

  【目的】  长期施磷形成的高磷残留土壤,面临土壤酸化、钙镁离子淋失等问题。本研究采用肥料中常见的螯合剂乙二胺四乙酸 (EDTA) 和柠檬酸,研究其对不同磷含量的石灰性土壤中磷素的活化作用,以期为磷肥减施和土壤残留磷高效利用提供有效途径。  【方法】  供试低磷、高磷和白云石改良土壤取自北京市房山区的石灰性土壤,3种供试土壤的全磷含量依次为0.95、1.90和1.91 g/kg,有效磷含量依次为7.39、160和152 mg/kg。采用室内往复振荡浸提方法,两种浸提剂为EDTA和柠檬酸,低磷土壤浸提剂浓度为0.05 g/L,浸提时间为12 h,高磷土壤和改良土壤浸提剂浓度均为0.5 g/L,浸提时间分别为12 h和1 h。每个土壤样品采用相同方法连续浸提10次,同时以去离子水浸提作为对照。测定了浸提液中磷、钙、镁、铁、铝含量,计算各元素的单次浸提量和累积浸提量。全部浸提后,用蒋顾磷分组法测定了土壤中不同组分磷的含量。  【结果】  EDTA和柠檬酸在低磷土壤中单次磷素浸提量均较低,且累积浸提量之间差异不显著,连续浸提10次后磷素的累积浸提量不及土壤全磷的3%;而在高磷土壤和施入白云石的改良土壤中,柠檬酸和EDTA的单次磷素浸提量为低磷土壤的7～64倍,磷素累积浸提量超过土壤总磷的20%,且柠檬酸处理高于EDTA处理。在低磷土壤中,磷素的累积浸提量仅与铁和铝离子的累积浸提量显著相关,在高磷土壤中,磷素的累积浸提量与钙、镁、铁和铝离子的累积浸提量均显著正相关,且相关系数均在0.78以上,而在白云石改良土壤中,磷素的累积浸提量与铝离子的累积浸提量之间无显著相关关系。进一步分析浸提前后土壤磷素组分变化可知,在低磷土壤中,去离子水、EDTA和柠檬酸经10次浸提后土壤Ca₂-P显著增加;在高磷土壤中,EDTA和柠檬酸处理浸提的土壤Ca₂-P、Ca₈-P较去离子水处理显著降低了16.1%、14.9%和37.1%、5.4%。此外,柠檬酸处理还降低了31.4%的土壤Al-P,EDTA和柠檬酸在改良土壤上对于各组分磷的浸提量与在高磷土壤上相似。  【结论】  在连续浸提的条件下,EDTA 和柠檬酸在低磷土壤上无明显活化磷素的效果,而在高磷土壤上和施入白云石的改良土壤上则可持续浸提出大于总磷量20%的磷素。高磷土壤和改良后土壤中被浸提磷素主要来自Ca₂-P和Ca₈-P,少部分来自Al-P和Fe-P。     

有机酸对红壤磷素活化影响因素研究

红壤固磷能力强,普遍存在缺磷现象。以云南红壤为试验材料,研究了草酸和柠檬酸对红壤磷素活化效果及其影响因素。结果表明:红壤经过草酸和柠檬酸处理后土壤中磷素的活化作用是明显存在的,在相同浓度下,草酸活化效果明显好于柠檬酸;随着有机酸处理浓度的增加,磷的活化率基本上呈增加趋势。但草酸在浓度2~10 mmol L-1间有效磷含量呈下降的趋势。而柠檬酸则刚好相反,总体随着处理浓度的增加,其有效磷含量呈增加的趋势;在不同固液比下,草酸对红壤磷素的影响比柠檬酸要大,红壤在固液比为1∶1时比1∶5时的活化效果好,在试验浓度范围内,柠檬酸对红壤A1-P、Fe-P以及磷酸二钙和八钙的活化能力强于草酸,对O-P的活化能力弱于草酸。     

柠檬酸对红壤磷的持续活化效应及其活化机理的探讨

采用不同浓度的柠檬酸对红壤进行磷的持续活化试验。结果表明：随着浸提次数的增加，磷的活化量逐渐降低，但仍有少量的磷释放出来，且活化强度随着柠檬酸浓度的增大而加强。浸提前后土壤样品的无机磷分级结果表明：被柠檬酸活化的磷主要来源于土壤中Al-P、Fe-P及Ca—P中的磷，也有部分来自于有机形态的磷，同时柠檬酸能够促进土壤中闭蓄态磷（Oc—P）的形成与积累。Al-P、Fe-P及Oc—P中磷的活化量，受柠檬酸浓度的影响较大。柠檬酸浓度在5mmolL^-1和10mmolL^-1时，其被活化的量大小依次为Ca—P〉Al-P〉Fe-P；而柠檬酸浓度在100mmolL^-1时，其被活化的量为Fe—P〉Al-P〉Ca—P。     

有机肥对稻田土壤磷素潜在环境风险的影响

采用灭菌和非灭菌相结合的室内淹水培养方法,在施用有机肥后,测定土壤及水层磷含量动态变化特征,以探明有机肥对稻田土壤磷素潜在环境风险的影响。结果表明:两处理土壤速效磷(Olsen-P)、水溶性磷(CaCl2-P)含量均随有机肥施用量增加而显著升高;水层总磷(TP)浓度与土壤Olsen-P(r=0.957**)、CaCl2-P(r=0.871**)含量呈显著正相关关系。水稻土施用有机肥后,土壤磷素有效性提高,磷素潜在环境风险增强,在6～18 d达到高峰,磷素流失潜能最大。低量施用有机肥(0.5%、1%)时,磷素环境风险增强主要由于有机酸对磷素的活化作用;高量施用有机肥(2.5%、5%)时,主要由于有机质对磷素的活化作用,两者作用比例分别为35%～50%、50%～65%。     

草酸/草酸盐对森林暗棕壤的磷释放效应

模拟森林凋落物淋洗液中的草酸/草酸盐浓度范围,设计了不同浓度草酸/草酸盐溶液一次性浸提和多次连续浸提系列实验,其中的草酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol kg-1。结果表明,草酸能显著促进暗棕壤A1层(腐殖质层)磷的释放,土壤磷溶出量随草酸溶液浓度升高而线性增加;但对B层土壤磷的释放效应相对较弱,草酸浓度低于5mmol L-1时B层磷的释放不明显。pH 5.16草酸钠溶液比相同浓度的草酸溶液具有更高的解磷效率,在设置二者浓度为0.5~20.0 mmol L-1时,前者的解磷量是后者的1.51~2.98倍,推断草酸盐溶液或凋落物淋洗液中草酸(盐)类物质促进暗棕壤磷释放的主要机理在于草酸阴离子(C2O42-)配位反应。草酸盐对暗棕壤磷的释放效应具有一定累加性,土壤磷释放量主要由草酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式(多次或一次性)关系不大;当以pH5.16草酸钠溶液加入时,土壤磷释放量Y(mgkg-1)与草酸阴离子累积载荷量X(mmol kg-1)间的回归方程为Y=-0.000 4X2 0.176 6X 0.425 3,R2=0.990 2。仅以凋落物层溶出的草酸(阴离子)量进行估计,由此增加的A1层土壤磷释放量达2.40 kg hm-2a-1,大约相当于中龄林年吸收磷量的1/3~1/5,因此其实际作用是不可忽视的。     

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。     

低分子量有机酸对土壤磷释放动力学的影响

模拟植物在缺磷条件下,根系所分泌的有机酸种类和数量,用流动法研究了柠檬酸,苹果酸,草酸和酒石酸对土壤磷释放的影响。结果表明：有机酸能明显促进土壤中磷的释放,不同有机酸对石灰性土壤活化能力大小的次序为草酸≥柠檬酸〉苹果酸〉酒石酸;而对酸性土壤磷的释放量与Ｆｅ＋Ａｌ释放量之间呈极 相关,有机酸活化土壤磷能力大小的次序为柠檬酸〉草酸〉酒石酸〉苹果酸。     

有机酸对红壤磷素吸附特性的影响

以不同供磷水平的旱地红壤为材料,探讨了柠檬酸、酒石酸和草酸对红壤磷素吸附特性的影响。试验结果表明,经有机酸培育后的红壤磷的吸附曲线与Langmuir方程吻合性很好,相关系数可达0.949~0.999。有机酸可使磷的吸附曲线类型发生转变,柠檬酸可使土壤磷的吸附等温线由第Ⅱ类型转化为第Ⅲ类型,酒石酸可改变CK与NPK处理的吸附类型,而草酸没有影响。柠檬酸可使土壤的Xm降低30%~75.3%,以PM处理中的降低程度最大。酒石酸和草酸却在不同程度上使土壤的Xm增大,二者可使Xm分别增加0.8~2.3倍和0.1~0.3倍。三种有机酸均可减小平衡常数K值,提高土壤磷素的吸附饱和度,对磷素吸附特征值的影响程度大小顺序为:柠檬酸>酒石酸>草酸。在磷素利用率低的红壤中,增施有机肥或配施有机肥是提高土壤磷素生物有效性的最佳途径。     

有机酸对土壤钾素活化过程的化学分析

为模拟植物根系分泌主要有机酸(OA、CA)对土壤钾素的活化机理,采用土壤连续培养法,研究氢离子与有机配体对褐土钾素的活化能力及有机酸活化土壤钾素的化学机理。结果表明,用不同试剂连续培养土壤25天,各处理速效钾含量表现为OA 157.65 mg/kg最高,CA-Na 98.49 mg/kg最低,处理间差异极显著。在溶液浓度相同时,氢离子的酸化作用与有机配体的络合作用之间没有作用顺序差异。研究认为,土壤钾素活化过程是先由有机酸络合溶解后酸性水解的循环过程,有机酸浓度高时,土壤钾活化主要取决于溶液酸度;有机酸浓度低时,土壤主要依赖有机物的络合作用释放钾。在实际生产中将应增加根际土壤中具有络合作用物质的含量作为营养施肥、选育品种的理论依据。     

低分子有机酸去除土壤中重金属条件的研究

采用化学萃取实验,以湖南郴州柿竹园和湖南衡阳水口山矿区的重金属污染农田土壤为研究对象,采用柠檬酸、草酸、酒石酸作为低分子有机酸萃取剂,在一定的条件下对污染土壤中重金属进行萃取实验,确定各个单因素的适宜条件。结果表明,对于湖南郴州和衡阳两个污染地区土壤运用化学萃取技术萃取重金属来进行土壤修复是实际可行的;柠檬酸、酒石酸、草酸对各种土壤中的重金属都表现出了良好的萃取能力,是高效的土壤重金属萃取剂;单因素的适宜萃取条件为100mmol·L^-1有机酸溶液,固液比1∶5,恒定温度35℃,pH为3,反应时间24h,且萃取率随着电解质浓度的增大而提高;土壤中重金属存在形态与萃取效果有一定的相关性,稳定态（残渣态、硫化物和有机结合态、铁-锰氧化物结合态）金属含量高,表现为较低的萃取率;反之,萃取率高;柠檬酸、草酸、酒石酸3种萃取剂均能有效地降低衡阳污染土壤中的重金属浓度,3种萃取剂的萃取效率依次为酒石酸〉草酸〉柠檬酸。     

有机化合物和硝酸溶液对复合污染土壤中Cu、Zn、Pb释放的影响

研究了等浓度的不同有机酸、有机盐、人工螯合剂和不同浓度HNO3 溶液对复合污染土壤中Cu、Zn、Pb的浸提性及其潜在释放性。结果表明 :四种有机酸对铜的释放顺序为 :柠檬酸 >草酸 >酒石酸 >苹果酸 ,对锌的释放顺序为 :柠檬酸 >苹果酸 >草酸 >酒石酸 ,对铅的释放顺序为 :柠檬酸 >酒石酸 >苹果酸 >草酸 ;有机盐对这些金属的释放顺序较为一致 :EDTA >柠檬酸钠 >草酸钠 >酒石酸钾钠 (铅为酒石酸钾钠 >草酸钠 )。对这三种金属来说 ,铜是最易释放的元素 ,锌次之 ,铅最差。从释放特征来看 ,各种有机化合物对不同的金属表现不尽相同 ,人工螯合剂EDTA、柠檬酸钠、有机酸对铜 ,EDTA、酒石酸钾钠对铅 ,1molL-1HNO3 和0 .1molL-1HNO3 对铜、锌、铅等的释放速率较快 ;草酸钠对铜、锌 ,草酸对铅 ,0 .0 1molL-1HNO3 对铜、锌、铅等的释放速率较慢 ,其它释放剂的释放速率介于两者之间     

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。     

低分子量有机酸对石灰性潮土无机磷形态转化的影响

无菌培养条件下,模拟缺磷胁迫时植物根系分泌的低分子量有机酸种类和数量,采用石灰性土壤无机磷分级方法,研究了低分子量有机酸对石灰性潮土无机磷形态转化的影响。结果表明:①在石灰性潮土中无机磷主要以有效性较低的磷酸钙盐(Ca10-P等)形式存在,而有效性较高的形式(Ca8-P等)含量较少,Ca2-P就更少。②有机酸通过结合土壤中可以使磷固定的Ca、Fe及Al,致使根际范围酸化,促进磷酸盐的形态转换,增加磷的有效性。这种促进能力因有机酸种类和性质的不同而异,其促进能力大小顺序为草酸>柠檬酸>酒石酸。     

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。     

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 Oxalic and Citric Acids on Zinc Release Kinetic in Two Calcareous Soils

Rate of zinc (Zn) release from solid to solution phase by organic acids can influence Zn availability in calcareous soils. The objective of the present study was to investigate the effect of different concentrations (1.1, 2.2, and 3.3 mM) of oxalic acid and citric acid on the kinetic release of Zn from two calcareous soils from Eastern Iran. The two organic acids showed significant difference in Zn release from studied soils. Cumulative Zn release during 72 h ranged from 5.85 to 10.4 mg kg^?1 in soil 1 and ranged from 8.7 to 16.9 mg kg^?1 in soil 2 using different concentrations of oxalic acid. The amount of cumulative Zn release after 72 h in soil 1 ranged from 13.65 to 28.77 mg kg^?1 and from 17.63 to 23.13 mg kg^?1 when different concentrations of citric acid was used. In general, Citric acid released 38% more Zn from soils than oxalic acid. The release of Zn from soils increased with citric acid concentration but decreased with increasing of oxalic acid concentrations in the solution. The simplified Elovich equation best described Zn release as a function of time (r² = 0.93 and SE = 0.78). From the present study, Zn release from soils can be limited by the higher concentration of oxalic acid, while citric acid is suitable for enhancing soil lability of Zn.