吉林玉米带黑土钾吸附释放研究

论文摘要

吉林省中部玉米带是世界三大玉米带之一,玉米种植已成为吉林省农民收入的主要来源。玉米带的主要土壤类型黑土是大自然赋予人类最宝贵的财富,然而,由于各种自然因素的影响和人类的不合理利用,黑土肥力已开始出现退化,尤其是土壤中钾素出现不同程度的降低。为此,本文以吉林省玉米带黑土为研究对象,通过野外调查和室内分析对黑土钾的吸附、释放过程进行研究,同时对含钾的几种矿物在有机酸作用下钾释放过程作一探讨,揭示了黑土钾吸附、释放动力学过程机理及主要含钾矿物释钾特点。主要得出以下结论:（1）黑土吸附平衡时间较长,平衡吸附量差异较大,CEC、粘量含量是影响平衡吸附量的主要因素。吸附速率差异较大,初期主要受粘粒含量与CEC影响,后期主要受粘粒含量的影响;吸附率变化与CEC及粘粒含量密切相关。（2）k+吸附过程可以用一级动力学方程较好的描述,其次为Elovich方程和指数方程,而抛物线方程则不适合描述此过程,黑土k+吸附过程是一个较简单的过程。（3）在连续振荡提取的条件下,黑土交换性钾、层间钾释放平衡时间的变幅分别为60～90min,270～300min;平衡释放量差异较大,变幅分别为136.0～476.2mg/kg,527～1330.5mg/kg;交换性钾连续提取量比一次提取量大,层间钾连续提取量比缓效钾量小;土壤速效钾,缓效钾含量是影响交换性钾、层间钾累计释放总量和增加量的重要因素。（4）Elovich方程和抛物线方程分别是描述黑土交换性钾释放过程的最优和最差模型,表明黑土交换性钾释放过程是一个较复杂的过程;抛物线方程和Elovich方程是描述黑土层间钾释放过程的最优和最差模型,表明黑土层间钾释放过程是受扩散控制的过程。（5）三种有机酸活化黑云母的顺序为:草酸＞柠檬酸＞酒石酸,活化白云母和钾长石的顺序为:草酸＞酒石酸＞柠檬酸,其中草酸活化三种矿物中钾的能力最强。三种矿物在有机酸作用下均是黑云母中钾最容易被活化;草酸和酒石酸作用下,白云母中钾比钾长石中钾易活化,柠檬酸作用下,则相反。（6）随着草酸、柠檬酸和酒石酸浓度的提高,黑云母钾的释放量在增大,但增加的幅度越来越小,且不同有机酸同种浓度下钾释放量及增加同样的浓度钾释放量增加幅度均表现为:草酸最大,酒石酸最小,柠檬酸介于两者之间。与此相反,随着有机酸浓度的提高,白云母、钾长石钾释放量虽有波动,但总体趋势呈现随有机酸浓度增大,白云母和钾长石钾释放量逐渐减小,尤其是用草酸作浸提剂时,这种趋势尤为明显。白云母钾释放量受草酸浓度影响较小,受柠檬酸和酒石酸浓度影响较大;钾长石受草酸浓度的影响比白云母大,受柠檬酸和酒石酸浓度的影响比白云母小。（7）指数方程是描述不同浓度有机酸作用下黑云母钾释放过程的最优模型;Elovich方程是描述不同浓度草酸作用下白云母钾释放过程的最优模型,双曲线方程是描述不同浓度柠檬酸和酒石酸作用下白云母钾释放过程的最优模型;Elovich方程是描述不同浓度有机酸作用下钾长石钾释放动力学过程的最优模型。一级扩散方程是描述不同浓度有机酸作用下黑云母、白云母和钾长石钾释放过程的最差模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景、目的与意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 土壤钾素的形态及其相互关系
• 1.2.2 土壤钾素吸附、释放动力学研究
• 1.3 论文研究内容、技术路线与创新点
• 1.3.1 论文研究的基本内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.3.3 创新点
• 1.4 吉林省玉米带自然环境概况
• 1.4.1 吉林省玉米带地理位置及环境概况
• 1.4.2 吉林省玉米带黑土现状
• 1.4.3 吉林省玉米带发展前景
• 第二章 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 土壤样品采集、处理与钾养分状况
• 2.1.2 矿物样品采集、处理与化学组成
• 2.2 研究方法
• +吸附动力学研究方法'>2.2.1 黑土K⁺吸附动力学研究方法
• 2.2.2 交换性钾释放研究方法
• 2.2.3 层间钾释放研究方法
• 2.2.4 不同种类有机酸对矿物钾释放影响的研究方法
• 2.2.5 有机酸浓度对矿物钾释放影响的研究方法
• 第三章 结果与分析
• +吸附动力学研究'>3.1 黑土K⁺吸附动力学研究
• 3.1.1 平衡时间与平衡吸附量
• 3.1.2 反应速率与时间的关系
• +吸附率与时间的关系'>3.1.3 K⁺吸附率与时间的关系
• 3.1.4 不同动力学方程的适用性比较
• 3.2 交换性钾释放研究
• 3.2.1 土壤交换性钾释放平衡时间与释放量
• 3.2.2 土壤交换性钾释放动力学曲线特点
• 3.2.3 不同动力学方程适用性比较
• 3.3 层间钾释放研究
• 3.3.1 土壤层间钾释放平衡时间与释放量
• 3.3.2 土壤层间钾释放动力学曲线特点
• 3.3.3 不同动力学方程适用性比较
• 3.4 不同种类有机酸对矿物钾释放影响的研究
• 3.4.1 不同有机酸对矿物钾释放的影响
• 3.4.2 矿物钾释放动力学
• 3.5 有机酸浓度对矿物钾释放的影响
• 3.5.1 有机酸浓度对矿物钾释放量的影响
• 3.5.2 矿物钾释放动力学
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历