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本研究从青岛市选取15个有代表性的棕壤茶园土壤。采用连续液流法研究了钙饱争及水处理下土壤K+吸附动力学特征,钾饱和下K+解吸动力学特征;采用平衡震荡法研究了不同温度下非交换性钾(NEK)释放动力学特征;采用连续浸提法研究了不同粒径土壤钾素释放过程。以期为茶园科学施用钾肥,提高钾肥的利用效率提供理论依据。
主要结果如下:
钙饱和土对K+的吸附反应在12-36min达到平衡,平衡吸附量为2.29-8.73cmol/kg。土壤阳离子交换量(CEC)、NEK含量和粘粒含量是影响解吸平衡时间、解吸平衡量的重要因素,CEC和NEK含量与吸附平衡时间及平衡吸附量极显著相关(r=0.826**,0.830**和0.700**,0.774**),粘粒含量则与两者显著相关(r=0.610*,0.582*)。反应速度与反应时间的自然对数lnt极显著负相关(r=0.967**~0.997**),反应速度方程((V)=A+Blnt)中初始反应速度A、的斜率B均与CEC(r=0.837**,-0.754**)及粘粒含量(r=0.640*,-0.638*)密切相关。K+吸附率与lnt极显著相关(r=0.987**~0.999**),土壤主要理化性质和K+吸附率线性方程(P=A+Blnt)截距A的相关性均未达到显著水平,但斜率B与CEC和粘粒含量密切相关(r=-0.646**,-0.541*)。水处理下棕壤对K+吸附较慢,200min仍有样品未达到吸附平衡。水处理土壤200min内的K+吸附量与粘粒及NEK的含量的相关系数均为0.897**,与CEC的相关系数为0.640*。
钾饱和土K+解吸反应在40-120min达到平衡,平衡解吸量为3.31-15.0cmol/kg。CEC和粘粒含量分别与解吸平衡时间和平衡解吸量极显著相关(r=0.722**,0.907**和0.845**,0.845**)。K+解吸反应速度与时间的自然对数lnt极显著相关(r=-0.728**~-0.920**)。反应速度方程((V)=A+Blnt)中A和B分别与CEC和粘粒含量极显著相关(r=0.846**,0.838**和-0.838**,-0.836**)。钾饱和土4min内K+的解吸率为29.11~60.03%,20~60min解吸率达到90%以上。K+解吸率与反应时间lnt极显著相关(r=0.946**~0.999**)。
25℃恒温培养条件下的土壤非交换性钾累积释放量最高,其次为15℃条件下,35℃条件下的NEK累积释放量最低。除15℃条件下NEK34天累积释放量与粘粒含量显著相关外(r=0.541*),三种温度条件下NEK34天累积释放量与粘粒含量、CEC、土壤交换性钾(EK)含量以及NEK含量极显著相关。15℃、25℃和35℃下NEK释放速度均与lnt极显著相关(r=-0.835**~0.981**、-0.878**~-0.960**和-0.844**~-0.990**)。温度对动力学方程的适宜性没有明显影响,温度的增加对土壤NEK释放的影响只表现在释放量的改变上,而其释放过程随时间变化的规律没有发生改变。
用2mol/LHNO3连续浸提24天研究土壤钾素的释放,结果表明:三种粒径(<1mm,<0.25mm和<0.001mm)土壤颗粒各时段的释钾速度最大的为<0.001mm的粘粒,其次为<0.25mm的土粒,<1mm土粒的速度最低;<0.001mm粘粒各时段的释钾速度明显高于其它两种粒级,24天内钾的累积释放量差别很大,粒径越小,释放量则越大。说明土壤中粘粒含量越高,非交换性钾的释放速度越快,速度降低得越慢,释放量越大。
棕壤茶园土钙饱和及水处理下K+的吸附过程,钾饱和土K+的解吸和不同温度条件下水处理土壤非交换性钾的释放过程都可以用一级动力学方程描述,并且该方程拟合性最好,表明棕壤茶园土对K+的吸附、解吸过程是个简单的过程。