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本文在对四种测钾仪器(电感耦合等离子体发射仪、原子吸收分分光度计、普通火焰光度计和带锂内标火焰光度计)性能进行比较,以及用盐酸提取代替硫酸消煮黑麦草中钾等方法优化工作的基础上,研究土壤非交换态钾生物有效性分级的依据,并初步建立不同生物有效性土壤非交换态钾分级测定的方法。主要结果如下:
⑴不同仪器测钾性能及优缺点研究的结果表明,电感耦合等离子体发射仪检测限最高,线性最宽,适合测定含多元素的高钾样品;原子吸收分光光度计线性范围窄,易受干扰且运营成本较高;普通火焰光度计易操作,运营成本低,但易受干扰且稳定性较差;带锂内标的火焰光度计检测限低,稳定性能好,线性范围适中且抗酸盐干扰能力强,是精确测钾的首选仪器。
⑵不同盐酸浓度、用量和提取时间对黑麦草中钾提取量的研究结果表明,盐酸浸提黑麦草中钾的较佳提取条件为0.2000 g植物样,加入20.0 ml0.5 mol L-1HCl室温(20-25℃)振荡60min。此法提取钾的精密度和回收率均较高,与常规硫酸消煮法测定的结果经t检验无显著差异,但与消煮法相比,较为简便、快速、节约试剂且较为环保。
⑶由盆栽实验的结果可知,不同土壤及含钾矿物中非交换态钾的生物有效性存在显著性差异。以4种土壤和6种含钾矿物为唯一钾源,黑麦草地上部的吸钾量大小表现为黑云母>蛭石>伊利石>蒙脱石>金云母>白云母>常熟乌栅土>封丘潮土>莱阳非石灰性潮土>望城水稻土。黑麦草的含钾量和吸钾量比生物量更清楚地反映土壤及含钾矿物中非交换态钾的生物有效性差异。
⑷不同土壤及含钾矿物中全钾量、非交换态钾总量与土壤钾的有效性没有直接关系。利用弱四苯硼钠法连续提取土壤及含钾矿物中的非交换态钾,所得的平均释放速率与盆栽实验黑麦草吸钾量有较好的相关性,说明非交换态钾的释放速率是决定其生物有效性的重要指标。基于非交换态钾平均释放速率与黑麦草吸钾量之间的Langmuir方程关系曲线,提出了依据四苯硼钠法测定的释放速率来划分土壤非交换态钾有效性的分级依据(mg kg-1 min-1):VNBK≥70为高效态;70>VNBK≥24为中效态;24>VNBK≥5为低效态;VNBK<5为无效态。
⑸用不加NaCl的0.2mol L-1四苯硼钠法连续提取土壤或矿物,获得非交换态钾累积释放量与释放速率的关系曲线,依据上述释放速率分级依据,即可计算出不同生物有效性的非交换态钾量。为使这一分级体系更加简便实用,根据提取量接近的原则,采用组合提取法替代这一繁琐的分级体系,具体方法如下:高效非交换态钾:0.5 h0.1 mol L-1 NaBPh4提取的钾减去速效钾;中效非交换态钾:15 min0.2 mol L-1 NaBPh4提取的钾减去0.5 h0.1 mol L-1 NaBPh4提取的钾;低效非交换态钾:1 h0.2 mol L-1 NaBPh4+1.7 mol L-1 NaCl提取的钾减去15 min0.2 mol L-1NaBPh4法提取的钾;无效非交换态钾:非交换态钾总量减去1 h0.2 mol L-1NaBPh4+1.7 mol L-1 NaCl提取的钾。