钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展

《钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、熊明彪等：钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展3钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展熊明彪1，2，雷孝章1，田应兵3，宋光煜3，曹叔尤11：四川大学高速水力国家重点实验室，四川成都610065；2：四川省水土保持生态环境监测总站，四川成都610041；3：西南农业大学资源环境学院，重庆北碚400716摘要：就国内外有关钾离子在土壤中的吸附、解吸动力学的研究进行了简要的综述。主要论述的内容包括土壤钾离子吸附、解吸动力学常用数学模型，土壤吸附、解吸钾离子的机理，以及影响土壤对钾离子吸附、解吸的因

2、素。最后提出了有待进一步研究的问题。中图分类号：S153文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）01-0115-04熊明彪等：钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展3钾是植物生长发育必需的大量营养元素之一。土壤钾素缺乏会造成作物因生理失调而减产。众所周知，土壤水溶性K+和交换性K+是土壤钾库中最活跃的组分。K+在固液相间的转化速率及数量取决于K+与土壤固相表面的作用方式，并决定着肥料K+进入土壤后的去向和土壤固K+能力。研究K+在土壤固液相间转化的动力学性质，对了解阳离子型养分在土

3、壤固相表面的作用机理及评价土壤保持、供应钾素能力有重要的理论与实践意义。20世纪80年代以来，随着土壤K+吸附、解吸动力学的研究[1~5]和连续液流法的引进[6]，土壤对K+作用的动力学性质已受到国内外学者的广泛关注。本文就土壤K+吸附、解吸动力学的研究作一综述，以期为有关研究提供参考。1钾离子在土壤中吸附、解吸的动力学模型钾离子的吸附过程即从土壤液相转到土壤固相表面的过程；钾离子的解吸过程即吸附过程的反过程，是指土壤固相表面的钾离子进入土壤液相的过程，土壤钾的吸附与解吸过程经常用以下几种方程来

4、加以描述[2,4,7,8]。（1）Elovich方程qt=a+blnt（2）指数方程（也称双常数方程）qt=atb（3）抛物线扩散方程qt=a+bt1/2（4）一级动力学方程ln(1-qt/q∞)=kat式中t为时间，qt为t时间内累积吸附（解吸）量，a、b为动力学方程的参数（在不同方程中其含义不同），ka为一级反应动力学的表现速率常数，q∞为表现平衡的吸附（解吸）量。除此，也有研究者用Langmuir、Freundlich和Temkin等等温吸附方程来描述土壤钾的吸附解吸过程[9]。不同的研究

5、者在不同的土壤上用不同的方程来描述钾离子的吸附解吸动力学，拟合程度有所差异。薛泉宏等（1997）用一级方程、Elovich方程、指数方程和扩散方程对陕西五种黄土性土壤K+吸附解吸过程进行拟合，发现一级反应方程和Elovich方程分别为描述K+吸附、解吸反应的最优模型[10]。龙怀玉等（2000）用这4种方程对褐土和潮土K+吸附过程进行描述，发现一级动力学方程为最优模型，其次为抛物线扩散方程，而Elovich方程和指数方程不适合描述褐土和潮土对钾的吸附过程[11]。Prasad等（1995）的研究

6、表明，钙饱和土壤和铝饱和土壤K+的吸附均可用Langmuir、Freundlich和Temkin方程来描述，但Freundlich方程能更好地描述钙饱和土壤，而Langmuir方程描述铝饱和土壤更佳[9]。幂函数、Elovich和一级动力学方程适合对希腊中部Xerorthents新成土壤K+吸附进行描述[12]；Ferundlich和Elovich方程适合对希腊Haploxeralf地区淋溶土壤K+的吸附进行描述[13]；Freundlich方程能很好地拟合澳大利亚南方Adelaide山区土壤K

7、+的吸附过程[19]。Elovich和抛物线方程能较好地描述埃及干热冲积土（Torrifluvents）和钙积正常干旱土（Calciorthids）Ap层K+的解吸过程[14]；一级动力学方程能很好地描述石灰性土壤中K+释放动力学[15]。2土壤K+吸附、解吸机理关于土壤K+吸附、解吸机理目前较肯定的是熊明彪等：钾离子在土壤中吸附和解吸动力学研究进展3K+在土壤中主要发生物理化学吸附，吸附位点主要在粘粒上，而不在有机质上[11,22]。有机质对吸附量产生显著影响，这是由于土壤中有机质52%~98

8、%同粘粒结合[17]，覆盖了部分钾吸附位点，致使钾吸附量减少，或是有机质所能提供的钾吸附位点不足以抵消它所覆盖的粘粒上的钾吸附位点。粘粒上K+的吸附位点可分为p位、e位、i位[16]，其中p位是指粘粒矿物晶层表面的吸附位点，e位为边缘上的吸附位点，i位为层间里面的吸附位点。K+吸附的快、慢反应及解吸时快、中、慢反应则是p、i、e位存在的有力证据[10]。钾的吸附解吸机理也存在一定的争论。一些研究者认为[18,20]K+在颗粒表面的吸附解吸是扩散控制过程。他们认为土壤颗粒表面存在电场和剩余力场，因