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《有机酸影响矿物钾释放的室内试验与数学模拟》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、第&#卷第&期土壤学报71E-&#，F1-&*$$*年’月GH=GIJKL/L!MHG,MFMHG06B，*$$*有机酸影响矿物钾释放的室内试验与数学模拟!崔建宇任理王敬国张福锁（中国农业大学资源与环境学院，北京"$$$#(）摘要在生物试验的基础上，利用连续流动法，模拟植物根系分泌有机酸的种类和数量，研究了不同有机酸对矿物钾释放的影响。结果表明，有机酸能够明显地促进矿物中钾的释放，浓度越高，释钾作用越明显；此外，其释钾能力还与有机酸的种类、矿物类型密切相关。对试验结果进行了随机数学模拟，表明所采用
2、的传递函数模型能够较好地仿真矿物钾的释放过程。关键词有机酸，矿物钾，钾释放，传递函数模型，随机模拟中图分类号,"(&-&土壤中的钾含量较为丰富，特别是在我国北方地区，但大部分钾是矿物态的，多数植物很难在短期内加以利用。鉴于我国肥料钾资源的短缺，开辟新的钾素资源、提高植物对土壤钾素资源的利用效率，将成为解决植物钾营养需要的一个有效途径。胁迫条件下植物根系会分泌出大量有机酸类物质［"，*］，通过这些有机物质的作用，包括质子参与置换和水解作用或者有机阴离子的螯合作用等来活化土壤中的钾，以满足植物生长对该
3、养分的需求。有关磷胁迫条件下植物根系分泌有机酸的种类和数量以及对磷活化作用的研究已取得了很多有效的结果。同时也有一些研究资料表明，植物能够直接利用金云母等矿物中的钾［&，(］，而且有机酸能够促进矿物钾的释放［’，.］，但以往的试验没能较好地反映钾释放的动态过程。采用连续流动法，模拟植物根系分泌有机酸的种类和数量，研究不同浓度有机酸对两种纯矿物（钾长石和白云母）中钾释放的影响，可以阐明有机酸在植物活化利用矿物钾方面的作用，并探讨应用传递函数模型对钾释放动态进行随机模拟的可行性。!物理原型!"!材料与
4、方法供试植物：肥田萝卜（!"#$"%&’’"()*&’+-）；油菜（五月慢）（,-"’’)."."/#0’(-)’+-’’#.$)%0%’)（’/-）0123456-76896::;53<=<>5>?/>>，9@-A;B;>:65）。供试矿物：白云母（"::）。液培试验装置系由C35<35D>（8"##*）所用的装置改进而来（见图"），分为内环、外环两部分；内环又可!国家重点基础研究发展规划项目（!"###$""%$%）和国家自然科学基金资助项目（&#’%$(")）收稿日期：*$$$+$)+")；
5、收到修改稿日期：*$$$+"*+$%K=<土壤学报K;卷分为上、下两部分，下部装入矿物，上部种植物，植物根系与培养介质之间由一层根系无法穿过的=>>目尼龙筛网相隔；外环底部盛放营养液，尼龙网浸入营养液中，做为导水体把营养液导向植物。植物始终在缺钾营养液中培养，而以纯矿物（白云母）作为其惟一钾源，在试验后期进行短期的缺磷处理，以刺激植物根系大量分泌有机酸，从而研究有机酸对矿物钾释放的影响。具体图!用于模拟一维宏观根际的培养培养方法、钾的分析方法和矿物钾净释放量的计装置示意图（纵切面）算方法参见文献［
6、=］。本试验的短期缺磷处理从"#$%!&’()*+,-#(./,0#1$23-)*(45-4/*.*6#(*播种后!?天开始，共处理<>天。4’*.-2’#+45,-*,21*7.#+*1’#21,5+,(/2’(28#(/)#92’8)*/*，!"#结果与讨论,.,8-*.3/2+:#1’#1$*（/!;;<）植物对钾的吸收导致土壤溶液中钾离子浓度降低，打破了土壤水溶性钾、交换性钾、非交换性钾和矿物结构钾之间的平衡关系，从而促进矿物钾向非交换性钾、非交换性钾向交换性钾以及交换性钾向水溶性钾的转化
7、。除此之外，植物对土壤矿物钾也会产生直接的活化作用，其中根系分泌的有机酸类物质是产生这种直接活化作用的重要原因。例如，缺磷条件下玉米、油菜、肥田萝卜等植物能够大量分泌有机酸类物质，包括苹果酸、酒石酸、柠檬酸等。以这些植物为供试材料，通过对植物进行短期的缺磷处理，可以初步探讨这些有机酸类物质对矿物钾释放的影响。根据植物吸钾总量和白云母的速效钾、缓效钾含量的变化，可以计算出矿物钾的净释放量，结果见表!。可以看到，在试验后期进行短期的缺磷处理能够促进白云母中矿物钾的净释放量显著增加，这是缺磷诱导植物根系
8、分泌有机酸的数量增多所致。这一结论与［A］以钾长石为供试材料的试验结果相一致。比较可知，两种植物对白云母中矿@,1$等人物钾的利用能力存在差异，这可能是由于磷胁迫条件下肥田萝卜与油菜分泌的有机酸种类不同所引起，其中肥田萝卜根系释放的有机酸主要是酒石酸，而油菜根系释放的主要是苹果酸。表!不同磷处理白云母中矿物钾的净释放量G!）$%&’(!B*-/*5*,’*23C3/2++4’(26#-*,’,33*(-*.DEF,885#(,-#21（+$82-不同处理肥田萝卜油菜H/*,-+*1
