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1、矿物钾与其它形态钾的平衡 风化作用 矿物钾 ————— 非交换性钾、交换性钾、钾离子 该过程缓慢,对速效钾的贡献不大。2、交换态钾和水溶性钾的平衡 两者处在动态平衡中,特点是平衡速度快,有效性高。3、非交换性钾与速效性钾的平衡 非交换态钾与速效钾可相互转换。 三、土壤溶液中养分的补给 土壤养分在“土壤-溶液-植物”三者间可相互补充和转移,维持一定程度的平衡。其中,土壤溶液是植物营养的重要纽带,也是“瓶颈”。溶液中养分离子浓度的高低,直接影响作物养分的丰缺。 (一)养分的容量和强度指标 衡量植物养分有效性的指标有两类:一是养分的强度因素指标(指土壤溶液中养分离子的浓度);二是养分的容量因素指标(指土壤有效养分的总量,即固相能补给土壤溶液养分的总贮量)。两者既有联系又相互补充。 图中,任意一段曲线两点间连线的斜率(B=△X/△C)即为这一浓度范围内磷的缓冲容量。取微分即可得到某一特定浓度时的瞬间缓冲容量。由图可见: (1)磷的缓冲容量是随C和X的变化而变化的。 (2)土壤溶液中磷浓度与 土壤吸附的磷量相等时, 称平衡磷浓度。当溶液磷 浓度高于平衡浓度时,磷 被吸附;反之被解吸。 (3)缓冲容量大的土壤, 需施用较多的磷肥才能提 高土壤溶液磷的浓度。 (4)影响磷缓冲容量的因 素主要是质地、粘粒含量及 类型等。 2、土壤钾的缓冲容量(PBCK) 土壤对钾的缓冲容量如图所示:PBCK = △(△K)/△ARK (式中:△K为土壤钾增加或减少的量;ARK为溶液中钾的活度比) (1)PBCK的意义:它可反映土壤补充和吸收溶液中钾的 能力。PBCK高的土壤,钾的饱和度高,保持供钾能力 的时间长,反之,供钾能力有限。不同土壤相比时, 只有在供钾强度(ARK)相等时才有实际意义。(2)PBCK不随胶体上钾的饱和度和溶液中钾的(浓度) 活度比的改变而改变。即使由于施肥或其它原因, 使△K和ARK发生了变化,但曲线的斜率保持不变。 即PBCK保持不变。(3)影响钾的缓冲容量的因素主要有:土壤粘粒含量、 类型及表面性质。 2、结合能的概念 Marshall,C.E.(1964),根据化学反应的热力学原理,将土壤胶体看作若电解质,而把平衡溶液中的养分离子看作是胶体电解质解离产生的。提出了养分与土壤胶体平均结合自由能的(简称结合能)的概念,其计算公式为: △G = RT ln(c/a)= RT ln(1/f) 式中:f=a/c △G可以反映某一交换性离子的平均结合能。 △G越大,离子与胶体的吸附就越强,反之越弱。当a=c时,△G等于零,胶体上吸附的离子全部解离。 第五节 土壤养分平衡及有效性 一、土壤中养分的动态平衡 二、土壤中养分向植物根的移动 1、截获:根与土壤表面的离子接触交换,称为截获。这 种方式获得的养分数量比例很小,如钾仅为4-6%。 2、质流:由蒸腾作用引起的水分及有效养分向根表的移动 称为质流。NO3-、Cl-,在土壤中不易为土壤吸附, 质流则是移动重要方式。 3、扩散:依靠浓度差, 养分由高浓度处向低浓度处移动。 符合扩散方程。磷、钾一般以扩散输送为主。 Dc = D1QF1 dc1/dcx 式中:D1溶液中的扩散系数;Q溶液所占的土壤体积(扩散截面; F1为阻抗因素(孔隙的弯曲和水的粘滞系数);dc1/dcx为土体(c1)与根表(cx)养分的浓度梯度。 1、土壤磷的缓冲容量: 土壤磷的缓冲容量可通过等温吸附试验求得。其方法是:称取相同重量的土壤若干份,分别加入不同浓度的磷酸盐溶液,在恒定温度下震荡一定时间,使溶液与土壤达到平衡。将土壤与溶液分离,测定平衡溶液中磷的浓度,计算出单位重量土壤对磷的吸附量(X),作平衡溶液中磷(C)的浓度与磷的吸附量间的关系曲线,即为磷的吸附等温线(见下图)。 为了能够真实反映土壤养分的有效性,提出了土壤养分缓冲容量的概念:即土壤固相维持溶液中养分强度的能力,通常以Q/I关系图表示,即当溶液中养分强度(I)改变一个单位,所引起的土壤固相吸附态养分的变化量(Q)。养分的缓冲容量广泛应用于土壤磷、钙、镁等营养元素有效性研究上,一般可通过等温吸附试验求得。 吸附曲线的上部为直线,其斜率[△(△K)/△ARK]即为缓冲容量;下部曲线,表明土壤钾的降低比活度比的降低更快。 在△K=0时的ARK称为平衡活度比A
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