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微晶化钾矿粉的释钾特征及对籽粒苋生长的影响

2016-02-23吕乐福窦兴霞张红卫解兴元盖国胜

草业学报 2016年1期
关键词:钾肥

吕乐福,窦兴霞,张红卫,解兴元,盖国胜

(1.国家化肥产品质量监督检验中心,山东 临沂 276000;2.临沂市产品质量监督检验所,山东 临沂 276000;

3.清华大学材料系教育部先进材料实验室,北京 100084)



微晶化钾矿粉的释钾特征及对籽粒苋生长的影响

吕乐福1,2,窦兴霞1,2,张红卫1,2,解兴元1,2,盖国胜3

(1.国家化肥产品质量监督检验中心,山东 临沂 276000;2.临沂市产品质量监督检验所,山东 临沂 276000;

3.清华大学材料系教育部先进材料实验室,北京 100084)

摘要:为了提高钾矿粉中钾素的有效性,以有机材料为活化剂,用微晶化设备对钾矿粉进行活化处理,研究了微晶活化后钾矿粉的物理特性、钾素释放动态及肥效。结果表明,与普通钾矿粉相比,微晶活化后钾矿粉的理化性状得到明显的改善,其中中位径降低了37.22%,比表面积增大了194.14%,60 d钾素累积释放量提高了492.44%。施入土壤后,收获时籽粒苋植株株高、茎粗和生物量较普通钾矿粉处理分别提高了12.16%,20.55%和13.76%,差异达显著水平(P<0.05);施用钾矿粉还可以增加土壤速效钾和缓效钾的含量,并促进籽粒苋对钾素的吸收,其中微晶化钾矿粉处理增加幅度明显高于普通钾矿粉处理。微晶化钾矿粉增量施用或者等钾量配施氯化钾效果更好,肥效略差于常规施肥处理,但差异不显著(P>0.05)。

关键词:微晶化; 钾肥; 籽粒苋; 土壤钾

钾是作物生长发育必要的营养元素之一,在农业生态系统中起着不可替代的作用。我国50%以上的耕地需要补钾,特别是在长江以南地区[1]。但我国钾盐资源比较匮乏,每年所需钾肥绝大部分依赖进口,钾肥的供求已经成为农业生产的突出矛盾之一[2]。而我国非水溶性含钾矿物资源丰富,分布广泛,储量超过100亿t[3-4],如何利用非水溶性钾矿中的钾,对于缓解我国钾盐资源紧缺有着重要的意义。国内外对非水溶性钾矿制造钾肥的工艺研究按照提钾原理可分为:直接法、湿化学法、高温焙烧法、挥发法和微生物转化法[5-6]。这些方法在实际生产中存在能耗高,周期长,工艺路线复杂,因而不能应用于生产。有研究表明非水溶性含钾矿物经过简单破碎处理后,直接施用可以促进作物生长并达到增产增收的效果[7-8],还可以改善酸性土壤pH值并增加土壤可溶性盐含量[9]。但这一结果存在争议,除了质疑农学效果外[10-11],对于非水溶性含钾矿物中矿质元素释放慢,有效性不高,施用量大的争议也很大[12]。因此,如何促进钾矿粉中元素的释放则成为利用难溶性钾矿资源的关键。

籽粒苋(Amaranthushypochondriacus)是苋科(Amaranthceae)、苋属(Amaranthus)的一年生粮食、饲料兼用作物。它适应性广,耐贫瘠,抗逆性强,生物产量大,适于在荒山荒地种植。同时籽粒苋还是一种富钾作物,其含钾量高,茎叶中钾(K2O)的含量高达6%~12%,根系发达,对土壤潜在的钾素具有较强的活化和吸收能力,因而常被用于土壤矿物钾素利用研究工作。为了提高钾矿粉中钾素的有效性并验证其肥效,本研究利用微晶化技术,添加活化助剂后对含钾矿物进行活化处理,研究了活化前后钾矿粉的物理特征、钾素释放动态变化及对盆栽籽粒苋生长和土壤钾素的影响,以期为微晶化钾矿粉的工厂化生产及其在南方酸性土壤上的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料

供试普通钾矿粉(potassium mineral,缩写PM)产自安徽,为云母矿尾矿,主要物相为白云母,粒径97%通过0.15 mm筛,其全钾(K2O)含量为9.07%。供试活化剂为十八碳烷酸,起表面活化作用,均未检测到氮、磷和钾,由滨州清大科技责任有限公司提供。

盆栽试验选用籽粒苋为作物,品种为美国红苋R104,由山东农业大学种子公司提供。供试土壤类型为红壤,采自浙江省长兴县水口镇0~20 cm耕层土,混合土样的基本理化性状为:有机质含量12.09 g/kg,全N含量1.21 g/kg,全P含量0.28 g/kg,全K含量10.80 g/kg,碱解N含量87.24 mg/kg,速效P含量31.82 mg/kg,速效K含量77.04 mg/kg,缓效K含量234.73 mg/kg,pH值5.51(水土质量比5∶1)。所施肥料为:尿素,含氮46%;氯化钾,K2O含量60%;过磷酸钙,P2O5含量12%。

1.2研究方法

1.2.1微晶化钾矿粉制备采用微晶化加工设备WJH-1系自行研制,其工作原理是:通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。微晶化钾矿粉(modified potassium mineral,MPM)制备方法为:活化剂1%(w)与普通钾矿粉99%(w)混合均匀后,经过微晶化设备加工处理120 min制得,其中活化剂添加比例和处理时间均为预试验最佳值,具体参数见表1。加工前后两种钾矿粉的粒度由丹东百特公司生产的BT-9300H激光粒度分析仪测定;比表面积由SBT-127型数显勃氏透气比表面积仪测定;日本JEOL公司生产的JSM-6301F型扫描电子显微镜用于钾矿粉颗粒表面形貌表征。

1.2.2钾素释放动态测定称取供试样品2.000 g放入50 mL离心管中,准确加入20 mL的0.01 mol/L H+H2C2O4溶液,在(25.0±0.5)℃恒温条件下,黑暗静置24 h,取出离心管,以4500 r/min离心10 min,将上清液转入200 mL三角瓶中,然后再在离心管中加入20 mL的0.01 mol/L H+H2C2O4溶液,并用玻璃棒将沉淀搅起,混合均匀,重复上述操作,连续60次[13-14]。每个处理3次重复,用上海精密科学仪器有限公司生产的6400A火焰光度计测定滤液中的钾含量。

1.2.3籽粒苋盆栽试验试验于2011年在山东农业大学玻璃温室内进行。试验用不透光高强度聚乙烯盆钵(上径21.5 cm,下径16.5 cm,高17.5 cm),每盆装土3.50 kg。试验设6个处理:空白对照处理(T0),不施钾肥;常规施肥处理(T1),每盆施用氯化钾1.50 g;普通钾矿粉处理(T2),施钾量等同于常规施肥处理,每盆施用普通钾矿粉9.92 g;微晶化钾矿粉处理(T3),施钾量等同于常规施肥处理,每盆施用微晶化钾矿粉9.92 g;配施处理(T4),施钾量等同于常规施肥处理,每盆混施氯化钾0.75 g和微晶化钾矿粉4.96 g;增施处理(T5),施钾量为2倍常规施肥处理,每盆施用微晶化钾矿粉19.84 g。6个处理施用尿素与过磷酸钙一致,每盆分别为2.00 g和5.00 g。其中磷钾肥作为基肥一次性施用;氮肥1/2用量作为底肥施用,1/2用量于现蕾期施用。每个处理4次重复,随机区组排列,共计24盆。籽粒苋于2011年3月19日播种,每盆播种20颗经55℃温烫浸种消毒15 min后的饱满种子,期间用蒸馏水保持土壤湿润,控制水量一致,长势稳定后,每盆定苗3株。籽粒苋生长期间其他管理条件一致。

籽粒苋整个生长期从2011年3月19日持续到2011年6月19日,共计93 d。分别于籽粒苋幼苗期(施肥第15天时)、现蕾期(施肥第30天时)、开花期(施肥第60天时)和收获期(施肥第90天时),在上午8:00-10:00,选择籽粒苋植株中上部生长健壮的功能叶,用便携式叶绿素仪(SPAD502)测定叶片中部叶绿素含量,并用游标卡尺测定籽粒苋植株株高和基部茎粗。同时分别采取不同施肥处理的土壤样品,经风干过筛分析土壤中速效钾和缓效钾含量。土样速效钾分析方法采用1 mol/L中性NH4OAc振荡提取-火焰光度法测定;缓效钾测定用1 mol/L HNO3煮沸10 min提取-火焰光度法[15]。籽粒苋植株样品收获后,用蒸馏水分别清洗地上和地下部分,并将样品纵向切开、分段,于60℃条件下烘干,用精度0.01 g电子天平称量干物重,并记录数据。粉碎混合均匀后用浓H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定植株全钾含量[15]。钾素利用率计算公式为:

1.3数据处理

采用SPSS 18.0进行数据方差分析,同时用Excel 2007和OriginPro 8.5进行绘图。

2结果与分析

2.1微晶化处理对钾矿粉物理性状的影响

微晶活化是在外机械力的作用下而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程,这一过程需要消耗能量。在设定的条件下,微晶活化后的钾矿粉每吨产品的加工能耗较普通钾矿粉高了3.00×108J,而活化后的钾矿粉中位粒径较普通钾矿粉的降低了37.22%,比表面积增加了1.94倍,活化前后两个样品的粒径和比表面积变化差异显著(表1)。利用电子显微镜对活化前后样品进行表面形貌观察(图1),发现普通钾矿粉整体颗粒大,呈板块状,质感强,表面有明显的断口;而微晶活化后的钾矿粉表面形貌得到明显改善,其中微细颗粒增多,整体颗粒均一性良好,结构疏松,呈碎屑状。这说明在能耗较低的条件下,微晶活化可以显著改善钾矿粉的物理性状。

表1 不同处理时间钾矿粉的耗能量与物理参数

注:平均值±标准差,同一列中不同字母表示处理间差异显著(P<0.05),下同。

Note: Means±standard deviation. The different letters in the same column indicate significant difference atP<0.05. The same below.

2.2微晶化处理对钾矿粉中钾素释放的影响

由图2可知,微晶化钾矿粉累积释钾量在整个浸提过程中均显著高于普通钾矿粉。在0~12 d内,两种钾矿粉累积释钾曲线均呈抛物线型,钾素快速累积,在12 d时,微晶化钾矿粉释钾总量高达4569.7 mg/kg, 较普通钾矿粉高出了5.50倍。在12 d之后直至浸提结束,两种钾矿粉累积释钾曲线均表现为线性增加的趋势,其中微晶化钾矿粉增加幅度明显高于普通钾矿粉。浸提结束时,微晶化钾矿粉累积释钾量为6644.9 mg/kg,而普通钾矿粉仅为1121.6 mg/kg。这表明微晶活化可以促进钾矿粉中的钾素释放,微晶化钾矿粉中钾素释放量增多,既可以解决普通钾矿粉有效钾含量过低不能满足植物生长需要的缺点,同时又能避免水溶性钾肥钾释放太快,造成早期钾过剩,而后期钾元素偏低的现象。

图1 不同钾矿粉电镜照片Fig.1 SEM photograph of different potassium mineral PM:普通钾矿粉Potassium mineral;MPM:微晶化钾矿粉Modified potassium mineral. 下同The same below.

图2 不同处理钾矿粉钾素释放动态变化Fig.2 Changes of oxalic acid soluble K indifferent potassium mineral

图3 籽粒苋不同生育期叶绿素含量Fig.3 Chlorophyll content of the grain amaranthat different growth periods   图中不同字母表示各处理间差异达显著水平(P<0.05),下同。 The different letters affixed to treatment indicate significant difference at P<0.05. The same below.

2.3微晶化钾矿粉肥对盆栽籽粒苋生长的影响

2.3.1籽粒苋叶片叶绿素由图3可知,随着籽粒苋的生长发育,各施肥处理的叶片叶绿素含量均呈先升后降的趋势,其中在现蕾期明显高于其他生育期。与不施钾处理相比,施钾均可以不同程度地提高籽粒苋叶片叶绿素含量,除T2处理外,其他施钾处理较T0处理差异均达显著水平。在相同施钾条件下,籽粒苋叶绿素含量在整个生育期内从大到小的顺序均为T1>T4>T3>T2,其中常规施肥T1处理的叶绿素含量最高,显著高于T2处理,而与T3处理相比,除收获期外,生长中前期两者差异均显著。说明水溶性钾肥对籽粒苋叶绿素含量增加的效果比施用钾矿粉的好。2种钾矿粉间相比较,T3处理叶绿素含量在各个生育期内均高于T2处理,并在开花期和收获期时差异变大,说明随着籽粒苋的生长,对钾肥需求量加大,微晶化钾矿粉的供钾能力强于普通钾矿粉。配施T4处理的叶绿素含量除收获期外均显著高于T3处理,与T1处理相比,差异不显著。增施T5处理的叶绿素含量较T3处理高了0.78%~11.49%,除现蕾期外,其他生育期差异不显著;与T1处理相比,T5处理叶绿素含量均低于T1处理,除开花期外,差异不显著。

2.3.2籽粒苋株高和茎粗由图4可知,随着籽粒苋的生长发育,各施肥处理的株高均呈增加的趋势。与T0处理相比,施钾处理对籽粒苋的地上部分生长均有促进作用,且生长后期的作用大于生长前期。施钾处理中,各生育期内籽粒苋的株高均呈T1>T4>T5>T3>T2。幼苗期,常规施肥T1处理和配施T4处理的株高均显著高于钾矿粉处理,各钾矿粉处理间差异不显著。进入现蕾期,各施钾处理籽粒苋株高均有所提高,其中T1处理和T4处理仍高于钾矿粉处理,而与T5处理相比,差异逐渐减小;T3处理和T2处理间差异不显著,且明显低于T5处理。进入开花期以后,各施钾处理籽粒苋株高进一步提高,T1处理和T4处理较T5处理分别增加了5.49%和3.00%,差异不显著;T3处理的株高较T2处理增加了22.03%,差异显著;与T5处理相比,T3处理的株高低了8.90%,差异显著。收获期,各施钾处理籽粒苋株高均达到最大值,生长趋势与开花期相同。各施肥处理籽粒苋的茎粗也随着籽粒苋生长发育而增加,且施钾处理的茎粗增加幅度明显快于不施钾处理(图4)。各生育期内不同施肥处理籽粒苋的茎粗均呈T1>T4>T5>T3>T2>T0,与籽粒苋株高的生长趋势一致。总的来看,在籽粒苋生长的前期,籽粒苋植株幼小,根系不发达,水溶性钾肥对籽粒苋的生长促进效果更为明显。随着籽粒苋植株的生长,植株逐渐健硕,光合作用增强,侧根数目增多,籽粒苋植株对矿物钾素的吸收和利用能力变强,施用钾矿粉处理的促生效果逐渐显现。

图4 籽粒苋不同生育期植株的株高和茎粗Fig.4 Plant height and stem diameter of the grain amaranth at different growth periods

表2 籽粒苋植株的生物量和钾素利用情况Table2 Biomassandpotassiumuseefficiencyofthegrainamaranthindifferentfertilizationtreatment处理Treatments生物量Biomass(g/pot,DW)吸钾量Kuptake(mg/pot)钾肥利用率Kuseefficiency(%)T016.36±0.76d551.70±36.51f-T124.87±1.34a885.02±41.76a44.63T218.32±0.74c628.54±31.51e10.29T320.84±0.57b725.15±13.02d23.22T424.09±1.22a852.54±41.35b40.28T523.36±0.54a824.46±14.98c18.26

2.3.3 籽粒苋生物量和吸钾量 表2可知,施钾对籽粒苋生物量有显著影响,与T0处理相比,增加幅度为11.98%~52.02%。施钾处理中,籽粒苋的生物量从大到小的顺序为T1>T4>T5>T3>T2,其中T3处理的生物量较T2处理高了13.76%,差异显著;与T1处理相比,生物量显著低了16.20%。这说明在同一施钾条件下,微晶化钾矿粉促进籽粒苋生长的效果优于普通钾矿粉,但比水溶性钾肥差。与T3处理相比,T4处理和T5处理的生物量较T3处理分别增加了15.60%和12.09%,差异显著;与T1处理相比,T4处理和T5处理的生物量分别低了3.14%和6.07%,差异不显著。表明配施处理和增施处理效果优于单独施用微晶化钾矿粉处理,但与常规施肥处理相比,效果略差。

各施钾处理植株吸钾量显著高于T0处理,增幅为13.93%~60.42%。施钾处理植株吸钾量表现为T1>T4>T5>T3>T2,这与籽粒苋生长趋势一致,且各处理间差异显著(表2)。从钾肥利用率上看,常规施肥T1处理当季钾肥利用率最高,其次为配施T4处理,两个处理明显高于单独施用钾矿粉处理,这可能与所施钾肥中钾素的形态有关。与T2处理相比,T3处理的钾肥利用率提高了1.26倍,说明微晶化钾矿粉的有效性强于普通钾矿粉,促进了植物对钾素的吸收,提高了钾素的利用效率。

2.4微晶化钾矿粉肥对盆栽籽粒苋土壤钾素的影响

图5显示,随着籽粒苋的生长发育,不施钾T0处理的土壤速效钾含量逐渐下降;施用钾矿粉处理均呈先升后降的趋势,且在现蕾期速效钾含量最高,整个生育期内,变幅小;常规施肥T1处理和配施T4处理的土壤速效钾含量均在幼苗期最大,随后迅速降低,其中T1处理的变化幅度最大。等钾量施肥处理中,T1处理的土壤速效钾含量在籽粒苋生长期内均最大,显著高于施用钾矿粉处理(T2和T3),但随着籽粒苋的生长,对钾素的吸收和利用,3个处理土壤速效钾含量差异逐渐减小。2种钾矿粉间相比,T3处理各个时期的速效钾含量均高于T2处理,并在施肥中后期,差异达到显著水平,说明微晶化钾矿粉有效性强于普通钾矿粉,更易于被植物活化和利用。配施T4处理的速效钾含量较T3处理有所提高,除收获期外,差异显著;增施T5处理的速效钾含量较T3处理提高了3.31%~9.95%,除幼苗期外,差异显著。表明配施和增施处理对土壤速效钾含量增加的效果均强于单倍施用微晶化钾矿粉处理,但增效表现的时期不同,配施处理主要表现在籽粒苋生长的中前期,而增施处理在籽粒苋生长的中后期效果更为明显。

图5 籽粒苋不同生育期土壤中速效钾和缓效钾含量Fig.5 Soil rapidly available K and slowly available K of the grain amaranth at different growth periods

由图5还可以看出,随着籽粒苋的生长发育,不施钾T0处理和施用普通钾矿粉T2处理的土壤缓效钾含量逐渐降低,其他施钾处理的土壤缓效钾含量均呈先增后降的趋势,其中T1处理的土壤缓效钾含量变幅最大。与不施钾处理相比,施钾均可不同程度地提高土壤缓效钾含量,且现蕾期的作用大于其他生育期。幼苗期,T1处理的土壤缓效钾含量显著高于其他施钾处理,除T1处理外,各施钾处理间差异不显著。进入现蕾期,除T2处理外,各施钾处理土壤缓效钾含量均有所提高,各处理间差异不显著。进入开花期以后,各施钾处理土壤缓效钾含量开始降低,当进入收获期时,土壤缓效钾含量继续降低,此时,增施T5处理的缓效钾含量较T1处理增加了1.30%,各施钾处理间差异不显著。

3讨论

3.1微晶化钾矿粉的释钾机理

矿质元素从硅酸盐矿物中释放是一种表面扩散的过程[16],主要受颗粒粒径、比表面积和晶格结构的影响[17]。该溶解过程分为两个阶段,抛物线快速释放期和线性平稳释放期,第一阶段释放主要是由于微细颗粒和活性晶位数引起的,反应机理为表面离子交换;第二阶段受固有晶格结构和晶格缺陷数的束缚影响[18-19]。在强机械力的作用下,微晶化钾矿粉的物理性状得到明显的改善,具有小粒径、高比表面积和良好的表面形貌等特点。除了上述表观现象外,强机械力作用也会促使矿物内部的晶格结构发生畸变和错位,导致晶体无序化组分增多,使矿物的晶格结构处于亚稳、高能活性状态[20]。这些物理性状的改善增大了单位质量的矿粉与浸提溶液接触的面积,提高了参与化学反应的有效位点数,进而加速了钾矿粉中钾素的溶出。本试验结果也表明,微晶化钾矿粉的释钾能力明显优于普通钾矿粉,60 d累积释钾总量较普通钾矿粉提高了4.92倍。这与Kleiv和Thornhill[21],Priyono和Gilkes[22]在富钾硅酸盐矿物上的研究结果是一致的。

3.2微晶化钾矿粉的肥效评估

关于非水溶性含钾矿物作为肥料或者土壤改良剂直接施用的研究已有很多,但对其农学效果的评价一直都存在争议。Gillman等[23],Coroneos等[24]和晏结义等[8]研究表明硅酸盐含钾矿物对改良土壤和促进植物生长均有积极的作用;然而Bolland和Baker[10]及Bakken等[11]在小麦(Triticumaestivum)和黑麦草(Loliumperenne)上的研究则认为硅酸盐含钾矿物不能满足作物对钾素的需求,甚至会造成作物减产。对于上述争议结果,Priyono和Arifin[25]认为产生这种现象的原因是试验选用的矿物颗粒粒径大,钾素释放慢造成的。本试验结果也表明颗粒较大的普通钾矿粉施用后对籽粒苋的生长促进效果不明显,而经过微晶活化后的钾矿粉的肥效明显优于普通钾矿粉,差异达到显著水平。

本研究还表明,等钾量施用微晶化钾矿粉的肥效明显弱于水溶性钾肥处理,而增加微晶化钾矿粉的用量或配合施用微晶化钾矿粉与氯化钾都可以较大幅度促进籽粒苋的生长,效果好于单倍施用微晶化钾矿粉且肥效接近于水溶性钾肥氯化钾。用微晶化钾矿粉代替部分氯化钾,减少化学钾肥的施用量,也是解决我国钾肥不足问题的切实途径。但微晶化钾矿粉的施用量仍较大,今后要对微晶化钾矿粉的二次活化、施用方法和肥料后效进行更深入的研究。

3.3微晶化钾矿粉的应用前景

微晶化钾矿粉属于长效硅钾肥,肥料中的养分不易随水土流失,不含氯离子,可以作为忌氯作物和有机种植业的可靠钾源。微晶化钾矿粉的制备工艺简单,不需耗酸,无需加热,无有害物质排放,其原料分布广泛,可以就地取材,设备投入和运行成本均低,可明显降低成本。更重要的是,这一新产品的原料可以利用非水溶性钾矿,为非水溶性钾矿在农业上的应用提供了高效利用技术途径,可以节约紧缺的钾盐资源,对于缓解日益尖锐的钾危机有重要意义。

4结论

钾矿粉经过微晶活化120 min后,具有小粒径,高比表面积,粗糙的表面形貌等物理特性。这些物理特性的改善促进了钾矿粉中钾素的释放,提高了钾矿粉中钾素的有效性。施入土壤后,微晶化钾矿粉肥效明显优于普通钾矿粉。合理施用微晶化钾矿粉(配施和增施)还可以显著促进籽粒苋植株生长和对钾素的吸收,并提高土壤中速效钾和缓效钾的含量,肥效接近于常规施肥处理。

References:

[1]Zhang Y Y, Ren T, Lu J W,etal. Effect of different forms of potassium fertilizer ratio on rape biomass and potassium nutrient utilization. Soil and Fertilizer Science in China, 2013, (3): 74-77.

[2]Shang Z C, Liu G, Bao J. Progress and prospect of technology for development of potassium resources in China. Chemical Fertilizer Industry, 2012, (4): 5-8.

[3]Qu J F, Zhao F J, Fu S B. Current situation and application prospects of water insoluble potash. Modern Chemical Industry, 2010, 30(6): 16-19.

[4]Yan H Y, Liu K X, Liao Z W. The effect of chemical, biological activation on potassium release from K-feldspar. Journal of South China Agricultural University, 2013, 34(2): 149-152.

[5]Gu H N, Wang N, Yang Y Q. Research progress of preparing potash fertilizer with potassium-bearing minerals. Chemical Industry and Engineering Progress, 2011, 30(2): 2450-2455.

[6]Liu J, Han Y X, Yin W Z. Current situation and prospect of preparing potash fertilizer with potassium-bearing minerals. Non-Ferrous Mining and Metallurgy, 2005, 21: 172-174.

[7]Wang J G, Zhang F S, Cao Y P,etal. Effect of plant types on release of mineral potassium from gneiss. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56: 37-44.

[8]Yan J Y, Wu M R, Xiao Y S. Effect of mineral potash fertilizer in red soil. Non-Metal Mine, 2003, 26(4): 27-28.

[9]Priyono J, Gilkes R J. High-energy milling improves the effectiveness of silicate rock fertilizer: a greenhouse assessment. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2008, 39: 358-369.

[10]Bolland M D A, Baker J M. Powdered granite is not an effective fertilizer for clover and wheat in sandy soils from western Australia. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56: 59-68.

[11]Bakken A K, Gautneb H, Sveistrup T,etal. Crushed rocks and mine tailings applied as K fertilizers on grassland. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56: 53-57.

[12]Hinsinger P, Bolland M D A, Gilkes R J. Silicate rock powder: effect on selected chemical properties of a range of soils from western Australia and on plant growth as assessed in a glasshouse experiment. Fertilizer Research, 1996, 45: 69-79.

[13]Wang D S, Liang C H, Du L Y. Effect of organic acids on K release from K-bearing minerals. Journal of Shenyang Agricultural University, 2007, 38(1): 65-69.

[14]Shen Q H, Wang H Y, Zhou J M,etal. Dynamic release of potassium from potassium bearing minerals as affected by ion species in solution. Soils, 2009, 41(6): 862-868.

[15]Lu R K. Analytical Methods for Soil and Agro-chemistry[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2000.

[16]Xu Z M, Huang R Q, Tang Z G. Kinetics of silicate mineral dissolution and its implications for landslide studies. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(9): 1479-1490.

[17]Xu X Y, Ma Y J. K-release from potassium-containing minerals in soil and its significance for plant nutrition. Chinese Journal of Soil Science, 2001, 32(4): 173-176.

[18]Eick M J, Grossl P R, Golden D C,etal. Dissolution kinetics of a lunar glass simulant at 25℃: the effect of pH and organic acids. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1996, 60(1): 157-170.

[19]Oelkers E H, Gislason S R. The mechanism, rates and consequences of basaltic glass dissolution: I. An experimental study of the dissolution rates of basaltic glass as a function of aqueous Al, Si and oxalic acid concentration at 25℃ and pH=3 and 11. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2001, 65(21): 3671-3681.

[20]Li W W, Wu R H, Liu Z. Mechano-chemical effects brought from superfine grinding tourmaline. Bulletin of The Chinese Ceramic Society, 2010, 29(1): 66-71.

[21]Kleiv R A, Thornhill M. Production of mechanically activated rock flour fertilizer by high intensive ultrafine grinding. Minerals Engineering, 2007, (20): 334-341.

[22]Priyono J, Gilkes R J. Dissolution kinetics of milled-silicate rock fertilizer in organic acid. Journal of Tanah Trop, 2008, 13(1): 1-10.

[23]Gillman G P, Burkett D C, Coventry R J. Amending highly weathered soils with finely ground basalt rock. Applied Geochemistry, 2002, (17): 987-1001.

[24]Coroneos C, Hinsinger P, Gilkes J R. Granite powder as a source of potassium for plants: a glasshouse bioassay comparing two pasture species. Fertilizer Research, 1996, 45: 143-152.

[25]Priyono J, Arifin Z. Adding organic matter enhanced the effectiveness of silicate rock fertilizer for food crops grown on nutritionally disorder soils: a glasshouse assessment. Journal of Tanah Trop, 2012, 17(2): 97-104.

参考文献:

[1]张洋洋, 任涛, 鲁剑巍, 等. 不同形态钾肥配比对油菜生物量及钾肥利用率的影响. 中国土壤与肥料, 2013, (3): 74-77.

[2]商照聪, 刘刚, 包剑. 我国钾资源开发技术进展与展望. 化肥工业, 2012, (4): 5-8.

[3]曲均峰, 赵福军, 傅送保. 非水溶性钾研究现状与应用前景. 现代化工, 2010, 30(6): 16-19.

[4]鄢海印, 刘可星, 廖宗文. 化学及生物活化钾长石的释钾效果比较. 华南农业大学学报, 2013, 34(2): 149-152.

[5]顾汉念, 王宁, 杨永琼. 不溶性含钾岩石制备钾肥研究现状与评述. 化工进展, 2011, 30(11): 2450-2455.

[6]刘杰, 韩跃新, 印万忠. 难溶性钾矿资源制备钾肥研究现状及展望. 有色矿冶, 2005, 21: 172-174.

[8]晏结义, 吴美仁, 肖雨生. 矿物钾肥在红壤中的试验效果分析. 非金属矿, 2003, 26(4): 27-28.

[13]王东升, 梁成华, 杜立宇. 有机酸对含钾矿物钾素释放的影响. 沈阳农业大学学报, 2007, 38(1): 65-69.

[14]沈钦华, 王火焰, 周健民, 等. 含钾矿物中钾的释放及其与溶液环境中离子种类的关系. 土壤, 2009, 41(6): 862-868.

[15]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000.

[16]徐则民, 黄润秋, 唐正光. 硅酸盐矿物溶解动力学及其对滑坡研究的意义. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(9): 1479-1490.

[17]徐晓燕, 马毅杰. 土壤矿物钾的释放及其在植物营养中的意义. 土壤通报, 2001, 32(4): 173-176.

[20]李雯雯, 吴瑞华, 刘贞. 电气石超细粉碎机械力化学效应研究. 硅酸盐通报, 2010, 29(1): 66-71.

*Potassium release characteristics of microcrystalline potassium mineral and its effects on growth of grain amaranth

LV Le-Fu1,2, DOU Xing-Xia1,2, ZHANG Hong-Wei1,2, XIE Xing-Yuan1,2, GAI Guo-Sheng3

1.NationalCenterforQualitySupervisionandTestingforFertilizers(Shandong),Linyi276000,China;2.LinyiProductQualitySupervisionandTestingInstitute,Linyi276000,China; 3.KeyLaboratoryofAdvancedMaterialsSponsoredbytheEducationMinistryofChina,DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China

Abstract:In order to improve potassium availability, potassium minerals were finely ground in a microcrystalline mill with an organic activator, and the physical properties studied, including kinetics of potassium release and fertilizer efficiency. The results showed that the physical and chemical characteristics of the microcrystalline potassium mineral were improved significantly. Compared to the untreated potassium mineral, the median particle size was decreased by 37.22%, the specific surface area was increased by 194.14% and the total dose of potassium in 60 days was improved by 492.44%. After application of the microcrystalline potassium mineral to soil as fertilizer, plant height, stem diameter and biomass were increased by 12.16%, 20.55% and 13.76%, respectively, compared to the unground potassium mineral treatment. Application of finely ground potassium minerals also raised the levels of soil rapidly available K, and slowly available K, and these differences were statistically significant, compared to application of unground potassium mineral. The stimulation to growth of grain amaranth from a treatment which applied increments of microcrystalline potassium feldspar mineral or a combined application of microcrystalline potassium mineral and potassium chloride was less than that obtained from a conventional potassium chloride fertilizer treatment, but not significantly so (P>0.05).

Key words:microcrystalline; potassium mineral; grain amaranth; soil potassium

作者简介:吕乐福(1986-),男,陕西乾县人,工程师,博士。E-mail:lvlefu@126.com

基金项目:国家自然科学基金项目(51374136)和山东省自主创新成果转化重大专项支撑项目(2013ZHZXJA0307)资助。

*收稿日期:2015-02-05;改回日期:2015-05-06

DOI:10.11686/cyxb2015072

http://cyxb.lzu.edu.cn

吕乐福, 窦兴霞, 张红卫, 解兴元, 盖国胜. 微晶化钾矿粉的释钾特征及对籽粒苋生长的影响. 草业学报, 2016, 25(1): 126-133.

LV Le-Fu, DOU Xing-Xia, ZHANG Hong-Wei, XIE Xing-Yuan, GAI Guo-Sheng. Potassium release characteristics of microcrystalline potassium mineral and its effects on growth of grain amaranth. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(1): 126-133.

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