毕业设计（论文）-黄山市屯光镇土壤中缓效钾和速效钾的测定和分析.doc

黄山学院 生命与环境科学学院 学士学位论文 本科毕业论文（设计）( 2014 届 ) 题 目： 黄山市屯光镇土壤中缓效钾和速效钾的测定和分 析 学 院： 生命与环境科学学院 专 业： 生物科学 学生姓名： 学号： 21009041043 指导教师： 职称（学位）： 副教授 合作导师： 职称（学位）： 副教授 完成时间： 2014年5月23日 成 绩： 综合成绩： 等级： 黄山学院教务处第 15 页 共 15 页 学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）： 2014年5月23日1 目 录摘要英文摘要1引言12材料与设备32.1材料与试剂32.2仪器与设备33实验方法33.1乙酸铵溶液的配制43.2钾标准溶液的配制 43.3硝酸溶液的配制43.4土样分析步骤43.5实验结果计算方法44结果与分析54.1屯光镇各行政村分布图54.2土壤缓效钾和速效钾分级标准54.3屯光镇各行政村缓效钾和速效钾现状分析64.4屯光镇各行政村速效钾、缓效钾与其他地区的比较85结论与讨论95.1结论95.2原因分析95.3建议9参考文献10致谢10 1 黄山市屯光镇土壤缓效钾和速效钾的测定和分析任珂珂（21009041043）导师：徐静（副教授）（黄山学院生命与环境科学学院）摘要：对黄山市屯溪区屯光镇各行政村的450个土壤土样速效钾和缓效钾含量进行测定及分析。研究结果表明黄山市屯溪区屯光镇速效钾和缓效钾的含量平均值分别为51.2 mg/kg和687 mg/kg，按国家标准分类速效钾和缓效钾含量分属于4级和2级，按安徽标准分类速效钾含量属于级。全镇缓效钾含量均值最低为留村村540 mg/kg、最高为富礼村874 mg/kg；速效钾含量均值最低为南溪南村42.4 mg/kg、最高为上草市村68.1 mg/kg。关键词：黄山市；缓效钾；速效钾；土壤 Measurement and Analysis on the Slowly Available Potassium and Rapidly Available Potassium in the Soil from Tunguang Town of Huangshan City Ke-Ke REN (21009041043) Supervisor: Jing XU (Associate Professor) (College of Life and Environment sciences, Huangshan University, Huangshan 245041 China)Abstract: In Tunguang Town, Tunxi district of Huangshan city, The content of the available potassium and slowly available potassium were determined and analyzed in 450 soil samples. The results showed that the average content of available potassium and slowly available potassium were 51.2 mg/kg and 687 mg/kg in this area. Classified by national standard, the content of available potassium and slowly available potassium belong to the 4 and 2. The available potassium belonged to the 4 with the standard of Anhui. Of all parts in this town, the Liuliu village, the soil of which contain the slowly available potassium of 540 mg/kg, was the lowest amount when compared with other villages. The opposite of the data is Fuli village with 874 mg/kg. Nanxi village contained the available potassium of 42.4 mg/kg, which was the lowest part far beyond the average content. The highest one is Shangcao village with the content 68.1 mg/kg.Key Words: Huangshan city; slowly available potassium; available potassium; soil 1 1 引言 黄山市地处安徽省的南端，位于新安江上游，东南与浙江接壤，是沿海与内陆腹地的过渡地带 （崔淑卿，2006），介于 29243031 N，1171211853 E，面积9807 km2。境内海拔最高为黄山莲花峰约1873 m，最低为歙县街口约为90 m，相对高度达1783 m （曹健康等，2008）。天目山脉和黄山山脉是境内主要山脉，巍峨险峻，群峰耸立，层峦叠翠，是闻名中外的风景胜地。黄山市年平均气温1417 ，大部分地区冬无严寒，年平均降水量约为1680 mm，主要降水时间多集中于57月，最高达2700 mm，相对湿度为78%。黄山市且位于北亚热带，为湿润性季风气候，空气湿度较大，四季雨水充沛，所以黄山市水热资源异常丰富，适合植被生长。黄山市拥有十分优越的森林资源与自然条件，全市分布着约七百一十种自然生长的树种和三百多种引种培育的树种，共计一千多种。其中，包括花榈木，香果树，红椿等国家重点保护的珍贵树种，还拥有约15种省级保护植物，都具有极高的经济价值，对生态和经济做出了不小的贡献；红豆杉、黄山松、青檀和光皮桦等一百二十余种树木属于优质的建筑用材树种，这些树种都极其珍贵经济价值极高。黄山市的主要植被类型有中亚热常绿阔叶林、落叶阔叶混交林、山地灌丛草甸和针阔混交林。黄山市全市的植被覆盖率高达76%，木材蓄积量约为2410万立方米，毛竹约为5100万株，茶叶年产量约为2.6万吨左右，黄山市每年为市场提供大量的生产木材和茶叶，这为黄山市的经济发展做出了不小的贡献。黄山市屯溪区土壤状况分为两种，中低山地主要为黄壤和山地黄棕壤，土壤较为厚实且含石砾较多，因此拥有良好的透水透气性，土壤肥力很高，适宜多种植被生长；而丘陵地带主要为红壤和紫色土，土壤密度较大且呈现出酸性，因此肥力较差，但又由于光照及水热条件良好，适合栎、松、油等植被生长。山麓盆地、平原谷地与溪河两岸多砂壤土和冲积土，对于农业耕作都有良好的促进作用。黄山市植被覆盖率高达76%，境内有国家级自然保护区、三个省级自然保护区和三个国家森林公园 （张慧冲等，2005），正是因为拥有如此丰富复杂的生态环境使得黄山市的自然资源充足，使得土壤中缓效钾和速效钾含量分布多样。黄山市地处北亚热带，属于湿润性季风气候，具有温和多雨，四季分明的特征。年平均气温1516C，大部分地区冬无严寒，无霜期236天。平均年降水量1670毫米，最高达2708毫米。降水多集中于58月，水热资源十分丰富，适宜多种林木、茶叶、果树及农作物生长。土壤中钾素以离子态、化合物态和矿物态3种形态存在，并在一定条件下相互转化。离子态K+较为复杂，可以存在于土壤溶液、有机物中，也可被土壤胶体所吸附（可交换态），或进入黏土矿物晶层间（非交换态）。化合物态和矿物态钾都以相对稳定的分子结构存在。其中可交换态的钾成为速效钾（通常土壤中存在水溶性钾,因为这部分钾能很快地被植物吸收利用），非交换态的成为缓效钾（指存在于层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘,不能被中性盐在短时间内浸提出的钾,因此,也叫非交换性钾,占土壤全钾的1%10%）。许多研究表明，土壤缓效钾和速效钾的含量可以作为土壤供钾能力的指标（张效朴等，1978）。 钾做为组成人体的大量元素。是人体中要的组成成分。是绝大多数生物体必不可少的一种元素。日常食物中含有丰富的钾元素。海藻类食品一般含钾较多，例如，100克紫菜含钾1640毫克，是含钠量的17.5倍；海带含钾是钠的2.2倍；羊栖菜含钾量是钠的3.1倍。因此，紫菜汤、紫菜蒸鱼、紫菜肉丸、拌海带丝、海带炖肉等，应当是夏季菜肴的上品。此外，菠菜、苋菜、香菜、油菜、甘蓝、芹菜、大葱、青蒜、莴笋、土豆、山药、鲜豌豆、毛豆以及大豆及其制品也含钾较高；粮食以荞麦面、红薯含钾量较高；水果以香蕉含钾最丰富 （张纤纹，2000）。 钾不仅是植物生长发育所必需的营养元素，还是植物生长所需三大肥料之一。植物生长发育所需钾的含量仅次于氮，农业生产实践证明，施钾肥对提高作物产量和改进品质有明显作用 （彭克明，2000）。钾还能增强作物的抗虫害、抗倒伏、抗旱、抗寒、和抗热等能力（胡蔼堂，2003），从而提高作物的产量和品质，而土壤钾素中的速效钾是当季作物吸钾的主要来源 （慕成功，1995）。 钾在土壤中以KCl、K2SO4等盐类形式存在，在水中解离成K+而被根系吸收。在植物体内钾呈离子状态。钾主要集中在生命活动最旺盛的部位，如生长点、形成层、幼叶等。钾在细胞内可作为60多种酶的活化剂，如丙酮酸激酶、果糖激酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、淀粉合成酶、琥珀酰CoA合成酶、谷胱甘肽合成酶等。因此钾在碳水化合物代谢、呼吸作用及蛋白质代谢中起重要作用。钾能促进蛋白质的合成,钾充足时，形成的蛋白质较多，从而使可溶性氮减少。钾与蛋白质在植物体中的分布是一致的，例如在生长点、形成层等蛋白质丰富的部位，钾离子含量也较高。富含蛋白质的豆科植物的籽粒中钾的含量比禾本科植物高。同时K+是构成细胞渗透势的重要成分。在根内K+从薄壁细胞转运至导管，从而降低了导管中的水势，使水分能从根系表面转运到木质部中去；K+对气孔开放有直接作用，离子态的钾，有使原生质胶体膨胀的作用，因此缺少K+植株茎杆柔弱,易倒伏、抗旱、抗寒性降低，叶片失水，蛋白质、叶绿素破坏，叶色变黄而逐渐坏死。缺钾有时也会出现叶缘焦枯，生长缓慢的现象，由于叶中部生长仍较快，所以整个叶子会形成杯状弯曲或发生皱缩。当前有关土壤缓效钾和速效钾的研究较多，大量实验结果表明土壤中缓效钾和速效钾的含量受多种因素的影响。孙维侠等（2005）的研究关于长江三角洲典型农田土壤速效钾的时空演变特征，研究分析表明，农田土壤速效钾的时空分异特征主要是由于当地秸秆还田面积减少、肥料养分比例的调整和种植结构变化造成的。鲁剑巍等（2003）研究关于湖北省近十年油菜施钾效果及土壤速效钾临界值初步判断，结果表明油菜施钾效果与土壤速效钾含量水平密切相关，与土壤缓效钾含量呈一定负相关，但相关性不明显。土壤质地明显影响施钾的效果，总体而言轻质土壤施钾（速效钾临界值55 mg/kg）效果高于黏质土壤(速效钾临界值46 mg/kg)。廖先苓等（1977）在苏州地区某些土壤类型上研究水稻对土壤缓效钾的利用情况，研究表明植稻期间土壤缓效钾的释放率似与土壤粘粒含量有关，相对于粘粒含量低的，缓效钾的释放率大些。张拥民等（2012）研究南陵县耕作土壤速效钾含量分布状况分析表明南陵县土壤速效钾的平均含量为58.7 mg/kg，低于100 mg/kg的面积占93.3%，土壤速效钾缺失。为南陵县钾素养分的综合评价、管理和合理施肥提供科学依据。 土壤中缓效钾和速效钾的测定目前在我国多以中性乙酸铵溶液浸提、火焰光度计法测定土壤速效钾含量的方法和以热硝酸浸提、火焰光度计法测定土壤缓效钾含量的方法。该方法的实验原理是以中性醋酸铵溶液为浸提剂时，NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换，连同水溶液K+(二者合称速效钾)一起进入溶液。浸出液中的钾直接用火焰光度计测定。 综上所述，在耕作和农业生产过程中，钾肥施用量的多少以及施用方式的不合理，不仅导致作物品质下降，而且还会造成资源的浪费和生态的破坏，甚至对人类的身体健康造成危害 。清楚了解影响土壤中钾素含量的因素就是解决上述问题的重要途径。分析缓效钾和速效钾的含量对于合理施用钾肥、减少污染、提高食品安全以及为人类生存提供一个安全良好的环境具有重要意义。本实验研究黄山市屯溪区屯光镇土壤中缓效钾和速效钾含量的测定，比较分析其变化，对资源的合理利用以及生态环境的平衡有极其重要的理论和实际意义。以期为屯光镇土壤钾素的科学管理、合理施肥提供一定的科学依据。2 材料与设备2.1 材料与试剂黄山市屯溪区屯光镇的水稻土土壤；乙酸铵溶液C（CH3COONH4）=1.0 MOL/L；钾标准溶液C（K）=100 ug/ML；硝酸溶液C1 mol/L。2.2 仪器与设备火焰光度计-FP6450（杭州汇尔仪器设备有限公司），容量瓶，胶头滴管，玻璃棒，试管，温度计，101A电热鼓风干燥箱（苏州市吴江区丰杨烘箱制造厂），烧瓶，移液管，HY-4型多用振荡器（海滨仪器有限公司），油浴锅等。3 实验方法 3.1 乙酸铵溶液配制称取77.08 g乙酸铵溶于近1 L水中。用稀乙酸CH3COOH或氨水（1+1）（NH4H2O）调节pH为7.0。用水稀释至1 L。该溶液不宜久放。3.2 钾标准溶液的配制称取经110 烘2 h的氯化钾0.1907 g溶于乙酸铵溶液中。并用盖溶液定容至1 L。3.3 硝酸溶液的配制量取62.5 ml浓硝酸（HNO3，P=1.42 g/ml，化学纯。）稀释至1 L。 硝酸溶液C=0.1 mol/L：量取100 ml硝酸，稀释至1。 3.4 土样分析步骤速效钾：称取经1 mm孔径筛的风干土样5.00 g。于200 ml塑料瓶中（或100 ml三角瓶中）。加入50 ml乙酸铵溶液（2）。土液比为1:10。盖紧瓶塞。在20-25度下150-180/min震荡30分，干过滤。滤液直接在火焰光度计上测定。同时做空白试验。分别吸取钾标准溶液（2）体积：0.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00于50ml容量瓶中，用乙酸铵溶液(2)定容即为浓度（u/g）0、6、12、18、24、30的钾标准系列溶液。以钾浓度为0的溶液调节仪器0点。用火焰光度计测定。绘制标准曲线或求回归方程。 缓效钾：称取通过1mm孔径筛的风干土样2.50 g于消煮管中。加入25.0ml硝酸溶液（C=1 mol/L）土液比为1:10。摇匀，在瓶口插入弯颈小漏斗，可将多个消煮管置于铁丝笼中，放入温度为130-140度的油浴（或磷酸浴）中。于120-130度下煮沸（从沸腾开始准确计时）10 min取下。稍冷，称热过滤于100 ml容量瓶中，用硝酸溶液（C=0.1 mol/L）洗涤消煮管4次。每次15 ml。冷却后定容。火焰光度计测定。同时做空白实验。分别吸取钾标准溶液（C=100 g/ml）0、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00于50 ml容量瓶在红。加入15 ml硝酸溶液（C=1 mol/L）定容，即为浓度（ug/ml）0、6、18、24、30的钾标准系列溶液。以钾浓度为0的溶液调节仪器0点，火焰光度计测定，绘制标准曲线或求回归方程。3.5 实验结果计算方法土壤速效钾的含量以钾的质量分数W1计，数值以mg/kg计。 W1=C1*V1/M1 C1：查标准曲线或求回归方程而得待测也中钾浓度的数值，单位为ug/ml V1：浸提剂体积的数值，单位为ml M1：试样的质量的数值，单位为g土壤缓效钾的含量以以钾的质量的W2计，数值以mg/kg计 W2=C2*V2/M2-W1 C2：查标准曲线或求回归方程而测得待测量液中钾的浓度数值，单位为ug/ml V2：测定时定容体积的数值，单位为ml M2：试样的质量的数值，单位为g 4 结果与分析 4.1 屯光镇各行政村分布图 图1 黄山市屯光镇各行政村分布图 4.2 土壤速效钾和缓效钾分级标准表4-1 全国第二次土壤普查速效钾和缓效钾分级标准分级速效钾（mg/kg）分级 缓效钾（mg/kg）1 很丰富2001 很丰富6002 丰富1502002 丰富6005003 中等1001503 中等5004004 缺乏501004 缺乏4003005很缺乏30505很缺乏3002006极缺乏306极缺乏200 国家第二次土壤普查后，将速效钾和缓效钾含量划分为六个等级，1级表示土壤速效钾、速效钾含量很丰富，含量分别为大于200 mg/kg和600 mg/kg；2级表示土壤速效钾、缓效钾含量丰富，含量分别为150200 mg/kg和600500 mg/kg；3级表示土壤速效钾、缓效钾含量中等，含量分别为100150 mg/kg和500400 mg/kg；4级表示速效钾、缓效钾含量缺乏，含量分别为50100 mg/kg和400300 mg/kg；5级表示速效钾、缓效钾含量很缺乏，含量分别为3050 mg/kg和300200 mg/kg；6级表示速效钾、缓效钾含量极缺乏，含量分别为小于30 mg/kg和小于200 mg/kg。 4.3 屯光镇各行政村缓效钾和速效钾现状分析表4-2 不同行政村的平均速效钾含量比较村的名称经度纬度样本数（n）最大值（mg/kg）最小值（mg/kg）平均值（mg/kg）云村村引11816E2948N35208.824.348.2社屋前村11818E2946N30114.634.451.2湖边村11820E2944N35152.935.551.9尤溪村11820E2944N35116.630.648.8下草市村11817E2947N35104.131.648.6茶场村11817E2947N35102.731.546.5留村村11823E2943N35131.531.250.9浯村村11823E2945N35132.432.050.1富礼村11823E2945N35159.435.652.6篁墩村11821E2946N35285.130.062.6上草市村11820E2944N35138.543.768.1汉沙村11822E2945N3575.738.844.2南溪南村11821E2944N3583.334.542.4从表2中我们可以看出：对屯光镇采样的13个行政村的土壤速效钾含量进行测定表明上草市村土壤速效钾平均含量最高，为68.1 mg/kg，南溪南村最低，为42.4 mg/kg。从大到小依次为：上草市村篁墩村富礼村湖边村社屋前村留村村浯村村尤溪村下草市村云村村引茶场村汉沙村南溪南村。其中各行政村中最低含量为24.3 mg/kg，最高为208.8 mg/kg，二者差异较大。由表2可知屯光镇13个采样行政村中云村村引、尤溪村、下草市村、茶场村、汉沙村、南溪南村速效钾含量属5级，其余7村速效钾含量属4级。由此可以看出黄山市屯光镇土壤速效钾含量皆表现为缺乏状态。 表4-3 不同行政村的平均缓效钾含量比较村的名称经度纬度样本数（n）最大值（mg/kg）最小值（mg/kg）平均值（mg/kg）云村村引11816E2948N351569461741社屋前村11818E2946N301036449707湖边村11820E2944N351146398716尤溪村11820E2944N351013352698下草市村11817E2947N351073284621茶场村11817E2947N351023416586留村村11823E2943N35819229540浯村村11823E2945N35964362578富礼村11823E2945N352536543874篁墩村11821E2946N351029265556上草市村11820E2944N351190387648汉沙村11822E2945N351466502856南溪南村11821E2944N351115534806从表2中我们可以看出：对屯光镇采样的13个行政村的土壤缓效钾含量进行测定表明缓效钾平均含量最高的为富礼村，874 mg/kg，留村村最低，为540 mg/kg 。从大到小依次为：篁墩村上草市村社屋前村云村村引湖边村南溪南村茶场村富礼村汉沙村留村村浯村村下草市村尤溪村。其中各行政村中最低含量为229 mg/kg，最高为2536 mg/kg，二者差异较大。由表3可知屯光镇13个采样行政村中茶场村、留村村、浯村村、篁墩村四村缓效钾含量属2级，其余9村缓效钾含量属1级。由此可以看出黄山市屯光镇土壤缓效钾含量皆表现为丰富状态。由表2 、3可知屯光镇13个行政村中土壤速效钾含量为缺乏，部分村落甚至达到很缺乏。而缓效钾含量在丰富、很丰富等级。其中篁墩村、上草市村土壤中缓效钾和速效钾含量相对较高，而其他11个镇含量较低且含量相近。这可能与行政区域的土地利用方式、施肥习惯和成土母质有关。因土壤中的速效钾含量受土壤缓效钾贮量的控制。当速效钾消耗后再补充的数量取决于缓效钾的贮量和释放速度。故速效钾与缓效钾相结合可以较全面地评价当季土壤的供钾状况。一般缓效钾含量低于500 mg/kg时，其供钾潜力属中等以下。在此情况下，当土壤速效钾消耗后，能补充的数量并不多，故施用钾肥一般有效。 4.4 屯光镇各行政村速效钾、缓效钾与其他地区的比较黄山市屯光镇土壤速效钾平均含量为51.2 mg/kg。通过对其他地区的土壤速效钾含量的了解，陕西省商洛市土壤速效钾平均含量为139 mg/kg，江苏省淮安市土壤速效钾平均含量为153 mg/kg，安徽省亳州市土壤速效钾平均含量为200 mg/kg，江苏省金坛市平均土壤速效钾含量为117 mg/kg，安徽省南陵县土壤速效钾平均含量为58.7 mg/kg，均高于黄山市土壤有效硫平均含量。 图4-2 黄山市屯光镇与不同地区速效钾含量的比较 而屯光镇缓效钾平均含量为687 mg/kg，通过对其他地区的土壤缓效钾钾含量的了解，河南省土壤缓效钾平均含量为863 mg/kg，江苏省淮安市土壤缓效钾平均含量为600 mg/kg，云南省宁蒗县土壤缓效钾平均含量为157.28 mg/kg，安徽濉溪县土壤缓效钾平均含量为504.64 mg/kg，陕西省土壤缓效钾平均含量1024 mg/kg。 由此可以看出全国范围内土壤缓效钾含量差异比较大。而钾素的含量主要受成土母质的影响，云南宁蒗县土壤母岩为白云岩，性脆，硬度小，易风化成白色石粉使其不容的钾素释放出来以速效钾形式存在，所以缓效钾含量相对较低；而陕西土壤性质多为黏土使钾素与其结合多以缓效钾形式存在，所以缓效钾含量较高。 图4-3 黄山市屯光镇与不同地区速效钾含量的比较 5 结论与讨论 5.1 结论研究结果表明，整个黄山市屯光镇的缓效钾平均含量为687 mg/kg，相比于国家标准属于1级。速效钾平均含量为51.2 mg/kg，相比于国家标准属于4级。而安徽省关于土壤速效钾分级标准为丰富200；较丰富200150；中等150100；缺乏10050；极缺乏50，故按照安徽省标准属于级。从数据分析可以看出，屯光镇耕作土壤普遍缺钾，严重制约了农作物产量提高。5.2 原因分析黄山市土壤呈酸性，一般的pH值在5.06.5之间，个别还小于5，呈强酸性， 酸性土壤形成与气候有关，地处湿热地带，由于高温多雨，土壤的分解与矿化过程加快，水解强度增加100200倍，土壤中元素的迁移和淋溶较强，造成大量速效钾的流失。此外黄山市中低山地大部分为黄壤，山地黄棕壤，土层较厚，石砾含量较高；丘陵地带多为红壤和紫色土，质地粘重；山麓盆地与平原谷地多砂壤土、溪河两岸多冲积土。不利于缓效钾的释放，所以缓效钾含量较高。5.3 建议针对屯光镇土壤缓效钾和速效钾含量状况、分布规律及可能的影响因素，可结合实际生产情况采取施钾肥、合理耕作等措施来提高土壤中钾素的含量。一是施钾肥：在合理施用氮、磷肥的前提下，增加钾肥的施用，从而达到土壤养分的平衡实现增产增收（金继云，1994）。二是增施农家肥：主要包括人畜粪肥、泥肥、绿肥、沼气肥等（谢建昌等，1999）。三是科学翻耕，做到深浅结合。这有利于改良土壤结构，为其释放缓效钾创造条件。对各乡村的经纬度统计分析，由于地理位置相近，经纬度变化不大，因此没有呈现出规律性的变化。参考文献 崔淑卿黄山市生态环境质量评价与制图芜湖：安徽师范大学，2006：5-7曹健康，程周旺，方建新黄