含钾矿物钾释放过程Na^(+)和NH_(4)^(+)的影响

研究阳离子盐溶液振荡平衡浸提条件下三种含钾矿物中钾的释放及动力学模型,为钾矿活化和土壤钾素肥力的评价提供依据。以三种含钾矿物(黑云母、伊利石、蒙脱石)为研究对象,采用阳离子盐溶液(NH_(4)^(+)、Na^(+))进行振荡平衡浸提,分析阳离子对活化钾矿动态释钾过程的影响,研究矿物钾的释放规律及动力学模型。结果表明:(1)不同含钾矿物的非水溶性钾释放存在显著差异,表现为黑云母>伊利石>蒙脱石。(2)不同浸提剂下释钾量表现为NH_(4)Cl>NaCl>H_(2) O,Na^(+)和NH_(4)^(+)较去离子水(对照)相比,分别增加了0.28~1.09倍和0.06~0.70倍。(3)释钾速率随时间的增加表现为先快后慢,最后趋于平缓。快速反应阶段的平均时间为32 h,释钾量占总释钾量的54.86%~80.50%。(4)钾释放动力学模型的决定系数(R 2)为0.805~0.999,黑云母、伊利石的钾释放最优动力学模型均为一级动力学模型,蒙脱石钾释放动力学模型的拟合度效果为一级动力学模型、Elovich模型。Na^(+)能显著提高三种含钾矿物的钾累积吸附量,NH_(4)^(+)对伊利石钾累积吸附量的影响不显著;一级动力学模型是三种含钾矿物释钾的最优动力学模型。本研究可为阳离子活化含钾矿物及土壤钾素肥力的合理评价提供理论依据和数据支撑。

不同酸提取条件下几种含钾矿物中钾释放动力学研究

【目的】研究不同含钾矿物中钾的释放及动力学,为土壤钾素肥力的合理评价及土壤钾的高效利用提供理论依据。【方法】以常见含钾矿物(黑云母、白云母、正长石、微斜长石)为材料,采用低分子量有机酸(草酸、酒石酸)和无机酸(硝酸)连续浸提的方法,研究钾素释放规律及动力学。【结果】与水(对照)相比,酒石酸、草酸和硝酸累积提取黑云母钾量显著增加了2.7倍、4.1倍、22.3倍;提取白云母的钾量显著增加了61.2%、106.5%和226.8%;提取正长石的钾量显著增加了39.0%、87.6%和154.6%;提取微斜长石的钾量显著增加了44.5%、88.9%和158.7%。分别用一级动力学模型、双常数模型、扩散模型、Elovich模型对不同含钾矿物的累积释钾量进行拟合,动力学方程的相关系数为0.708—1.000(r0.01=0.549),均显著相关。【结论】各浸提剂均能显著提高钾的释放量;含钾矿物不同,钾的累积释放量差异显著,表现为黑云母>白云母>微斜长石≈正长石。黑云母、正长石、微斜长石的最优模型是双常数模型,白云母的最优模型是Elovich模型。

钾矿物晶体结构对黑曲霉生长代谢及钾与硅的溶出影响

【目的】黑曲霉对钾矿物的分化分解及其中钾(硅)的溶出作用与其产酸及产胞外代谢产物(主要指多糖与蛋白质)的能力密切相关,但研究矿物晶体结构在此过程中的地位与作用的较少。试验采用一株黑曲霉分别与正长石与白云母进行浸出培养以了解不同钾矿物对黑曲霉生长代谢能力的影响,及黑曲霉对含钾硅酸盐矿物的转化作用与其矿物晶体结构的相关性。【方法】在分别含铝土矿、正长石与白云母矿粉的平板固体与液体Czapek’s培养基中培养黑曲霉,并以不含矿粉的纯培养作为对照,观察其在不同矿物环境中的生长特征;采用摇瓶浸出考察黑曲霉对钾矿物的分化分解及其中钾(硅)的溶出效果,通过测定浸出液中的pH值、多糖、蛋白质及K2O与SiO2的浓度,及浸出前后矿物表面的SEM和XRD观察,对比分析正长石与白云母对黑曲霉生长代谢的促进作用及黑曲霉对它们的转化作用的差异。【结果】不同晶体结构的钾矿物对黑曲霉的生长代谢刺激与促进作用不同,与不含矿粉及含钾极少的铝土矿粉培养基相比,黑曲霉在含钾矿粉培养基中的繁殖生长速度明显要快,在固体平板培养基中表现出对钾矿粉的趋化性,在液体培养基中形成的菌体-矿物聚集体更显著,且与正长石相比,黑曲霉在固体平板上的生长过程中对白云母的趋化性要明显,在液体培养环境中形成的菌体-矿物聚集体更显著。黑曲霉在缺钾培养基与分别含正长石与白云母的培养基中培养10 d,可分别代谢产生1.45、1.97、2.45 g·L-1的有机酸,5.11、9.96、12.25 g·L-1的多糖与6.25、13.78、16.97 g·L-1的蛋白质。浸矿30 d,黑曲霉浸出白云母中K2O与SiO2的量要比浸出正长石的分别高79.10与57.78 mg·L-1。黑曲霉作用前后的白云母与正长石矿粉的SEM与XRD的分析结果表明,白云母较正长石的浸蚀程度更明显,矿物表面沉积了更多的非晶态或晶形不好的细小颗粒,在含少量正长石的白云母矿物或含少量白云母的正长石矿物浸渣的XRD图谱中,反映白云母的主特征峰强度明显下降,且有部分特征峰消失,而反映正长石的特征峰强度略有增强。【结论】钾矿物晶体结构是影响黑曲霉生长所形成的菌体-矿物聚集体、代谢产物、酸碱微环境的差异及钾矿物风化分解与钾(硅)溶出程度不同的重要原因;在缺有效钾环境中,钾矿物对黑曲霉生长代谢具有促进作用,与正长石相比,白云母可以刺激与促进黑曲霉代谢产更多的有机酸、多糖与蛋白质;多种矿物同时存在的情况下,黑曲霉对不同晶体结构的钾矿物的分解有一定的选择性,对具层状结构的白云母较具架状结构的正长石的风化破坏作用要快。

山东地区钾矿物分解细菌的分离及生物学特性

不同土壤类型钾矿物分解细菌资源调查和高效稳定释钾、促生细菌的筛选鉴定有助于丰富微生物资源库,发掘和利用钾矿物分解细菌以及探究矿物生物风化机理等。作者采用以钾长石为唯一钾源的选择性细菌培养基,从山东地区不同土壤和不同植物根际土壤中分离纯化了23株生长势良好的钾矿物分解细菌,通过测定细菌代谢产物IAA和铁载体,研究其产生促生物质的能力,通过摇瓶试验筛选高效释钾菌株,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析(amplified rDNA restriction analysis,ARDRA)方法研究了钾矿物分解细菌的遗传多样性,根据16S rDNA同源性对高效释钾菌株进行了鉴定。结果表明,供试菌株均产吲哚乙酸或其衍生物,43.5%的分离菌株产极高量铁载体。ARDRA结果表明供试菌株在60%相似性水平上可分为11个基因型,同一类型土壤上不同作物根际或不同类型土壤上同一作物根际的钾矿物分解细菌存在明显的遗传差异。摇瓶试验结果表明供试菌株中具有较显著释钾能力的菌株占17%,39%的供试菌株无释钾能力。筛选到2株高效释钾菌株AFM2、AC2,分别使溶液中钾含量增加了29.8%和25.4%。16S rDNA同源性分析表明菌株AC2、AHZ1与Bacillus mucilaginosus聚为一群,该群与包含菌株AZH4的Paenibacillus sp.中的种聚为一大发育分支,该分支在细菌分类地位上隶属于Firmicutes;菌株AFM2与Rhizobium sp.和Agrobacterium tumefaciens聚为另一大发育分支,该分支在细菌分类地位上隶属于Alphaproteobacteria。

黑曲霉对含钾矿物的解钾作用与机理分析

通过测定黑曲霉(Aspergillus niger)对含钾矿粉的解钾量、黑曲霉作用含钾矿粉后的代谢产物(多糖、蛋白质、小分子分泌物)以及微环境中的pH值等,比较静置培养和震荡培养条件下黑曲霉对含钾矿粉的作用效果,并分析震荡培养下黑曲霉对含钾矿粉的风化作用机理。结果显示,震荡培养下黑曲霉对含钾矿粉的转化作用显著大于静置培养,震荡培养下黑曲霉作用含钾矿粉与否导致培养液中的代谢产物以及真菌-矿物聚集体微环境中pH值有显著改变。分析表明,黑曲霉生长形成的真菌-矿物聚集体、黑曲霉菌丝生长及其代谢产物、酸性微环境在含钾矿粉转化过程中发挥重要作用;黑曲霉对含钾矿粉的解钾作用应该是多种因素协同作用导致的综合效果。研究结果对完善真菌风化含钾矿物的作用机理,有效利用微生物转化低品位矿物钾技术提供了参考。

吉林省主要耕作土壤中含钾矿物组成及其与不同形态钾的关系

通过化学分析 ,X 射线衍射及镜检法研究了黑土、白浆土、黑钙土等吉林省主要耕作土壤的含钾矿物组成及不同形态钾的含量。结果表明 ,土壤中的含钾矿物以含钾长石和伊利石为主 ,钾长石主要集中在土壤砂粒部分 ,伊利石主要存在于土壤的粘粒部分。土壤的含钾矿物总量约占土壤矿物总量的 1/ 3多些 ,比南方土壤高 ;缓效钾含量丰富 ,供钾潜力大 ;速效钾含量在黑土、黑钙土中较高 ,而在白浆土中稍低。 3种土壤的全钾量与含钾矿物总量、粘粒中伊利石含量与粘粒含钾量、伊利石含量与缓效钾量、细砂中含钾长石含量与细砂中全钾量、缓效性钾与速效性钾之间呈极显著或显著相关。

含钾矿物中钾的释放及其与溶液环境中离子种类的关系

通过室内试验研究探讨5种含K矿物中K在不同溶液中的释放规律(释放量和释放速率)。结果表明,不同含K矿物中K释放速率和释放量的顺序均表现为:黑云母>蛭石>金云母≥白云母>钾长石,不同K矿物释K速率在酸溶液中差异最大,其次在钙和钠盐溶液中,在水中的速率差异最小,这主要是受其矿物本身结构的影响。不同离子对含K矿物中非交换态K释放的促进作用差异显著:H+>>Ca2+>Na+>H2O>NH4+。随矿物K有效性增加,H+和Ca2+对矿物K释放的促进作用越大,而且H+较Ca2+对黑云母、金云母和长石中的K有更突出的促释作用。此外,Ca2+较Na+显著促进了黑云母和蛭石中K的释放,但对其他矿物中K释放的影响两者无显著差异。NH4+则显著抑制了各种矿物中K的释放,对黑云母和蛭石的抑制作用更强于对金云母和白云母的作用。

小分子有机酸和阳离子对含钾矿物钾素释放的影响

采用振荡提取的方法,研究不同浓度的小分子有机酸和阳离子对含钾矿物(黑云母、白云母和正长石)中钾素释放的影响。结果表明:不同小分子有机酸和阳离子均可显著提高黑云母、白云母、正长石中钾素的释放量。与对照处理(去离子水)相比,草酸、柠檬酸、酒石酸和NH4Ac溶液、CaCl2溶液、NaCl溶液、HCl溶液从黑云母中提取的K+量分别增加188.2%、151.6%、149.6%和24.6%、32.6%、3.5%、169.8%;不同溶液从白云母中提取的K+量与对照相比,分别增加211.0%、202.8%、199.4%和81.6%、38.3%、21.7%、169.1%;不同溶液从正长石中提取的K+量与对照相比,分别增加219.0%、206.6%、216.0%和144.1%、27.5%、60.4%、210.9%。同种浸提剂,不同矿物的释钾素量显著不同,表现为白云母>黑云母>正长石,含钾矿物释钾素量随着溶液浓度升高而增加。

我国南方一些土壤的钾素状况及其含钾矿物

本文研究了我国南方一些土壤的钾素状况及其含钾矿物。结果表明，土壤含钾矿物的含量和种类因成土母质和土壤发育程度而异。花岗岩发育土壤的含钾矿物随粒径增大而增加（＞５０μ除外），沉积岩发育的土壤情况相反。土壤的非交换性钾与云母类矿物含量呈较好的相关性（ｒ＝０．６６９￣＊），交换性钾与土壤ＣＥＣ呈极显著正相关（ｒ＝０．８０８）。不同粒级对土壤全钾量贡献不一，花岗岩发育土壤的全钾量主要集中于１０—５０μ和＞５０μ粒级中，沉积岩发育土壤的全钾量主要集中于＜２μ和２－１０μ粒级中。

有机酸对含钾矿物钾素释放的影响

采用震荡平衡培养法,研究了6种有机酸对含钾矿物的释钾作用。结果表明:用6种有机酸连续浸提矿物2541h,白云母钾素的累积释放量为606.0～959.6mg.kg-1,钾长石钾累积释放量为362.9～754.6mg.kg-1。其中,草酸促进矿物钾素释放能力最强,其次为苹果酸、酒石酸、柠檬酸,乙酸和乳酸较弱。有机酸作用下矿物钾的释放是酸性水解和络合溶解双重作用的结果。用不同数学模型模拟有机酸浸提含钾矿物和土壤钾释放动态过程,Elovich方程判定系数R2为0.898～0.999,双常数方程的判定系数R2为0.877～0.996,拟合效果达到极显著水平;抛物线扩散方程判定系数R2为0.712～0.966,拟合效果一般。

云南泸水钨锡矿床微量钾矿物^（40）Ar－^（39）Ar马鞍形年龄谱的含义

采用４０＿Ａｒ－３９＿Ａｒ计时方法测定滇西沪水钨锡矿床的白云母、石英、电气石和绿柱石等矿物的年龄，其中微量Ｋ矿物（石英、电气石和绿柱石）均形成含过剩４０＿Ａｒ的马鞍形年龄谱。研究表明鞍形谱最小年龄的含义比较复杂，有些样品的最小年龄接近于成矿年龄，而有些样品的最小年龄大于甚至远大于成矿年龄。

不同条件下硅酸盐细菌对含钾矿物分解作用的研究

研究了淹水、湿润和干燥条件下接菌与未接菌对含K矿物钾长石和页岩分解作用的影响。结果表明,在干燥条件下,硅酸盐细菌不能分解供试矿物释放出其中的K和Si;湿润或淹水条件下,硅酸盐细菌能显著加快供试矿物的分解而释放出K和Si,其中硅酸盐细菌NBT菌株分解矿物释放K的效果好于NFT-2菌株,而NFT-2菌株释放Si的效果优于NBT菌株。淹水条件下,28℃恒温静置培养40天后,NBT菌株从矿物中累积释放的K量占矿物中K含量的7.3%(钾长石)和10.2%(页岩),分别比对照组K释放量增加221%(钾长石)和232%(页岩);NFT-2菌株从矿物中累积释放的Si量占矿物中Si含量的11.6%(钾长石)和13.2%(页岩),分别比对照组Si释放量增加170%和190%。硅酸盐细菌分解含K矿物的作用与其代谢活性有关。

四苯硼钠溶液中含钾矿物非交换态钾的释放特性研究

含钾矿物的全钾含量、非交换态钾总量以及非交换态钾的释放速率因矿物种类而异,且3种参数之间没有必然的相关性。供试5种含钾矿物非交换态钾总量由高到低的顺序是金云母5.19%>黑云母3.08%>蛭石2.01%>白云母1.18%>钾长石0.24%,占各矿物全钾的比例分别为58.4%、99.7%、62.5%、14.2%和4.98%,平均达48%。选择较弱提取力的四苯硼钠溶液进行非交换态钾的释放特性研究,5种矿物非交换态钾3 d释放累积量顺序为黑云母>蛭石>金云母≥白云母>钾长石;非交换态钾平均释放速率也表现为同样的顺序。上述5种矿物在弱提取力的四苯硼钠溶液中释放3 d,非交换态钾的平均释放速率分别为5.99、2.34、0.52、0.22和0.17 mg/(kg.min),差异明显。如何根据非交换态钾的释放量和释放速率来综合评价矿物钾的生物有效性是未来研究中需要明确的问题。

应用生物法研究土壤含钾矿物与土壤供钾能力间关系

本文主要通过矿物鉴定，生物试验方法，辅以电超滤（ＥＵＦ）法及常规化学分析法研究了黄潮土、黄棕壤、灰潮土和红壤的含钾矿物类型、含钾量及其在不同粒级中分布与土壤供钾能力间关系。研究表明，四种土壤的含钾矿物、全钾量主要分布于土壤０－５０μｍ部分，并以０－２μｍ部分的最丰富。随着土壤粒径增大，工壤含钾矿物组成逐渐简单化，含量逐渐降低。通过生物试验证明，土壤中三个粒级的供钾能力亦是０－２μｍ＞２－１０μｍ＞１０－５０μｍ。同一位级中，四个土壤的含钾矿物组成丰缺及其之间供钾能力大小顺序是黄潮土灰潮土＞黄棕镶＞红壤；土培试验证明，四个土壤供钾能力大小顺序是黄潮土＞黄棕壤＞灰潮土＞红壤。这种不一致性表明土壤的供钾能力不仅决定于土壤不同粒级中含钾矿物组成，还与土壤颗粒组成有关。

一种校正自然伽马能谱测井中富钾矿物的有效方法

地层中富钾矿物的存在使得自然伽马能谱测井曲线的精度降低。根据地层中含Th,K矿物的蕴含特点,分别建立了Th,K含量与粘土矿物含量之间的模型,得到了富钾矿物的校正方法。运用该法对实际资料进行了处理,所得到的结果与实验分析结果对应较好。该方法为富钾矿物的校正提供了一条较为理想的途径。

钼精矿焙烧过程中含钾矿物可溶性变化机理浅析

本文研究了钼精矿及焙烧产物中含钾矿物可溶性变化规律,发现了钾矿物可溶性发生变化的主要原因为多种助溶剂和低熔点物质协同作用,使得钾长石等不溶性钾硅酸铝盐在钼精矿焙烧过程中发生分解,释放出可溶性的钾。提出了后续钼酸铵产品钾含量的主要影响因素及改进建议。

硅酸盐解钾菌对含钾矿物的选择性风化机理

从棉花根际土壤中筛选、分离、纯化了硅酸盐解钾菌,进行了硅酸盐解钾菌与7种含钾矿物在厌氧密闭系统中的生物风化解钾试验,探讨了硅酸盐解钾菌对不同含钾矿物生物风化作用的规律。试验结果表明,生物风化反应释放出K+最多的前3个组合是白云母和QY17、黑云母和QY19、白云母和QY19,反应释放出K+的量分别为1 235.76、1 010.71、916.61μg/g。生物风化反应固定K+最多的4个组合是黑云母和QY4、蒙脱石和QY3、黑云母和QY10、高岭石和QY17,反应中含K矿石固定K+的量分别为78.35、39.92、32.71、22.56μg/g。形成差异的原因可能是硅酸盐解钾菌(包括其次生代谢物)与含钾矿物的晶体结构之间的双向选择过程。硅酸盐解钾菌浓度越大,硅酸盐解钾菌类群对矿物生物风化作用有选择性倾向越明显。造成硅酸盐解钾菌的解钾数量、速率的差异的原因是界面交换过程的不同,机理是硅酸盐解钾菌(次生代谢物)与含钾矿物之间空间构效关系(CQSAR)。风化作用是硅酸盐细菌剥蚀作用、机械破碎、次生有机酸解钾过程交替循环所产生的。腐殖酸的加入促进了硅酸盐解钾菌解钾的过程,延长了解钾时间,同时向硅酸盐解钾菌提供C、N养分。

富钾矿物添加剂对母猪繁殖性能的影响

试验研究了富钾矿物添加剂对母猪繁殖性能及相关指标的影响。选择28头长大母猪,按试验设计要求分组,共4个处理,每个处理7重复。在玉米—豆粕—鱼粉型日粮中分别添加富钾矿物添加剂0,3,6,9kg/t。结果表明:添加富钾矿物添加剂对母猪及后代各项生产性能有一定的促进作用,其中以添加6kg/t处理组的综合效果最好。

表生含钾矿物^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究及其古气候意义探讨

对于中国西北部地区干旱化的时间及原因，国内外的科学家进行了大量的研究，但是现在还存在激烈的争论。黄钾铁矾等含钾硫酸盐矿物通常形成于干旱-半干旱气候条件下，并保存于极端干旱气候条件下，因此对这类矿物进行40 Ar／39 Ar定年，不仅可以得到大陆化学风化的时间序列，还可以反演区域的古气候特征。本文通过对吐哈盆地2个矿床氧化带：红山铜金矿床和彩华沟铜-硫多金属矿床中表生含钾硫酸盐矿物40 Ar／39 Ar定年的研究，探索和验证了风化矿物黄钾铁矾、斜钾铁矾等用于40 Ar／39 Ar定年研究的适用性和可行性，建立了样品的前处理流程和实验测试流程。结合这类矿物的形成条件和环境，分析了吐哈盆地的古气候和古环境，为中国西北部吐哈盆地干旱环境演化提供了年代学证据。

毛竹林钾矿物分解细菌的分离与鉴定

为探明钾矿物分解细菌在毛竹林土壤中的分布情况与溶硅解钾性能,并从毛竹林土壤中分离筛选溶硅解钾能力较强的菌株。本研究对以钾长石为唯一钾源的专性培养基分离获得的钾矿物分解细菌,采用硅钼蓝比色法、火焰光度法及Salkowski比色法分别测定菌株的溶硅、解钾及产吲哚乙酸(IAA)能力,并对兼具溶硅与解钾功能菌株进行16S rDNA测序鉴定。结果表明:(1)鞭根根际土壤中的钾矿物分解细菌菌落形成数显著高于篼根根际土壤(P<0.05);(2)从毛竹根际(鞭根、蔸根)土、非根际土中分离出长势良好的钾矿物分解细菌共计102株,其中51株为功能菌株,具有溶硅能力的34株,具有解钾功能的31株,具产IAA能力的5株;兼具溶硅与解钾能力的14株,兼具溶硅、释钾及产IAA的仅有2株;钾矿物分解细菌发酵过程中pH下降值与水溶性硅相对增加量之间呈极显著负相关(P<0.01),与水溶性钾相对增加量之间呈负相关关系。(3) 14株兼具溶硅释钾的钾矿物分解细菌中有9株属于伯克霍尔德菌属(Burkholderia)属,其余5株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)、泛菌属(Pantoea)、肠杆菌属(Enterobacter)、四折叠球菌属(Quadrisphaera)与节细菌属(Arthrobacter) 5个属。钾矿物分解细菌在毛竹林土壤中分布广泛,其中以鞭根根际土壤中数量居多,其分布表现出明显的根系效应;兼具溶硅与解钾能力的钾矿物分解细菌物种多样性较高,以伯克霍尔德菌属为优势类群。