不同的酸化剂对修正案的影响土壤的缓冲能力

文摘

人口增长已经在全球范围内的粮食安全挑战的生活,最终需要农业用地扩张以满足要求。查看,以及其他参数,最佳的可用性的大部分营养物质被发现在pH值小于6。和碱性土壤覆盖地球表面的四分之一以上限制范围为查看可用的土地。修正案在pH值通常由添加了化学合成或天然生物质,但任何修正案的有效性直接拒绝土壤的缓冲能力。缓冲能力保留土壤的pH值。本研究的目的是降低土壤pH值以及有效地维护它,在很长一段时间的使用各种化学物质。化学品试图减少土壤pH值在这个研究是:硫酸铝(Al₂(所以₄)₃)、过氧化氢(H₂O₂)、盐酸(HCl)和硫酸(H₂所以₄)。三种不同的纹理土壤的化学物质被批,可以单独使用,也可以结合。不同土壤的缓冲能力与土壤质地比较土壤化学修正案对个人的影响。水保(1:1)粘贴在室温下保持5个月后治疗的应用。大部分的化学治疗不仅会大大降低pH值,为长时间保留它,指示适用性的培养所需的酸性pH值,从3 - 6。

关键字

土壤pH值、化学修正案、土壤质地、pH值条件

介绍

扩大全球人口和有限的可用耕地使得粮食安全的一个主要挑战我们的星球(1]。来满足不断增长的人口的粮食需求,必须有密集的农业生产增加旱地栽培面积的百分比。重要正在努力把有限的可用土地不仅满足所需的食品目标也提高农村收入机会特别是在发展中国家(2]。世界许多地区有潜力实现的要求查看除了基本的pH值范围内,提供可用的约束,利用农业用地(3]。土壤pH值,是氢离子的浓度和规模负对数表示。增加或减少一个单位pH值对应于十倍增加或减少在氢离子浓度4]。土壤pH值通常是3至8日与pH值低于7.0酸性和碱性7.0以上。所有物理、化学和生物学性质的土壤深受土壤pH值5,6]。和土壤pH值是一个“主变量”,不仅控制养分有效性和土壤微生物活动,但作物生长和植物发展(7]。土壤质地、有机和无机养分和土壤中的各种化学过程发生的命运负责确定土壤的pH值(8]。pH值变化也受父母影响材料的土壤和与平均降水和温度呈负相关(4]。地形方面的因素和边坡也,影响农业土壤博士文献揭示了潜在的扩张在世界的许多地区,由于所有种植的适宜性参数如温度、降水、等除碱性土壤的性质,由于作物生产是不可行的3]。将所需的土壤pH值范围内,需要特定的种植园,修正案是通过添加化学合成或天然生物质(9]。任何修改的有效性是强烈依赖于土壤缓冲能力反过来取决于几个因素:例如,矿物学、土壤质地、有机质含量及其复杂的组合(10]。土壤缓冲能力保证了土壤的pH值的稳定(11]。策略设计了降低土壤pH值的自然的帮助以及化学修改,但它的长期稳定性是一项艰巨的任务保持更长时间。酸化方法包括,要么直接无机酸化即。,H2所以4,HNO3, HCl or salts of trivalent metal ions e.g., aluminum (Al) and iron (Fe) and indirect biological assisted acidification of NH4 or S [12]。增加有机质土壤产生酸和腐殖质的分解,提高阳离子交换能力,因此增加的百分比酸饱和(13]。其他化学修改,元素硫通常使用,尽管它的成本效益和长期规模应用的领域,但其氧化硫酸由自养细菌是一个非常缓慢的过程(14]。铝硫酸含有14%水溶性硫和它可以用作化学修正案对降低土壤pH值(15]。硫酸铁还可用于酸化的土壤和反应速度远远超过元素硫。但土壤pH值的长期维护与单个化学物质是有争议的,有两个原因,立即治疗后(一)pH值变化突然和(b)高土壤的缓冲能力迅速反平衡pH值的改变(16]。因此,需要设计不同的化学物质的组合治疗的为了解决这两个问题。本研究主要设计一个治疗长期土壤pH值的修改添加各种酸化化学药剂和调查土壤缓冲能力之间的关系和他们的纹理。其目的是设计一个合适的化学物质的组合可以降低pH值以及有效地维护它在很长一段时间。土壤pH值监测了五个月的时期。分析了三种类型的土壤viz.粘壤土,粉砂壤土和砂质粘壤土在当前的研究中。

材料和方法

样品收集

三种不同类型的复合土样来自0-20 cm的深度。土壤质地和分类法决心使用过程采用Jozefaciuk等人了表1(17]。土壤样品第一次被风干,地面,并通过2毫米筛。

表1。纹理的三种不同的土壤样本进行调查。

土壤分析

不同土壤理化属性即pH、电导率、有机质、石灰、硝酸盐、磷和钾含量测定土壤三种不同的纹理。变形评估后,土样被指定为砂质粘壤土,粘壤土和粉砂壤土为明显表1。土壤pH值测量通过1:1水保悬挂在400 g的土壤一次性塑料烧杯。饱和粘贴一直在一夜之间使盐溶解的过程中,平衡和有氧解散18]。电导率(EC)以1:5水保暂停使用EC计[19]。石灰决心用酸中和方法(20.]。土壤有机质和磷是由文献中提到的方法21,22]。钾是由火焰光度法(火焰光度计,Spectrolab S20 - 4,威尔特郡英国)。总氮测定的方法设计了Breemmer (Breemmer 1982)。测量的物理化学属性列表表2。

表2。土壤样品的理化性能进行调查。

土壤处理

测量物理化学属性后,土壤受到各种化学治疗,可以单独使用,也可以结合运用,显示了表3。化学剂量的设计,取决于它的盛行以及期望的有针对性的pH值和土壤的缓冲能力。所有的化学品用于土壤pH值均为分析纯的修改如下:硫酸铝(Al₂(所以₄)₃,σ,99.99%)、过氧化氢(H₂O₂、丙烯酰胺、≥30%)、盐酸(HCl,σ,38%)和硫酸(H₂所以₄σ,99.99%)。

表3。总结不同的化学疗法应用于土壤样本。

治疗应用于三个复制粘贴后400克土壤与水在室温下塑料烧杯1:1。一个控制三个土壤样本纹理也保存(没有任何治疗)。粘贴被允许过夜,以使盐溶解和平衡的过程,然后pH值读数。在开始,pH值测量每天,但一个月后完成测量后三天,之后十天。pH值的变化测量一段时间内的一百八十天。

结果与讨论

个人治疗对pH值的影响砂质粘壤土、粘壤土和粉砂壤土

未经处理的初始pH土壤砂质粘壤土、粘壤土和粉砂壤土为7.50,6.44和6.74,分别。影响个人的治疗在砂质粘壤土的pH值所示图1 (a)。艾尔₂(所以₄)₃单独应用,降低pH值为2.95,成功保留它高到3.75后180天,表明土壤缓冲能力克服了缓慢释放质子从艾尔₂(所以₄)₃。

(1)

直接应用一种酸的土壤是最有效的降低土壤的pH值在没有时间23]。H₂所以₄和HCl除了降低pH值从7.48,3.87和0.38,后来增加到4.7和7.0分别由于缓冲所示的土壤的性质图1 (a)(24]。H₂O₂是一种强氧化剂,用于土壤修复通过改善土壤氧化(25]。

(2)

H₂O₂在深受自然分解成分子微生物需氧代谢所需的氧气和根源。氧的可用性很重要,因为缺乏土壤氧气直接影响根系生长。拍摄,因此植物增长直接影响土壤氧气(26]。该物种如超氧化物阴离子(O^{2 -}),hydroperoxyl激进(HO)₂º)和氢过氧化物阴离子(HO)₂-)发布的一些步骤。下面给出的反应(27]。

(3)

(4)

(5)

所示图1H (a - c)₂O₂孤独并不是有效的,因为它没有显示pH值降低能力,由于土壤有机质降解的可能性的H₂O₂(27]。

粘壤土的pH值是6.44之前的治疗。对粘壤土所有组合都成功地大幅降低pH值。艾尔₂(所以₄)₃仅降低了pH值从6.44到2.72,并成功地持续了一百八十天。这表明粘壤土的行为类似于砂质粘壤土,但是小变化观察到由于土壤的质地变化明显表1。外加酸即H₂所以₄观察降低pH值为1.73,1.5和2.75之间波动在180天。和盐酸,pH值降低到0.67,然后在180年达到6.7天取消他酸的影响。应用H₂O₂在重粘土土壤,增加生物量,因此大量的作物生产(28]。正如上面所讨论的,当H₂O₂单独使用没有pH值的变化观察后12天然后增加酸碱显示,达到了8.0,显示了生成的结果吗图1 (b)。pH值的增加是由于有机物的破坏,有助于抵抗pH值的变化范围(29日]。相同的研究结果为砂质粘壤土。高缓冲能力的土壤是粘土含量高的砂质粘壤土和粘土和粉砂壤土为35.61,26个和16.6%。几乎相同的结果几乎没有变化观察砂质粘壤土。事实上的任何治疗依赖于土壤质地粘土和有机物作为缓冲通过吸收和释放矿物离子因此在高粘土或土壤有机质土壤反应小反对任何修正案。

粉砂壤土,艾尔₂(所以₄)₃降低pH值从6.74到3.65,并成功地持续了一百八十天见图1 (c)。盐酸和H₂所以₄条件的pH值分别为6.6,4.5。对H₂O₂,这一趋势对于砂质粘壤土和砂质壤土。它可以推导出的图1 (c)自然土壤缓冲能力是非常小的土壤中由于高含砂量和控制等类型的土壤并不可行的强烈影响的任何类型的修改。正如前面所讨论的那样,三个土壤样本研究结果的差异是由于土壤的结构和组件10]。

治疗的两种化学成分的结合应用于砂质粘壤土、粘壤土和粉砂壤土

治疗方法也应用于两种化学物质的组合,显示了生成的结果图2 (a - c)。当艾尔₂(所以₄)₃是结合使用的酸,pH值降低2.0 - -2.5。相结合的两种化学物质即艾尔₂(所以₄)₃和过氧化氢不显示任何pH值降低的能力,但事实上,它减少了pH值降低的能力₂(所以₄)₃。艾尔的pH值₂(所以₄)₃被发现在3 - 3.5在结合H₂O₂,pH值是6.0 - -6.5。看来,过氧化氢矿化的有机物质和由于缺乏有机酸、pH值观察。对于粘壤土,当₂(所以₄)₃在结合酸即H₂所以₄和盐酸,大幅降低pH值(1.0)明显的观察图2 (b)。酸先迅速降低pH值,然后用相同的速度增加了但是由于铝的存在₂(所以₄)₃线性稳定pH值范围是设法保持土壤的酸化可能是由质子释放缓慢₂(所以₄)₃。一个不寻常的观察趋势的组合H₂O₂与酸。,expected drastic decrease in pH was not observed. This may be due to series of chemical reactions initiated in soil after addition of H₂O₂。

结果结合两种化学物质对粉砂壤土所示图2 (c)。艾尔₂(所以₄)₃与H₂O₂最初显示降低pH值但三十天后土壤达到原来的博士₂(所以₄)₃用于酸大幅降低pH值的组合被观察到。H₂所以₄pH值降低,但其影响是中和土壤的缓冲系统。人们已经发现,土壤的结构决定了土壤的缓冲能力;即粘土更有能力抵御pH值变化较肥沃的土壤,其次是砂由于低的沙质土壤缓冲能力,最终由于其较低的粘土和有机质含量30.]。但添加浓酸可能会破坏土壤结构,导致营养不平衡可用性24]。

治疗三种化学物质的结合应用于砂质粘壤土、粘壤土和粉砂壤土

也被应用于治疗相结合的三种化学物质即艾尔₂(所以₄)₃、过氧化氢和硫酸砂质粘壤土、粘壤土和粉砂壤土中所示图3。砂质粘壤土,首先观察减少由于直接酸化,然后低pH值持续的行动₂(所以₄)₃。在粘壤土,大幅降低pH值由于直接酸化持续是由于铝的存在₂(所以₄)₃和一个优秀的线性pH值1.5观察了一百二十天。粉砂壤土相同趋势观察几乎没有变化。这意味着数量优化应用的实现将导致预期的pH值范围种植成功。在粉砂壤土中,当₂(所以₄)₃与氢结合使用₂O₂和H₂所以₄大幅降低pH值(i.e.1.0) 25天后观察由于直接酸化和低pH值3持续是由于行动的基地₂(所以₄)₃。

结论

得出Al2 (SO4) 3大pH值降低潜在的孤独以及组合由于缓慢释放质子从H₂所以₄和年代转化为H₂所以₄通过微生物的作用。同样,H₂O₂、盐酸和H₂所以₄有利于设计合适的组合与其他化学物质调节土壤的pH值。,结合其他化学品H₂O₂帮助在维护其pH值由于修改现有缓冲系统的土壤。快速和长期研究土壤的pH值维护在二进制组合添加酸即盐酸和H₂所以₄被完成。而三元组合甚至发现比二进制此外,缓冲能力之间的相关性建立了不同变形土壤揭示土壤缓冲能力的顺序粘壤土>砂质粘壤土>淤泥为研究土壤粘壤土。

声明

承认

作者欣赏Mubashar艾哈迈德(科学官,马铃薯研究中心的阿伯塔巴德,巴基斯坦)协助土壤分析。

资金

作者没有收到资金从任何来源这个项目。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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