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土壤钾转化、烟株钾吸收及烟碱累积的水热耦合效应与特征参数研究

作　者: 尉芹
导　师: 张一平
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 土壤学
关键词: 土壤含水量 温度 土壤速效钾 烟株钾吸收 烟碱累积 烟株生物量 水热耦合效应 动力学特征 热力学特征 零值现象 水分效应 温度效应
分类号: S572
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


我国的烤烟种植面积、总产量和收购量均占世界第一位,近几年烟叶质量虽然有了较大幅度提高,但与先进产烟国相比仍然有较大差距。结合我国烟叶生产的实际及现状,主攻烟叶质量是符合给卷烟工业提供优质原料,增加农业收入,扩大出口创汇的根本要求。烤烟质量不仅取决于品种这一内在因子,还取决于生长环境,其中以土壤环境等对烤烟品质的影响尤为显着。烟碱和钾含量是烤烟内在品质的重要指标,土壤含水量和温度对其的影响很大,探求土壤水热条件对烟叶钾含量和烟碱含量的影响,对提高烤烟质量具有重要意义。本文以陕西关中地区塿土为供试土壤,系统地研究了土壤水分和温度对土壤钾转化、烟株生长、烟株钾吸收以及烟株烟碱合成累积的影响,并首次应用动力学、热力学对其水热耦合效应进行了理论分析和探讨,建立了土壤速效钾含量、烟叶钾浓度和烟株钾含量、烟叶烟碱浓度和烟株烟碱含量、烟株生物量水热耦合模型以及可反映其相应动态变化特征的含水(热)因子或水热耦合因子的动态方程;揭示了土壤速效钾含量、烟株钾含量、烟株烟碱含量、烟株生物量等水热耦合效应的零值现象,并获得了相应的温度效应零值土壤湿度,水分效应零值温度;确证了活化能、活化自由能、活化焓可作为表征水热耦合作用下土壤钾转化、烟株生长以及烟株钾吸收和烟株烟碱累积特征的能量参数;确定了供试土壤地区提高烟叶钾含量、烟碱含量的最佳水热条件,并探明了对土壤钾转化,烟株钾吸收及烟碱合成累积具有促进作用、抑制作用以及双重协同作用的水热条件。研究的主要结论如下: 1. 土壤钾转化不仅与水、热条件有关,且存在水热耦合协同作用影响。施N、P 处理土壤钾转化水热耦合协同作用有所降低。由建立的土壤速效钾水热耦合模型得到土壤钾转化温度效应零值土壤湿度:施N、P 处理为9.85%,不施N、P 处理为8.13%;土壤钾转化水分效应零值温度:施N、P 处理为6.46℃,不施N、P 处理为7.25℃。植烟土壤速效钾含量变化与不植烟土壤有很大的差别,呈现∧形变化的具有峰值的土壤速效钾含量水热特征曲线,其等温线峰值对应的含水量为18%,等湿线峰值对应的温度为25℃。处于18%峰值水分时,土壤速效钾含量温度效应较高;处于25℃峰值温度时,土壤速效钾含量水分效应较高,而高含水量(22%、25%)时土壤速效钾含量温度效应较低。由水热耦合模型所得植烟土壤速效钾含量变化温度效应零值温度为25.78℃,水分效应零值土壤湿度为17.84 %,与实测值相近,证实所得植烟土壤速效钾含量

全文目录


文献综述部分  21-41
  第一章 土壤钾素研究现状与进展  21-32
    1.1 土壤中钾的存在形式及其转化  21-22
    1.2 影响土壤钾转化的因素  22-24
      1.2.1 水分对土壤钾转化的影响  22-23
      1.2.2 温度对土壤钾转化的影响  23
      1.2.3 水热耦合作用对土壤钾转化的影响  23-24
      1.2.4 施肥对土壤钾转化的影响  24
    1.3 非交换性钾对作物的贡献  24-25
    1.4 土壤钾转化过程的热力学研究  25-27
      1.4.1 Argersinger 的体系平衡法  25-26
      1.4.2 Sparks 和 Jardine 的动力学方法  26-27
    1.5 土壤钾转化过程的动力学研究  27-30
      1.5.1 土壤钾素转化动力学研究的方法  27
      1.5.2 用于土壤钾素转化过程的动力学公式  27-29
      1.5.3 溶液中钾与交换性钾之间转化的动力学  29-30
      1.5.4 非交换性钾转化的动力学  30
    1.6 根际钾素动态研究  30-32
  第二章 植物钾素营养及烟碱研究现状与进展  32-41
    2.1 钾的植物生理功能及植物钾吸收机理  32-34
    2.2 影响植物吸钾的因素  34-37
      2.2.1 水分对植物吸钾的影响  34-35
      2.2.2 温度对植物吸钾的影响  35-36
      2.2.3 水热耦合对植物吸钾的影响  36-37
    2.3 植物钾吸收的动力学研究现状  37-39
      2.3.1 米氏方程解释植物对介质中 K+吸收的动力学  37-38
      2.3.2 Elovich方程、权函数方程等描述植物钾吸收过程  38
      2.3.3 Logistic 模型描述植物钾吸收过程  38-39
    2.4 烟叶中烟碱累积及其影响因素  39-41
      2.4.1 烟草生物碱(烟碱)的存在形式及其性质  39-40
      2.4.2 影响烟叶中烟碱含量的因素  40-41
研究论文部分  41-146
  第三章 水分和温度对土壤钾转化的影响  41-52
    3.1 材料与方法  41-42
      3.1.1 材料  41
        3.1.1.1 供试土壤  41
        3.1.1.2 供试烟苗  41
      3.1.2 方法  41-42
        3.1.2.1 不植烟土壤试验设计  41
        3.1.2.2 植烟土壤试验设计  41-42
        3.1.2.3 钾含量测定  42
    3.2 结果与分析  42-51
      3.2.1 土壤水分和温度对土壤钾素的影响  42-48
        3.2.1.1 土壤水分对土壤速效钾含量的影响  43-45
        3.2.1.2 温度对土壤速效钾含量的影响  45
        3.2.1.3 水热耦合作用对土壤速效钾含量的影响  45-46
        3.2.1.4 土壤速效钾含量的水热耦合模型  46-48
      3.2.2 土壤-作物系统水分和温度对土壤钾素的影响  48-51
        3.2.2.1 土壤含水量对植烟土壤钾转化的影响  49
        3.2.2.2 温度对植烟土壤钾转化的影响  49-50
        3.2.2.3 水热耦合对植烟土壤钾转化的影响  50-51
    3.3 小结  51-52
  第四章 水分和温度对烟株钾吸收的影响  52-65
    4.1 材料与方法  52-54
      4.1.1 材料  52
        4.1.1.1 供试土壤  52
        4.1.1.2 供试烟苗  52
      4.1.2 方法  52-54
        4.1.2.1 试验设计  52
        4.1.2.2 土壤及烟苗处理  52-53
        4.1.2.3 钾含量测定  53-54
    4.2.结果与分析  54-63
      4.2.1 烟叶钾浓度与土壤含水量及温度的关系  54-59
        4.2.1.1 土壤含水量对烟叶钾浓度的影响  54-56
        4.2.1.2 温度对烟叶钾浓度的影响  56-57
        4.2.1.3 水热耦合对烟叶钾浓度的影响及水热耦合模型  57-59
      4.2.2 烟株钾含量与土壤含水量及温度的关系  59-63
        4.2.2.1 土壤含水量对烟株钾含量的影响  60-61
        4.2.2.2 温度对烟株钾含量的影响  61
        4.2.2.3 水热耦合对烟株钾含量的影响  61-63
    4.3 小结  63-65
  第五章 水分和温度对烟叶烟碱累积的影响  65-76
    5.1 材料与方法  65-66
      5.1.1 材料  65
        5.1.1.1 供试土壤  65
        5.1.1.2 供试烟苗  65
      5.1.2 方法  65-66
    5.2 结果与分析  66-74
      5.2.1 水分和温度对烟叶烟碱浓度的影响  66-70
        5.2.1.1 土壤含水量对烟叶烟碱浓度的影响  66
        5.2.1.2 温度对烟叶烟碱浓度的影响  66-69
        5.2.1.3 水热耦合效应对烟叶烟碱浓度的影响  69-70
      5.2.2 水分和温度对烟株烟碱含量的影响  70-74
        5.2.2.1 水分对烟株烟碱含量的影响  70-72
        5.2.2.2 温度对烟株烟碱含量的影响  72-73
        5.2.2.3 水热耦合对烟株烟碱含量的影响  73-74
    5.3 小结  74-76
  第六章 水热耦合作用下的土壤钾转化动力学研究  76-92
    6.1 材料与方法  76
      6.1.1 试验材料  76
      6.1.2 试验方法  76
    6.2 结果与分析  76-91
      6.2.1 土壤钾转化动力学  76-85
        6.2.1.1 土壤速效钾动力学特征  76-80
        6.2.1.2 土壤速效钾动力学曲线拟合  80-82
        6.2.1.3 含水分因子的土壤钾转化动力学方程  82-83
        6.2.1.4 含温度因子的土壤钾转化动力学方程  83-84
        6.2.1.5 土壤钾转化水热耦合动力学模型  84-85
      6.2.2 植烟土壤钾转化动力学  85-91
        6.2.2.1 植烟土壤速效钾含量动态变化特征  85-87
        6.2.2.2 植烟土壤速效钾含量动力学模型拟合  87-88
        6.2.2.3 烟株各培养期土壤速效钾变化速率与土壤含水量及温度的关系  88-90
        6.2.2.4 不同水热条件下各培养期土壤速效钾变化速率变化率动态变化特征  90-91
    6.3 小结  91-92
  第七章 烟株生长与水热关系及其动力学研究  92-105
    7.1 试验材料与方法  92
      7.1.1 试验材料  92
      7.1.2 试验方法  92
    7.2 结果与分析  92-103
      7.2.1 烟株生物量与土壤水热条件的关系  92-100
        7.2.1.1 烟株生长曲线  92-95
        7.2.1.2 烟株生物量增长速率与土壤含水量关系  95-96
        7.2.1.3 烟株生物量增长速率与温度关系  96
        7.2.1.4 烟株生长曲线拟合  96-97
        7.2.1.5 含水分因子的烟株生物量累积动态方程  97-98
        7.2.1.6 含温度因子的烟株生物量累积动态方程  98-100
      7.2.2 烟株生物量的水热耦合模型  100-103
        7.2.2.1 烟株生物量与土壤含水量关系  100-101
        7.2.2.2 烟株生物量与温度的关系  101
        7.2.2.3 烟株生物量的水热耦合模拟  101-103
    7.3 小结  103-105
  第八章 水热耦合作用下的烟株钾吸收动力学研究  105-118
    8.1 材料和方法  105
      8.1.1 试验材料  105
      8.1.2 试验方法  105
    8.2 结果与分析  105-116
      8.2.1 烟株钾素吸收动力学  105-111
        8.2.1.1 烟株钾素吸收动力学特征  105-108
        8.2.1.2 烟叶钾浓度动力学曲线拟合  108-111
      8.2.2 烟株钾素累积动力学  111-116
        8.2.2.1 烟株钾素累积动力学特征  111-113
        8.2.2.2 烟株钾累积动力学模型  113-116
      8.2.3 烟叶钾浓度与土壤速效钾含量相关性分析  116
    8.3 小结  116-118
  第九章 水热耦合作用下的烟叶烟碱累积动力学研究  118-133
    9.1 材料与方法  118-119
      9.1.1 试验材料  118
      9.1.2 试验方法  118-119
    9.2 结果与分析  119-131
      9.2.1 烟叶烟碱浓度动力学  119-124
        9.2.1.1 烟叶烟碱浓度动力学特征  119-121
          9.2.1.1.1 土壤含水量对烟叶烟碱浓度增长速率的影响  119-120
          9.2.1.1.2 温度对烟叶烟碱增长速率的影响  120-121
        9.2.1.2 烟叶烟碱浓度的动力学描述  121-124
          9.2.1.2.1 拟合参数 a、b 与土壤含水量的关系  122-123
          9.2.1.2.2 拟合参数 a、b 与温度的关系  123-124
          9.2.1.2.3 拟合参数 a、b 与土壤含水量及温度的水热耦合关系  124
      9.2.2 烟株烟碱含量动力学  124-131
        9.2.2.1 烟株烟碱含量动力学特征  124-128
          9.2.2.1.1 烟株烟碱含量增长速率与土壤含水量的水热耦合关系  127-128
          9.2.2.1.2 烟株烟碱含量增长速率与温度的关系  128
        9.2.2.2 烟株烟碱含量动力学方程  128-131
    9.3 小结  131-133
  第十章 水热耦合作用下土壤钾转化、烟株生长以及烟株钾吸收和烟碱累积的能量特征  133-146
    10.1 土壤钾转化能量特征  133-136
      10.1.1 材料与方法  133
      10.1.2 土壤钾转化活化能  133-134
      10.1.3 土壤钾转化的活化热力学参数  134-136
    10.2 烟株生长能量特征  136-138
      10.2.1 材料与方法  136
      10.2.2 烟株生物量增长速率 Q_10 值  136-137
      10.2.3 烟株生长的活化能  137
      10.2.4 烟株生长过程的活化热力学参数  137-138
    10.3 烟株钾吸收的能量特征  138-141
      10.3.1 材料与方法  138-139
      10.3.2 烟株钾吸收量增长速率 Q_10 值  139
      10.3.3 烟株钾吸收过程活化能  139-140
      10.3.4 烟株钾吸收的活化热力学参数  140-141
    10.4 烟株烟碱累积的能量特征  141-143
      10.4.1 材料与方法  141
      10.4.2 烟株烟碱累积量增长速率 Q_10 值  141
      10.4.3 烟株烟碱累积过程的活化能  141-142
      10.4.4 烟株烟碱累积过程的活化热力学参数  142-143
    10.5 烟株生长以及烟株钾吸收和烟碱合成累积的能量特征比较  143-144
    10.6 小结  144-146
结论  146-155
致谢  155-156
参考文献  156-168
作者简介  168

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 烟草（菸草）
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