太圃矿石营养液中的硅机理

2015年09月04日

一、主要成分
1、主要沸石成分——斜发沸石。平均含量36.5%,含量范围29%-40.3%。
2、其他具有离子交换性质的非沸石成分(比斜发沸石的离子交换容量要小一些)
1)蒙脱石。加权平均含量为10.6%,含量范围从7.1到11.9%。
2)白云母和微斜 - 未规定。最高分别达11和4%。这些化合物(特别是白云母)也可以看作是钾的来源。
3、 蛋白石-方英石-磷石英相(OCT相)。能被植物吸收的无定形硅的主要来源(即相对能溶于水的(0.1克/升))。
加权平均含量为25.0%;含量范围=18.2至30.4%。
4、 方解石(碳酸钙)。可以对土壤进行轻微的石灰化,这对于太圃营养液格外重要,因为可以部分抵消有机酸的作用,稳定营养液成分。加权平均含量为8.5%,含量范围从0.7%至21.7%。
5、杂质-水分和结晶硅(石英),植物无法吸收。
1)水分含量,我们承诺保持10%(8至12%)的含水量。
2)结晶硅(石英)
加权平均含量(白云母+石英+微斜)=10.3%,含量范围3.1-18.5%。
由于(白云母+微斜)的最大含量可以达到15%(最小= 0%),即使计算它们的加权平均含量为最大含量的1/3(5%),那么得到的石英平均含量= 5.3%(石英的含量范围= 0至18.5%)。
因此,(无用)杂质(石英+水)的平均含量约为15%(15.3%)。
有几个种矿物质,主要是无定形二氧化硅组成的蛋白石形式。主要是板状硅藻土、硅藻土和蛋白石。板状硅藻土和硅藻土是沉积岩,在古代海洋中形成,由死亡的硅藻壳组成。这些硅藻壳主要成分是二氧化硅。板状硅藻土和硅藻土的区别是它们是不同的地质时期形成的。由此,板状硅藻土比硅藻土含有的有机物要少。蛋白石是化学变化形成的矿物(地质学家对此是有争议的)。蛋白石在古代海洋中经过一系列化学过程而形成的(而不是像板状硅藻土和硅藻土那样,是由于死亡藻类的壳在海底沉积形成的)。
我们的硅含量正是来源于板状硅藻土,大部分是蛋白石-方英石-磷石英组分。在我们这里,除了蛋白石-方英石- 磷石英组分,硅酸也代表无定形硅,其含量可达到2-3%。


二、作用机理
1、植物所能吸收的硅是以无定形二氧化硅的形式存在的。而所谓“无定形二氧化硅”则指的是蛋白石-方英石-鳞石英组合和硅酸,它们在我公司产品中的含量占有很高的百分比。 
蛋白石,即水合二氧化硅(白炭黑)。化学式:SiO2*nH2O。
渗滤到土壤水分中:
SiO2*nH2O <=> H4SiO4 (原硅酸)+ (n-2)H2O,

SiO2*nH2O <=> H2SiO3 (偏硅酸)+ (n-1)H2O。
方英石与鳞石英,其成分属二氧化硅。化学式:SiO2。
(严格地说,方英石应看作是SiO2的一种结晶形式,但对于必奥力而言,由于它具有积淀成因,因此可在风化过程中部分地转化为不定形形式。)
渗滤到土壤水分中:
SiO2 + 2H2O <=> H4SiO4 (原硅酸);
SiO2 + H2O <=> H2SiO3 (原硅酸)。
最易渗滤到土壤水分中的是多硅酸(nSiO2*mH2O):
nSiO2*mH2O + kH2O <=> nH4SiO4 + (m+k-2n)H2O,
或:
nSiO2*mH2O + kH2O <=> nH2SiO3 + (m+k-n)H2O.
从偏硅酸和原硅酸来讲,它们可进行离子分解(尽管作为弱酸,其离解度(百分比)并不高)。
植物的根系统也可以吸收正硅酸和偏硅酸,及其相应的阴离子(原硅酸盐(H3SiO4-, H2SiO42-, HSiO43-, SiO44-)和偏硅酸盐(HSiO3- и SiO32-)),统称为硅酸盐。
     上述所有平衡式(<=>)都具有强烈的左移倾向(即实际上是 <<=>),因此无定形二氧化硅在水中的广义溶解度换算成SiO2是0.1克/升。这样一来,它从矿物质里冲刷掉的速度便比较缓慢,这一部分可以直接放入太圃底座里,有效时间3-5年。


当然,上述方程式在主要是表示其基本原理并且被简化了,但其转化过程的本质大体上是如此。

2、沸石的作用原理
沸石的晶体结构(无论是天然的还是人工的)是由SiO2/4和AlO2/4的四面体组成的,它们之间以顶点相连形成三维架构,由大小为2-15埃的细微孔道(窗格)贯穿。[AlSi]O4沸石的开放式孔穴架构带有负电荷,由反离子(金属阳离子)来补偿。这些金属阳离子(我们这里指的是钙、镁、钾和少量钠)能够置换出其它离子(称之为离子交换),比如氨阳离子。后者被沸石吸收后,缓慢释放到营养液中,它们在营养液中的浓度也随之逐渐降低。这样一来,沸石便能够保证营养液得到均衡和长期的肥力供应,特别是保证初期不会出现含量剧烈波动(导致它们在产品中积聚过量,产生毒副作用)
太圃矿石中主要沸石成分是斜发沸石。除此之外,具有离子交换特性(能力稍弱)的还有:蒙脱石>白云母>微斜长石。

来源:北京太圃科技有限公司

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