发布时间：2022-10-10
钾（K）是植物细胞中最富集的阳离子，并参与多种重要的生理过程。钾与作物产量息息相关，而化肥则是植物中重要的钾来源之一。含钾化肥被广泛应用于全球农业生产中，并且市场对钾肥的需求量仍在增加。化肥的过度使用能够导致水体污染等环境问题，而金属同位素可以用于追溯来源和过程来提供环境样品的历史信息。因此，厘清化肥中的钾同位素端元可以为追溯环境样品中钾的来源提供一个重要的参考，并有助于评估人为输入对生态系统的贡献程度。此外，化肥中的钾同位素也是研究植物-土壤体系内的钾同位素行为及探究钾循环的重要组成。近年来，随着多接收等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）技术的发展，使得获得高精度钾同位素数据成为了可能。大量文献报道了河流、植物、岩石等地质样品和环境样品的钾同位素值。然而，有关于化肥中钾同位素的报道仅有几个。化肥中的钾同位素值的范围、不同种类及国家的化肥中钾同位素是否有差异仍不清楚。
针对以上问题，中国地质大学（北京）科学研究院博士生屈睿在导师韩贵琳教授的指导下，对不同种类及不同国家的钾肥样品开展了高精度钾同位素的分析测试，取得主要认识如下：
（1）K2SO4类型的化肥钾同位素值范围为-0.16~0.51‰。KH2PO4类型的化肥钾同位素范围为0.04~0.19‰，复合肥氮磷钾（NPK）类型的化肥钾同位素范围为0.04~0.22‰，复合肥氮钾（NK）类型的化肥钾同位素范围为0.16~0.23‰。
（2）不同国家的化肥中钾同位素值变化有限，因此本研究的化肥钾同位素数据可以为不同国家及地区的研究提供参考。
钾肥以15.1~66.41 wt.%的高钾含量及-0.16~0.51‰的钾同位素为特征，与已知的自然端元中的钾含量及钾同位素值有着显著差异。这表明了钾肥可以作为一种额外的高钾浓度和较重的钾同位素人为端元输入到生态系统中。
图1 不同种类及国家的化肥中钾同位素组分
图2 不同储库中的钾同位素组分
论文信息：Qu Rui, Han Guilin*. Potassium isotopes of fertilizers as potential markers of anthropogenic input in ecosystems. Environ Chem Lett 2022; https://doi.org/10.1007/s10311-022-01516-8