海拔与岩性变异对石灰岩发育土壤黏土矿物组成的影响

用X射线衍射法研究了中亚热带区海拔、岩性变异对石灰岩发育土壤黏土矿物组成的影响。结果表明:在海拔约2 000 m的重庆金佛山山顶区,灰黑色钙质页岩石灰岩发育的黑色石灰土,矿物组成复杂,除伊利石为主外,还有少量蛭石、绿泥石、高岭石和蒙脱石,有一定量的母质残留矿物(滑石和滑间皂石);由砂页岩和灰岩互层母质发育的山地黄棕壤,以蛭石为主,伊利石和高岭石其次,有三水铝石和弱结晶针铁矿。在金佛山中下部(600~1 200 m),石灰岩发育的黄色石灰土以蛭石或伊利石为主,有一定量的高岭石,普遍出现针铁矿。湖南怀化盆地海拔200多米,纯灰岩发育的红色石灰土为伊利石、蛭石和高岭石(含埃洛石)组合型,有结晶好的针铁矿和少量赤铁矿。海拔显著影响高岭石含量、针铁矿结晶度,海拔降低时高岭石含量增加,针铁矿结晶度提高。在金佛山山顶区,石灰岩母质岩性和微地形变异对土壤成土过程和黏土矿物组成影响显著。     

不同母质黑钙土黏粒矿物组成研究

以黄土母质和红土母质发育的黑钙土为研究对象,采用化学分析及X射线分析,对同一气候和地理位置条件下的2种母质黑钙土的黏粒矿物组成及其差异进行研究,并探讨其演化机制.结果表明:2种母质黑钙土的黏粒矿物均以2:1型矿物为主,黏粒矿物组成一致性高,均含有蒙脱石、伊利石、蛭石、高岭石和石英.但各层次间衍射峰的强度以及部分衍射峰位置略有变化,红土母质黑钙土底层不存在蒙脱石,表层以绿泥石为主,而黄土母质黑钙土在底层存在绿泥石,在成土中后期可能转化为蛭石.红土母质黑钙土与黄土母质黑钙土相比,高岭石衍射峰强度更强,伊利石强度减弱,且随着土层深度的增加,减弱趋势更为显著,说明红土母质在成土早期,气候湿热,土壤风化较为强烈.     

淳化黄土—古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。     

秸秆还田对水稻土黏土矿物组成和钾素释放的影响

以湖北省武穴市和荆州市长期定位试验为对象,利用X射线衍射、选择性浸提以及室内模拟等方法,研究秸秆还田下水稻土中黏土矿物组合的差异及钾素的释放。结果表明,长期秸秆还田,土壤中伊利石和高岭石增加,蛭石和1.4 nm过渡矿物(HIV)减少;长期秸秆还田配施氮磷钾肥,土壤中高岭石、蛭石和HIV增加,伊利石和绿泥石减少。长期秸秆还田,土壤中全钾、非交换性钾和交换性钾含量均增加,且土壤各形态钾素与伊利石含量呈显著正相关,与高岭石和HIV含量则呈显著负相关。0.05 mol L~(-1)草酸浸提下,土壤钾素的释放量和释放速率较大,且随浸提次数的增加,钾素的释放速率逐渐降低并保持稳定。土壤钾素的释放量与土壤非交换性钾和全钾含量呈显著正相关,伊利石和HIV是影响供试土壤钾素释放的主要黏土矿物,且二者间存在相互转化的关系。长期秸秆还田可以增加土壤的供钾能力。     

准噶尔和塔里木盆地盐渍化土壤黏土矿物组成特征及成因

新疆是中国盐渍化土壤主要分布区,本研究在新疆准噶尔盆地和塔里木盆地采集不同盐化程度土壤,利用X-射线衍射仪、透射电镜、X射线荧光光谱技术,研究两个盆地内盐渍化土壤中黏土矿物的分布特点。结果表明:受干旱气候的影响,两大盆地盐渍化土壤中黏土矿物主要包括伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石,其中塔里木盆地盐渍化土壤中蒙脱石含量极少。土壤次生碳酸盐δ13C和δ18O及黏土矿物D和δ18O测定结果显示,塔里木盆地采样点土壤形成期气候相对准噶尔盆地更干旱,这种干旱气候导致伊利石中K+不易脱去,从而影响蒙脱石形成。在相对湿润的准噶尔盆地,采样点盐渍化土壤中蒙脱石含量较高,且蒙脱石含量随着伊利石含量减少而增加,两者之间达到极显著负相关关系(r=0.81,n=30,P0.01),表明土壤中存在伊利石向蒙脱石的转化过程。准噶尔盆地盐渍化土壤具备伊利石向蒙脱石转化所需要的水分条件和化学组分:①相对湿润气候条件下伊利石发生脱K+;②盐渍化土壤pH8.5,使长石中的Si4+溶解,参与矿物转化过程;③盐渍化土壤溶液中大量Ca2+、Na+和Mg2+可进入伊利石层间占据K+空位,形成蒙脱石。同时,研究结果还显示10 cm以下土层土壤盐分含量与伊利石含量存在极显著负相关关系(r=0.76,n=22,P0.01),表明10 cm以下土体中,盐分的存在利于准噶尔盆地盐渍化土壤中伊利石向蒙脱石转换。因此,气候和盐分含量是新疆两大盆地盐渍化土壤中黏土矿物形成和转化的主要影响因素。     

泰山山前平原土地利用方式对潮棕壤黏土矿物组成的影响

对泰山山前平原潮棕壤区小麦/玉米轮作农田、杨树林地和荒草地三种土地利用方式黏土矿物组成进行研究,探究不同土地利用方式下黏土矿物组成的变异规律与影响因素。通过野外样地调查、室内土壤黏粒提取及其黏土矿物的X-射线衍射图谱分析等方法分析黏土矿物组成及相关土壤指标。结果表明:三种利用方式土壤以伊利石(包括结晶好伊利石和结晶差伊利石)为主要矿物,次要矿物为蛭石和高岭石,混层矿物为少量矿物组成。荒草地表层土壤伊利石含量最高(75.8%),分别较农田和林地土壤提高26.4%、23.6%。下层土壤伊利石含量较表层土壤有显著降低,荒草地土壤的降低幅度较大。结晶好伊利石含量表征土壤的风化程度,荒草地、林地、农田土壤矿物的风化作用依次增强。蛭石含量在下层土壤的差异显著且较表层土壤含量高,含量由高到低依次为荒草地、农田、林地。荒草地土壤有机碳含量和钠质分散有机无机复合体含量较林地和农田土壤有显著降低。不同利用方式土壤黏粒中伊利石含量与蛭石含量之间相互转化,受土壤速效钾含量的调控。荒地建议开垦为林地或草地,促进土壤有机碳保持和有机无机复合体形成,抑制黏土矿物在土壤剖面的迁移。     

长期定位施肥对非石灰性潮土粘土矿物组成及主要理化性质的影响

土壤粘土矿物中层状硅酸盐与氧化物共存及晶质和非品质共存。土壤中含钾的粘土矿物主要有水云母、蛭石和绿泥石等。这些粘土矿物影响土壤钾素的固定和释放，进而影响土壤钾的生物有效性。有研究表明，土壤中的层状硅酸盐矿物彼此之间存在着一种相互演变的关系。例如在云母风化初期，通常会出现水化云母，在钾比较丰富的条件下，就会出现伊利石；水化云母进一步风化并释放出更多的钾以后，则形成蛭石和蒙脱石。相反，蛭石和蒙脱石在吸收了钾离子并脱水后，也可以向伊利石及云母类矿物转变。     

几种粘土矿物和一些土壤的钾固定

6种矿物和10个土壤样本固定的钾随加入的钾浓度增加而增加。所有样本固定的迟缓效钾很低,固定的缓效钾随矿物性质和土壤组成而变化,固定能力的顺序是:高岭石<云母<伊利石<蛭石;砖红壤和赤红壤<红壤<潮土和黄土<黄棕壤。以高岭石和蒙脱石为主并含一定量的伊利石和云母的土壤,其粘粒含量明显地影响土壤的固钾力,含较粗粒蛭石多的土壤,固钾力也明显。根据土壤的固钾率,可计算出5种施钾水平的各类土壤固钾量,为合理施用钾肥提供参考意见。     

不同水热条件下玄武质火山碴发育土壤的形态学和矿物学特征比较

自半干旱地区和湿润地区选取发育于玄武质火山碴、且成土时间和地形等条件相近的土壤剖面,通过比较其形态学、矿物学特征,探讨不同水热条件对该类土壤发生发育的影响。结果表明:(1)发育于半干旱地区的土壤土体内石砾碴块含量大于湿润地区,其粒径2 mm的细土部分质地多为砂质壤土和砂土,而发育于湿润地区的质地多为壤土。(2)发育于半干旱地区的土壤粒径2～0.5 mm和0.5～0.25 mm的砂粒风化程度较低,呈棱角状,其上气孔肉眼清晰可见;而湿润地区该粒级砂粒呈次棱角或次圆状,其上气孔肉眼模糊难辨。(3)发育于玄武质火山玻璃的土壤均有脱玻化过程发生,石英含量自表层向下层逐渐减少;但分布于半干旱地区的仅0.5～0.25 mm和0.25～0.1 mm粒级砂粒中有石英出现,而湿润地区土壤2～0.5 mm、0.5～0.25mm、0.25～0.1 mm三个粒级砂粒中均有石英矿物存在;有石英出现的相同粒级比较,分布于湿润地区土壤砂粒中石英含量高于半干旱地区土壤。(4)湿润地区土壤中含有较多的伊利石、高岭石、蛭石、羟基铝蛭石和埃洛石等结晶质黏土矿物,而分布于干旱地区的土壤中则不含或含少量结晶质黏土矿物。     

皖南第四纪红土伊利石结晶度值与风化强度的关系

对安徽宣城市宣州和郎溪两地第四纪红土黏土矿物组合和伊利石结晶度进行研究,探讨其对第四纪红土形成环境的指示意义。结果表明,两地第四纪红土黏土矿物的组合基本相似:剖面上部末次冰期下蜀黄土层(黄棕色土层)黏土矿物主要为伊利石、高岭石和2∶1型的蛭石;均质红土和网纹红土以伊利石和高岭石为主,无蛭石;网纹层下部出现伊利石-蒙脱石混层矿物。根据伊利石的X射线衍射(XRD)峰,获得伊利石结晶度(Illite crystallinity,IC)值,可以反映伊利石结晶程度。两地第四纪红土同类层次的IC值较接近。宣州和郎溪剖面黄棕色土的IC值平均为0.463,均质红土为0.599,网纹红土为0.726。全剖面样品IC值与风化强度指标呈显著负相关,充分说明红土IC值可有效地反映红土的风化强度。第四纪红土剖面从黄棕色土→均质红土→网纹红土,IC值升高,伊利石结晶变差,反映了红土风化强度增加,形成的气候环境更加湿热。     

西藏拉屋和扎西康矿区土壤的黏粒矿物组成研究

采集西藏拉屋和扎西康两矿区代表性土壤样品,测定了土壤基本性状、黏土矿物和氧化铁含量。结果表明:拉屋矿区土壤呈酸性,扎西康矿区土壤呈碱性。拉屋矿区土壤有机质含量和CEC明显高于扎西康矿区的;两矿区的主要黏土矿物有水云母、高岭石、绿泥石、蛭石、1.4 nm过渡矿物和少量的混层矿物。拉屋矿区主要矿物是水云母和高岭石,扎西康矿区主要矿物是水云母;两矿区土壤的游离氧化铁均以晶形氧化铁为主,非晶形氧化铁所占比例很少。     

广西水耕人为土黏粒矿物组成及其空间分布特征

黏粒矿物影响着土壤理化性质，可指示成土因素特征和土壤发生发育过程/强度，也是中国土壤系统分类的基层单元土族矿物学类型划分的重要依据。本研究选择了广西不同纬度和成土母质的18个代表性水耕人为土的剖面，应用X射线衍射（XRD）方法分析了其典型水耕氧化还原层（Br层）的黏粒矿物组成及其空间分布特征，并确定了其中“黏质”剖面的土族控制层段矿物学类型。结果表明：（1）供试土壤的黏粒矿物主要包括高岭石、伊利石、三水铝石、1.42 nm过渡矿物、蒙脱石和蛭石等，依次分别出现在100%、88.9%、72.2%、61.1%、44.4%和38.9%的剖面中。（2）黏粒矿物组成在纬度空间分布上具有明显规律性特征。随着纬度降低，土壤黏粒中的高岭石增加，伊利石、蒙脱石、1.42nm过渡矿物逐渐减少；纬度＞23°N区域内，成土母质对黏粒矿物组成影响明显。（3）纬度23°N是黏粒矿物组成和土族矿物学类型分界线，＜23°N区域，黏粒矿物均以高岭石为主，是“黏质”剖面的土族控制层段的主要矿物学类型；＞23°N区域，黏粒矿物组成以高岭石、蒙脱石、伊利石或1.42 nm过渡矿物为主，因成土母质不同而异，“黏质”剖面的土族控制层段矿物学类型包括高岭石混合型、混合型和伊利石型。     

西南典型水耕人为土诊断层黏土矿物特征

选择我国西南地区代表性水耕人为土剖面,对其主要诊断层黏土矿物组成特征进行研究。采用沉降吸管法提取土壤黏粒,将其进行Mg2+饱和、Mg2+饱和加甘油处理、K+饱和加热550℃三种处理后,分别在X-射线衍射仪扫描,对所获图谱进行黏土矿物组成鉴定。实验结果显示西南地区代表性水耕人为土其诊断层黏粒黏土矿物组成特征主要为蛭石,高岭石,伊利石,混层矿物等。含少量其它黏土矿物如三水铝石,蒙脱石等。与旱地土壤比较,水耕人为土的黏土矿物组成有明显的不同。不同发育时间和水耕熟化的水耕人为土,其黏土矿物组成和数量上也有明显差异,研究结果对黏土矿物在水耕人为土系统分类上的应用具有一定的理论意义。     

九宫山土壤剖面中黏土矿物的组成特征

以湖北省九宫山的4种垂直地带性土壤为对象,研究其剖面层次的黏土矿物组合和铁、铝氧化物的特征,揭示山地土壤中黏土矿物的变化特点。结果表明,随海拔升高,土壤中黏土矿物类型从以高岭石为主,逐渐变为以14.0?矿物、伊利石及三水铝石为主,有从1︰1型向2︰1型矿物过渡的趋势;不同层次的土壤中黏土矿物类型和相对含量变化明显;土壤随垂直高程的升高,其中游离态铁、铝减小,非晶形和络合态铁、铝增加,各种形态铁、铝氧化物的总量也增加。     

喀斯特生态系统土壤表面电化学特征及其影响因子

以西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤为研究对象,采用空间替代时间的方法,研究石漠化演替过程中土壤表面电化学特征演变规律及其与土壤理化性质的相关性。采用物质表面联合分析法对不同石漠化等级土壤表面电化学属性及进行测定。结果表明,土壤表面电荷密度、表面电场强度、比表面、表面电荷数量随石漠化强度的增加而下降,其变化范围分别为0.34 C·m-2~0.42 C·m-2、4.85×108 V·m-1~5.86×108 V·m-1、47.11 m2·g-1~53.16 m2·g-1、16.86 cmol·kg-1~22.82 cmol·kg-1,土壤表面电位随石漠化强度的增加而上升,其变化范围为-113.74 mV~ -115.10 mV;研究区黏土矿物组成为伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层,且以绿蒙混层为主;土壤黏粒、砂粒、非晶质氧化铝、胡敏酸是影响喀斯特石漠化地区土壤表面电化学属性变化的主要因素,解释率分别为48.3%、38.1%、13.0%、12.0%;土壤粒径组成、有机质组分和金属氧化物对土壤表面电化学特征影响由强到弱依次分别为：土壤黏粒>砂粒>粉粒,胡敏酸>有机碳>富里酸,非晶质氧化铝>游离氧化铁>非晶质氧化铁。本研究对中国西南喀斯特石漠化土壤管理与调控、退化植被恢复重建具有重要意义。     

除草剂草甘膦在几种土壤和矿物上的吸附研究

通过批平衡实验考察了草甘膦在几种性质不同土壤和矿物上的吸附行为。研究发现土壤对草甘膦有较强的吸附能力，草甘膦在土壤上吸附量的大小与土壤理化性质密切相关。草甘膦在土壤和矿物上的吸附符合Freundlich吸附方程，其在土壤上的吸附常数K与土壤粘粒含量呈正相关，并随土壤氧化铁和氧化铝含量增加而增加，而与土壤的pH呈显著负相关。草甘膦在高岭石上的吸附量要比在蒙脱石上大，而草甘膦在金属离子饱和的蒙脱石和高岭石上的吸附研究结果表明，草甘膦在钠、钙、铁离子饱和的矿物上的吸附能力依次为Fe-蒙脱石〉Ca-蒙脱石〉Na-蒙脱石和Fe-高岭石〉Ca-高岭石〉Na-高岭石。     

南京地区水稻土中固定态铵与伊利石的相关性

本文以南京地区长城岗和泉水两个水稻土剖面为研究对象,在利用Silva-Bremner法测定土壤全样和3个粒级(黏粒、粉粒和细砂粒)的固定态铵含量、利用X-射线衍射仪测定矿物成分的基础上,讨论了固定态铵含量与粒级以及矿物种类的关系.结果认为,两个剖面在以下几个方面具有共性:①在黏粒、粉粒和细砂粒3个粒级中,黏粘粒含量与固定态铵含量的关系最为密切,相关系数分别为0.68和0.64;②在黏粒中的伊利石、高岭石和蒙脱石3种主要矿物中,伊利石含量与固定态铵含量相关性最好,相关系数分别为0.50和0.49;⑨对于全样来说,其中的伊利石含量与同定态铵含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.68和0.66.这些数据充分说明,伊利石是南京地区水稻土中固定态铵赋存的最主要载体.     

海南岛琼山热带土壤中重金属分布和矿物特征的关系

本文探讨了海南岛玄武岩上发育的热带地球化学景观中土壤重金属与机械组成,矿物成分和矿物组合之间的关系。结果表明,砖红壤粘粒并不富集重金属元素,这与砖红壤各粒级矿物分布特征有关,在其粉粒级和砂粒级中有大量氧化铁矿物,面粘粒级中主要是高岭石和三水铝矿。此外,水稻土随粒径变大,重金属含量减少,这同水稻土随粒径增大,粘土矿物迅速减少,长石、石英增多有关。这和一般土壤重金属在不同粒级中分布规律相符合。     

黏土矿物在土壤重金属污染中的应用研究进展

黏土矿物作为土壤的重要组成成分之一,因其自身的组成和结构特性在土壤重金属污染钝化修复中有较为广泛的应用。目前常见的黏土矿物包括高岭石、蒙脱石、沸石、海泡石等。详细介绍了各类黏土矿物在重金属钝化修复治理中的应用,阐述了黏土矿物对土壤重金属污染的修复机理,包括离子交换、共沉淀和配合反应等。此外还探讨了黏土矿物钝化修复的影响因素,包括重金属种类、黏土矿物类型、土壤性质等。从修复实际出发,展望了黏土矿物在土壤修复应用中的未来发展,今后应多关注黏土矿物对土壤-作物系统的潜在环境风险和黏土矿物修复效果的田间长期稳定性。     

氧化铁对土粒强胶结作用的矿物学证据

DCB脱铁处理高铁土壤前后用NaOH -超声波分散的四个粒级 (<2 μm、2～ 2 0 μm、2 0～ 2 5 0 μm和 2 5 0～2 0 0 0 μm)的矿物组成变化研究表明 :氧化铁对土壤颗粒有很强的胶结能力 ,它可与高岭石、蒙脱石等粘粒矿物胶结形成非常稳定的大颗粒团聚体 ,这些团聚体即使用NaOH -超声波也很难分散