黄土高原淋溶土黏粒、氧化铁与颜色的关系及发生学解释——以山西土系调查的31个黏化层为例

以黄土高原山西省14个淋溶土剖面的31个偏红的黏化层(Bt)为研究对象,分析了其全铁、游离氧化铁、无定形态氧化铁的含量与土壤颜色参数、黏粒含量之间的相关性,并建立了定量关系模型。结果表明:Bt的黏粒含量与氧化铁含量之间呈极显著正相关(P0.01);颜色的红度与全铁、游离氧化铁和无定形氧化铁含量之间均呈极显著正相关(P0.01),其中游离氧化铁是最直接的土壤红色"染色剂";其他色调、明度与彩度等颜色参数与土壤全铁、游离氧化铁含量之间亦呈现出显著的相关性,这也间接说明了黏粒含量与土壤颜色具有一定相关性。野外观测发现,某些黏化层结构体表面颜色较结构体内基质颜色更红,证实了在土壤结构体表面氧化铁随着黏粒在土壤空隙中的迁移淀积。黄土高原淋溶土偏红的黏化层多是来自由于土壤侵蚀而出露地表或接近地表的第三纪保德红土和第四纪红黏土,其黏粒含量、土壤颜色等指标均表明第三纪的古气候条件较第四纪更为湿热。     

陕西汉中土壤氧化铁及其发生学意义研究

对地区水平地带５个有代表性的剖面进行研究。结果表明,发育在下蜀黄土母质上的土壤全铁丰富,游离铁和活性铁较低,络合铁极少,铁在Ｂ层和上体中的聚积明显,土壤形成处于富铁化阶段;基岩母质上土壤全铁极少,游离铁很高,活性铁极低,铁的聚积较弱,低于铝的富集,土壤形成处于富铝化阶段;中山区土壤全铁和游离铁很低,活性铁和络合铁极高,铁主要在Ａ层和ＡＢ层聚积,土壤形成处于硅铝化阶段。     

海南岛北部玄武岩上土壤发生研究Ⅱ.铁氧化物特征

研究了海南岛北部玄武岩上发育的不同风化成土年代土壤系列的铁氧化物特征。研究表明,随风化成土时间增加,土壤发生过程中形成的游离铁（Fed）以及铁游离度（Fed/Fet）增大,铁活化度（Feo/Fed）降低。穆斯堡尔谱分析显示风化成土时间从9×104a、64×104a至 181× 104a,土壤黏粒中形成的赤铁矿含量占铁氧化物的比例从16％、25％增至 48％。风化成土时间越短,土壤中针铁矿结晶程度越差。X-射线衍射结果表明土壤细土和黏粒中赤铁矿含量与风化成土时间呈正比增加。同时,土壤有磁铁矿含量减少、磁赤铁矿增加的趋势。     

冀东滨海平原稻区土壤钾库状况与变化

通过对大面积土壤各形态钾的定位监测,研究了1982～2016年30余年间冀东滨海平原稻区土壤钾库的现状、变化及其影响因素,分析了成土母质、耕种施肥等对该区域土壤钾库的影响。主要结果:(1)冀东滨海平原稻区土壤全钾、缓效钾、速效钾平均含量分别为23.04 g/kg、1 615.94 mg/kg、247.37 mg/kg。种稻40～70余年间,各年限土壤全钾、速效钾分别维持在23.96 g/kg、257.41 mg/kg左右。与种稻40年相比,缓效钾年均减少20.19 mg/kg。(2)不同母质土壤全钾、缓效钾、速效钾含量大小顺序为:海相沉积物、泻湖沉积物河流冲积物;土壤缓效钾/全钾和速效钾/全钾均为海相沉积物、泻湖沉积物河流冲积物,3种母质发育的土壤速效钾/缓效钾差异不显著;海相沉积物、泻湖沉积物二者之间的各形态钾含量及比值均无显著差异。(3)土壤速效钾与土壤盐分、有机质均呈显著正相关关系;土壤速效钾与有效磷无显著相关关系。主要结论:随种植年限增加,土壤全钾、速效钾无显著变化,缓效钾显著下降。海相沉积物、泻湖沉积物发育的土壤全钾、缓效钾、速效钾的含量均显著高于河流冲积物,土壤速效钾与盐分呈显著正相关关系。稻区土壤钾输入量小于水稻钾的输出量,随着种稻年限的增加,逐渐消耗土壤缓效钾。     

珠江三角洲平原不同母质土壤磷形态分布及其有效性

选取珠江三角洲平原滨海沉积物、三角洲沉积物和河流冲积物发育的不同种植年限的农田,挖掘土壤剖面,采集不同深度土壤样品,采用Tiessen et al连续提取方法测定土壤不同形态磷含量,探讨成土母质对土壤磷形态分布及有效性的影响。结果表明:3种母质土壤磷形态均以无机磷为主,其中河流冲积物土壤无机磷最高(91.8%);无机磷以浓HCl提取态最高(21.9%～34.9%),有机磷以Na OH提取态最高(3.5%～7.9%)。随着种植年限的增加,3种母质土壤中稀HCl提取态无机磷、浓HCl提取态有机磷占全磷比例和磷活化系数均呈下降趋势,残留态P占全磷比例呈上升趋势;3种母质土壤中Na HCO3、Na OH提取态磷占全磷比例和土壤磷活化系数在土壤表层较高,而稀HCl提取态无机磷和残留态P占全磷比例在土壤剖面底层较高。通径分析表明,Na HCO3提取态无机磷对土壤磷活化系数影响最大。不同母质土壤剖面磷形态具有分异规律,长期种植降低了土壤磷的有效性。     

长期紫云英还田与化肥配施下水稻土团聚体中铁氧化物的演变规律

铁氧化物是土壤团聚体重要的胶结物质,其主要存在于土壤黏粒中。为探索紫云英还田并配施化肥下土壤团聚体中铁氧化物的变化规律及其在不同粒级黏粒组分中的富集特点,以湖南省南县长期紫云英还田的水稻土为研究对象,选择单施紫云英（MV）、单施化肥（F100）、紫云英配施全量化肥（MV+F100）和紫云英配施80%化肥（MV+F80）4个处理,通过湿筛和离心分离土壤团聚体（>250、53~250 和2~53 μm）和黏粒（<2 μm）,测定不同处理土壤团聚体及其黏粒中铁氧化物的含量,并分析它们与团聚体稳定性的关系。结果表明：（1）与MV和F100相比,紫云英与全量化肥配施增加了>250 μm粒级团聚体的含量,降低了53~250 μm粒级团聚体含量,团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）分别提高了8.2%~20.5%和4.1%~8.5%。（2）与MV相比,紫云英与化肥配施显著提高了各粒级团聚体、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒非晶质铁的含量（12.7%~55.6%,52.4%~54.9%和45.9%~48.6%）,降低了>250和53~250 μm团聚体非晶质铁的富集率（32.8%~36.8%和17.2%~28.4%）。而与F100相比,2~53 μm团聚体和团聚体黏粒非晶质铁的含量以及富集率均显著降低（3.5%~21.3%、29.2%~30.4%和10.9%~26.9%）。（3）>250 μm团聚体含量与团聚体黏粒的非晶质铁含量、铁的活化度呈极显著正相关,与团聚体黏粒的游离铁含量、非晶质铁的富集率呈显著正相关。团聚体的MWD和GMD与>250μm团聚体含量呈极显著正相关,而与<2 μm团聚体含量呈极显著负相关。>250、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒的游离铁是团聚体MWD和GMD最重要的影响因子。紫云英与化肥配施,能够提高团聚体黏粒铁氧化物的含量,促进>250 μm团聚体的形成,从而增强团聚体的稳定性。     

重庆市更新统沉积物发育土壤的特性及分类

选取重庆市境内分别由夹卵石黄色黏土(PC)、黄色黏土(YC)、红色黏土(RC)等更新统沉积物发育的6个典型旱地和水田土壤剖面为研究对象,探讨其土壤特性及系统分类归属。结果表明,PC发育的旱地土壤富含砾石且无铁锰斑纹,YC发育的旱地土壤不含砾石但有铁锰斑纹,RC发育的旱地土壤耕作层以下黏粒淀积明显。在PC和YC发育的水田土体内,上部土层的有机质累积明显且彩度较下部低,游离铁在下部土层有明显聚积,而母质为RC的水田土体内游离铁则迁移不明显。3个旱地土壤分别被划归为普通简育湿润雏形土、普通铁质湿润雏形土和红色铁质湿润淋溶土3个亚类,3个水田土壤则分别被划归为普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类,共可建立6个土族和6个土系。YC发育的普通铁质湿润雏形土有铁锰斑纹存在,这是古水文条件的反映,现已完全脱离地下水的影响,故不再具有潮湿土壤水分状况;沉积物特征、区域气候等会影响旱地土体内黏粒的淋溶淀积,进而影响其土纲划分;水耕活动使更新统沉积物发育的雏形土和淋溶土演变为水耕人为土;地块筛选、坡改梯、拣拾等人为活动会显著减少PC发育的水田土体内砾石含量,影响其土族控制层段的颗粒大小级别判定。     

不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。     

母质对南方丘陵区水耕人为土理化性质演变的影响

基于时间序列系统分析了我国南方丘陵区三种母质起源的水耕人为土理化性质的演变,结果表明:成土母质可以决定黏粒与土壤有机碳(SOC)对人为水耕成土过程的敏感性,明显影响其演变特征。游离铁(Fed)对人为水耕的成土过程非常敏感,其迁移与转化主要受人为水耕成土过程影响,受成土母质影响很小;硅酸盐铁(Fet-Fed)对人为水耕的成土过程不敏感,但全铁(Fet)含量的分布主要受Fed的影响。黏粒的淋失会对土壤中元素的迁移与分布产生重要影响,造成SiO2相对富集和Al2O3相对亏损,在利用由Al和Si两种元素计算所得到的一些指标指示丘陵区水耕人为土的发育程度时一定要慎重;而TiO2在水耕人为土发育过程中相对稳定,可以作为稳定元素来指示水耕人为土演变过程中其他元素的迁移率。     

荒漠绿洲过渡带土壤饱和导水率的空间变异特征

土壤饱和导水率(saturated hydraulic conductivity,Ks)是影响土壤水文过程的重要参数,反映了土壤的入渗性能与持水能力。为探究荒漠绿洲过渡带土壤Ks的空间分布特征及影响因素,基于网格法(2 km×2 km)在黑河中游荒漠绿洲过渡带不同景观类型布设27个样点,获取0—30 cm土层基本物理性质,并利用Hood-IL 2700入渗仪测定土壤Ks。采用经典统计学和地统计结合的方法分析土壤Ks空间分布特征及其影响因素,建立Ks的土壤传递函数。结果表明:(1)土壤Ks变异系数为1.21,属强变异,Ks和土壤水分(SW)、有机质、黏粒(clay)、粉粒含量呈极显著负相关(P0.01),与容重(ρ_b)、砂粒含量呈极显著正相关(P0.01)。(2)土壤水分半变异函数最佳拟合模型为指数模型,容重、黏粒含量均为球状模型,容重、土壤水分和黏粒的最佳采样距离分别为0.38～0.77,1.86～3.72,1.41～2.83 km。(3)建立的传递函数为log Ks=-2.914+2.772ρ_b-0.09SW+0.068clay,容重、土壤水分和黏粒含量可作为模拟区域饱和导水率空间分布状况的预测变量。研究结果为荒漠绿洲过渡带土壤水分运移及模拟提供重要的数据支撑。     

由石灰性冲积物发育而来的排水不良和排水良好的土壤中游离氧化物的分布

A study on the distribution of free iron and manganese oxides was conducted in soils developed on calcareous alluvial deposits under subhumid climatic conditions, in Western Greece. Soil samples from two well drained soils and from two poorly drained soils, classified as Alfisols, were collected and used in this study. After certification of soil homogeneity the acid ammonium oxalate and dithionite-citrate-bicaxbonate methods were used to extract free iron and manganese oxides from the samples. Iron oxides extracted by the dithionite-citrate-bicarbonate method (Fed) were significantly higher than the iron oxides extracted by the ammonium oxalate method (Feo), indicating that a considerable fraction is present in crystalline forms, independent of drainage status. A confirmation of free iron oxides and fine clay was detected. The ratios Feo/Fed and (Fed-Feo)/total Fe (Fet) could not be used to distinguish the well drained soils from the poorly drained soils. Manganese movement in a soluble form is independent of the fine clay.     

Characteristics of the soils developed under broad-leaved evergreen forests in okinawa prefecture and the kinki district with special reference to their pedogenetic processes

Abstract

Properties of sesquioxides, clay mineralogical composition, and charge characteristics of the soils developed under broad-leaved evergreen forests in Okinawa Prefecture (subtropical climate) and the Kinki District (warm temperate climate) were studied with special reference to their pedogenetic processes in order to reexamine the corresponding parameters of Brown Forest soils and related soils in Japan.

The soils in Okinawa Prefecture were characterized by a higher degree of weathering as compared to the soils in the Kinki District. Major differences involved the values of the Fed/Fet ratio for the soil samples throughout the profile, and those of the ratios of (Fed-Feo)/Fet, CEC/clay, and (Feo + Alo)/ clay and the content of CaO plus Na₂O for the B horizon. The soils in the Kinki District did not show andic soil properties, nor Al translocation in the profile and, both of which were characteristic of Brown Forest soils developed under cool temperate climatic conditions at high altitudes in the same District.

The difference in the degree of weathering were reflected on the charge characteristics at the very surface of the soils, i.e., the surface of the particles of the soils in Okinawa Prefecture exhibited a lower reactivity as compared with those of the soils in the Kinki District.     

Genetic features of soils on sorted sand deposits of different origins in the Kola Peninsula

Differences in the chemical composition of soils developed from sorted sands of different origins are revealed. The iron-illuvial podzols on rich glaciofluvial and marine sands are characterized by well-pronounced Al-Fe-humus differentiation of the Si, Al, and Fe in the soil profile. These soils are relatively similar in their bulk elemental composition. The difference between them is seen in the degree of differentiation of the soil profiles; it is stronger in the soils developed from glaciofluvial deposits. This is particularly true with respect to the oxalate-soluble iron and aluminum hydroxides. The deposits derived from the red-colored Tersk sandstone and processed by the sea (in the coastal zone of the White Sea) have the poorest chemical composition. In the soils developed from them, the differentiation of oxalate-soluble compounds is slightly pronounced (for Fe) or completely absent (for Si and Al). These soils can be classified as podzolized ferruginous red-colored psammozems (within the order of poorly developed soils) with the following horizons: O-Ce-Cf-C. The Ce horizon has the features of podzolization, and the Cf horizon has some features attesting to the illuvial accumulation of Fe. The profile of these soils inherits a reddish tint from the parent material.     

北京地区红色黏土特性及成土过程和系统分类探讨

为研究北京地区红色黏土的成土过程及其系统分类,选取6个发育在石灰岩类和花岗岩类母岩上的红色黏土剖面,研究了土壤剖面形态、理化性质、黏土矿物组成等,并分析了其成土条件和发生过程。结果表明:所有土壤剖面的土壤结构体面上均有黏粒胶膜,通体无石灰反应,铁的游离度高,活化度低。石灰岩类发育的红色黏土质地更细,其土壤黏粒游离铁较多,颜色更红,结构体团聚程度更强。花岗岩发育的红色黏土因含有大量难以风化的石英,因而含有较多的砂粒,结构体团聚程度较低。这些土壤形成过程中发生了强烈的黏化和铁质化作用,可以推断其是在古湿热气候条件下形成的。而目前土壤的pH呈微碱或中性,交换性盐基离子以Ca2+为主,盐基饱和度较高,则是受现代黄土降尘的影响,发生了复盐基过程的结果。在此基础上,依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》确定的原则和方法,确定研究剖面分属于淋溶土纲下的4个不同亚类。     

水耕人为土时间序列铁氧化物与磁化率演变特征

以我国亚热带地区不同母质起源的水耕人为土时间序列为研究对象,分析不同形态铁氧化物和磁化率随成土时间的动态演变特征及其影响因素。结果表明,石灰性母质起源的水耕人为土0~120 cm土体中全铁(Fet)、游离铁(Fed)和游离度(Fed/Fet)随时间序列演变均逐渐增加,0~50 a内Fet、Fed和Fed/Fet增加速率分别为3.2 t hm~(-2) a~(-1)、1.2 t hm~(-2) a~(-1)和0.04%a~(-1),50~1 000 a内Fet、Fed和Fed/Fet增加速率分别为0.1 t hm~(-2) a~(-1)、0.15 t hm~(-2) a~(-1)和0.01%a~(-1);而酸性母质起源的水耕人为土0~120 cm土体中Fet、Fed和Fed/Fet随时间序列演变均逐渐下降,0~60 a内Fet、Fed和Fed/Fet下降速率分别为0.2 t hm~(-2) a~(-1)、0.5 t hm~(-2) a~(-1)和0.03%a~(-1),60~300 a内Fet、Fed和Fed/Fet下降速率分别为0.9 t hm~(-2) a~(-1)、1.2 t hm~(-2) a~(-1)和0.06%a~(-1)。土壤pH、Eh、以及外源铁输入与土体内铁淋失的相对强度是控制不同母质水耕人为土中铁氧化物转化速率与途径的主要因素。石灰性母质起源的水耕人为土中不同磁学指标随时间演变分为三个阶段:0~50 a内表现为质量磁化率(MS)、饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(IRMs)的急剧降低;50~300 a内表现为MS、SIRM和IRMs的持续、缓慢降低以及硬剩磁(IRMh)的相对稳定发展;300~1 000 a内表现为MS、SIRM和IRMs的持续、缓慢降低以及IRMh的快速下降。酸性母质起源的水耕人为土0~20 cm和20~120 cm土壤中磁学指标演变呈现截然不同的两个阶段:0~60 a 0~20 cm内MS,SIRM和IRMs的急剧降低,IRMh具有明显增加;而20~120 cm内MS、SIRM和IRMs缓慢下降,IRMh明显降低。60~300 a 0~20 cm内不同磁学指标变化幅度均很小,而20~120 cm内IRMh相对比较稳定,MS、SIRM和IRMs在种稻150 a后快速下降。淹水还原条件下亚铁磁性矿物的破坏是不同母质水耕人为土演变过程中磁性衰减的主要机制。     

雷州半岛玄武岩发育的时间序列土壤的发生演变

采集了广东省南部热带地区雷州半岛第四纪以来不同时代(0.58～6.12 Ma)喷发的玄武岩上发育时间序列土壤剖面样品,分析了一些理化性质的变化趋势。结果表明:(1)容重随深度增加而增大,与成土年龄有较好的相关性,说明容重在一定程度上可以指示土壤的发生层次和发育程度。(2)游离铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)、活性氧化铝(Alo)和铝活化度(Alo/Ald)与成土年龄有着较好的相关性,可以指示土壤的发育程度和相对成土年龄;而无定形铁(Feo)、游离铝(Ald)和无定形硅(Sio)与成土年龄的关系不明显,尚难于指示土壤的发育程度。(3)常用的黏粒风化发育指标,如硅铝率Sa(SiO2/Al2O3)、硅铁铝率Saf(SiO2/(Al2O3+Fe2O3))、风化淋溶系数ba((Na2O+K2O+CaO)/Al2O3)、A指数((SiO2+CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O))、B指数((CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+SiO2+CaO+K2O+Na2O))、WI指数([(2Na2O/0.35)+(MgO/0.9)+(2K2O/0.25)+(CaO/0.7)]×100)、CIW指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O)]×100)、CIA指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]×100,与成土年龄之间相关性不显著,难以指示土壤的风化程度,但黏粒的Sa、Saf和元素Si迁移率的变化在一定程度上揭示了土壤中生物复硅的存在。     

白浆土形成过程中某些物理、化学性质的研究

白浆土发育在我国温带半湿润条件下,母质为第四纪河湖沉积物,土壤长期处于季节性干湿交替过程,使土壤剖面中铁、锰、铝等矿物元素被还原淋失,粘粒下移,在A及SB层中粘粒显著减少,淀积层中粘粒明显增加。整个剖面中硅铁率、硅铝率和硅铁铝率变化较小。土壤酸度稳定、盐基饱和度在70—90%。没有明显的矿物分解与灰化淀积层,在白浆化过程中,呈现了粘粒非破坏性的机械淋移,或者侧向漂洗作用。     

Palevye (pale) soils of Central Yakutia: Genetic specificity,properties, and classification

Permafrost-affected palevye (pale) soils of Central Yakutia are developed from mantle calcareous deposits of different textures and are characterized by the common mica-chloritic association of clay minerals with a higher content of chlorite in comparison with the soils developed from mantle loams and loess-like loams in the European part of Russia. In the pale soils, the distribution of clay minerals in the profile has an even pattern in the loamy variants and a differentiated pattern typical of podzols in the loamy sandy variants. Data on the chemical extracts and Mössbauer spectroscopy indicate that the iron in the pale soils is mainly fixed in silicate minerals. The content of nonsilicate iron represented by the amorphous and weakly crystallized compounds in the pale soils is relatively low. The humus-accumulative horizon in these soils is close to the gray-humus (soddy) AY horizon according to its acid-base characteristics (the soil pH and the degree of base saturation) despite the presence of exchangeable sodium and the shallow occurrence of the calcareous horizon.