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。     

四种常规方法提取伊利石有效钾的机制比较

采用化学分析、X射线衍射、中红外光声光谱以及原子力显微镜的方法,比较了0.2 mol L~(-1)四苯硼钠法、1 mol L~(-1)沸硝酸法、2 mol L~(-1)冷硝酸法和2 mol L~(-1)热盐酸法浸提伊利石中有效钾的机制。结果表明,四苯硼钠法浸提时,伊利石中钾素释放量达到全钾量的59.5%,且基本均通过层间交换反应予以释放,结构离子铁、铝和硅释放量极低;采用三种酸溶液浸提时,其钾素释放量仅占全钾量的1.53%~2.46%,通过层间交换反应释放的钾量占释放量的比例为88.4%~94.0%。四苯硼钠浸提时伊利石层间距扩大,产生次生过渡矿物,并形成富硅表层,但在伊利石表面无溶蚀特征;三种酸溶液浸提时伊利石结构无改变,但其结晶度降低,且表面有明显的溶蚀特征。因此,土壤矿物层间钾是作物可利用有效钾的主要来源,三种酸溶液浸提方法一方面低估了有效钾容量,另一方面提取了一部分不能为植物所利用的结构态钾,不适宜于用来评价伊利石及土壤有效钾库容量。