長期施肥對土壤粘粒礦物組成及其演變特征的影響.pdf

1、粘粒礦物是土壤重要的組成部分，其種類和數(shù)量影響著土壤特性。自然條件下經(jīng)過長期的成土演變，土壤母質(zhì)中的原生鋁硅酸鹽礦物逐步脫鹽基形成次生粘土礦物，這一風化轉(zhuǎn)化過程受氣候、環(huán)境條件等因素的影響;高強度人為干擾如耕種、施肥等措施，改變了土壤的物理、化學、生物特性，甚至改變土壤肥力特征，從而影響礦物風化。長期施肥下土壤粘粒礦物的風化轉(zhuǎn)化，其演變特征不同于自然環(huán)境下的粘粒礦物。本研究以吉林黑土、安塞黃綿土以及祁陽紅壤為研究對象，這三個區(qū)域水熱條件

2、及粘粒礦物組成差異顯著，有利于對比研究土壤粘粒礦物在自然環(huán)境和長期定位施肥措施下的形成、轉(zhuǎn)化特點及其差異的影響因素。選取不同施肥處理土樣（對照/CK，化肥處理NPK或NK，有機肥/OM，有機無機肥配施/NPK+OM）和自然環(huán)境下土壤（果園、灌木或撂荒），以區(qū)域環(huán)境要素和土壤粘粒礦物組成差異為核心，采用X-射線衍射(XRD)、X-射線熒光光譜法(XRF)、選擇性溶提等技術，結合土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量對礦物的影響，研究區(qū)域典型土壤在自然環(huán)境

3、和長期施肥措施下粘粒礦物的組成差異，探討不同施肥措施下土壤粘粒礦物的演變特征。主要研究結果如下:
　　1.不同氣候環(huán)境下黑土、黃綿土和紅壤養(yǎng)分含量不同，其中不同處理（施肥處理、自然土壤）之間都呈現(xiàn)出顯著差異。三種土壤的有機質(zhì)、全氮含量是黑土＞紅壤＞黃綿土;與自然土壤相比，不同施肥處理中有機無機肥配施(NPK+OM)或單施有機肥(OM)土壤的有機質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分含量顯著增高，而不施肥(CK)顯著降低;不同利用方式土壤速效養(yǎng)分表現(xiàn)出果園

4、、撂荒/灌木、農(nóng)地(CK)逐漸減少的趨勢。長期單施化肥造成黑土、紅壤pH降低，黃綿土不同處理pH差異不大;陽離子交換量的大小表現(xiàn)為黑土＞黃綿土＞紅壤;
　　2.不同土壤類型黑土、黃綿土和紅壤具有不同的粘粒礦物組成特征。黑土中粘土礦物以伊利石、蛭石為主，含有一定量的伊/蒙混層和高嶺石;黃綿土中粘土礦物以伊利石、綠泥石為主、含有少量高嶺石和蒙脫石;紅壤中粘土礦物以伊利石、高嶺石、蛭石(+層間羥基物礦物/Hydroxy-interlay

5、eredmineral，HIM)為主，且HIM為層間羥基物蛭石(Hydroxy-interlayeredvermiculite，HIV)。黑土和黃綿土的伊利石與蛭石呈極顯著、顯著負相關關系;黑土伊利石與交換性K+呈顯著正相關，黃綿土綠泥石與有機質(zhì)、交換性Mg2+呈顯著正相關;
　　3.不同施肥處理粘粒礦物的組成一致，但礦物相對含量有所差異。黑土不同處理CK、NPK和撂荒伊利石風化釋放更多鉀元素供作物利用，伊利石減少，蛭石、蒙脫石增

6、多;NPK+OM由于含有豐富氮、磷、鉀養(yǎng)分元素促進蛭石轉(zhuǎn)化伊利石。人為干擾（耕作、施肥）對不同利用方式和施肥處理下黃綿土的粘土礦物組成和含量影響微弱。紅壤不同施肥處理差異不大;相對于農(nóng)地土壤，撂荒土壤中伊利石較多而高嶺石較少，說明在雨熱條件較好的南方人為耕作施肥促進了紅壤粘土礦物的風化轉(zhuǎn)化;
　　4.三種典型土壤礦物風化過程中，粘土礦物結構均發(fā)生演變:黑土、黃綿土的三八面體礦物（黑云母）逐步風化轉(zhuǎn)化成二八面體礦物（蒙脫石或蛭石），

7、紅壤則有二八面體高嶺石礦物的形成;粘粒的Sa、Saf值表現(xiàn)出黃綿土＞黑土＞紅壤，紅壤土壤礦物風化轉(zhuǎn)化更明顯，二八面體礦物增多。說明從北向南隨著氣候由大陸性季風氣候、暖溫帶半濕潤半干旱、亞熱帶季風濕潤性氣候的轉(zhuǎn)變，礦物風化轉(zhuǎn)化更強烈，三八面體礦物減少，二八面體礦物增多。
　　5.不同類型土壤氧化鐵、鋁含量差異較大，游離鐵含量、鐵的游離度均呈紅壤＞黃綿土＞黑土，而鐵的活化度則是黑土＞黃綿土＞紅壤。三種土壤的非晶形鐵含量在不同處理之間呈