东北耕作黑钙土土壤粘粒矿物组成研究

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1、东北耕作黑钙土土壤粘粒矿物组成研究　　引言　　黑土和黑钙土作为东北粮食主产区典型耕作土壤,腐殖质层深厚且自然肥力高。但近年来由于自然灾害、水土流失等因素,出现了土壤保肥保水能力变弱等问题。在土壤肥力相关因素中,粘粒矿物的研究历来受到国内外学者的重视。粘粒矿物是母质风化和成土过程的产物,与土壤性质密切相关,反映土壤风化发育程度及肥力水平。X射线衍射(XRD)分析是粘粒矿物鉴定中最为主要的手段,基于土壤粘粒具有不同晶体构造,利用XRD原理进行分析测定,具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点,近年来

2、得到了广泛的应用。　　研究土壤粘粒矿物组成有助于了解土壤吸收及保水保肥性能,但大多数对粘土矿物的研究主要集中于南方红壤等地区,对东北耕作土壤,特别是耕作黑钙土研究还鲜有报道。以东北粮食主产区两种典型耕作土壤为对象,研究其颗粒组成及粘粒矿物差异特征,以期为粮食区合理改土培肥提供理论依据与技术支撑。　　　　1实验部分　　1.1研究区概况　　研究区域为吉林省四平市梨树县胜利乡、泉眼岭乡,松原市前郭县岱尹乡、套浩太乡试验基地,采样地点如图1所示。　　1.2土壤样品采集　　于2010年10月采集4个土壤剖面(黑土2、黑钙土2)样品,共14个发

3、生层次,经风干、研磨过筛后备用,基本理化性状如表1所示。【表1】　　　　1.3测定项目与方法　　基础理化性质采用常规方法测定:土壤有机质采用重铬酸钾法;pH值采用酸度计法;碱解氮采用碱解扩散法;速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法;速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度计法测定。　　粘粒的分离与提取:采用吸管法和筛分法测定,称取30g风干土壤样品,将样品经30%过氧化氢去除有机质及稀盐酸脱钙处理,超声波分散处理后(150DIJade5.0软件进行绘图。　　2结果与讨论　　2.1两种土壤颗粒组成特征分析　　2.1.1累积曲线特征　　

4、图2为供试土壤的颗粒累积曲线,(a)和(b)为黑土样品,(c)和(d)为黑钙土样品,由图可以看出,供试土壤颗粒组成均以砂粒为主,粘粒、粉粒次之,黑土中三种颗粒的平均含量占比分别为77.98%,9.30%,12.72%,黑钙土为80.73%,10.95%,8.32%。　　粘粒含量与土壤质地密切相关,供试土壤剖面粘粒含量顺序为(b)(20.76%)>(c)(16.32%)>(d)(12.18%)>(a)(8.56%),(a)中1>3>2>4,(b)中5>7>6,(c)中10>9>

5、;8>11,(d)中13>12>14。粘粒含量最多的样品(剖面(b)),质地最为粘重,从表1可以看出其为粘壤土;而粘粒含量较低的样品,粉砂的含量相对较高,为砂质壤土和砂质粘壤土(表1),这与唐炎林等人对土壤质地的研究结果相一致。　　当颗粒累积率达到50%,供试土壤中央粒径分布在15~130μm,(a)在100~130μm,(b)在15~35μm,黑钙土((c)和(d))在65~100μm,除剖面(b)集中在粉粒级外,其他剖面主要集中在砂粒级,这与各剖面土壤质地不同有关;中央粒径大小顺序:(a

6、)中1(97μm)<3(101μm)<4(108μm)<2(122μm),(b)中5(16μm)<7(20μm)<6(32μm),(c)中10(65μm)<9(73μm)<8(77μm)<11(90μm),(d)中13(71μm)<12(87μm)<14(95μm)。总体而言,除剖面(a)外,其他剖面粘粒含量顺序与中央粒径大小顺序相反,这与郑庆福、赵兰坡等的研究结果大致相同。　　　　2.1.

7、2垂直分布特征　　　　图3为供试土壤粘粒剖面分布特征曲线,两种土壤的粘粒富集情况存在差异,黑土剖面(Ⅰ和Ⅱ)粘粒在表层富集(18.82%),黑钙土剖面(Ⅲ和Ⅳ)粘粒在是钙积层(Ⅲ在层次3,Ⅳ在层次2)富集(17.41%)。【图3】　　黑钙土粘粒含量呈现表层往下逐渐增加,到母质层又减少的趋势。分析其原因,黑钙土表层风化弱、降水淋溶较黑土略强,故表层粘粒含量比黑土降低了26.35%;黑钙土钙积层粘粒含量比黑土高36.98%,这与其粉砂粒级的矿物风化作用较强有关,谢萍若等对红粘土的研究也得出了类似的结论。同时,粘粒含量随着土层深度的增加而

8、增加,可能是由于剥蚀或淋溶作用使粘粒淀积迁移,这与其土壤质地的变化情况密切相关,汪景宽在研究土壤质量演变规律中也证明了这一点。　　纵观四个剖面,除泉眼岭黑土剖面(Ⅱ)外,其余剖面粘粒含量在母质层中最少。土壤深层的风化程度越高,粘化作用