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西辽河平原两种常见土壤颗粒中黏土矿物的组成特征

李丰义 宋桂云 张庆昕 范富

李丰义, 宋桂云, 张庆昕, 范 富. 西辽河平原两种常见土壤颗粒中黏土矿物的组成特征[J]. 土壤通报, 2023, 54(5): 1009 − 1016 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022080503
引用本文: 李丰义, 宋桂云, 张庆昕, 范 富. 西辽河平原两种常见土壤颗粒中黏土矿物的组成特征[J]. 土壤通报, 2023, 54(5): 1009 − 1016 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022080503
LI Feng-yi, SONG Gui-yun, ZHANG Qing-xin, FAN Fu. Composition Characteristics of Clay Minerals from Chestnut and Saline Soil Particles in West Liaohe River Plain[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(5): 1009 − 1016 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022080503
Citation: LI Feng-yi, SONG Gui-yun, ZHANG Qing-xin, FAN Fu. Composition Characteristics of Clay Minerals from Chestnut and Saline Soil Particles in West Liaohe River Plain[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(5): 1009 − 1016 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022080503

西辽河平原两种常见土壤颗粒中黏土矿物的组成特征

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022080503
基金项目: 内蒙古自然基金(2020MS04010,2021LHMS03007)、内蒙古民族大学博士启动基金(BS524)和国家自然科学基金项目(31760372)资助
详细信息
    作者简介:

    李丰义(1984−),男,内蒙古通辽市,博士,讲师,主要从事土壤培肥及盐渍土改良方面的研究。E-mail: lifengyi@88.com

    通讯作者:

    E-mail: songgy999@163.com

  • 中图分类号: S151

Composition Characteristics of Clay Minerals from Chestnut and Saline Soil Particles in West Liaohe River Plain

  • 摘要:   目的  土壤是由大小和形态各异的颗粒构成,各级颗粒包含丰富的黏土矿物演化信息。明确西辽河平原黏土矿物组成及演化特征有助于了解该地区土壤发育程度及肥力状况,为当地土壤资源合理利用提供理论依据。  方法  以西辽河平原分布较多的栗钙土和盐碱土为研究对象,采集表层土壤并分离不同粒级的土壤颗粒(< 2、0.45 ~ 2、0.1 ~ 0.45 μm),利用X射线衍射(XRD)和化学分析等方法研究黏土矿物组成及相关土壤指标。  结果  XRD分析结果表明,西辽河平原栗钙土和盐碱土的黏土矿物均以伊利石-蛭石-绿泥石为主,栗钙土中伴有少量高岭石和伊/蒙混层矿物,而盐碱土中含有少量高岭石、蒙脱石和1.4 nm过渡矿物;随粒径减小,栗钙土和盐碱土颗粒中绿泥石、高岭石、蒙脱石(伊/蒙混层矿物)和1.4 nm过渡矿物含量均减少,伊利石和蛭石含量增加;伊利石结晶度在栗钙土、盐碱土以及不同粒级的土壤颗粒中也存在明显差异。盐碱土中伊利石结晶程度较栗钙土弱。随粒径减小,栗钙土和盐碱土中伊利石结晶程度均变弱。化学分析结果表明,西辽河平原盐碱土中Na2O的含量明显高于栗钙土,栗钙土和盐碱土颗粒的风化程度均随粒径减小而增加。  结论  化学组成和风化程度的差异导致研究区黏土矿物类型存在从伊利石向蒙脱石过渡的趋势。
  • 图  1  西辽河平原栗钙土和盐碱土XRD图谱

    Figure  1.  XRD patterns of the chestnut soil and saline soil in the West Liaohe River plain.

    图  2  不同粒径土壤颗粒的XRD图谱。栗钙土0.45 ~ 2 μm颗粒(图2a);栗钙土0.1 ~ 0.45 μm颗粒(图2b);盐碱土0.45 ~ 2 μm颗粒(图2c); 盐碱土0.1 ~ 0.45 μm颗粒(图2d).

    Figure  2.  XRD patterns of the various sized particle. 0.45 ~ 2 μm chestnut soil particles (Fig. 2a); 0.1 ~ 0.45 μm chestnut soil particles (Fig. 2b); 0.45 ~ 2 μm saline soil particles(Fig. 2c); 0.1 ~ 0.45 μm saline soil particles (Fig. 2d)

    表  1  供试土壤的基本理化性质

    Table  1.   Basic physical and chemical properties of the tested soils

    土壤类型
    Soil type
    pH有机质(g kg–1
    Organic matter
    含盐量(%)
    Saltness
    盐分离子含量(cmol kg–1质地
    Texture
    K + Na + Ca2 + Mg2 + ClSO42−CO32−HCO3
    栗钙土 8.64 15.39 0.20 0.38 1.14 0.07 0.71 0.62 0.48 0.07 1.15 砂土
    碱土 10.27 4.78 0.76 0.19 2.96 0.76 1.24 0.30 0.33 2.52 1.98 砂壤土
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    表  2  不同土壤颗粒中黏土矿物类型及相对含量

    Table  2.   The types and relative contents of clay minerals of the various sized particle fractions (%)

    土壤类型
    Soil type
    粒径(μm)
    Particle size
    伊利石
    Illite
    伊蒙混层矿物
    Mixed layer mineral
    蒙脱石
    Smectite
    蛭石
    Vermiculite
    1.4 nm过渡矿物
    Transitional mineral
    绿泥石
    Chlorite
    高岭石
    Kaolinite
    栗钙土 < 2 60.2 2.8 15.5 0.8 14.4 6.3
    0.45 ~ 2 63.7 1.9 17.6 0.3 10.5 6.0
    0.1 ~ 0.45 68.5 0.7 20.3 0 7.8 2.7
    碱土 < 2 46.1 5.9 25.3 4.7 10.4 7.6
    0.45 ~ 2 53.3 4.6 26.6 2.4 7.2 5.9
    0.1 ~ 0.45 61.4 2.3 27.0 0.9 5.1 3.3
      注:“−”表示黏土矿物相对含量低于检测限。
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    表  3  供试土壤的伊利石/绿泥石比值及伊利石风化特征

    Table  3.   The illite/chlorite ratio and illite weathering characteristics of the tested soils

    土壤类型
    Soil type
    粒径(μm)
    Particle size
    伊/绿比值
    I/C
    伊利石结晶度伊利石化学指数
    ICI
    IC (HHW)IC (IB)
    栗钙土 < 2 4.18 ± 0.16 0.278 ± 0.002 0.453 ± 0.029 0.328 ± 0.012
    0.45 ~ 2 6.54 ± 0.43 0.280 ± 0.002 0.460 ± 0.038 0.327 ± 0.011
    0.1 ~ 0.45 10.06 ± 0.79 0.296 ± 0.002 0.495 ± 0.017 0.327 ± 0.018
    盐碱土 < 2 4.43 ± 0.27 0.302 ± 0.002 0.473 ± 0.016 0.333 ± 0.024
    0.45 ~ 2 8.10 ± 0.12 0.299 ± 0.002 0.458 ± 0.020 0.332 ± 0.021
    0.1 ~ 0.45 14.98 ± 043 0.317 ± 0.002 0.502 ± 0.018 0.333 ± 0.015
      注:HHW(half height width)为半高宽;IB(integral breath)为积分宽度
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    表  4  供试土壤颗粒的化学组成

    Table  4.   Chemical compositions of the tested soils

    土壤类型
    Soil type
    粒径(μm)
    Particle size
    SiO2Al2O3Fe2O3TiO2MnOCaOMgOK2ONa2OLOISiO2/Al2O3SiO2/R2O3
    (g kg–1
    栗钙土 < 2 519.0 228.8 82.4 8.2 1.9 20.7 30.2 30.3 3.6 83.4 3.85 3.13
    0.45 ~ 2 524.7 221.4 89.0 9.7 1.8 10.2 22.4 26.3 18.6 86.1 4.02 3.20
    0.1 ~ 0.45 502.8 222.5 75.8 6.6 1.7 11.5 19.6 21.5 16.5 84.9 3.84 3.15
    碱土 < 2 495.1 207.3 109.1 8.4 1.5 3.1 31.8 29.7 30.1 85.7 4.05 3.03
    0.45 ~ 2 475.7 238.7 98.1 8.7 1.5 2.3 25.7 33.5 21.9 82.9 3.38 2.68
    0.1 ~ 0.45 495.8 256.8 88.4 8.6 1.5 2.7 27.9 28.9 25.3 81.8 3.28 2.69
      注:LOI为烧矢量
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    表  5  供试土壤的选择性溶解分析

    Table  5.   Selective dissolution analysis of the tested soils

    土壤类型
    Soil type
    粒径(μm)
    Particle size
    游离铁(g kg–1
    Fed
    游离铝(g kg–1
    Ald
    非晶形铁(g kg–1
    Feo
    非晶形铝(g kg–1
    Alo
    铁游离度
    Fed/Fet
    铁活化度
    Feo/Fed
    栗钙土 < 2 19.77 1.48 9.09 1.39 0.24 0.46
    0.45 ~ 2 16.71 0.98 7.21 0.54 0.18 0.43
    0.1 ~ 0.45 20.42 1.60 9.13 1.71 0.26 0.45
    碱土 < 2 26.18 3.21 6.02 3.13 0.24 0.23
    0.45 ~ 2 23.35 2.55 5.11 1.15 0.23 0.22
    0.1 ~ 0.45 27.26 3.38 6.17 3.36 0.30 0.23
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-05
  • 录用日期:  2023-01-28
  • 修回日期:  2023-01-13
  • 网络出版日期:  2023-10-21
  • 刊出日期:  2023-10-06

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