模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究
发布时间：2021-10-09 01:21
矿物风化计量关系对于定量土壤酸化速率至关重要。我国亚热带地区矿物风化强烈,土壤的酸敏感性高。为获取强风化土壤在矿物风化过程中元素释放特征及其化学计量关系,选取花岗岩发育的富铁土,先用EDTA-乙酸铵溶液洗脱土壤胶体上吸附的盐基离子,然后采用改进的Batch法,将洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤同时进行模拟酸雨淋溶。结果表明:（1）洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤的盐基离子(K+、Na+、Ca2+和Mg2+)释放情况存在显著差异,洗脱盐基后土壤在淋溶中释放的盐基来源为矿物风化,释放缓慢而平稳;（2）未洗脱盐基土壤在淋溶初期,盐基的释放量较大,随着淋溶的进行,释放量迅速下降,淋溶后期的释放速率与洗脱盐基土壤接近,这说明未洗脱盐基土壤在淋溶初期释放的盐基主要来源于阳离子交换过程,后期则主要来源于风化过程;（3）洗脱盐基土壤和未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶释放的各盐基化学计量关系(K+∶Na+∶Ca2+∶Mg2+)以及盐基离子与硅的化...
【文章来源】：土壤学报. 2019,56(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
洗脱盐基过程中土壤盐基离子释放特征Fig.1Basecationreleasingcharacteristicsofthesoilduringelution
http：//pedologica.issas.ac.cn314土壤学报56卷2.4盐基离子化学计量关系在亚热带地区充沛的雨热条件下，土壤中的原生矿物高度水解，产生高岭石、蛭石、蛭石-水云母混层矿物和水云母等层状硅酸盐黏土矿物，以及三水铝石、针铁矿和赤铁矿等非硅酸盐次生矿物，并剩余极少量未完全风化的长石和难风化的石英。因此，在模拟酸雨淋溶过程中，土壤中能继续水解风化的矿物主要为长石、水云母、蛭石、蛭石-水云母混层矿物和高岭石，而石英在本实验pH4.5的酸雨作用下，短时间内不易分解。模拟酸雨淋溶后，洗脱盐基土壤释放的K+、Na+、Ca2+和Mg2+累积总量（A、B1和B2三层）低于未洗脱盐基土壤，因为前者释放的盐基离子仅来自土壤矿物风化，后者还包括了土壤胶体上发生阳离子交换反应的盐基离子。从盐基离子的释放量来看（表4），未洗脱盐基土壤的Ca2+释放量最大，主要受土壤交换性Ca2+含量影响；而交换性盐基被洗脱后，土壤主要通过混合矿物的风化，释放不同比例的盐基离子。根据洗脱盐基土壤的计量关系（表4），土壤混合矿物在风化过程中释放的Na+较多，Ca2+和K+次之，Mg2+释放量较低，这与土壤中的可风化矿物组成有关。本研究土壤在发育过程中，原生矿物长石和云母主要会发生以下不同阶段的风化［26,41-43］：长石――――――――――→高岭石+水云母脱Si脱盐基（KNaCa）黑云母――――――――――→针铁矿+蛭石脱Si脱盐基（KMg）脱Si脱K脱水水云母――――――→蛭石高岭石―→三水铝石脱Si在原生矿物和次生矿物同时存在的情况下，前者更易发生风化。研究土壤的原生矿物中，石英难以水解，长石风化会释放不同比例的Na+、K+和Ca2+。次生黏土矿物中，高岭石的化学式为Al2Si2O5(OH)4，水解产物只有三水铝石，不会释放盐基离?
http：//pedologica.issas.ac.cn2期赵越等：模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究315化矿物少。随着酸雨淋溶量的增加，Si释放量的特征曲线未有明显波动，呈现平缓变化的趋势（图3）。对A、B1和B2层的Si释放量进行差异性分析，由P<0.01可知不同土层间存在显著差异，因为土体表层的风化作用较深层强烈，风化程度更高，土壤演化过程中已经产生并随雨水淋失了大量的Si，因此实验中Si释放量的高低顺序为A<B1<B2。根据模拟酸雨淋溶后的盐基离子（BC）和Si的释放总量，分别计算出A、B1和B2三层土壤的矿物风化计量关系（表5）。从未洗脱盐基和洗脱盐基土壤各层次的盐基离子与硅的化学计量关系（BC∶Si）可以看出，未予以洗脱处理的土壤，由于交换性盐基的影响，其BC∶Si为3.4～4.0∶1，这与经过盐基洗脱的土壤（0.8～1.4∶1）相比，存在较大差异。因此，要获取准确的土壤混合矿物风化计量关系，必须先洗脱土壤胶体上吸附的交换性盐基。表5土壤矿物的风化计量关系（BC∶Si）Table5Stoichiometryofbasecationsandsilicon(BC∶Si)duringsoilmineralweathering土层Horizon淋溶期间的释放总量TotalamountofreleasedBCandSi/(meq·kg-1)BC∶Si盐基离子Basecations（BC）*硅（Si）未洗脱盐基土壤Uneluted-basesoilA3.1040.7674.0∶1B15.6921.2984.4∶1B24.4251.2943.4∶1洗脱盐基土壤Eluted-basesoilA0.6360.4591.4∶1B10.8800.6941.3∶1B20.7630.9340.8∶1*K+、Na+、Ca2+、Mg2+的当量和EquivalentsumofK+、Na+、Ca2+andMg2+表4土壤在酸雨淋溶过程中的盐基释放量及化学计量关系Table4Releasedamountandstoichiometryofbasecationsfromthesoilduringleachingwithsimulatedacidrain土层Horizon盐基离子释放量Thea
本文编号：3425351
【文章来源】：土壤学报. 2019,56(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
洗脱盐基过程中土壤盐基离子释放特征Fig.1Basecationreleasingcharacteristicsofthesoilduringelution
http：//pedologica.issas.ac.cn314土壤学报56卷2.4盐基离子化学计量关系在亚热带地区充沛的雨热条件下，土壤中的原生矿物高度水解，产生高岭石、蛭石、蛭石-水云母混层矿物和水云母等层状硅酸盐黏土矿物，以及三水铝石、针铁矿和赤铁矿等非硅酸盐次生矿物，并剩余极少量未完全风化的长石和难风化的石英。因此，在模拟酸雨淋溶过程中，土壤中能继续水解风化的矿物主要为长石、水云母、蛭石、蛭石-水云母混层矿物和高岭石，而石英在本实验pH4.5的酸雨作用下，短时间内不易分解。模拟酸雨淋溶后，洗脱盐基土壤释放的K+、Na+、Ca2+和Mg2+累积总量（A、B1和B2三层）低于未洗脱盐基土壤，因为前者释放的盐基离子仅来自土壤矿物风化，后者还包括了土壤胶体上发生阳离子交换反应的盐基离子。从盐基离子的释放量来看（表4），未洗脱盐基土壤的Ca2+释放量最大，主要受土壤交换性Ca2+含量影响；而交换性盐基被洗脱后，土壤主要通过混合矿物的风化，释放不同比例的盐基离子。根据洗脱盐基土壤的计量关系（表4），土壤混合矿物在风化过程中释放的Na+较多，Ca2+和K+次之，Mg2+释放量较低，这与土壤中的可风化矿物组成有关。本研究土壤在发育过程中，原生矿物长石和云母主要会发生以下不同阶段的风化［26,41-43］：长石――――――――――→高岭石+水云母脱Si脱盐基（KNaCa）黑云母――――――――――→针铁矿+蛭石脱Si脱盐基（KMg）脱Si脱K脱水水云母――――――→蛭石高岭石―→三水铝石脱Si在原生矿物和次生矿物同时存在的情况下，前者更易发生风化。研究土壤的原生矿物中，石英难以水解，长石风化会释放不同比例的Na+、K+和Ca2+。次生黏土矿物中，高岭石的化学式为Al2Si2O5(OH)4，水解产物只有三水铝石，不会释放盐基离?
http：//pedologica.issas.ac.cn2期赵越等：模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究315化矿物少。随着酸雨淋溶量的增加，Si释放量的特征曲线未有明显波动，呈现平缓变化的趋势（图3）。对A、B1和B2层的Si释放量进行差异性分析，由P<0.01可知不同土层间存在显著差异，因为土体表层的风化作用较深层强烈，风化程度更高，土壤演化过程中已经产生并随雨水淋失了大量的Si，因此实验中Si释放量的高低顺序为A<B1<B2。根据模拟酸雨淋溶后的盐基离子（BC）和Si的释放总量，分别计算出A、B1和B2三层土壤的矿物风化计量关系（表5）。从未洗脱盐基和洗脱盐基土壤各层次的盐基离子与硅的化学计量关系（BC∶Si）可以看出，未予以洗脱处理的土壤，由于交换性盐基的影响，其BC∶Si为3.4～4.0∶1，这与经过盐基洗脱的土壤（0.8～1.4∶1）相比，存在较大差异。因此，要获取准确的土壤混合矿物风化计量关系，必须先洗脱土壤胶体上吸附的交换性盐基。表5土壤矿物的风化计量关系（BC∶Si）Table5Stoichiometryofbasecationsandsilicon(BC∶Si)duringsoilmineralweathering土层Horizon淋溶期间的释放总量TotalamountofreleasedBCandSi/(meq·kg-1)BC∶Si盐基离子Basecations（BC）*硅（Si）未洗脱盐基土壤Uneluted-basesoilA3.1040.7674.0∶1B15.6921.2984.4∶1B24.4251.2943.4∶1洗脱盐基土壤Eluted-basesoilA0.6360.4591.4∶1B10.8800.6941.3∶1B20.7630.9340.8∶1*K+、Na+、Ca2+、Mg2+的当量和EquivalentsumofK+、Na+、Ca2+andMg2+表4土壤在酸雨淋溶过程中的盐基释放量及化学计量关系Table4Releasedamountandstoichiometryofbasecationsfromthesoilduringleachingwithsimulatedacidrain土层Horizon盐基离子释放量Thea
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