《不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物分布特征及其对团聚体稳定性的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物分布特征及其对团聚体稳定性的影响（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中农业大学硕士学位论文不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物分布特征及其对团聚体稳定 性的影响姓名：刘冬申请学位级别：硕士专业：土壤学指导教师：谭文峰20070601华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书学位论文是否保密蘅如需保密，解密时间年月日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意研究生签名：委
2、忪时间：唧年形月矽日学位论文使用授权书本人完全了解。华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定”，即学生必须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存，汇编学位论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播学位论文的全部或部分内容注：保密学位论文在解密后适用于本授权书糊槲始蚓各删名：诊暂签名吼唧年口f 月厢日签名日期瑚7 和月腰日注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间华中农业大学2 0 0 4 级硕士研究生学位论文摘要本文以第四纪粘土发育红壤为研究对象，选用不同侵蚀程度的
3、土壤团聚体，结合对土壤团聚体理化指标的变化，研究了不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物组成特点，探讨了粘粒矿物对于红壤团聚体形成过程及稳定性的影响。取得的主要结果有：l 、长沙、咸宁、赤壁三个地区供试样品中层状硅酸盐矿物主要为高岭石、水云母和1 4n m 过渡矿物。侵蚀度不同的土壤表现出不同性质特征。随着侵蚀程度的增加，土壤粘粒含量增加、游离态铁、铝氧化物的含量增大、土壤的电荷零点、比表面积和阳离子交换量也随着变大。2 、强烈的侵蚀作用对团聚体内部形态影响较大。随着土壤侵蚀程度的增加，团聚体内部的孔隙数量减少，孔隙百分含量减小。团聚体水稳性随着侵蚀度的增加而增强；团聚体稳定性指标W S A 和M W
4、 D 与土壤中粘粒含量相关系数分别为0 7 9 ( p 0 2 5m m ( W S A ) a n dm e a n - w e i g h t e dd i a m e t e r ( M W D ) ，w h i c hc a ni n d i c a t et h es t a b i l i t yo fa g g r e g a t e ，w e r ep o s i t i v e l ya n ds i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e dw i t hc l a yc o n t e n t T h ec o r r e l a t
5、 i o nc o e f f i c i e n t sw e r e0 7 9 ( p 2 0 0 0 岸m 。O a d e s 和W a t e r s ( 1 9 9 1 ) 修正了这个模型依次为 2 5 0 m 。这些模型适用于有机质为主要胶结剂的土壤。土壤结构的这 种等级性质表明，不同大小的团聚体有不同的团聚机制。 o 2 5 衄的大团聚体主要 是由细根系和真菌丝连接的有机胶结。0 0 5 - 0 2 5 咖的团聚体和0 0 5 - 0 1m m 的颗粒是由不同的胶结剂包括持久有机质，结晶氧化物和非晶形铝硅酸盐结合成( 1 1 s d a l l和O a d e s ，1 9 8
6、 2 ) 。因此，不同级别的团聚体具有不同的稳定性。低等级团聚体系列5不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物分布特征及其对团聚体稳定性的影响的混合颗粒结合的更紧密，有更强的胶结力( D e x t e r ，1 9 8 8 ) 。红壤中有机质含量较低，粘粒和铁、铝氧化物成为最主要的胶结物质。 1 2 团聚体稳定性的主要影响因子影响土壤团聚体稳定性的因素包括内因和外因两个方面，内因主要包括电解质、粘土矿扬、碳酸盐、有机质、铁铝氧化物等；外因主要包括气候、生物、农业管理等。电解质浓度和p H 值是决定粘粒分散或絮凝的主要因素，低电解质浓度可使粘粒分散和膨胀，导致土壤结构的破坏。kB i s s o n n
7、 a i s 认为碳酸钙对团聚体稳定性的作用可能与碳酸钙颗粒分布和粘粒含量有关，高粘粒含量和小于粉粒大小的碳酸钙颗粒对土壤有很好的团聚作用。有机质的存在能增加团聚体对消散和分散的抵抗性，但是当团聚体破裂时，有机质又会起到解凝作用，促进分散，此外，有机质还是导致团聚体多孔性的主要原因。氧化铁是与水分散粘粒( W D C ) 、土壤流失量联系最紧密的因素，其中随着F e o F e d 增大，团聚体稳定性增强，水分散粘粒、土壤流失量减少，侵蚀度下降。特别在氧化物含量较高的氧化土和老成土中，氧化铁对土壤团聚体的形成及其稳定性方面有较大作用( 胡国成和章明奎，2 0 0 2 ) 。 1 2 1 粘粒对
8、土壤团聚体稳定性的影响L o p e z 和Z i n c k 发现土壤中离子的迁移特征主要受矿物的控制。M o r g a n 研究认为，土壤的稳定性依赖于其化学性质和粘土矿物的种类。蒙脱石含量高的粘粒表面积较大、阳离子交换量较高，具有较强的团聚作用，但蒙脱石的结构特性导致水分子进入晶体内部后发生晶体膨胀。所以在干湿交替的气候条件下，团聚体稳定性较差。以高岭石为主的粘粒所形成的团聚体稳定性较高，而以伊利石为主的粘粒所形成的团聚体却易于分散( O s t e r 等，1 9 9 9 ) 。但在以高岭石或伊利石为主，同时含有少量蒙脱石的红壤中，团聚体易于被分散。因此，粘土矿物的类型和数量不同对团
9、聚体稳定性的影响也不同。土壤往往是各种粘土矿物的复合体，因而这种作用是矛盾的、双重性的( W e s t 等，2 0 0 4 ) 。 1 2 2 铁、铝氧化物对土壤团聚体稳定性的影响有关氧化铁与土壤团聚体稳定性的关系有两种相反的观点。一种观点是氧化铁能够提高土壤的团聚性，增强对土壤侵蚀的抵制性( O a d e s ，1 9 8 2 ；C o l o m b o 和T o r r e n t ，1 9 9 1 ：O a d e s 和W a t e r s ，1 9 9 1 ) ；另一种观点则认为氧化铁对团聚体没有作用( D e s p h a n d e 等，1 9 6 8 ；B o r g
10、 g a a r d ，1 9 8 3 ) 。D u i k e r ( 2 0 0 3 ) 对这两个冲突的观点做了合理的解释：一些研究者在进行分析时没有对氧化铁的结晶类型进行区分，特别是弱晶型的氧化铁比晶型氧化铁的反应活性高，主要是它们有更大的表面积( S e h a h a b i 和S c h w e r t m a n n , 1 9 7 0 ) ；二是忽视了其它因素对氧化铁团聚作用的影响，如土壤D H 值、氧化铁的形成类型、氧化铁晶体颗粒的大小、土壤溶液的离子组成等。C h e s t e r s 发现自由铁离子含量对四种W i s c o n s i n 土壤团聚体的稳定性起重要作
11、6华中农业大学2 0 0 4 级硕士研究生学位论文用。K c m p e r 和K o c h ( 1 9 6 6 ) 发现美国西部的土壤样品中团聚体稳定性和游离氧化铁之间有显著的正相关关系，而和游离铝离子之间关系不明显。N o r t hC a r o l i n a 的P i e d m o n tP l a t e a u 地区，具有相似层状硅酸盐矿物组成的土壤氧化铁含量和团聚体水稳定性之间有显著性关系( A r e a 和W e e d ，1 9 6 6 ) 。在红壤样品中，D C B 脱铁处理高铁土壤前后用N a O H 超声波分散的四个粒级( 9 9 9 9 ) ，载气H 2 (
12、9 9 9 9 ) ，N 2 I 1 21 ：4 。2 2 7X 一射线衍射( X R D ) 分析称取土壤胶体样品5 0m g ，用D C B ( 柠檬酸钠重碳酸钠连二亚硫酸钠) 处理脱铁，分别制成镁甘油饱和定向片和钾饱和定向片，用x 射线衍射分析。测试条件为：F e K Q 辐射，管压4 0 K v ，管流2 0 m A ，扫描方式为步进扫描，步宽O 0 2 。o 5 s ，预置时间为0 5 秒。据X 射线衍射峰面积粗略定量( 面积= 蜂高半峰宽) ，高蛉石、水云母、1 4 R i l l矿物的比例系数分别为2 O 、3 5 和2 0 ( 李学垣，1 9 9 7 ) 。2 2 8 团聚体稳
13、定性指标的测定将1 0 0 0 9 风干土样( 全土) 依次通过孔径为4 、2 、1 、0 5 、0 2 5i i l m 的筛组，分别称重计算各级干筛团聚体占土样总量的百分率，并按比例配成5 0g 风干土样。将l O华中农业大学2 0 0 4 级硕士研究生学位论文套筛( 从上往下依次为4 、2 、1 、0 5 、0 2 5r a m ) 放于振荡架上置于水桶中。桶内水达一定高度，使筛子上缘部分在任何时候都不会浸没于水中。将土样轻轻放入套筛内，2m i n 后开动马达，使套筛在水中上下振荡，震荡频率为3 0 次m i n ，振幅为2c m ，振动3 0r a i n 。然后慢慢将套筛离开水面，
14、待水滤干后用洗瓶轻轻冲洗留在筛子上的团聚体，将其分别洗入已知重量的烧杯中，倾倒掉上层清液，置于电热板上蒸干称重( 准确到O 0 0 1 9 ) 。最后计算 0 2 5 m m 水稳性团聚体含量( W S A ) 、平均重量直径( M W D ) ( y o r d ，1 9 3 们。型 团聚体平均重量直径( M W D ) ：M W D y 王譬上x m i 乍2式中，m i 是各级颗粒的重量百分含量，n 是第i 个筛的孔径大小( 衄) ，oo = rl 并且rn - r 。+ l ，n 为筛子数量。2 2 9 层剥法处理采用改进的b u n d e r ( 1 9 9 7 ) 法：取4 51
15、 1 1 , 1 1 1 直径的水稳性团聚体样品，用液态氮快速冷冻2m i n ，然后置于2 衄铜筛上，并将铜筛放于装有蒸馏水的有机塑料碗中，以8 0 次m i I I 的速度晃动塑料碗1 0 1 5m i n ( 根据预先计算的团聚体稳定性确定晃动时间) ，通过水的冲刷力将团聚体内外层分离，使团聚体脱落大约3 0 作为外层，其余为内层。将内外层样品烘干，收集于干燥器中备用。分别测定团聚体内外层铁、铝氧化物的含量。同时，对内外层土样作提胶处理，测定团聚体内外层层状硅酸盐矿物的类型和相对含量。 2 2 1 0 土壤切片的制备及数字化选取风干原土样品中直径为4 - 5 c m 的近圆形团聚体，置于
16、1 0 5 的烘箱过夜，次日取出静止冷却，用1 ：1 ( 质量比) 的过氧化苯甲酸和邻苯二丁酯的混合液做催化剂，进行固化。首先将不饱和聚酯树脂沿容器壁缓慢加入装好样品的密闭容器中，同时对容器加热，保持7 0 “ C 恒温状态，使不饱和树脂处于很稀薄的状态以便完全浸透土壤。采用减压热抽气法，根据室温达到相应的压力。因不饱和聚脂树脂含有约3 0 的苯乙烯，如果减压超过苯乙烯的饱和蒸汽压，灌胶会产生大量的气泡而“沸腾”影响固化效果。升温以1 0 h 的速度进行，升温的顺序为：5 0 处理3h 、6 0处理1h 、7 0 处理2 h 、8 0 “ C 处理2h 。在7 0 处理2 h 以后要注意观察其胶凝固化情况。固化后即停止加温，冷却至室温后取出。进行磨片( 曹升赓，1 9 8 9 ) 。将切片放于偏光显微镜下观察，用数码相机进行拍摄。将图片存为无压缩的1 1 F F 格式。把图像导入E R D A S 软件中，利用s i g
