礦物風(fēng)化計(jì)量關(guān)系對(duì)于定量土壤酸化速率至關(guān)重要。我國亞熱帶地區(qū)礦物風(fēng)化強(qiáng)烈,土壤的酸敏感性高。為獲取強(qiáng)風(fēng)化土壤在礦物風(fēng)化過程中元素釋放特征及其化學(xué)計(jì)量關(guān)系,選取花崗巖發(fā)育的富鐵土,先用EDTA-乙酸銨溶液洗脫土壤膠體上吸附的鹽基離子,然后采用改進(jìn)的Batch法,將洗脫鹽基土壤與未洗脫鹽基土壤同時(shí)進(jìn)行模擬酸雨淋溶。結(jié)果表明:（1）洗脫鹽基土壤與未洗脫鹽基土壤的鹽基離子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺)釋放情況存在顯著差異,洗脫鹽基后土壤在淋溶中釋放的鹽基來源為礦物風(fēng)化,釋放緩慢而平穩(wěn);（2）未洗脫鹽基土壤在淋溶初期,鹽基的釋放量較大,隨著淋溶的進(jìn)行,釋放量迅速下降,淋溶后期的釋放速率與洗脫鹽基土壤接近,這說明未洗脫鹽基土壤在淋溶初期釋放的鹽基主要來源于陽離子交換過程,后期則主要來源于風(fēng)化過程;（3）洗脫鹽基土壤和未洗脫鹽基土壤經(jīng)酸雨淋溶釋放的各鹽基化學(xué)計(jì)量關(guān)系(K⁺∶Na⁺∶Ca²⁺∶Mg²⁺)以及鹽基離子與硅的化... 

【文章來源】：土壤學(xué)報(bào). 2019,56(02)北大核心CSCD

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洗脫鹽基過程中土壤鹽基離子釋放特征Fig.1Basecationreleasingcharacteristicsofthesoilduringelution

http：//pedologica.issas.ac.cn314土壤學(xué)報(bào)56卷2.4鹽基離子化學(xué)計(jì)量關(guān)系在亞熱帶地區(qū)充沛的雨熱條件下，土壤中的原生礦物高度水解，產(chǎn)生高嶺石、蛭石、蛭石-水云母混層礦物和水云母等層狀硅酸鹽黏土礦物，以及三水鋁石、針鐵礦和赤鐵礦等非硅酸鹽次生礦物，并剩余極少量未完全風(fēng)化的長石和難風(fēng)化的石英。因此，在模擬酸雨淋溶過程中，土壤中能繼續(xù)水解風(fēng)化的礦物主要為長石、水云母、蛭石、蛭石-水云母混層礦物和高嶺石，而石英在本實(shí)驗(yàn)pH4.5的酸雨作用下，短時(shí)間內(nèi)不易分解。模擬酸雨淋溶后，洗脫鹽基土壤釋放的K+、Na+、Ca2+和Mg2+累積總量（A、B1和B2三層）低于未洗脫鹽基土壤，因?yàn)榍罢哚尫诺柠}基離子僅來自土壤礦物風(fēng)化，后者還包括了土壤膠體上發(fā)生陽離子交換反應(yīng)的鹽基離子。從鹽基離子的釋放量來看（表4），未洗脫鹽基土壤的Ca2+釋放量最大，主要受土壤交換性Ca2+含量影響；而交換性鹽基被洗脫后，土壤主要通過混合礦物的風(fēng)化，釋放不同比例的鹽基離子。根據(jù)洗脫鹽基土壤的計(jì)量關(guān)系（表4），土壤混合礦物在風(fēng)化過程中釋放的Na+較多，Ca2+和K+次之，Mg2+釋放量較低，這與土壤中的可風(fēng)化礦物組成有關(guān)。本研究土壤在發(fā)育過程中，原生礦物長石和云母主要會(huì)發(fā)生以下不同階段的風(fēng)化［26,41-43］：長石――――――――――→高嶺石+水云母脫Si脫鹽基（KNaCa）黑云母――――――――――→針鐵礦+蛭石脫Si脫鹽基（KMg）脫Si脫K脫水水云母――――――→蛭石高嶺石―→三水鋁石脫Si在原生礦物和次生礦物同時(shí)存在的情況下，前者更易發(fā)生風(fēng)化。研究土壤的原生礦物中，石英難以水解，長石風(fēng)化會(huì)釋放不同比例的Na+、K+和Ca2+。次生黏土礦物中，高嶺石的化學(xué)式為Al2Si2O5(OH)4，水解產(chǎn)物只有三水鋁石，不會(huì)釋放鹽基離?

http：//pedologica.issas.ac.cn2期趙越等：模擬酸雨淋溶下強(qiáng)風(fēng)化土壤礦物風(fēng)化計(jì)量關(guān)系研究315化礦物少。隨著酸雨淋溶量的增加，Si釋放量的特征曲線未有明顯波動(dòng)，呈現(xiàn)平緩變化的趨勢(shì)（圖3）。對(duì)A、B1和B2層的Si釋放量進(jìn)行差異性分析，由P<0.01可知不同土層間存在顯著差異，因?yàn)橥馏w表層的風(fēng)化作用較深層強(qiáng)烈，風(fēng)化程度更高，土壤演化過程中已經(jīng)產(chǎn)生并隨雨水淋失了大量的Si，因此實(shí)驗(yàn)中Si釋放量的高低順序?yàn)锳<B1<B2。根據(jù)模擬酸雨淋溶后的鹽基離子（BC）和Si的釋放總量，分別計(jì)算出A、B1和B2三層土壤的礦物風(fēng)化計(jì)量關(guān)系（表5）。從未洗脫鹽基和洗脫鹽基土壤各層次的鹽基離子與硅的化學(xué)計(jì)量關(guān)系（BC∶Si）可以看出，未予以洗脫處理的土壤，由于交換性鹽基的影響，其BC∶Si為3.4～4.0∶1，這與經(jīng)過鹽基洗脫的土壤（0.8～1.4∶1）相比，存在較大差異。因此，要獲取準(zhǔn)確的土壤混合礦物風(fēng)化計(jì)量關(guān)系，必須先洗脫土壤膠體上吸附的交換性鹽基。表5土壤礦物的風(fēng)化計(jì)量關(guān)系（BC∶Si）Table5Stoichiometryofbasecationsandsilicon(BC∶Si)duringsoilmineralweathering土層Horizon淋溶期間的釋放總量TotalamountofreleasedBCandSi/(meq·kg-1)BC∶Si鹽基離子Basecations（BC）*硅（Si）未洗脫鹽基土壤Uneluted-basesoilA3.1040.7674.0∶1B15.6921.2984.4∶1B24.4251.2943.4∶1洗脫鹽基土壤Eluted-basesoilA0.6360.4591.4∶1B10.8800.6941.3∶1B20.7630.9340.8∶1*K+、Na+、Ca2+、Mg2+的當(dāng)量和EquivalentsumofK+、Na+、Ca2+andMg2+表4土壤在酸雨淋溶過程中的鹽基釋放量及化學(xué)計(jì)量關(guān)系Table4Releasedamountandstoichiometryofbasecationsfromthesoilduringleachingwithsimulatedacidrain土層Horizon鹽基離子釋放量Thea


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