长江中下游土壤矿物组成与其土壤肥力马毅杰（中国科学院南京土壤研究所南京２１０００８）摘要 系统论述长江中下游地区土壤矿物组成的特点及其与该地区气候条件及成土母质条件间的关系，并 深入论述土壤矿物组成对土壤肥力的影响。关键词长江中下游，
土壤矿物，土壤肥力长江中下游地 区土壤资源类型众多，土壤矿物组成依所处气候、成土母质等条件而各异。本文重点探讨该地区土 壤矿物组成特点及其对土壤肥力影响。１土壤矿物组成特点１．１气候条件与土壤矿物组成长江流 域位于我国亚热带地区，土壤矿物形成与演变深受亚热带生物气候条件的影响。但是由于区域范围 广阔。黄褐土在本区域范围内以东西长而南北窄的带状沿长江两岸伸展，由于东部近海较为湿润， 西北部较为干热，所以其矿物组成有明显的地区变异。湖北当阳、应城和江苏宜兴的采样点都在北 纬３０°５０′～３１°１８′之间，从西起湖北当阳到应城再到东部的江苏宜兴，其石苏／长石 比率逐步增加，为４．９５、５．６１、７．５４。湖北襄樊和安徽六安的采样点是在３１°４０ ′～３２°４０′，石英／长石比率分别为３．３６和４．５９。由此可见，在纬度相近的地带， 下蜀黄土发育的黄褐上风化程度是由西向东增加。从江苏境内几个分析样本的结果看出，从南面的 宜兴、溧阳到北面的盱胎，石英／长石比率是从７．５４下降到４．９２与３．６０。在湖北境内 的也有同样趋势，南面的应城、当阳和北面的襄樊，石英／长石比率为５．６１、４．９７和３． ３６，可见黄褐土的风化程度从南向北逐步减弱（表１）。黄褐土的粘土矿物Ｘ衍射图谱鉴定表明 ，它们以水云母为主，伴有一定量蒙皂石、２：１与１：１型不同规则的混层矿物以及高岭石、少 量的绿泥石、蛭石等。从襄樊至句容、当阳到宜兴的水云母是下降的，在江苏境内由句容到溧阳、 宜兴也是如此，但在湖北境内的南北样本之间变化不明显。从纬度相同的当阳至宜兴一线和襄樊至 句容一线的粘土矿物变化可以看出，除水云母由西向东减少外，绿泥石、蛭石、２：ｌ型与１：１ 型之间的不规划混层矿物和高岭石的含量是自西向东增加，说明下蜀黄土发育的黄褐土的富铝化及 脱硅作用是从西向东增强。红壤粘上矿物组成研究资料表明￣［１～２］，处于不同生物气候带的 红壤粘土矿物组成有明显差异，同是发育于花岗岩上的江西和安徽红壤，前者在小于２μｍ粘粒中 高岭石占４２％，水云母占１３％～１７％，还有少量蛭石和１，４αｍ过渡矿物和绿泥石、三水 铝石；安徽红壤中高岭石占３３５％，不仅其含量低于江西红壤，而且从Ｘ衍射图谱来看，结晶明 显变差，土壤中还含有水云母、蛭石、蒙皂石、１．４αｍ过渡矿物和绿泥石等。这说明成士过程 上两个地区有某些差异。在江西和安徽红壤中粘土矿物演变可分义两部分：一是水云母脱钾蛭石、 蒙脱石脱硅、
高岭石；二是高岭石非晶物质。这两部分在成土过程中似乎是同时同步进行的；当然 江西红壤高岭石脱硅后形成少量三水铝石，而安徽红壤高岭石脱硅不能形成三水铝石，只能以非晶 质氧化铝存在于土壤中。从表２看出，随江往东，易风化矿物减弱，但抗风化矿物变化不大。在长 江流域中，虽然同是黄红壤，但从矿物变化表明，风化强度有自西到东增加的趋向。从剖面内的矿 物变化看，由于剖面上下层之间的湿热变化，对易风化矿物也产生一定的影响，随剖面深度的增加 而增加，易风化矿物与抗风化矿物的比值也增大。黄红壤的粘粒矿物主要是高岭石，有一定量的水 云母和１．４μｍ过渡矿物，非结晶物质的含量也较多。从Ｘ射线图谱鉴定表明，宜昌的黄红壤含 有相当多的１．４αｍ矿物，高岭石结晶程度也较其它黄红镶差些，安徽广德和泾县的黄红壤含有 不少的水化黑云母。从高岭石和非结晶物质的含量看，长江流域的黄红壤风化速率较南方的赤红壤 慢得多，其影响因素可能主要是温度，因为长江流域的年均气温较南方赤红壤地区低５℃左右，而 年均降雨量仅少１００～２００ｍｍ。１．２成土母质与土壤矿物组成土壤矿物组成与成土母质关 系极为密切，砂岩和花岗岩发育的黄棕壤含重矿物约７０ｇ／ｋｇ左右，５０～２５０μｍ的粒级 中，重矿物的２０％～３０％之间，角闪石的含量也较高，约１４％左右。锆石、电气石和金红石 的含量都低，均在１％以下，各种铁矿的含量在６０％左右，易风化矿物与抗风化矿物的比重达２ ５～４０之间。粘土矿物主要是水云母、高岭石、蛭石以及少量蒙皂石，在一些黄棕壤中偶见很少 量的三水铝石。黄土母质发育的黄褐土粘粒和粉砂级的含量较上述母质发育的黄棕壤高，其中０． ０１～０．０５ｍｍ的粉砂量在３００～４５ｇ／ｋｇ之间，粘粒含量都在２５０ｋｇ以上，而０ 。０５～０．２５ｍｍ的粒级仅为１００～２００ｇ／ｋｇ，且其原生矿物组成几乎全为石英和长 石。粘土矿物组成均以水云母为主，伴有一定量蒙皂石，２：ｌ和１：１型不规则的混层矿物以及 高岭石，少量绿泥石、蛭石等。发育于不同母质的红壤含重矿物量也有明显差异，玄武岩发育的红 壤中所含铁矿物，多为赤铁矿、钛铁矿和褐铁矿；花岗岩发育的红壤，除含铁矿物外还含有一定量 的角闪石、云母、锆石和电气石。据报道￣［３］，第四纪红色粘土发育的红壤原生矿物含有辉长 石、钠长石及角闪石等。第三系红砂岩上的红壤＜５μｍ部分除大量石英外还含有高岭石和蛭石， 罗家贤和蒋梅茵￣［４］研究了湖南省一些土壤的含钾矿物。湘乡更新统红粘土发育的红壤与南昌 附近的同类土壤很相似，长石集中于５０～２μｍ粒级，＜２μｍ粒级部分除结晶差的高岭石外， 还有１１％左右的云母和水云母，而蛭石很少。发育于砂页岩的韶山低丘红壤风化程度低于红粘土 及其它红壤，云母的含量较多，＜２μｍ粒级部分所含长石也特别多（表３）黄红壤矿物组成与上 述土壤一样，深受母质影响。在原生矿物中，重矿含量为５７ｇ／ｋｇ左右。在重矿物中，云母含 量约２ｌ％，角闪石为１１％左右，锆石含量约２％，电气石和金红石的含量都很低，各种铁矿物 含量约６６％，是重矿物的最主要成份，其中磁铁矿的含量较多，赤铁矿的含量较少。黄红壤的轻 矿物含量达９００ｇ／ｋｇ以上，粉砂级以上在９４０～９５０ｇ／ｋｇ之间，轻矿物主要由石英 和长石组成，占８０％以上。粉砂级以上的轻矿物成份，石英占轻矿物颗粒达６４％左右，长石约 ２１％，石英／长石在１．９７～３．８９之间。石英／长石的比率与重矿物中易风化矿物与抗风 化矿物的比值趋势一致，由西向东逐渐增加。由于风化强度减弱，黄红壤的长石含量一般都比赤红 镶明显增加，石英的减少相对较少，因而石英／长石的比率比赤红壤低得多，尤其是砂岩发育的土 壤。在轻矿物中，除石英和长石外，还有相当量的其它矿物，其中蛭石是最主要的成份，尤其是在 花岗岩发育的黄红壤。湖北宜昌和安徽广德的黄红壤含蛭石比其它土壤明显增多，可能与土壤的淋 溶强度较大有关。紫色土基本保持成土母岩矿物组成，原生矿物以石英为主，占砂粒和粉粒中９０ ％以上，其次为长石和云母。紫色土除了保持母质的粘土矿物外，还有原矿物（长石、云母等）不 断风化形成次生粘土矿物。酸性紫色土粘粒中主要含水云母与蛭石；中性紫色土粘粒中主要含蒙皂 石和蛙石，含少量水化云母；石灰紫色土粘粒中主要含水化云母，其次是蛭石，并含有少量蒙皂石 ，三种紫色土均含有少量的高岭石￣［５］。１。３水稻土矿物组成特点在水稻土形成过程中，绝 大多数原生矿物处于分解、演变之中。不太稳定的矿物如橄榄石、辉石、闪石、金云母和黑云母等 矿物的含量在熟化程度较高的水稻土中很少见。较稳定的矿物如石英、长石的含量较丰富。锆石和 电气石等稳定的重矿物在一些水稻土中常见。因风化强度的不同，水稻土的原生矿物有明显的地带 性。长江中下游的水稻土含有相当数量的绿帘石和白云母等矿物，石英和长石含量明显增加。以含 钾矿物云母为例，江西、湖南及长江下游的水稻土中含量约为１４％。据报道￣［６］，由于长期 溶解淋失，水稻土中矿物存在着不同程度的脱钾作用，可分为三种情况：（１）富含钾矿物的母质 发育的水稻土脱钾作用较强，矿物变化也较明显。紫色土比其上的水稻土水云母含量明显减少，蛭 石和高岭石增多，粘粒含钾量降低１．５％左右；（２）含钾矿物中等的土壤发育的水稻土脱钾作 用较弱，如黄褐土发育成的水稻士，粘粒含钾量较母土少０．５％左右。（３）以高度风化的含钾 矿物很少的土壤，发育成水稻士后粘粒的含钾量反而增加，其中三水铝石和高岭石减少，出现蒙皂 石类矿物。在剖面中，犁底层以下各层的原生矿物与母质相近，耕层变化较大。如太湖地区水稻土 耕层和犁底层中稳定矿物含量与母质层相差较大，而白土层和渗育层中与母质接近，水旱轮作和施 入河泥等耕作措施可能对土壤矿物组成产生影响。据许冀泉等人研究资料，冲积物和湖积物形成的 水稻土与其母质有关。无锡、苏州一带滨湖低地水稻土成土母质多与下蜀层有关，吴县长桥的黄泥 土粘粒硅铝率为２．７～３．４，以水云母为主，与武进漕桥白土下部黄泥层相近，但蒙皂石较少 ，无锡华士的乌黄泥粘粒含量较高，上部以水云母、蛭石、蒙皂石为主，高岭石很少；但５０ｃｍ 以下（包括白土层）的矿物成份有所变化，结晶度变差，可能是较老的湖积物。吴江庞山湖农场的 沼泽型水稻土，在１ｍ以内粘粒部分矿物组成比较一致，以水云母为主，并有少量蒙皂石、高岭石 和蛭石，剖面自下而上，结晶度变差，可能受人为垫高的河泥影响。沿长江一带的水稻土虽然都是 长江近代冲积物所成，但是，由于沉积物粗细不同，粘土矿物组成稍有差异，后膝沙土质较轻，粘 粒部分以水云母和蒙皂石为主，并有绿泥石，全剖面一致。太仓沙溪的乌沙土，各层粘粒中蒙皂石 含量不一，反映了沉积条件的变化。又如洞庭湖湖积物发育的水稻土除有水云母外还含有一定量的绿泥石和高岭石。红壤性水稻土，因母质种类较多，土壤粘土矿物组成复杂。其中花岗岩发育的红壤性水稻土，以高岭石和水云母为主要粘土矿物，其次是蛭石一绿泥石过渡矿物。第四纪红粘土发育的红壤性水稻土。以高岭石和水云母为主要矿物，但蛭石一绿泥石过渡矿物明显增多，还出现蒙
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