新疆北部地区与其他地区变性土壤线性膨胀系数的差异及矿物学机制

摘要

[目的]比较不同亚纲变性土之间线性膨胀系数的差异,并通过对比不同亚纲土壤物理属性,解释产生差异的内在机制。[方法]新疆北部地区(简称北疆地区)是夏旱变性土(含变性土壤)主要分布区,本研究调查了具有变性特征的14个土壤剖面,并搜集了我国其他12个省市140个变性土剖面相关数据,分析了不同亚纲变性土的线性膨胀系数(coefficient of linear extensibility,COLE)、黏粒和蒙皂石含量及其相关关系。[结果]北疆地区夏旱变性土(含变性土壤)的COLE、黏粒和蒙皂石含量在5个亚纲中最低,其土壤膨胀收缩特性主要受伊利石-蒙皂石混合型矿物组成和混层比的影响,而其他4个亚纲较夏旱变性土(含变性土壤)具有更明显的变性特征。潮湿变性土、湿润变性土和夏旱变性土(含变性土壤)0~100 cm土层的黏粒和蒙皂石含量大于0~30 cm土层,而干润变性土0~30 cm土层含量高于0~100 cm土层。寒变性土随着剖面深度的增加,黏粒和蒙皂石含量无明显变化。潮湿变性土0~100 cm土层蒙皂石含量显著高于干润变性土和夏旱变性土(含变性土壤),且0~100 cm土层的COLE值也显著高于夏旱变性土(含变性土壤),5个亚纲表层土壤的COLE差异不显著。随着黏粒含量的增加,干润变性土蒙皂石含量和潮湿变性土COLE随之增大,表层蒙皂石含量对COLE影响更大。[结论]北疆地区蒙皂石和伊利石-蒙皂石混合型矿物组成是土壤变性的内在影响因素,变性土中蒙皂石与黏粒呈线性相关,黏土矿物组成对表层土壤膨胀收缩有决定性作用。