全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 ! 月 第 ∀ 卷 增刊
#∃ %& ∋哭 () ∗ + & , − ). ,/ 0 − %∋ 1 ∋# 2 −) 3 4 , 5 6 7 · , ‘89 : 0 0 · ; , ∀ <一< !
北方土壤中 5 = 的形态及其与活性
5 = 的关系 >
丁维新 8中国科学院南京土壤研究所 , 南京 “。。。?;
≅摘要Α 用逐步连续分级浸提法研究了我国北方主要土壤中 5 = 的存在形态及其与活性
5 = 的关系 > 碱性土壤 中5 = 的形态分布特征为氧化锰态 5 = Β 葬留态 5 = Β 有机质结合
态 5 = Β 无定形铁结合态5 = Β 晶形铁结合态5 = Β 代换态 5 = , 与酸性土壤的排列顺序明
显不同> 碱性土壤条件导致土壤中的5 = 更多地向生物无效态转化 , 使得土壤的活性 5 =
主要以氧化锰态和代换态存在 >
关键词 化学形态 活性 5 = 土壤因子 碱性土壤
+ Χ Α6 ΔΕ2 = 9 ΦΕ/ 阮ΔΓ Χ Χ = 5 = Η2 7 Ι 9 6 =ϑ 6 Χ ΔΕΚ Χ 5 = Ε= Λ 2 Η = 2 7ΔΦ # Φ Ε血 > 1 Ε嘴 Μ Χ ΕΝ Ε= 8% = Ο
9ΔΕΔ Π‘ΔΧ 2Η Θ 2 ΕΑ 9 Ρ ΕΧ = Ρ Χ , , Ρ 6 ϑ Χ , Ε6 Θ Ε= ΕΧ 6 , & 6 =ΣΕ , Τ Λ Λ Λ ? ; > 刊Υ 丙Ε= > ( > 刀沪户Α > ∋ Ρ 2Α · , , ‘
89 : 0 0 > ; Π ∀ <一 < ! >
Θ Δ: ϑΕΧ 9 2 = ΔΦ Χ 7 Χ Α6 ΔΕ2 = 9Φ Ε0 ςΧ Δ Γ Χ Χ = 5 = Η2 7 Ι 9 5 = 6 = ϑ 6 Χ ΔΕΚ Χ 5 = Ε= Ι 6 Ε= Λ 2 Η = 2 7 Δ Φ
Ρ Φ Ε= 6 9 Φ 2 Γ Δ Φ6 Δ Ε= 6 ΑΩ6 ΑΕ= Χ Λ , ΔΦ Χ 6 Ι 2 : = Δ )Η 5 = Η2 7Ι 9 Ε9 5 = 2 一5 = Β + Χ 9 一5 = Β ) 5 Ο
5 = Β , . Χ ) 一5 = Β . Χ ) 一5 = Β ∋ Ν 一5 = , Γ Φ ΕΧ Φ Ε9 2 ς Κ Ε2 : 9ΑΞ ϑΕΗΗΧ 7 Χ ϑ Η7 2 Ι Δ Φ6 Δ Ε= 6 Χ Εϑ Λ >
∗ = ϑΧ 7 6 ΑΩ6 ΑΕ= Χ Χ 2 = ϑ ΕΔ访= , Λ 5 = Χ 6 = ςΧ Δ7 6 = 9 Η2 7Ι Χ ϑ Η7 2 Ι ς Ε2 6 Κ 6 ΕΑ6 ς ΑΧ Δ2 : 7Ε 6 Κ 6 ΕΑ6 ς ΑΧ ,
6 = ϑ Δ Φ : 9 , 6 Χ ΔΕΚ Χ 5 = Ι 6 Ε= ΑΞ Χ 2 Ι Χ 9 Η7 2 Ι 5 = 2 Ν Εϑ Χ 6 = ϑ Χ Ν Χ Φ6 = Υ Χ 6 ςΑΧ 5 = >
Ψ Χ Ξ Γ 2 7 ϑ 9 # ΦΧ Ι ΕΧ 6 Α Η2 7 Ι , 5 = , , Χ ΔΕΚ Χ 5 = , Λ Η6 Χ Δ2 79 , , ΑΩ 6 ΑΕ= Χ Λ
引 言
5 = 是植物正常生长不可缺少的微量
元素之一 , 不仅参与光合 作用 和 & 的转
化 ,还参与许多酶的活动和氧化还原过程 ,
促进叶绿素的合成和碳水化合物的转运 >
在农业生产中 , 农作物所需的 5 = 主要来
自土壤 > 5 = 的供给一旦不足 , 就会导致作
物减产 、品质下降 , 并通过食物链危及人类
和动物健康 > 据刘铮等≅ Ζ 研究 , 我国北方地
区有大 面积的缺 5 = 土壤 > 碱性土壤 5 =
的供给不足多半与士壤中 5 = 的存在形态
有效性较低有关 > 不 同形态氧化锰被还原
的程度是不同的 , 可作为研究土壤 5 = 营
养的一个指标 > 本文旨在通过研究土壤中
5 = 的存在形态及其与活性 5 = 的关联性 ,
探讨碱性或石灰性土壤中 5 = 可给性低的
缘由>
Τ 材料与方法
Τ > 采样
共筛选 ! 个土壤样品 , 代表我国北方 : 个
主要类型的土壤 > 成土母质以河流冲积物为主 , 包
括花岗岩 、页岩等> 采样地点和基本理化性质见表
>
Τ > Τ > 不同形态5 = 的提取方法
Τ > Τ > Ν 代换态 8∋ Ν 一5 = ; 过 [∴ 目筛风干土 Λ
于 Α22Ι Α 离 心 管 中 , 加 ΑΙ 2 Α · − 一 , 5 Υ 8& ) ! ; Τ
80∃ < · 2 ;溶液 ] Λ Ι Α , 振荡 [Φ , 离心分离 >
Τ > Τ > Τ 有机质结合态 8) 5 一5 = ; 在残土中加入
2 · < Ι 2 Α · − 一 , & 6 )# % 80∃ ? > ; [ 2Ι Α , 于沸水浴 中
恒温 ! Λ Ι Ε= , 搅拌 , 离心分离 > 再用 & 6 2 ΡΑ 浸提 Α
次 , Τ 次清液合并于烧杯中 , 在电炉上加热破坏
! 年 ? 月 < 日收到 , 月 Τ ? 日改回 >
∀? 应 用 生 态 学 报 , ∀ 卷
& 6 )#% , 用稀酸溶解 , 洗入容量瓶中> 土壤用去离 棒搅拌均匀 , 于沸水浴中浸提 !ΛΙ Ε= , 离心分离一了子水洗涤数次 , 直至无 Ρ 一 , , 然后在红外灯下烘 Τ > Τ > ∀ 残 留态 8+ Χ9 一5 =; 残土 用 ∃ . 一∃ &仇 Ο
干 , 磨碎 , 过 ! 目筛 , 留作分级用 > ∃# Λ 。 消化 , 用 Α2Ι Α Ε Π Ε ∃ # %溶解 , 定容于 92Ι Α
Τ > Τ ! 氧化锰态 85 = 2 一5=; 过 ! 目筛残土 容量瓶中> ’
于 Λ ΛΙ Α离心管 中 , 加 。> ΑΙ 2Α · − 一 , & ∃ [) ∃ · 每 Α 级形态浸提完成后 , 用称重法测出剩余
∃# %80∃ Τ > Λ; 溶液 Θ )Ι Α , 在 Τ ℃下振荡 ! 2Ι Ε= , 离 溶液 , 计算时扣除残留液带入的5 = 量 >
心分离 > Τ > ! 测定方法
Τ > Τ > ] 无定形铁结合态 8, . Χ 2 一5=; 在离心管 土壤 0 ∃ 值用电位法测定 , 水土比为 Τ > Π ,
中加入 Λ > [ Ι 2Α · − 一‘ 8& ∃ 。; Π #刃 ⊥ 一 。> [Ι 2Α · − 」 有机质用重铬酸钾法 ⊥ 阳离子代换量用醋酸钱法 ⊥
∃刃 Π ) 。80 ∃ ! > Λ; 溶液 Θ)Ι Α , 在 Τ ℃和黑暗条件 碳酸钙含量用气量法 , 土壤铁用邻啡罗琳比色法 ⊥
下振荡 ]Φ , 离心分离 > 活性 5 = 用含 Λ > Τ _对苯二酚的 ΑΙ 2Α > − 一,醋酸伎
Τ > Τ > 晶形铁结合态 8# .Χ ) 一5=; 在残土中加含 80∃ < > Λ; 浸提 , 原子吸收分光光度法测定 > 土壤中
。> ΑΙ 2Α · − 一, 抗坏血酸的勺> ΤΙ 2Α · − 一 , 8& ∃ > ; [#[ ) > 5 = 的形态用逐步连续分级法提取 , 原子吸收分
一 Λ > [Ι 2 Α · − 一 , ∃ Π # [) ‘80∃ ! > Λ ;溶液 92Ι Α , 用玻 光光度法测定≅ ’, ’? Ζ >
表 土坡基本理化性质
⎯ 6 ς ΑΧ % #七ΧΙ ΕΧ6 Α 0 7 2伴7 ΔΕΧ 9 2 Η 9成
编号土壤类型
& 2 > Λ
ΔΞ/Χ
采样地点
− 2 Χ 6 Δ Ε2 =
/∃ # 6 # Λ ! Λ > 5
8∃ Τ Λ ; 8_ ; 8_ ; 无定形铁鑫了. Χ 廿⊥
晶形铁# 7 Ξ 9 Δ6 ΑΑΕ= Χ
8. Χ
8_
. Χ 8.Χ Π Λ ! ;
8_ ;
全 铁
⎯ 2 Δ 6Α . Χ
8. Χ ΤΛ ! ;
8_ ;
游离铁
. 7 Χ Χ . Χ
8. Χ Π Λ ! ;
8写 ;
Φ2刃;
两合土
− Ε6 = Υ ΦΧ Δ :
淤 土Θ ΕΑΔ Ε= Υ Λ
砂 土
Θ 6 = ϑ Λ
砂姜黑土# 6 ΑΡ ΕΧ Χ 2 = Χ 7 Χ Δ Ε2 =
盐碱土
Θ6 ΑΕΧ Λ
褐 土
# Ε= = 6 Ι 2 = Λ
黄棕壤4 Χ ΑΑ2 Γ 一ς 7 2 Γ =
Χ 6 7Δ Φ
暗棕壤
河南封丘.Χ = Υ α Ε: , ∃ Χ = 6 = ?
> ∀ ? > ] ] > Λ Λ > Λ < Τ > ! < > > ] ∀ > Λ ]
河南封丘
. Χ = Υ α Ε: , ∃ Χ = 6 =
河南封丘
. Χ = Υ α Ε: , ∃ Χ = 6 =
河南驻 马店
[ Φ : Ι 6 ϑ Ε6 = , ∃ Χ = 6 =
山东 日照
+ Εβ Φ 6 2 , ΘΦ 6 = ϑ 2 = Υ
河北满城5 6 = Χ Φ Χ = Υ , ∃ Χ ς Χ Ε
河南光 山
3 : 6 = Υ 9Φ 6 = , ∃ Χ = 6 =
? > 且 ? > ] > Λ Τ Λ > ! > Τ ∀ ! ∀ > Τ > ] ? > Τ Λ
> Τ ! < > < Λ Λ > ] Λ Λ > Λ > ? ! > ∀ ∀ > Τ ! ] ] > ! ∀Τ
∀ > ∀ Λ 。 Λ Λ Λ ∀ < Λ > Τ ∀ 。 Τ < Λ ] > > ! ∀ ! > ] !
> Λ ] Λ > Λ ] Λ > Τ ] Λ > Λ ? Λ 。 ∀ ! ∀ > Λ Λ > < ] ] > ? <
? > ? > < Λ Λ > < ! Λ > Λ ? ] > ∀ Λ ? ? 。 > ∀ Τ ∀ > ?
< > Λ Τ Λ > Τ Λ > Τ ∀ Τ > Λ ? > ! < Τ > Τ ? ? > ! < ]
内蒙锡盟1 6 7 Ω ς 7 2 Γ = Η2 7 Χ 9 Δ χ ΕΙ Χ = Υ , %= = Χ 7
Λ 5 2 = Υ 2 ΑΕ走Α
棕钙土 内蒙二连
δ 7 2 Γ = 0 Χϑ 2 Χ 6 Α ∋ 7 ≅Ε6 = , %= = Χ 7
5 2 = Υ 2 ΑΕ6
< > ? < > ? Λ > ∀ Λ Λ > Λ Τ ∀ > Λ ! ? > ∀ > Λ ∀ ] > Τ ] ∀
> ! Λ > Τ ∀ Λ > ! ! Λ > ΛΛ ] Λ 。 ∀ Λ Λ ! > < Λ > ∀ Λ ] > Λ ∀ !
Λ 黑 土
δ Α6 Ρ Ω Λ <
> 。 Τ Λ > Τ ? Τ > Λ < < > ∀ ! < ! > Λ ∀
黑钙土
# Φ Χ 7 = 2 β Χ Ι
Τ 棕 壤δ八7 2 β Χ Ι
! 栗钙土 >
# 6 9 Δ 6 = 2 βΧ Ι
黑龙江海伦
∃ 6 ΕΑ: = , ∃ Χ Α2 = Υ ΣΕ6 = Υ
黑龙江富裕.: Ξ : , ∃ Χ 盆2 = Υ ΣΕ6 = Υ
辽宁盖县3 6 ΕΝ Ε6 = , − Ε6 2 = Ε= Υ
内蒙土牧台⎯ : Ι : Δ6 Ε , %= = Χ 7
5 2 = Υ 2 ΑΕ6
? > < ∀ 。 Τ > ? ? Λ 。 Λ ? Τ > Τ ? Τ ? > Λ > ! ∀ ]
∀ > ! Λ > ∀ ε > < > ∀ ! < ? > ] Τ > ? Λ Λ > ] Τ
? > < < ! Τ > ! ] Λ > Λ Τ Τ Λ 。 ? Τ∀ ] > < Λ > 夯] < ] > ? ?
才
增刊 丁维新 Π 北方土壤中5 = 的形态及其与活性 5 = 的关系
表 Τ 土城各形态5 = 的含Δ 8四 · Υ 一Α ;
⎯ 6 ς ΑΧ Τ 1 Ε9 Δ7 Ες : ΔΕ2 = 2 Η ϑ ΕΗΗΧ7 Χ = Δ 5 = Η2 7 Ι 9 Ε= Λ
编号& ) >
∋ Ν 一5 = ) 5 一5 = 5 = ) 一5 = , . Χ2 一5 = # . Χ) 一5 = + Χ 9 一5= 丁) ⎯ 一5 =
] ∀ 。
?]∀!<Τ Λ弱> >⋯八(Υ‘勺ϑ幼−几乙1)]Λ八,几]乙内月了Λ∗)Λ匕(Λ∗=)月ς2曰]八乙合 舀勺!亡∀门才,曰上#了月∃仁」
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∃)&“%∗)∋(,&( + (∃ 9),(+∗∋%
::
::
::
土壤类型
% & ,, 1 ; < . =
两合土 9 >? 3 ≅ 0 . 1 Α
淤 土 = >41 >3 ≅ % & ,
砂 土 Β ? 3 ∀ % & ,,
砂姜黑土 . ? 4. >. . − 3 Χ 2 . Δ >− 3
盐碱土 Β? 4>。 % & ,,
褐 土 Ε >3 3 ? Φ − 3 % & ,,
黄棕壤 Γ . 一− Η 一Ι 2− Η 3 . ? 2 1 0
暗棕壤 ϑ ? 2 Κ Ι 2 − Η 3 Δ− 2 . = 1 % & ,,
棕钙土 Λ 2− Η 3 < . ∀ − Χ ? 4
黑 土 Λ 4? . Κ % & ,,
黑钙土 Ε 0 . 2 3 − Μ . Φ
棕 壤 Λ Α 2 & Ν. Φ
栗钙土 Ε ? = 1 ? 3 − Μ . Φ
平 均 Ο Π . 2 ? ≅ .
酸性土壤 Θ Ρ Ο . > ∀ % & ,,% ( ∃ 一, & & ∗ &
∋ , + ,
, , ∗ ∃)
, ∗ 。 ∗ ∃
( & ∃ ∋ ,
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% 。 ( %
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∃ & )
, & )
, , , ∃ %
( + (
, & ∃ , % ,
( ∋。 ( 一
, , ∃ 。 + ∋
, 样本数 Β ? Φ < 4. 3 Α Φ Ι . 2
+ 结果与讨论
+ , 土壤 中Σ 3 的存在形态
+ , , 代换态 Σ 3 我国北方主要碱性土
壤中代换态 Σ 3 的含量变幅较大 , 为 , ∗
一 ) ∃ ) 拜≅ · ≅ 一 , Θ表 ( Ρ , 平均为 , % & Τ ≅ ·
≅ 一 , , 占 全 Σ 3 的 − 一 , , % Υ , 平 均 为
( )∋ Υ Θ图 , Ρ , 明显低于南方酸性土壤 Θ分
别为 ( ∃ 一 , & & ∗ &胖≅ · ≅ 一‘和 一( ∋ & Υ Ρ 碱
性土壤中代换态 Σ 3 含量低主要受 土壤
< ς 影响 , 表 + 相关分析表明 , 两者呈极显
著负相关 , 土壤 < ς 值越高 , 越不利于土壤
Σ 3 以代换态存在
+ , ( 有机质结合态 Σ 3 不同类型的土
壤中 , 有机态 Σ 3 含量差别更大 ,低者仅为
∗ + &拜≅ · ≅ 一‘ , 高者达 ( & ∃ ∋ ,拼≅ · ≅ 一‘ , 平均
为 ∋∃ 如 ≅ · ≅ 一‘, 较代换态 Σ 3 要高得多 ,
占全 Σ 3 的 ( +, 一 +% %& Υ , 平 均 为
, % Υ , 在各形态中仅次于氧化锰态和残
留态 但与酸性土壤有机 态 Σ 3 占全 Σ 3
的 (% ∋ Υ相 比 , 碱性土壤所占比例较低
从与活性 Σ 3 的关系来看 , 碱性土壤有机
态 Σ 3 的有效性较低 , 对活性 Σ 3 的贡献
较小 , 不如酸性土壤中有机态 Σ 3 对代换
态 Σ 3 和活性 Σ 3 的贡献大 Ω∋ ’。〕
Ξ ΨΧ 0 一Σ 3 口 & Σ 一Σ 3 口邺 3 − 一Σ 3口 , Ο ΖΧ ! 一 Σ 3 暇盆Ε 「Χ − 一 Σ [ 一 仁, ∴ . =一Σ 一,
吕/工。目#三。芝‘&7Α3−]7
兮二月] 号舅褚求
图 , 北方土壤中 Σ 3 的形态分布特征
Ζ >≅ , ∴ . 4? 1 >Π . ? Φ − Α 3 1= − Δ Σ 3 > 3 Δ2? . 1 >− 3 >3 % & ,,% − Δ
⊥ − 2 1 0 Ε 0 >3 ?
+ , + 氧化锰态 Σ 3 此形 态是碱性土壤
中除砂土 、盐碱土和棕钙土外 Σ 3 含量最
多的形态 , 其含量范 围为 ( (% 一 )( ∋%
拼≅ · ≅ 一‘ , 占全 Σ 3 ( + ∗ % 一 ∃ % % ( Υ , 平均
( 巧Υ 土壤中的 Σ 3 大多以氧化物及其
水合物的形态存在 , 氧化锰的种类不同 , 生
物有效性各异 相关分析表明 , 氧化锰态
Σ 3 与活性 Σ 3 呈极显著正相关 可 以认
为氧化锰态 Σ 3 对我国北方土壤中 Σ 3 的
< Λ 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
供给状况起着关键作用 >
! > > ] 无定形铁结合态 5 = 供试土壤中
无定形铁态 5 = 含量 为 > Λ Λ 一 Ε 一 > Λ拌Υ
· Υ 一, , 平均 < > Τ拼Υ · Υ 一‘ , 占全量的 ] > < <
一 > Τ ! _ , 平均为 = · Λ] _ , 与酸性土壤
所占比例 = > _相近 > 无定形 铁态 5 =
与活性 5 = 间也呈极显著正相关 , 说明无
定形铁态 5 = 也是活性 5 = 的组成部分 >
! > > 晶形铁结合态 5 = 土壤中晶形铁
态 5 = 的平均含量 为 ]< > < 拌Υ · Υ 一‘ , 变幅
为 Τ > Λ Λ 一 ∀ ∀ > Τ 产Υ · Υ 一‘ , 占全量的 > Λ Λ 一
< > Τ ! _ , 平均 > Λ _ , 略低于南方酸性土
壤所占比值 Λ > ? _ > 晶形铁是指土壤中
高度老化的氧化铁 , 其络合 5 = 的生物有
效性较低 , 与活性 5 = 间的关系不密切 >
! > > ∀ 残 留态 5 = 残 留态 5 = 包括粘土
矿物和原生矿物晶格中的 5 = > 这部分 5 =
对植物无效 , 但可通过砂物的分解 或替代
作用而 活化 > 供试土壤 中残留态 5 = 的含
量 为 Τ > ] Τ 一 ? ∀ > ?拼Υ · Υ 一‘ , 平 均 为
Λ ∀ > 拜Υ · Υ 一‘ , 占全 5 = ∀ > ? ] 一 ] ? 一 Τ _ ,
表 ! 土城性质对 5 : 斌存形态的影响
平均 为 ΤΛ > Τ _ , 低于酸性土壤 中此形 态
所占比例 !] > <Λ _ , 但与美 国佐治亚 州酸
性土壤所占比例大体相同 ≅Α9 〕>
! > Τ 土壤中 5 = 形态分配的影响因子
! > Τ > 0 ∃ 虽然成土母质决定了土壤中
5 = 的最初含量 , 然而相关分析表明 , 土壤
0 ∃ 与土壤全 5 = 含量呈显著负相关 , 0∃
越高 , 土壤表层 5 = 含量越 低 > 由表 ! 可
见 , 0∃ 除影响全 5 = 外 , 与代换态 , 氧化锰
态和无定形铁态 5 = 含量也密切相关 , 而
对晶形铁态 、残留态和有机态 5 = 的影响
较小 > 土壤 0∃ 与代换态 5 = 含量的关系
可用下式表示 Π
/∃ φ > ! Λ/5 = 一 Λ > ∀
每当土壤 0∃ 升高 个单位 , 代换态 5 =
的含量至少降低 Τ 倍 > 这与前人 的结果相
吻合 ≅ ‘〕, 当土 壤 0 ∃ Β ∀ 时 , 5 = ! γ 和 5 = [γ
的活性逐渐降低 , 限制了 5 = 离子的移动 ,
0 ∃ 继续升高 , Τ 价 5 = 渐次被氧化成 ! 价
和 ] 价氧化锰 >
0 ∃ 不利于 5 = 以氧化锰态和无定形
⎯ 6ς ΑΧ ! %= ΗΑ: Χ = ΧΧ 2 Η Λ
/∃
0嗽。琳7 ΔΕΧ9 2 = ϑ Ε9Δ7 Ες : ΔΕ2 = Η2 7砒 2 Η 5 >
) > 5 # .Χ 2 ⎯ 2 Δ 6Α . Χ . 7 Χ Χ . Χ #∋ #
∋ Ν 一5 =
) 5 一5 =
5 = ) 一5 =
, .Χ ) 一5 =
#. Χ 2 一5 =
+ Χ 9 一5 =
⎯ )⎯ 一5 =
一Λ 。 < Λ Λ 二
, Λ > Λ ! ∀
一Λ 犷< Τ Τ 二
一 Λ > ∀ > ,
一Λ > Τ ∀ Τ
一Λ > Λ <
一Λ ∀Τ < ? 甘
# 6# Λ 6
一Λ > ] <
Λ > Λ ? ?
一Λ 。 Τ Λ ∀
一Λ > Λ < Τ
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一Λ > Λ Τ Τ
一Λ > Λ < Τ
Λ > ? < ] 二
一Λ > Λ ! ! ]
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Λ > ∀ ! ∀ 价
一Λ > ! << ]
Λ Τ ]
Λ > ∀ ! >
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Λ > ∀ ? 二
Λ 。 Τ >
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Λ > ∀ < ? < “
Λ > ∀ ] < >
一Λ > Λ ∀ Τ ∀
Λ > <∀ < < 二
Λ > ?] ] , >
Λ > ]
Λ > Τ Λ ! Λ
Λ > ? Τ 二
Λ 。 !
Λ > ] Λ ∀
Λ > ? >
Λ > < < > ,
Λ > ∀ <Λ >
Λ > ! Λ ]
Λ > ? Τ ? < 二
Λ > ∀ ] > 于
一 Λ > Λ Λ ∀
Λ‘< ? ∀ Τ ’ 仙
Λ > ? ? ! ∀ “ >
Λ > ] 肠
Λ > Τ
Λ > ? ? Τ 书 份
一Λ , ! ] Λ
一Λ > ? ?
一Λ > ! < ?
一Λ > Τ ] ? ?
Λ > Τ Τ Τ
Λ > ! Λ
一Λ >
> /η Λ > Λ , 祷 祷 /η Λ > Λ >
铁态存 在 > 在影响氧化铁和氧化锰老化的
因素中 , 以 0 ∃ 和温度最为重要 ≅’ · ‘们 > 碱性
环境有 利于 . Χ 由无定 形态 向晶形 态转
化 ≅ΑΧ 〕和 5 = 的老化 > 氧化锰老化以后难以
溶解 , 有时甚至脱离土壤中 5 = 的循环 > 再
者 , 由于氧化锰与氧化铁的化学性质相近 ,
在氧化还原反应中有交叉作 用 , 因此在土
壤 中可形 成 . Χ 结 核 、 5 = 结核和 .Χ 、 5 =
结 核 > .Χ 的 老 化 程 度 随 0∃ 升 高 而 加
强 ≅∀ 〕, 无定形铁占全 .Χ 和游离 . Χ 的比例
减小 , 无定形铁结合的 5 = 量相应降低 > 因
此 , 土壤 0∃ 升高使得 5 = 易以有效性极
低的晶形铁结合态 5 = 存在 >
! > Τ > Τ ·碳酸钙 土壤 中碳酸钙与代换态 、
氧化锰态和无定形铁态 5 = 呈负相关 , 但
与晶形铁态和残留态 5 = 呈正相关 , 虽然
增刊 丁维新 Π 北方土壤中 5 = 的形态及其与活性 5 = 的关系
均未达到显著水平 , 但还能看出碳酸钙具
有促进 5 = 向无效 态转化的功能 , 同先前
报道的结果大 体相 同 ≅ΑΤ 〕> 碱性土 壤 中的
5 = 可以碳酸钙形 态存在 , 对 此 尚需进一
步研究 >
! > Τ > ! 有机质 以往研究认为 , 土壤有机
质含量与 5 = 的代换量 一般呈正相关 > 在
土壤中加人有机质后 , 代换态 5 = 和植物
中 5 = 的含量就会提高≅ΤΛ 〕> 然而 , 本 项研
究所涉及的碱性土壤中 , 有机质与代换态
5 = 含 量的关系则迥然不 同 , 因为代换态
5 = 除受有机质影响外 , 同时还 受到诸 如
0 ∃ 、无定形铁含量等 的支 配 > 碱性 土壤的
有机质大ι多为高分子量 的胡一敏酸和 胡敏
素 , 其所能提供的功能团十分有限 ≅βΣ , 相关
分析表明 , 受有机质影 响最大的是有机态
5 =, 其次是 晶形铁结合态 5 = > 前者较易
理解 , 而有机质促进 5 = 进入 晶形铁态则
令人费解 > 通常认为有机质妨碍 .Χ 8) ∃ ;!
的老化 , 使之 不 易转化 为针铁矿 或赤铁
矿 ≅9> ‘, 〕> 其原因是 无定形水合氧化铁能够
强烈地吸附有机质而阻碍氧化铁晶核的生
长≅Α< 〕或者是 . Χ 离子与富里酸形成络合物
从而影响结晶速率和结 晶产物 ≅Α !〕> 在同一
试验中 , 当富里酸浓度相同时 , 所得结晶性
氧化铁 含量 因 0 ∃ 升高而增加 〔!Σ > 碱性土
壤中腐殖质组成以胡敏酸为主 , 胡ϕ 富比为
> 一 Τ > Λ , 酸性土壤则为 Λ > 一 > Λ , 并且
这些腐殖酸以钙结合态居多 , 铁铝结合的
较少 ≅β> ∀〕> 因此 , 有机质对水合氧化铁的老
化可能有促进作用 >
! > Τ > ] # ∋ # 受土壤阳离子代换量影响最
大的当属代换态 5 = , 本文所称 的代换态
5 = 中可能包括水溶态 5 = , 因此两者无显
著关系 >
! > Τ > 无定形氧化铁 无定形铁系指不发
生 χ 射线衍射谱的水合氧化铁 > 回归分析
表明 , 无定形氧化铁含 量不仅与无定形铁
态 5 = 含量呈极显著正相关 , 而且与代换
态 、氧化锰态甚至 晶形铁态 5 = 呈显著正
相关 > 由此 可知 , 土壤 中无定形铁含量越
高 , 越有利 于土壤 中的 5 = 以植物易于吸
收的形 态如代换态和氧化锰态存在 > 但碱
性土壤 0 ∃ 高和 良好的通透性 , 使得土壤
中的 . Χ 不易以无定形态存在 8图 Τ; >
欲
三 Λ > ΤΛ劫
口
二
它 。>
匕
硬
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公
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骂。。”
“一一山Ο Ο φ ‘Ο >‘一一‘二一一( > 〔 < 吕 Λ
0昌互
图 Τ 土壤 0 ∃ 与无定形铁的关系
. ΕΥ > Τ + Χ Α6 Δ Ε2 = 9ΦΕ0 ς Χ ΔΓ Χ Χ = Λ 0 ∃ 6 = ϑ 6 Ι 2 7 0 Φ 2 : 9 . Χ
2 Ν Εϑ Χ 9 8, . Χ 2 ; >
! > Τ > ∀ 游离氧化铁 游离氧化铁包括无定
形铁和晶形铁 > 从表 ! 可见 , 游离铁与无定
形铁一样与代换态 、氧化锰态 、无定形铁态
和晶形铁态 5 = 呈显著正相关 > 游离 .Χ 有
益于 5 = 在上述形态中赋存 > 即土壤 .Χ 的
游离度越高 , 越易使 5 = 活化 , 减少在残留
态中的含量 > 综观土壤 . Χ 对各形态 5 = 的
影响 , 受 .Χ 活化度 或游离度影响最大 的
是无定形铁态 5 = , 其次是氧化锰态 5 = ,
以及代换态和晶形铁态 5 = >
! > ! 土壤 中活性 5 = 的存在形态
从表 ] 可知 , 碱性土壤 中活性 5 = 与
代换态 、氧化锰态和无 定形态及全 5 = 呈
极显著正相关 > 这与多元线性 回归方程
4 κ > Λ !∋ Ν 一5=ι γ Λ > Λ !) 5 一5 = γ
Λ > Τ ] 5 = ) 一5 = 十 Λ > ] !, .Χ ) 一5 = 一
Λ > ! ?#.Χ 一5 = 一 Λ > Λ + Χ 9 一5 = γ ∀ > ∀
‘ < Τ > 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
87 κ Λ > 二 = φ ! ;
所显示的关系相一致 > 由此方程可知 , 土壤
活性 5 =8 4 ;主要来 自代换态 、氧化锰态和
表 ] 土城中 5 = 的形态与活性 5 = 的关系
⎯ 6 ς ΑΧ ] + ΧΑ6 ΔΕ2 = 9Φ Ε/ ςΧ ΔΓ ΧΧ= Λ 5 = 6 = ϑ 6亡ΔΕΚΧ 5 =
无定形铁态 , 明显不同于酸性土壤 , 后者则
主要来自代换态 、有机态和氧化锰态 ≅? 〕>
在碱性土壤 中 ,代换态 5 = 的含量往
∋ Ν 一5 = ) 5 一5 = 5 = 2 一5 = , .Χ 2 一 5 = # .Χ ) 一5 = + Χ 9 一5 = ⎯ )下5 =
活性 5 =, Χ Δ ΕΚ Χ 5 = Λ
> ? ! Τ < > > 一Λ > Λ < ∀ Λ > ? 二 Λ > ? ∀ ∀ 二 Λ > ! ? 一Λ > ] ? > Λ > ? Τ Λ ! 二
甘 怪 /η Λ > Λ >
往很低 , 如江苏徐淮土壤平均为 > 拜Υ ·
Υ 一, , 约占全量的 Λ > Τ∀ _ ≅’Ζ > 本 研究所用土
壤的含量较高 , 平均 > Λ ]拌Υ · Υ 一‘ , 但仍然
不及活性 5 = 的 ? _ , 其他活性 5 = 无疑
来 自别 的形 态 > 酸性土壤则 不同 , 代换 态
5 = 的含量 较高 , 甚至 会使 植物 中毒 > 因
此 ,代换态 5 = 对活性 5 = 的贡献 , 就碱性
土壤而言是较小的 >
有机态 5 = 是碱性土壤中含量较高的
形态之一 但从上述分析看 , 其对土壤活性
5 = 的贡献较小 > 通常 活性 5 = 用含对苯
二酚的醋酸按提取 , 因此浸 出的 5 = 主要
是 ! 价 5 = 、 水溶性和代换态 5 = > 有机态
5 = 常呈 ! 或 ] 价 , 提取剂可从 中提 出部
分 5 = , 浸 出量取决于 5 = 结合的有机物
分子量大小和易还原性 , 低分子量有机物
如富里酸 5 = 的有 效 性 就 高于 胡 敏酸
5 = > 然而 , 碱性土壤中有机酸绝大部分为
大分子 量的胡敏酸图 , 与其络合的 5 = 不
易被还原 , 有效性 明显低于酸性土 壤≅Α !二
因此 , 氧化锰态和无定形铁态 5 = 是碱性
土壤中活性 5 = 的主要来源 > 两者相 比 , 氧
化锰态 5 = 的有 效性高 于无 定 形铁态
5 =Α ΥΖ , 因为 5 = 体系的标 准氧化电位 比
. Χ 体系高得 多 > 由此可以认为 , 碱性土壤
中的活性 5 = 主要来 自氧 化锰态和代换
态 ,其次是无定形铁态和有机态 , 而晶形铁
态和残 留态的有效性极低〔‘’〕> 碱性土壤中
的 5 = 大致可分为 ] 级 ⊥约 占全 5 =! _的
植物可 以直接利 用的代换态 5 = ⊥ ]Τ _的
有效性较高的 , 但需经生物或化学还原方
能 为植物 利用的氧化锰态 5 = ⊥ Τ _的有
效性较低的无定形铁态 5 = ⊥ !Λ _的有效
性极低 , 植物一般无法利用的晶形铁态和
残留态 5 =>
] 结 论
] > 碱性土壤中 5 = 的形态分布特征为 Π
氧化锰态Β 残留态Β 有机质态Β 无定形铁
态 Β 晶形铁态Β 代换态 , 与酸性土壤不 同
之处是前 ! 种形 态的位置发生了变换 >
] > Τ 土壤中 5 = 的存在形态受土壤条件
的影响十分 明显 , 碱性条件使得土壤 中的
5 = 向生物无效态转化 >
] > ! 碱性土壤中的活性 5 = 主要来自代
换态和氧化锰态 , 与酸性土壤主要来自有
机态和代换态明显不同 >
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增刊 丁维新 Π北方土壤中5 = 的形态及其与活性 5 = 的关系 < !
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