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长期施用氮肥对紫色土酸化特征及矿物学性质的影响

近几十年由于氮肥施用量的不断增加，中国农田的土壤酸化速率越来越快。当土壤酸化严重时，可能与矿物存在互馈机制，然而关于长期施氮引发的土壤酸化与黏粒矿物的关系却不明确。因此，本研究以施用不同用量氮肥的长期定位试验为研究对象，选择不施氮肥（N0）、施氮量90 kg·hm^-2 (N90)、施氮量180 kg·hm^-2 (N180)、施氮量270 kg·hm^-2 (N270)和施氮量360 kg·hm^-2 (N360)等5个处理，通过测定土壤酸化特征、黏粒矿物类型及其结构参数，明确不同氮肥用量条件下土壤酸化与黏粒矿物的关系。结果表明：与N0相比，四个施氮处理能显著降低土壤pH 0.3-1.0个单位，同时N180、N270和N360处理降低酸碱缓冲性能和盐基饱和度，但能增加交换性酸。N270和N360处理显著增加高岭石、蒙脱石、Feos和Alos含量，但却显著降低伊利石、Feo和Alo的含量（P<0.05）。随着氮肥用量增加，伊利石的化学指数和半宽高均呈增加的趋势，高岭石的Amigó指数（FWHM_d001和FWHM_d002）呈降低的趋势，而高岭石平均晶体尺寸和平均层数则均呈增加的趋势。且黏粒平均粒径宽度逐渐减小，黏粒边缘形貌破碎程度增加。相关性分析结果表明，土壤pH、CEC、BS%和pHBC与伊利石含呈显著正相关（P<0.05），与高岭石含量显著负相关（P<0.05）。因此，长期施用氮肥导致的土壤酸化会加速黏粒矿物风化，2:1型矿物不断向1:1型矿物和氧化物演化，随着1:1型矿物和氧化物含量和结晶度的增高，使得土壤胶体表面电荷减少，吸附盐基离子的能力降低，土壤的酸碱缓冲性能下降，从而加重土壤酸化。