La variabilidad de mineralogía de arcillas en dos suelos superficiales de tierras profundas en Nueva Zelanda cultivada con pastos

LINDA

abstracto

La variabilidad de la mineralogía de arcilla en la capa superior del suelo de los campos agrícolas rara vez ha sido examinada, a pesar de que es importante para la construcción de potasio precisa (K) modelos de disponibilidad. La variabilidad de la mineralogía de las arcillas y la relación con la planta a disposición K no intercambiable (Paso K) se examinaron en dos campos empinada-tierra en el sur de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Los suelos en los sitios han desarrollado a partir de Quartzo-feldespato, la mica de soporte, materiales parentales.

La mineralogía se examinó utilizando difracción de rayos X (DRX) y análisis térmico diferencial (DTA). La mineralogía de arcilla consistió en mezclas de mica, mica-esmectita intercalada (MS), vermiculita, mica intercalada-vermiculita (MV), minerales vermiculita intercalada (VIH), esmectita, cuarzo, feldespato y caolín hidroxi. El C.V. del contenido de 2: 1 silicatos estratificados varió de 52% a 257%, lo que indica una gran variabilidad dentro de los campos. El análisis de correspondencias identificó una relación antagónica, y una gran correlación negativa, entre la proporción de mica y MS en comparación con la proporción de vermiculita, VIH, MV y clorito en la fracción de arcilla. En la mayoría de ubicaciones, hubo una relación lógica entre la mineralogía y la posición del suelo en el paisaje, como un indicador de la extensión de la intemperie. Una excepción fue la mineralogía de las arcillas de capas arables bajo campings animales bien drenados y muy frecuentadas, que se caracterizó por la gran mica y el contenido de MS, la falta de VIH, e irregularmente interestratificado ampliado 2: 1 silicatos estratificados. La reversión de las 2: 1 procesos de meteorización de silicatos se indicó. La gran variabilidad espacial de la mineralogía de la arcilla, y la evidencia de las modificaciones a la mineralogía de los campings en animales, indican que los valores fijos basados en perfiles de referencia de Órdenes de Suelo representarían erróneamente el efecto de la mineralogía de las arcillas en los modelos de la disponibilidad de K. Mineralogía de la arcilla es caro para medir; Sin embargo, los valores de Paso K están altamente correlacionados con el 2: 1 de silicato mineralogía de las arcillas. Por lo tanto, el paso K puede ser muestreada dentro de un campo de manera rentable representar tendencias mineralogía de arcilla en los modelos de la disponibilidad de K.

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Palabras clave: K no intercambiable; Mineralogía de la arcilla; Pruebas de K del suelo; variabilidad espacial

1. Introducción

Durante mucho tiempo se ha reconocido que K es liberado de la fracción mineral de arcilla de un suelo y puesta a disposición plantas a través de una compleja serie de reacciones diffu¬sion continuas (Bray y DeTurk, 1938). El proceso es más complejo en los suelos que tienen materiales par¬ent mica que soportan, donde la liberación de K está fuertemente afectada por las propiedades de los resistidos "flecos" de los minerales de arcilla, así como otros factores (Goulding y Love¬land, 1986 ; Beckett, 1987). El proceso de liberación de K en tales suelos es difícil de modelar y el esti¬mation exacta de las necesidades de fertilizantes de K para los cultivos agrícolas sigue siendo un problema particular para los suelos de Nueva Zelanda que tienen materiales parentales mica-cojinete (Wil¬liams et al, 1986;. Kirkman et al., 1994; Carey y Metherell, 2003b).

Muchos modelos de la disponibilidad de K sólo consideran fácilmente disponible para las plantas K, generalmente medido como K intercambiable, y no tienen en cuenta K liberado de la fracción mineral, aunque considerable K puede ser liberado de esta fuente (Holmqvist et al., 2003). En Nueva Zelanda, el modelo de disponibilidad K estándar actual se basa en un valor medido de la planta fácilmente disponible K (K-NH4 intercambiable), y que incluye una estimación del valor fijo de las reservas de K a largo plazo (Kc). Los valores de Kc se midieron originalmente en los perfiles de referencia que representaban Nueva Zelanda grupos de suelos (Metson, 1980). El modelo actual se resumen las estimaciones de Kc en los grados bajos, medios y altos sobre la base de grupos de suelos, aunque está previsto que las mediciones basadas en el sitio (Cornforth y Sinclair, 1984).

Las estimaciones de la reserva a largo plazo K no puede ser el camino óptimo para describir el efecto de la arcilla mineral-logía de las características sobre la disponibilidad de K de un suelo. Beckett (1987) espera que una estimación precisa de la oferta K incluiría el efecto sobre K disponibilidad de las áreas "marginales" de los minerales de arcilla. Este parámetro se puede medir como disponible para la planta K no intercambiable, que se ha demostrado que tienen una fuerte relación con la disponibilidad de la planta del suelo K (Lee y Gibson, 1974; Goulding y Loveland, 1986; Surapaneni et al., 2002a). Carey y Metherell (2003a) revisaron una serie de ensayos de fertilizantes K a largo plazo en Nueva Zelanda y recomendó que las estimaciones de K intercambiable, no intercambiable fácilmente disponible K y reserva mineral K todos deben ser incorporados en un modelo de disponibilidad Nueva Zelanda K.

Un aspecto que aún no se ha considerado para el modelado de la disponibilidad K es el efecto de la varia¬bility espacial de los minerales de arcilla dentro de un campo típico. La variabilidad espacial de una propiedad del suelo se determinará cómo un suelo agrícola debe ser muestreado para determinar accu¬rately el valor de esa propiedad (Beckett y Webster, 1971; Kachanoski y Fairchild, 1996). El uso actual de los valores fijos basados en grupos de suelos para el modelado implica que sólo muy de largo alcance, a escala re- gional, tendencias afectará significativamente las propiedades avail¬ability K relacionadas con la mineralogía. El uso de los valores obtenidos históricamente también implica que las características de mineralogía y afines no van a cambiar con el tiempo. Por el contrario, K-NH4 intercambiable se mide cur¬rently en cada sitio para cada estimación de modelo de planta disponible K, reconociendo la gran variabilidad de corto rango de esta propiedad y también que puede cambiar con el tiempo.

Si los aspectos de la mineralogía de las arcillas que afectan la disponibilidad de K son, de hecho, bastante variable entre los campos agro-culturales, y puede cambiar con el tiempo, a continuación, los supuestos implícitos en los sistemas actuales de sam-muestreo y modelado no son correctos. Los valores reales medidos sobre una base de sitio, en lugar de los valores de referencia basados en grupos de suelos, pueden ser necesarios en los modelos. Beckett (1987) prevé que las zonas marginales de los minerales de arcilla se directamente afectados por las prácticas agricul¬tural y por lo tanto podrían tener a corto y significativo de mediano alcance variabilidad espacial, y podría ser cambiado con el tiempo. Holmqvist et al. (2003) Los factores que afectan a las tasas de meteorización simulados minerales y encontró que las tasas podrían variar ampliamente, dependiendo de factores tales como las superficies minerales y el régimen hídrico. Surapaneni et al. (2002a) encontró una variabilidad considerable de la mineralogía de arcilla en un estudio de los suelos relacionados con los suelos de Nueva Zelanda Pallic. Wells y Furkert (1972, 1973) encontraron una gran variabilidad en la mineralogía de las arcillas de los tipos de suelo dentro de una granja empinada-tierra de Nueva Zelanda. Ross et al. (1985) encontraron cambios en la mineralogía de arcilla de un suelo después de las aplicaciones de estiércol pesados.

ROXANA

El objetivo de este estudio fue examinar la variabilidad de la mineralogía de la arcilla en el contexto de una empinada-tierra pas-tura típica de larga data de Nueva Zelanda. La variabilidad de la mineralogía de las arcillas en capas arables pasto rara vez ha sido examinado, probablemente debido al tiempo y gastos involucrados en el análisis. En este estudio, la mineralogía de la fracción de arcilla se examinó en detalle en relación con la forma de relieve de dos campos de pasto empinada-tierra. También se examinó la relación entre la mineralogía y las mediciones de planta disponible exchange¬able y no intercambiable K. Si una estrecha relación se puede establecer entre la mineralogía de las arcillas y las propiedades del suelo más barato probados, estas pruebas pueden sustituir a las pruebas relativamente costosas para la mineralogía de arcilla en un modelo.

El estudio se llevó a cabo en dos típica-tierra empinada (> 25 ° pistas) granjas de pastoreo ubicadas en el sur de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Los suelos han sido clasificados como K contiene reservas que sean adecuados para sostener el crecimiento de pastos a largo plazo y fertilizantes K normalmente no se han aplicado (Metson, 1980; Dur¬ing, 1984). Sin embargo, las preocupaciones han surgido en cuanto a la posible evolución de las deficiencias de K en algunas áreas de estos campos, causada por pequeños pero constantes pérdidas de transferencia de animales de K con el tiempo (Gillingham y Dur¬ing, 1973).

Las tierras bajas abruptas tierras de Nueva Zelanda cubren más del 40% de la superficie terrestre. El terreno se caracteriza por una topografía rugosa, y los cambios rápidos de agua derramando (convexo) para la recolección de agua (cóncavas) elementos de la tierra (Blaschke et al., 1992). El término empinada-tierra también implica que catenas suelo o com¬plexes están presentes (Tonkin et al., 1982). En el south¬ern Isla Norte de Nueva Zelanda, las escarpadas tierras se forman generalmente en profundamente diseccionado, pático-Quartzo felds-, sedimentaria padre roca que contiene la mica, la cual puede ser cubierta por loess y un poco de ceniza volcánica. El bosque

original que cubre las empinadas tierras no tenía que pasta Stock natal y ahora ha sido en gran parte sustituido por pastizales que se rozó por el ganado, los ciervos o las ovejas.

En pastos empinada-terrestres, la acción de pastoreo se-ralmente generación están a favor de buen drenaje puntos altos en las interrelaciones fluves (ridge-tops), que a continuación se denominan campings. Animales excretan grandes cantidades de estiércol y orina en los campings, que puede resultar en la transferencia de considerable P, K y N en el campo que rodea a estas áreas (Gillingham y Durante, 1973;. Saggar et al, 1988). Por ejemplo, el ganado individuales parches de orina pueden suministrar 900 kg / ha de K y N a pH 8,6. El efecto de la orina en el suelo niveles de K puede persistir durante 1 a 2 años, sobre todo en las áreas con buen drenaje, donde baja la humedad del suelo será retardar la dispersión de orina K (Carran, 1988, Haynes y Williams, 1993). En los campings, una proporción muy alta de la tierra se verá afectada por manchas de orina que se han depositado durante los últimos varios años. Un propor¬tion del suelo también se verá afectada más de una vez durante este tiempo (Richards y Wolton, 1976) Cuando una capa superior del suelo contiene vermiculita apreciable, una exposición continua a altas concentraciones de K en el suelo solu¬tion puede causar el colapso de las capas intermedias y la reversión de vermiculita a mica (Ross et al., 1985).

La estructura de vermiculita consta de apilados regularmente 2: 1 capas de silicato. La vermiculita se deriva de la mica, donde anhidros iones K + en el espacio entre capas equilibrarse la carga de capa. La exposición a un ambiente de erosión ha reducido la carga de capa, haciendo que el espacio interlaminar se hidrate, y el K + para ser desplazado por otros cationes tales como Ca2 + y Mg2 +.

En los suelos que contienen 2: 1 silicatos estratificados en la fracción de arcilla, micáceos capas formarán una fuente de K +, mientras que las capas de vermiculita formarán un sumidero de K +. K disponibilidad para las plantas será parcialmente controlado por la exposición de las "franjas" de estas capas a la solución del suelo, así como otros factores tales como cationes y aniones saldos en la solución del suelo. Cualquier variación de un 2: capa de silicato de mineralogía 1 a través de un paisaje puede, por tanto, desempeñar un papel importante en la determinación de K pat¬terns disponibilidad para las plantas.

Por definición, el tamaño de un espacio interlaminar vermiculita sigue limitada y capaz de colapsar a una estructura de mica suficiente cuando K + se vuelve a introducir, por ejemplo por saturación con orina de animales. Se espera que tal un cambio en la estructura para alterar las velocidades de absorción y liberación de K + (Bar et al., 1987). Por lo tanto, los procesos de transferencia Ani-mal tienen el potencial de modificar la química de arcilla de un suelo superficial vermiculitic de modo que la mineralogía de las arcillas puede estar cambiando durante un período relativamente corto de tiempo.

Las investigaciones de laboratorio han encontrado también que las capas intermedias ver¬miculite pueden adsorber selectivamente pequeños polímeros hidroxi-al, y aluminosilicatos hidroxi con

una baja relación Si / Al, dando lugar a VIH (Sparks y Huang, 1985; Lou y Huang, 1995; Sakurai y Huang , 1998). Cambios similares es probable que ocurran en condiciones de campo.

Si la densidad de carga de los 2: 1 capas se reduce aún más, a menos de 0,6 cargas por unidad de fórmula, de modo que la estructura no puede colapsar a una forma mica, el mineral se denomina esmectita (Sparks y Huang, 1985). Los 2: 1 silicatos de capa también pueden formar interstratifica¬tions de alternancia de capas de mica y vermiculita (mV) o mica y esmectita (MS). De hecho, todos los 2: 1 se cree silicatos estratificados en los suelos que se interestratificada hasta cierto punto (Whitton y Clérigo, 1987).

YANELA

En este estudio, la mineralogía de las arcillas de dos campos fue investigado, situado en la mayor región de Manawatu de la parte baja de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Los campos estaban a una altitud de 300 m snm Los sitios examinados cumplen los criterios para la empinada-tierra, con una inclinación superior a 30 ° (NZLRI, 1979), y se habían ferti¬lized y pastaban durante al menos 30 años. Los principales materiales parentales de suelos en ambos sitios son en última instancia derivan de grauvaca, una arenisca que contiene cuarzo, feldespato y mica alguna (Wells y Furkert, 1973). Los pastos de las fincas han sido estab¬lished y fertilizado regularmente con el fósforo (P) y azufre (S) durante al menos 30 años, pero los fertilizantes K no se ha aplicado históricamente.

Sitio 1 era un campo en Tuapaka granja, situada en el lado noroeste de la Cordillera Tararua, ubicación del sitio: 40 ° 20'49.4845 "S, 175 ° 44'09.7932" E (Nueva Zelanda Datum Geodésico 2000). El sitio está en una terraza marina del Pleistoceno Medio profundamente dis¬sected, corte en a Mesozoico grauvaca-argilita. Poco de los depósitos marinos originales permanecen. Los sitios más planos tienen una cubierta de loess y tefra, que en otros lugares ha sido despojado en gran medida de distancia. Los suelos en este campo han sido mapeados como un complejo. Makara suelos empinada-tierra han sido mapeados en la empinada medio y faldas. Estos suelos tienen mate¬rials padres grauvaca predominantemente, y son relativamente estables, con barrancos túnel ocasionales y cicatrices de deslizamiento (Cowie, 1978; y Pollok McLaughlin, 1986). La serie Korokoro (norma, com¬plements, y la variante moderada gleyed) se ha localizado en los interfluvios y laderas superiores donde algunos de loess y tefra permanecen (Pollok y McLaugh¬lin, 1986). Los suelos son de color marrón y Pallic Suelos, respectivamente, en el nuevo suelo de Nueva Zelanda sobre Taxonomía (Hewitt, 1992), y Andic Dystrochrepts y Typic Fragiaquepts, respectivamente, en los EE.UU. Taxonomía. Pruebas Pre¬vious en lugares cerca de la zona de estudio encontraron que la vermiculita dominó la fracción arcilla de la capa superior del suelo (McLaughlin, 1983).

El segundo sitio era un campo en Bernwood granja, situada en el lado sureste de una serie de colinas que limitan el río Rangitikei, ubicación del sitio: 40 ° 01'35.1528 "S, 175 ° 36'18.0149" E (Nueva Zelanda Datum Geodésico 2000) . La geología del sitio es una capa de piedra arenisca fuertemente diseccionada sentado sobre una banda de conglomerado grauvaca suelta, depositado entre 1 millón y 500.000 años AP (A. Palmer, comunicación personal). Loess y tefra permanecen en

las zonas más llanas. El NZLRI (1979) mapa de Feilding (N 144) asigna el tipo de suelo como suelos Halcombe colina (Cowie, 1978). Sin embargo, la pendiente media en el campo era mayor de 30 °, por lo que una empinada-tierra de Brown clasificación de suelos se pensaba que era más apropiado para este sitio. Los materiales parentales de suelos en el sitio de la granja Bernwood son altamente susceptibles a la erosión, con cicatrices de deslizamiento exten¬sive en las laderas.

Un estudio anterior examinó la relación entre el suelo extraíble química K y forma de la tierra en los dos sitios de estudio (Oficial, 1999). NH4- K intercambiable y K Paso dos tenían una gran variabilidad espacial, pero algunas relaciones con el paisaje fueron discernidas. En las laderas más empinadas (> 20 °), la cantidad de Paso K en la capa superficial del suelo se relaciona con los patrones de humedad del suelo, aspecto, y los cambios en materiales parentales de suelos. NH4-intercambiable valor K no tenía relación con el paisaje, excepto que en los interfluvios de rodadura (V 20 ° de pendiente), el rango de valor superior de K-NH4 intercambiable aumentado notablemente en conjunc¬tion con la posición de camp¬sites animales bien drenados . El rango de valor superior de Paso K también aumentó bajo campings bien drenados y fuertemente frecuentadas. En algunos puntos sobre los campings, el estiércol y la orina se depositan sobre el suelo que todavía está influenciado por declaraciones anteriores. Condiciones bien drenados en un lugar de campamento pueden haber disminuido la ruptura y dispersión de los excrementos y la orina depositada. Se pensó que la ruptura lenta combinada con la naturaleza espacialmente errática de la deposición over¬lapping del estiércol y la orina en los campings que han causado las grandes ocasionales incrementos en los valores de fertilidad K.

SANDR

2. Métodos

La mineralogía de las 48 muestras de suelo superficial fue-examen INED. Las muestras eran un subconjunto representativo de las muestras tomadas para una encuesta de valores de K y K Paso NH4-intercambiables, y fueron elegidos para representar la gama de formas de relieve encontradas en la encuesta y para capturar toda la gama de la variabilidad (Young et al., 1999). Cada muestra de suelo consistía en cuatro muestras de suelo cilíndricos (de 25 mm de diámetro, de 75 mm de profundidad), recogidos del centro y los puntos de un equilátero de 100 mm

triángulo y luego combinada (compuesta o abultado). Pendiente se mide en grados en cada lugar por el inclinómetro.

Análisis mineralógico se llevó a cabo utilizando los métodos de análisis estándar de Whitton y anglicano (1987). Materia orgánica, óxidos y oxihidróxidos se eliminaron con H2O2 y ditionito citrato, fol¬lowed por la separación de las fracciones de tamaño. Las arcillas se fraccionaron utilizando Mg y K saturación y el calor, a colapsar sucesivamente las capas intermedias, y fueron escaneados por DRX. La cantidad relativa de cada mineral presente, entonces se repartió basado en el área relativa bajo cada pico de difracción director. Minerales de caolín se determinaron utilizando DTA.

La prueba de K-NH4 intercambiable se basó en el Ministerio de Agricultura de Nueva Zelanda "extracción TESF Rápida '(Kirkman et al., 1994). 4 g de suelo (secado al aire, <2 mm) se agitó en 20 ml de acetato de amonio (pH 7) durante 2 min, luego se centrifugó durante 2 min a 8000 rpm. El Paso valor K era la diferencia entre la cantidad de NH4-K intercambiable, y K extraído a partir de 0,5 g de suelo (secar al aire, se tamizó <2 mm) se hierve en 50 ml de solución 1 M HNO3 durante 20 min (Surapaneni et al. , 2002b). El contenido de K de los sobrenadantes filtrados se midió por espectrofotometría de emisión.

Se utilizó el análisis de correspondencia para caracterizar las tendencias en los resultados de mineralogía de arcilla, y para examinar la relación entre la mineralogía y un paisaje de pastos empinada-tierra (SAS Institute, 2000). El análisis de correspondencias es una técnica multivariante gráfica, que identifica las principales fuentes o pat-golondrinas de mar, de la variabilidad en un conjunto de datos utilizando una técnica de reducción de dimensión basada en chi-cuadrado (v2) (Khattree y Naik, 2000). La técnica se utiliza con frecuencia en áreas como la ecología y las ciencias sociales a los patrones de iden tificar y asociaciones de conjuntos de datos descriptivos. Dalal-Clayton y Robinson (1993) utilizaron la técni-que para ordenar los grupos de mapeo de suelos de reconocimiento, y pensaron que el análisis de la correspondencia era una herramienta valu¬able para la ciencia del suelo, que ha sido pasado por alto. Más recientemente, Peltier et al. (2001) utilizaron análisis correspon¬dence para describir la composición del humus en matorrales mediterráneos. Sadaka y Ponge (2003) utilizan el análisis de correspondencia para examinar la estructura de las comunidades de fauna del suelo en suelos forestales.

El análisis de correspondencias es relativamente indiferente a i, la media poblacional. En cambio, el análisis identifica los principales puntos de diferencia entre los sub-distribuciones que se han generado por la partición de un conjunto de datos. Un conjunto de datos se divide, o clasificado, sobre la base de diferentes propiedades o variables, y luego cross¬tabulated en una tabla de contingencia. Las clases de una variable forman las filas y las clases de otra variable forman las columnas de la tabla. En este estudio, las muestras individuales formaron la fila clases y muestra la composición (porcentajes) formado las clases de columna. Una serie de cálculos promedio ponderado trata a las filas y columnas de la tabla de contingencia como una matriz de datos y proyectos de la matriz en el espacio euclidiano como una nube de datos (Greenacre, 1984). Entonces se genera un gráfico de dos dimensiones, la identificación de un conjunto de ejes dentro de la parcela multidimensional que describen los patrones más fuertes dentro de la nube de datos. Todos los puntos que representan clases en la nube de datos son entonces pro-proyectada sobre estos ejes, formando una gráfica plana, de la misma manera como un mapa de contorno. El centro de gravedad, que se encuentra en el origen de los ejes, corresponde a los perfiles promedio de ambos los grupos de filas y columnas. En general, la proximidad entre los puntos clases represent¬ing indica asociación y el aumento de dis¬tance indica disociación (Lebart et al., 1984). En la representación gráfica simétrica utilizada en este estudio, las distancias entre los puntos de fila fila o columna columnas indican asociación exacta, pero las distancias entre los puntos de fila-columna no son exactos y sólo indican asociación general. La eficiencia de la trama se muestra como el porcentaje de la inercia total (v2 / n), o información, en todo el espacio, que se explica por

cada eje (Khattree y Naik, 2000). El análisis tiene ningún requisito de que los datos se distribuyen normalmente.

BRUSS

3. Resultados y discusión

La mayoría de las huellas de los análisis de XRD de la arcilla saturada de Mg pulverizado con glicerol tenía picos bien definidos que representan el 0,7 nm, 1,0 nm, 1,4 nm y 2,8 nm basal (001) espaciados de capa, y tenía un hombro distinto en el 1,4 nm pico que representa 1,2 distancias basales nm (Fig. 1). En contraste, los sam¬ples de campings bajo bien drenados y fuertemente frecuentadas se caracterizaron por mal definidos 1,4 picos nm y 1,2 nm hombros, lo que indica la pre¬sence de mezclas mal formadas e irregularmente interestratificadas de expansión 2: 1 capa de materiales de silicato tales como vermiculita.

La cuantificación de la mineralogía de arcilla indicó que el 55-65% de cada fracción de arcilla consistió en una mezcla de 2: 1 capa arcillas de silicato. Estos eran en gran parte mica, MS, vermiculita y el VIH. También se encontraron pequeñas cantidades de esmectita, clorita y mica intercalada-vermiculita (MV) en algunas fracciones de arcilla (Tabla

1). El resto de la fracción de arcilla era un combina¬tion de cuarzo, feldespato, y minerales de caolín (caolinita y halloysita). Wells y Furkert (1972, 1973) encontraron una mineralogía de arcilla similar en una encuesta de los suelos terrestres pen- diente similares desarrollados en loess en grauvaca sólido.

Todas las fracciones de arcilla contenían algunos vermiculita o vermiculita intercalada hidroxi (VIH). Vermicu-lite es un término comodín para 2: 1 silicatos estratificados que tienen una carga de capa entre la mica y esmectita. En los suelos de regiones templadas, la vermiculita es a menudo intercalada con polímeros de Al-hidroxi-pequeño tamaño, y está clasificado como el VIH. El tratamiento ditionito citrato antes del análisis de los minerales de arcilla elimina algún material polímero de hidroxi capa intermedia, pero no todos, por lo que la asignación de vermiculita o VIH es más bien depende de la thor¬oughness de los pretratamientos (Bautista-Tulin y Inoue, 1997). Una comparación de las muestras obtenidas de sitios similares y probados por separado indica que el efecto del tratamiento con ditionito citrato no fue consistente, de manera que la proporción de vermiculita al VIH no era coherente. Para evitar este efecto de causar sesgo en el análisis de los resultados, las proporciones asignadas de vermiculita y el VIH para cada muestra de arcilla se suman para su posterior análisis.

Las distribuciones de frecuencia de la 2: 1 capa de sili-Cates tenían amplias gamas de valores resultantes en-cientes de coeficientes de variabilidad (CV%) de más de 50%. La variabilidad de los cuarzo, feldespato, y minerales de caolín fue menor (Tabla 1). Wells y Furkert (1972, 1973)

encontraron variabilidad similar dentro de los tipos de suelo escarpado-terrestres. La variabilidad de las 2: 1 silicatos estratificados también fue de una magnitud similar a la de los valores de NH4-intercambiables K y paso k. Sin embargo, la asimetría de la distribución de frecuencias es limitado, siendo menos de uno para todos excepto esmectita. Gran variabilidad es típico de las propiedades de la fertilidad de suelos superficiales agrícolas (Beckett y Webster, 1971). La mineralogía de las arcillas, evidentemente, puede tener una escala similar de la variabilidad.

El análisis de correspondencias de las fracciones de arcilla representaron el 71% de la inercia total, o de la información, en el primer y segundo ejes. Una gran cantidad de la inercia (46,3%) se explica por la primer eje (x). En este eje, se produjo un fuerte contraste entre los puntos que representan la mica y MS en el lado negativo del eje, y puntos que representan vermiculita + VIH, clorito y MV en el lado positivo del eje (Fig.

2). El posicionamiento de cuarzo, minerales de feldespato y caolín en el centro de la trama indicado que todas las muestras tenían un contenido similar de estos minerales. El segundo (y) del eje de la análisis de correspondencia representó un 24,9% más de la inercia en los datos y expresó la gran variabilidad de la cantidad de esmectita que se detectó en las muestras.

La relación de contraste indicado por el análisis de corre-corres- en el primer eje se resumió como una gran correlación negativa entre el contenido resumido de la mica y MS y el contenido resumido de la VIH vermiculita, clorita y MV (R = - 0,87, p <0.0001 donde el valor p indica la probabilidad de que r = 0). Esta relación se expresa como la proporción de 2: silicato de capa 1 por ciento de los contenidos: [(mica + MS) / (vermiculita + VIH + MV + clorito)].

Una forma convencional de representar los diversos 2: 1 capa de arcillas de silicato encontrado en el presente estudio, probablemente sería una secuencia de meteorización de micazMVz vermiculita ZHIVZchlorite, con micazMVzMSz smectiteZchlorite en las zonas más húmedas (Tributh, 1987).

TABLA 1:

Mineralogía de las arcillas de capas arables y la información de análisis de suelo asociada desde el 48 Tuapaka y Bernwood sitios de pastoreo empinada – tierra

Línea de referencia ydescripciones de la forma de relieve

Nº demuestras

NH4 intercambiableK ( K mg / g de

suelo )K ( K mg / g de

suelo )

Paso prueba K(mg K / g de suelo )

Pendiente(grados)

Mineralogía de la arcilla

Prop

orci

ón a

Cuarzo FeldespatoMinerales de caolin b Clorito Esmectita MV MS MICA

Vermiculita y VIH

Sitios agrícolas Tuapaka

A: camping con buen drenaje 8 0.44 0.97 10 11 4 37 1 0 3c 18 18 10c 2.8

B: Hombro con buen drenaje 1 0.8 0.54 20 12 2 36 6 0 6 6 6 28 0.3

C: Fuerte pendiente , aspecto al sur 10 0.22 0.52 25 11 4 32 4 0 6 13 11 19 0.8D: Pendiente pronunciada , aspecto EN 9 0.12 0.89 38 14 6 31 1 0 1 16 18 14 2.2

E: Camping mal drenados 2 0.25 0.39 18 9 5 30 6 6 3 12 6 22 0.6

F: Pendiente empinada, mal drenado 3 0.13 0.36 30 13 6 25 6 2 6 9 8 25 0.5

G: Pendiente del pie aluvial 3 0.2 0.14 22 5 4 30 7 0 0 1 0 51 0.03

Sitios agrícolas Bernwood

H: Camping Bien drenado 2 0.88 0.8 7 4 3 24 2 3 8c 12 31 15c 1.7

I: Ridgetop Bien drenado 2 0.33 0.53 8 5 6 26 2 0 10 5 14 34 0.4

J: Fuertes pendientes superiores 5 0.11 0.42 37 5 6 26 4 2 8 7 8 33 0.3

K: Fuertes pendientes inferiores 2 0.1 0.66 48 4 5 23 4 8 0 16 26 16 2.2

L: Parte inferior del valle 1 0.13 0.46 0 4 4 23 4 0 12 10 12 31 0.5

Sitios combinados

promedio 0.26 0.63 25 10 5 31 3 1 4 12 14 21 1.7

C.V. (%) 86 52 52 42 31 21 80 257 93 52 63 58 120

Asimetria 1.6 1.3 0 0 0.1 0.9 0.8 2.5 0.5 -0.4 0.8 0.9

Los resultados de mineralogía se presentan como un porcentaje de la fracción de arcilla , así como una relación de los principales 2 : 1 silicatos estratificados . Información de la prueba del suelo también se muestra para suelos enteros de la mismas muestras ; NH K intercambiable , planta disponible K no intercambiable ( Paso K ) , y también pendiente en la ubicación de la muestra ( grados respecto a la horizontal )

a: ( Mica y MS ) / ( vermiculita + VIH + MV + clorito ) .

b: Kaolin minerals =kaolinite and halloysite.

c: Indica la presencia de material irregular interestratificado en el ampliado 2 : 1 fracción capa de silicato

A: Camping Bien escurridos - B: Hombro con buen drenaje C: Fuerte pendiente , aspecto al sur D: Fuerte pendiente , aspecto al norte+ E: Camping mal drenados * F: Pendiente empinada , mal drenados G: Pendiente del dedo del pie aluvial H: Camping Bien drenadoX I: Ridgetop Bien drenado J: Fuertes pendientes superiores

K: Fuertes pendientes inferiores L: parte inferior del valle

RONY

Sin embargo, las arcillas en un suelo probablemente existen como una continua 2: 1 capa de unidades de silicato complejo más que como discretos (Clérigo, 1980). En este estudio, los resultados indicaron que un complejo de alta carga de mica y MS rica 2: 1 arcillas de silicato se intemperie Para un complejo menos cargadas del VIH vermiculita y que también contenía algunos MV y clorita. La falta de associa¬tion entre los minerales de caolín y 2: 1 sili¬cates capa indicó que los minerales de caolín fueron ya sea productos de la meteorización feldespato o habían sido inher¬ited de la greywacke, en lugar de ser productos de la meteorización 2: 1 silicatos. Surapaneni et al. (2002a) hizo a conclusiones similares después de un examen de la mineralogía de los suelos del Norte Isla Pallic seleccionados.

También se examinaron las correlaciones entre los pro-porciones de 2: 1 arcillas de silicato de capas que se encuentran en las muestras de suelo y los valores de K y NH4-Paso K intercambiables de toda la muestra de tierra vegetal (Tabla 2). Las correlaciones entre K y NH4-intercambiable los 2: 1 sili¬cates capa eran débiles con una pequeña correlación significativa con sólo el contenido de mica. Para el paso de valor K, cor¬relations significativas se encontraron consistentemente a las proporciones de los todos los principales 2: 1 silicatos de capa en la fracción arcilla. La mayor correlación fue al contenido mica, aunque la relación fue más consistente para los valores más bajos de K Paso y más variable para valores más grandes de Paso K y mayor contenido de mica (Fig. 3). Surapaneni et al. (2002a) también encontraron grandes correlaciones entre valores Paso K, y el contenido de mica y vermiculita de suelos Nueva Zelanda Pallic.

Los grandes correlaciones entre los principales 2: 1 silicatos estratificados y Paso valor K indicaron que las relaciones entre el valor previamente identificadas Paso K y la ubicación en estos terrenos muy pastos paisajes terrestres

paisajes también podrían aplicarse a las proporciones de 2: 1 silicatos de capa de la fracción de arcilla (Oficial, 1999). Estas relaciones fueron confirmados por el classing de los puntos de muestra en el análisis de correspondencias en sus respectivas categorías de paisaje. Algunas tendencias fuertes en el contenido mineral entre las formas del terreno de pasto tierra pen- diente se indicaron (Fig. 2).

Los puntos que representan los suelos de la mayoría de las empinadas laderas en el sitio Tuapaka se asociaron con el centro y los lados derecho del primer eje, medio indi-cando o bajo la mica y el contenido de MS y 2: Índices de silicato de 1 capa de entre 0,1 y 1,8 (clases de forma de relieve C y F) (Tabla 1). Estos suelos se asociaron con condiciones relativamente húmedas que fueron causadas ya sea por un aspecto sur fresco o pobre drenaje del suelo (Oficial, 1999). Mica y MS en las matrices del suelo mate¬rials parecen haber resistido a un complejo domi¬nated por vermiculita y el VIH, lo que resulta en menos capa intermedia K +, y también una gama media de los valores de K Paso. Los puntos de la gráfica que representa los suelos de las zonas superiores de las laderas escarpadas en el sitio Bern¬wood (J), y también el fondo del valle (L), tenían una

disposición similar en el gráfico, lo que indica la mineralogía similar, excepto que algunas muestras tenían un contenido relativamente alto de esmectita.

Todos los puntos que representan la fracción de arcilla de capas superficiales de una pendiente de aspecto noreste en el sitio Tuapaka (Grupo D) se representaron en el lado izquierdo de la gráfica, indicando contenidos relativamente altos de mica y 2: 1 proporciones de silicato de capa entre uno y cinco. la

Paso valor K de estos suelos también fue relativamente alta. Los suelos de esta zona tenían perfiles poco profundos pero eran razonablemente estable, sin cicatrices de deslizamiento recientes o barrancos del túnel. Por lo tanto, el alto contenido de mica no parece ser el resultado de la reciente exposición de los materiales parentales no curadas. En su lugar, la sequedad del aspecto relativamente cálido y protegido parece haber conservado una relación 2: 1 complejo arcilla de silicato de rela-tivamente alta carga y alto contenido de K (Oficial, 1999; Holmqvist et al., 2003). La mica y MS en la fracción de arcilla pueden haber sido heredada de los materiales originales de los padres, o puede ser el producto weath-Ering secundaria de micas menos estable, que estaban presentes en los materiales de matrices de formación del suelo y desde entonces han vuelto a montar a una más complejo estable de mica de arcilla de tamaño y MS (Clérigo, 1980;. Righi et al, 1995).

Tres puntos que representan la fracción de arcilla de los suelos top- obtenidos a partir de una pendiente del dedo del pie al lado de una corriente en el sitio Tuapaka (clase G) fueron ordenados juntos en el lado extremo derecho de la gráfica, que indica contenidos muy bajos de mica. Análisis elementales posteriores por fluorescencia de rayos X (Oficial, 1999) indicaron que estos suelos se formaron en una mezcla anómala de materiales basálticos y padres grauvaca aluviales que habían sido depositados por la corriente. El basalto es un componente poco frecuente de grauvaca roca.

Dos capas arables de una banda conglomerado erosión en las laderas más bajas del sitio Bernwood (clase K) se representaron en conjunto en el lado izquierdo de la gráfica, pero cerca del punto que representa esmectita, indicando relativamente alto contenido de mica, MS y esmectita. Para estos suelos, se pensaba que el alto contenido de mica y MS para indicar suelos relativamente jóvenes. El material parental con-conglomerado en los sitios de muestreo fue muy flojo y susceptibles a la erosión por el ganado de tranvía-muestreo. La erosión se movería continuamente material de capa superficial del suelo por la pendiente y exponer nuevas, materiales para padres, relativamente inalteradas a la superficie. Estos suelos eran también inusual porque los valores de K Paso fueron relativamente bajos en comparación con el contenido de mica y MS. La fracción de sedimento de estos suelos contenía una cantidad relativamente grande (aproximadamente 30%) de 2: 1 silicatos de capas, que consiste en mica, MS y MV (Offi-Cer, 1999). En comparación, los suelos restantes desde el sitio Bernwood contenían un promedio de 13% de una mezcla similar de 2: 1 silicatos estratificados en la fracción de sedimento, mientras que los suelos del sitio Tuapaka contenían sólo cantidades traza. Anómalamente resultados K bajo Paso anteriormente han sido registrados en los suelos micáceos Nueva Zelanda similares. El mecanismo se cree que la reabsorción de K + por las capas expandidas durante la extracción (Lee et al., 1978). En tales suelos, las capas intermedias culitic vermi- en la fracción limo pueden ser más resistentes a la extracción de ácido de ebullición que las partículas de tamaño de arcillas. El K +

liberado de las partículas de arcilla de tamaño puede ser re-adsorbido en las capas intermedias de la vermiculita limo de tamaño durante la extracción.

Los puntos que representan las muestras de la inter¬fluves (clases A, B, E, H, I) se alineaban a lo largo del primer eje (Fig. 2), lo que indica una amplia gama de contenidos de mica y 2: Índices de silicato de capa 1 en estos suelos. Los suelos superficiales de interfluvios que no estaban mal drenados o no eran campings (B, E, I) se agruparon en la parte derecha del primer eje, que indican los contenidos y relaciones mica relativamente bajos, similares a los suelos de las zonas relativamente degradado en el valle pendientes. En contraste, los puntos que representan los suelos superficiales de bien drenados la, fuertemente frecuentado, campings en ambas granjas (A, H) se colocaron en la parte izquierda y parte central de la trama. Estas muestras tenían contenidos de mica que van desde 15% a 36% y 2: Índices de silicato de 1 capa entre 1 y 12. Como se indicó anteriormente, estos suelos también tenían patrones de difracción de rayos X distintivos. Los suelos de camping también eran inusuales porque ningún VIH fue identificado en estos suelos superficiales, lo cual fue notable sobre todo en los suelos del sitio Bernwood donde se identificó el VIH en todas las otras muestras. También se encontraron algunos valores K extremadamente alta Paso en estos suelos.

El aumento de la mica en los suelos de los campings bien drenados estaba en contraste con los resultados de Wells y Furkert (1972), quienes encontraron que el contenido de mica tendió a aumentar, y vermiculita a disminuir, con el aumento de la pendiente en suelos similares, y también para McLaughlin (1983), quienes encontraron vermiculita capas arables dominado en las inmediaciones del canto-tops. La diferencia parece ser la inclusión deliberada en este estudio de las zonas de camping animales bien drenados. Tales sitios se habrían evitado por Wells y Furkert (J. Whitton, commu¬nication personal), que estaban examinando las diferencias de tipo de suelo, y, presumiblemente, también por McLaughlin, quien fue obtain¬ing perfiles de referencia para un mapa de suelos. En este estudio, 2: 1 capa de silicato de proporciones en los suelos de camping eran tan alta o más que las relaciones que se encuentran en suelos secos o no curadas en las laderas escarpadas e indicaron que el colapso de las capas intermedias vermiculitic había ocurrido a reformar la mica. Ross et al. (1985) encontraron cambios similares en un suelo después de 6 años de grandes aplicaciones de estiércol líquido, lo que corresponde a alrededor de 850 kg de K / ha / año y 900 kg de N / ha / año (con aproximadamente el 40% como NH4).

JEAN

Bajo campings animales, se espera que varias deposiciones de orina en condiciones bien drenados a causar muy grande, sostenida, las concentraciones de K + en la solución del suelo. La presencia de estiércol y la orina también se asocia con un aumento sostenido en el pH del suelo y las concentraciones fluctuantes de NH4 + (Carran, 1988; Haynes y Williams, 1993). Muchos cambios potenciales pueden ocurrir a una fracción de arcilla bajo tales condiciones. Los com¬plexes poly¬mers de hidróxido de metal con carga positiva y la materia orgánica en los espacios entre las capas expandidas pueden ser neutralizados por OH- (Sakurai y Huang, 1998; Weaver, 1989). Dng también lanzará PO | - en la solución del suelo, que puede ser un neutralizador eficaz de material de capa intermedia (Stanford, 1947). La neutralización de materiales que bloquean la capa intermedia se exponga más de la superficie mineral cargado negativamente a la solución del suelo, aumentando así la CCA, y

facilitar un aumento de la adsorción de K + y NH4 + en las capas intermedias. Mojar y ciclos de secado en estos suelos relativamente bien drenados luego facilitará el colapso de las capas intermedias de vermiculita que se han saturado con K + y NH4 (Miklos y Cicel, 1993; Shen et al., 1997).

La presencia de material pobremente formada y interestratificado irregularmente en los suelos bien drenados camping indicó que el colapso de las capas intermedias de vermiculita fue desigual. El efecto puede ocurrir cuando los parches de menor carga en los 2: 1 capas de silicato prevenir el colapso, o donde algunas capas intermedias se quedaba abierta por el material todavía en el espacio interlaminar, permitiendo sólo colapso parcial después de la fijación. El efecto sobre las superficies de las mezclas de cationes intercambiables, tales como K +, Ca2 + y NH +, también puede haber tenido un efecto unpre¬dictable que causó colapso desigual (Evangelista Lou et al., 1994; Barbayiannis et al., 1996; y Saha Inoue, 1997).

Después de las capas intermedias se han derrumbado, se espera que "atolones" de polímeros de hidróxido de reformar alrededor de los bordes del mineral, como NH4 + se convierte en NO- y la solución de pH del suelo cae. Si sólo un colapso parcial ha ocurrido y las capas intermedias siguen expuestos a la solución del suelo, la presencia de los polímeros en los bordes de los minerales atrapará K + y cualquier NH + que queda en las capas intermedias (Harris et al., 1988; Weaver, 1989 ; Haynes y Williams, 1993). La reinserción de los polímeros de hidróxido puede ser relativamente débil, y los polímeros eliminado fácilmente por ditionito citrato. Por lo tanto, no se encontró el VIH después se prepararon las arcillas de camping para el análisis de difracción de rayos X. Un débil reinserción polímero, capas intermedias saturadas con K +, y el colapso capa irregular, puede haber contribuido todos a K que se extrae más fácilmente por el ácido nítrico, para dar los valores de K Paso extremadamente altas que se encontraron en algunos suelos de camping.

El efecto de la exposición continua a estiércol y la orina en un suelo bien drenado vermiculitic puede resumirse como una reversión parcial del proceso de meteorización, accom¬panied por la saturación de las capas intermedias ampliadas con K +. Los efectos examinados pueden ocurrir en alguna medida en todas las manchas de orina en los suelos vermiculitic. Sin embargo, sólo una continua exposición a excrementos y orina en condiciones de buen drenaje, puede ser suficiente para alterar signifi¬cantly la mineralogía de las arcillas de la capa superior del suelo. Altera¬tions de una vermiculita dominados mineralogía de una mica dominado mineralogía cambiará la velocidad de liberación de potasio y por lo tanto las características de la disponibilidad de la planta de la capa superior del suelo. Se puede concluir que la mineralogía de arcilla puede cambiar con relativa rapidez en las condiciones apropiadas en suelos superficiales de pasto. Mediciones históricas de la mineralogía de las arcillas en los perfiles de referencia el tipo de suelo pueden no representar las condiciones actuales en capas arables agrícolas del mismo tipo de suelo.

MOISES

4. Resumen y conclusiones

La variabilidad de la mineralogía de las arcillas en capas arables se investigó en dos pastos empinada-terrestres en el sur de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Se encontró 1 silicatos estratificados, acompañado por los minerales de cuarzo, feldespato y caolín: Una mezcla de 2. Los 2: 1

silicatos estratificados identificados en la fracción de arcilla fueron mica, MS, vermi¬culite, MV, el VIH, esmectita y clorita. El C.V. de las 2: 1 silicatos estratificados oscilado entre el 52% y el 257%, indicat¬ing gran variabilidad dentro de los campos.

El análisis de correspondencias identificó una relación antagónica, lo que indica una gran correlación negativa, entre la proporción de mica y MS en comparación con la proporción de vermiculita, VIH, MV y clorito en las fracciones de arcilla. Esta relación se expresa como una relación, donde los valores variaron de 12, lo que representa un contenido de mica + MS de 42% y un contenido combinado de 3,5% de vermiculita, el VIH y el clorito, a un valor de la relación de cero, que representa el suelo que no contenía mica o MS, y tenía un contenido combinado de 60% de vermicu¬lite, el VIH y el clorito.

Se examinaron las relaciones entre la mineralogía de las arcillas y las formas de relieve escarpado-terrestres. En la mayoría de loca¬tions, había una relación lógica entre el valor de la relación, como un indicador de la extensión de la intemperie, y la posición del suelo en el paisaje. El valor de la relación aumentó, lo que indica que la mica y el contenido de MS se incrementaron, en las zonas más secas o erosionado, más recientemente, del paisaje, que eran principalmente en las pendientes más pronunciadas. El valor de la relación disminuye, y la vermiculita o contenido VIH aumentó, en las áreas más estables y / o más húmedos de la vertiente y interfluvios.

Se encontraron dos excepciones a las tendencias generales. Un cambio en el material de matriz en una pequeña parte del paisaje se indicó por valores de la relación muy pequeñas. También, en capas arables bajo bien drenados y fuertemente campings-fre quented las 2: valores de la relación de silicato de capas 1 eran muy grandes. En estos suelos, una mica y MS rico complejo parecían haber sido regenerado por las grandes adiciones de K a partir de la orina de los animales. El Regenera-ción del complejo de la mica-rico fue acompañado por mal formado y forma irregular interestratificado ampliado 2: 1 silicatos de capa, lo que indica un colapso desordenado de las capas intermedias de la ampliación. Los suelos de camping también no contenían VIH, lo que indica que el aumento de pH, y otros factores asociados con el estiércol y la orina de deposición, había neutralizado la carga superficial del material amorfo en las capas intermedias, lo que facilita la eliminación del material.

La suposición de que la variabilidad espacial de la mineralogía de arcilla es muy limitado, por lo que los valores de referencia fijos en base a escalas espaciales grandes, tales como grupos de suelos representarán adecuadamente la mineralogía de las arcillas en los modelos K, no se admiten en este estudio. El varia¬bility de la mineralogía de las arcillas presentes en dos campos fue extensa y similar a la variabilidad de las medidas de measure¬ments K y Paso basados Sitio K. de las propiedades del suelo relacionadas con la mineralogía de arcilla NH4-intercambiable se indica para las entradas en K modelos de la disponibilidad. De hecho, varias mediciones que describen el rango de variabilidad es probable que se requiere para mod¬eling adecuada (Kachanoski y Fairchild, 1996).

Mediciones basadas en el sitio se hacen generalmente de sólo valores de NH4-K intercambiables para las aplicaciones de

Modelos de la disponibilidad de K en Nueva Zelanda; Sin embargo, esta medida no se correlacionó con el contenido de 2: 1 silicatos estratificados. Disponibles valores de K no intercambiable de plantas, medidos como Paso K, eran sin embargo, altamente correlacionado con las proporciones de 2: 1 capa de silicatos presentes en la fracción de arcilla. Valores de K etapa que proporciona una prueba relativamente simple

que puede ser ampliamente utilizado para medir la variabilidad de la mineralogía de arcilla a través de un campo. El uso de ambos sitio- basa se espera-NH4 intercambiable valores de K y K Paso en modelos para mejorar la precisión de las estimaciones de la disponibilidad.

Otro supuesto en el uso de los valores de referencia históricos para representar la mineralogía de arcilla en los modelos de la disponibilidad de K es que la mineralogía no será modificado por la práctica agrícola. Este estudio indicó que las modificaciones significativas pueden ocurrir a la mineralogía de suelos vermiculitic bajo campings animales bien drenados y fuertemente frecuentadas. Medidas históricas de la mineralogía de la arcilla y de la fertilidad asociad

A: Camping Bien escurridos - B: Hombro con buen drenaje C: Fuerte pendiente , aspecto al sur D: Fuerte pendiente , aspecto al norte+ E: Camping mal drenados * F: Pendiente empinada , mal drenados G: Pendiente del dedo del pie aluvial H: Camping Bien drenadoX I: Ridgetop Bien drenado J: Fuertes pendientes superiores K: Fuertes pendientes inferiores L: parte inferior del valle

o carac-cas pueden no representar las condiciones actuales en un campo agrícola típico.