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

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201702018

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张佩佩, 张文太, 贾宏涛, 姜小三, 武红旗, 朱磊

ZHANG Peipei, ZHANG Wentai, JIA Hongtao, JIANG Xiaosan, WU Hongqi, ZHU Lei

Differences of coefficient of linear extensibility of vertic soils in northern Xinjiang and other regions of China and the mineralogical mechanism

南京农业大学学报, 2017, 40(6): 1074-1080

Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(6): 1074-1080.

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201702018

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收稿日期: 2017-02-17

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张佩佩, 张文太, 贾宏涛, 等. 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[J]. 南京农业大学学报, 2017, 40(6): 1074-1080. 复制到剪切板

ZHANG Peipei, ZHANG Wentai, JIA Hongtao, et al. Differences of coefficient of linear extensibility of vertic soils in northern Xinjiang and other regions of China and the mineralogical mechanism[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(6): 1074-1080. DOI: 10.7685/jnau.201702018 复制到剪切板

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

张佩佩¹, 张文太¹, 贾宏涛¹, 姜小三^1,2, 武红旗¹, 朱磊¹

1. 新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆土壤与植物生态过程自治区重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830052;
2. 南京农业大学资源与环境科学学院, 江苏南京 210095

收稿日期：2017-02-17

基金项目：国家自然科学基金项目（41301231）；国家科技基础性工作专项（2014FY110200A03）；自治区科技支疆项目（2016E02083）

作者简介：张佩佩, 硕士研究生

通信作者：张文太, 副教授, 硕导, 研究方向为水土保持与土壤分类, E-mail:zwt@xjau.edu.cn

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。

关键词：混层比黏土矿物组成伊利石-蒙皂石混层黏粒线性膨胀系数新疆北部地区

Differences of coefficient of linear extensibility of vertic soils in northern Xinjiang and other regions of China and the mineralogical mechanism

ZHANG Peipei¹, ZHANG Wentai¹, JIA Hongtao¹, JIANG Xiaosan^1,2, WU Hongqi¹, ZHU Lei¹

1. College of Grassland and Environmental Sciences/Xinjiang Key Laboratory of Soil and Plant Ecological Processes, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;
2. College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China

Abstract: [Objectives] To explore the dominant factors affecting vertic characteristics of vertic soils, clay content and mineral composition were compared among suborders of vertisols. [Methods] Northern Xinjiang is the main distribution area of Xererts (including vertic soils), and we analyzed 14 soil pedons of vertic soils from northern Xinjiang, and collected data of 140 vertic soil profiles from 12 provinces of China. Data of coefficient of linear extensibility (COLE), clay content and smectite were analyzed. [Results] COLE, contents of clay and smectite of Xererts (including vertic soils)were the lowest in the five suborders and the swelling and shrinking characteristics of soils in northern Xinjiang were mainly affected by the higher illite-smectite mixing layer content. The other four suborders had more obvious vertic properties than Xererts (including vertic soils). Contents of clay and smectite of Aquerts, Underts and Xererts (including vertic soils)at 0-100 cm were higher than those at 0-30 cm, while the case for Usterts was just in contrary. With increasing depth, clay and smectite did not change significantly for Cryerts. Smectite content of Aquerts was significantly higher than those of Usterts and Xererts (including vertic soils), and COLE value at 0-100 cm soil layer was significantly higher than that of Xererts (including vertic soils). However, COLE values of the five suborders were not significantly different at surface. With increasing of COLE of Aquerts, clay content and smectite content of Usterts increased and the change of surface smectite was linearly related with COLE. [Conclusions] Illite-smectite mixing layer content and smectite content of Xererts (including vertic soils)in northern Xinjiang were the intrinsic factors of soil vertic characteristics, while smectite content was closely related to clay content. Clay mineral composition plays a decisive role in controlling swelling and shrinking of surface's vertisols.

Key words: vertic soils clay mineralogy illite-smectite mixing clay coefficient of linear extensibility northern Xinjiang

黏土矿物是土壤矿物最重要的组成部分, 主要由层状硅铝酸盐构成, 它活性高, 矿物种类及其含量与土壤特性息息相关^[1]。变性土是黏粒含量高且富含膨胀性黏土矿物, 具有膨胀收缩且产生自幂现象, 其母质主要是河湖相沉积物^[2]。变性土的收缩变形与土壤中黏粒和黏土矿物含量密切相关, 膨胀收缩能力的大小主要取决于黏土矿物类型及其含量^[3]。土体中大量的蒙皂石等2:1型黏粒矿物是土壤收缩变形的主要内在因素^[4-5], 而外在环境条件包括干湿交替的气候、土壤侵蚀等^[6]。有研究表明, 河北、安徽等地蒙皂石是土壤中的优势黏土矿物, 相对含量高于其他地区^[7]。影响黏粒矿物区域差异的主要因素有降水、温度和耕作^[8]。燕守勋等^[9]研究了南水北调中线工程周边的膨胀土蒙皂石和黏粒的相关性, 指出蒙皂石是各种膨胀势的主导因素, 与黏粒含量呈指数相关关系。我们对北疆地区符合野外变性特征的土壤取样分析发现, 只有少量样品能够达到变性土诊断标准, 大部分样品仅具有变性特征, 达不到变性土标准。为了比较不同亚纲土壤变性特征空间差异性的内在影响因素, 本文选取了我国13个省/区154个剖面数据, 对线性膨胀系数(coefficient of linear extensibility, COLE)、黏粒含量以及黏土矿物组成进行分析, 以期通过对比不同区域土壤矿物类型和空间差异, 解释野外土壤变性特征存在差异的内在机制。

1 材料与方法 1.1 全国研究文献数据

选用数据来源于我国不同省市已发表的黏土矿物组成相关文献资料^{[3, 6, 10-13]}以及《中国土壤系统分类》^[13]《中国变性土》^[7]等书籍中蒙皂石相关剖面资料, 共搜集我国154个黏土矿物剖面数据。研究区是变性土主要分布区, 即河北、江苏、河南、山东、湖北、福建、重庆、广西、云南、黑龙江、吉林、安徽和新疆等省及自治区。将研究对象按变性土5个亚纲分类。北疆地区变性土壤成土母质类型繁多, 平原地区主要为洪积物和冲积物, 山区以残积物、坡积物分布最广。其他4种变性土成土母质类型主要由黏性河、湖相沉积物, 基性玄武岩残坡积物以及第四系更新统沉积物为主^[7]。根据变性土5个亚纲的分布情况, 对分布区进行了细分(表 1)。搜集剖面数据中蒙皂石数据134个, 黏粒数据114个, 线性膨胀系数数据35个。其中14个剖面数据为北疆地区变性土壤实测数据。

表 1 不同变性土亚纲分布区及其自然概况 Table 1 Distribution and natural state of five suborders of vertisols

变性土亚纲分类 Suborder of vertisols	主要分布区 Main distribution area	样本数 No.of samples	年日照时间/h Annual sunshine duration	年均降水量/mm Annual mean precipitation
潮湿变性土Aquerts	河北Hebei、河南Henan、山东Shandong、江苏Jiangsu	75	2 300~2 900	484~950
湿润变性土Underts	福建Fujian、安徽Anhui、湖北Hubei、广西Guangxi、重庆Chongqing	21	1 000~2 150	770~2 000
干润变性土Usterts	云南Yunnan	25	2 200~3 000	1 100~1 600
寒变性土Cryerts	黑龙江Heilongjiang、吉林Jilin	19	2 250~3 000	400~650
夏旱变性土(含变性土壤) Xererts(including vertic soils)	北疆地区Northern Xinjiang	14	2 500~3 500	50~200

表选项

1.2 北疆地区实地采样分析方法

北疆地区土壤样品黏粒含量通过吸管法^[14]测定, 线性膨胀系数采用针管法^[15]测定, 黏土矿物组成通过X射线衍射分析仪^[16]测定。黏土矿物组成测试前提取小于0.002 mm的胶粒, 采用自然片、乙二醇饱和片和550 ℃加热处理2 h处理片测定3种X射线衍射图谱, 根据衍射图谱峰形和峰高确定各黏土矿物的相对含量、混层比和混层矿物含量, 并根据试验测定的黏粒含量值, 将测定的蒙皂石含量、伊利石-蒙皂石混层矿物和混层比相对含量(代表蒙皂石在混层中的比例)换算为蒙皂石的绝对含量。大部分黏粒含量数据是通过吸管法测定, 少数则采用比重计法测定, 但2种方法测定结果差异不大; 个别地区分别采用莎纶树脂包膜法和针管法测定COLE, 同一土样的针管法测定结果高于莎纶树脂包膜法^[7]。因此本文中COLE数据均采用针管法测定得到的数据; 黏土矿物数据均采用X-射线衍射仪测定。

1.3 数据处理与分析

采用加权平均法分别计算每个剖面表层(0~30 cm)以及全剖面(0~100 cm)线性膨胀系数、黏粒含量和蒙皂石含量。所得试验数据利用SPSS 19.0软件的单因素方差分析进行分析, 对不同变性土亚纲的蒙皂石含量、黏粒含量、线性膨胀系数、混层比和伊利石-蒙皂石混层矿物进行方差分析, 不同变性土亚纲之间采用SPSS中Duncan′s和Tukey HSD进行均值比较, 利用Sigmaplot 10.0软件绘制相关性图。

2 结果与分析 2.1 不同亚纲变性土线性膨胀系数差异性分析

土壤线性膨胀系数是鉴定土壤特性和膨胀潜势的重要指标, 收缩-膨胀是变性土特有的性质。它的收缩变形与土壤中黏粒和黏土矿物成分密切相关^[17], 国际上已发表变性土的线性膨胀系数在0.07~0.20 cm·cm^-1之间^[18]。土壤的线性膨胀系数越大, 说明此土壤含膨胀性黏土矿物越丰富, 其土壤收缩-膨胀活动越显著^[19-20]。线性膨胀系数与黏粒含量、容重、阳离子交换量、比表面积等土壤性质高度相关^[21]。

从图 1可知:表层0~30 cm COLE各变性土亚纲之间无差异, 全剖面0~100 cm潮湿变性土COLE在变性土亚纲中最大, 与夏旱变性土(含变性土壤)之间有显著差异(P < 0.05), 与其他亚纲之间差异不显著, 夏旱变性土(含变性土壤)COLE值最低。均值比较结果表明, 0~30 cm土层土壤COLE均低于0~100 cm土层土壤平均值, 即表层土壤膨胀收缩能力比心土层和底土层要弱, 这与黏粒含量的变化特征相一致。

图 1 不同亚纲变性土表层(A)和全剖面(B)的线性膨胀系数 Figure 1 Surface(A)and profile(B)variances of coefficient of linear extensibility(COLE)for the five suborders 1) 不同小写字母表示在0.05水平差异显著。2) 夏旱变性土包含变性土壤, 下同。 1) Different small letters indicate significant difference at 0.05 level. 2) Xererts include vertic soils. The same as follows.

图选项

2.2 不同亚纲变性土黏粒含量差异性分析

黏粒是变性土颗粒的重要组成部分, 土壤黏粒的含量主要受自然因素的影响^[22]。土壤膨胀性是变性土重要的物理性指标之一。Thomas等^[23]认为变性土的膨胀收缩特性与黏粒含量有关, 黏粒含量越高则土壤膨胀收缩能力越强。土壤颗粒组成是影响土壤一系列性质的物质基础, 多数研究认为, 土壤膨胀是由于土壤胶体, 尤其是黏粒部分的水化作用所引起的^[24]。中国土壤系统分类、美国土壤系统分类^[25]以及世界土壤资源参比基础^[26]中对变性土黏粒含量均提出了要求。变性土纲宏观诊断特征是富含膨胀性黏土矿物的黏性土, 即变性土黏粒含量极高。对搜集的0~30 cm土层土壤黏粒含量数据分析可知(表 2), 夏旱变性土(含变性土壤)黏粒含量显著低于湿润变性土(P < 0.05), 湿润变性土黏粒含量最大, 达到581 g·kg^-1, 夏旱变性土(含变性土壤)黏粒最少, 平均含量为355 g·kg^-1。潮湿变性土变异系数最大, 寒变性土变异系数最小。

表 2 不同亚纲变性土0~30 cm土层土壤黏粒含量 Table 2 Clay content for the five suborders at 0-30 cm soil layer

变性土亚纲分类 Suborder of vertisols	黏粒含量/(g·kg^-1) Clay content	极大值/(g·kg^-1) Maximum value	极小值/(g·kg^-1) Minimum value	变异系数/% Coefficient of variation	样本数 No.of samples
潮湿变性土Aquerts	491±140^ab	698	312	28	62
湿润变性土Underts	581±108^a	716	401	19	15
干润变性土Usterts	418±66^bc	516	310	16	7
寒变性土Cryerts	446±66^bc	545	361	15	16
夏旱变性土Xererts	355±86^c	529	220	24	14
注:同列不同小写字母表示不同亚纲在0.05水平差异显著, 下同。Different lower case letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level among different treatments. The same as follows.

表选项

北疆地区夏旱变性土(含变性土壤)土壤黏粒含量低于其他4种亚纲黏粒含量(表 3)。无论是表层还是全剖面, 黑龙江和吉林寒变性土黏粒含量总变异系数均最低, 黏粒含量随剖面深度的增加整体变化不大。夏旱变性土(含变性土壤)表层黏粒含量平均值低于0~100 cm土层土壤黏粒含量均值, 说明北疆地区表层土壤风化程度弱于底土层, 这可能与北疆地区长期采用大型机械耕种有关。耕作能够破坏土壤颗粒间的黏结力度, 较深的耕作影响层以及人为活动是表层黏粒含量的潜在影响因素^[27]。潮湿变性土和湿润变性土表层黏粒含量处于较高水平。

表 3 不同亚纲变性土0~100 cm土层土壤黏粒含量 Table 3 Clay content for the five suborders at 0-100 cm soil layer

变性土亚纲分类 Suborder of vertisols	黏粒含量/(g·kg^-1) Clay content	极大值/(g·kg^-1) Maximum value	极小值/(g·kg^-1) Minimum value	变异系数/% Coefficient of variation	样本数 No.of samples
潮湿变性土Aquerts	424±106^ab	698	166	25	62
湿润变性土Underts	463±236^ab	749	34	51	15
干润变性土Usterts	547±177^a	754	326	32	7
寒变性土Cryerts	446±66^ab	545	361	15	16
夏旱变性土Xererts	360±82^b	510	236	23	14

表选项

2.3 不同亚纲黏土矿物组成差异性分析

黏土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称, 它是地层中最丰富的矿物^[28]。不同地区、不同层位黏土矿物的影响因素不同, 其分布特征及类型也不相同。2:1型膨胀性黏土矿物是土壤产生膨胀收缩的物质基础, 蒙皂石是变性土主要的黏土矿物类型, 是大多数土壤变性的主导因素, 但它并不能完全解释土壤膨胀收缩以及变性特征^[29-30]。

北疆地区变性土壤蒙皂石绝对含量较低, 黏土矿物组成分析结果显示:土壤非混层中未检出蒙皂石, 即北疆变性土壤中不存在相对含量的蒙皂石, 夏旱变性土(含变性土壤)中主要以伊利石-蒙皂石混合型矿物的形式存在。干润变性土表层蒙皂石含量与夏旱变性土(含变性土壤)表层蒙皂石含量有显著差异(P < 0.05), 其他变性土亚纲之间表层蒙皂石含量差异不显著(图 2)。

	图 2 不同亚纲变性土0~30 cm土层土壤蒙皂石含量 Figure 2 Smectite content for the five suborders at 0-30 cm soil layer
图选项

从表 4可知:潮湿变性土蒙皂石含量和混层比在5种变性土亚纲中都最大, 其混层比与夏旱变性土(含变性土壤)差异不显著。湿润变性土伊利石-蒙皂石混合型矿物组成含量最高, 其次是夏旱变性土(含变性土壤)。夏旱变性土(含变性土壤)黏土矿物组成中, 伊利石-蒙皂石混合型矿物和混层比占绝对优势。伊利石和蒙皂石均属膨胀型黏土矿物, 虽然北疆变性土壤不含非混层蒙皂石, 但较高的伊利石-蒙皂石混合型矿物含量同样使土壤具有较高的膨胀收缩物质基础。全剖面数据表明:干润变性土与夏旱变性土(含变性土壤)蒙皂石含量无显著差异, 潮湿变性土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)。干润变性土蒙皂石含量和黏粒含量有相同的变化趋势, 都表现为表层含量低于全剖面, 寒变性土则表现为黏粒和蒙皂石随着土层深度改变均无明显变化。

表 4 不同亚纲变性土0~100 cm土层土壤的黏土矿物组成 Table 4 Clay mineral compositions of five suborders at 0-100 cm soil layer

变性土亚纲分类 Suborder of vertisols	样本数 No.of samples	蒙皂石含量/% Smectite content	伊利石-蒙皂石混合型矿物组成含量/% I/M mixed layer content	混层比/% Mixed layer ratio
潮湿变性土Aquerts	63	54.4±18.8^a(35)	38.1±17.9^b(47)	70.1±14.7^a(21)
湿润变性土Underts	22	47.8±14.6^ab(31)	67.0±14.4^a(21)	53.1±13.6^b(26)
干润变性土Usterts	23	43.2±25.3^b(59)	—(—)	—(—)
寒变性土Cryerts	12	48.5±14.5^ab(30)	40.3±13.6^b(34)	61.4±9.9^ab(16)
夏旱变性土Xererts	14	43.6±20.2^b(46)	57.4±13.3^a(23)	63.9±11.0^ab(17)
注:“—”表示数据缺失。“—”stands for the data missed.括号内数值为变异系数(%)。The coefficient of variation(%)is the data in bracket.

表选项

2.4 黏粒、蒙皂石含量和COLE的相关性

影响土壤膨胀性的因素很多, 就土壤的固相物质组成而言, 有黏土矿物的类型、黏粒含量、交换性阳离子组成以及有机质含量等, 土壤黏粒含量越高, 其膨胀性越强。仇荣亮等^[31]对中国西南部变性土的研究表明, 高含量的黏粒是发生膨胀和收缩的物质基础。McCormack等^[24]研究指出, 土壤黏粒含量尤其是细黏粒含量与土壤胀缩性显著相关, 与有机质无明显相关性。也有研究表明黏粒含量和线性膨胀系数之间无显著相关性^[32]。Zaffar等^[16]指出, 土壤膨胀收缩特性与土壤孔隙度的动态改变和粒径分布以及结构的改变有关系。

黏土矿物中2:1型膨胀性蒙皂石含量是土壤膨胀收缩最本质的因素。随着0~30 cm土层黏粒含量的增加, 干润变性土蒙皂石含量随之增加, 潮湿变性土线性膨胀系数增大, 都呈线性相关关系, 且表层黏粒含量的改变对其他亚纲蒙皂石和COLE的影响不大(图 3-A、B)。表层蒙皂石含量的增大对夏旱变性土(含变性土壤)有显著影响, 蒙皂石与COLE整体呈显著正相关关系(图 3-C)。0~100 cm土层中黏粒与蒙皂石整体呈线性相关, 与单个变性土亚纲无相关性(图 3-D)。黏粒和蒙皂石对COLE表层土壤影响显著, 而它们的改变对全剖面的影响不大(表 5)。

	图 3 表层0~30 cm(A、B、C)和0~100 cm(D、E、F)蒙皂石、黏粒含量及COLE相关性分析 Figure 3 Correlative analysis among smectite, clay particle contents and COLE at 0-30 cm soil layer(A, B, C) and 0-100 cm soil layer(D, E, F)
图选项

表 5 黏粒、蒙皂石和COLE相关性 Table 5 Correlation among clay content, smectite and COLE

相关关系 Correlation	土层/cm Soil layer	变性土亚纲分类 Suborder of vertisols	线性方程 Linear equation	决定系数 Coefficient of determination	P值 P value	样本数 No.of samples
蒙皂石与COLE Smectite and COLE	0~30	夏旱变性土Xererts	Y=0.002X+0.03	0.38	0.030^*	12
蒙皂石与COLE Smectite and COLE	0~30	总趋势Gereral trend	Y=0.001X+0.07	0.25	0.011^*	25
黏粒与蒙皂石 Clay and smectite	0~30	干润变性土Usterts	Y=0.413X+116.45	0.80	0.040^*	5
黏粒与蒙皂石 Clay and smectite	0~100	总趋势Gereral trend	Y=0.056X+31.52	0.09	0.006^**	85
黏粒与COLE Smectite and COLE	0~30	潮湿变性土Aquerts	Y=0.002X-0.03	0.99	0.020^*	5
Note:^P < 0.05, ^*P < 0.01.

表选项

北疆为中温带气候区, 年均降水量150~250 mm。新疆是我国地质时期火山活动地区, 不同地质时期火山岩所含的中、基性矿物和火山灰等的水解蚀变作用, 生成大量的蒙皂石类黏土矿物并聚积为膨润土矿, 部分出露地表。伊犁盆地土壤中有伊利石-蒙皂石为主的黏土岩夹层^[10]。由于北疆地区自然降水少, 心土层土壤难以达到潮湿而充分膨胀并显示扰动作用, 因此相应的形态诊断特征表现不明显, 灌溉农田的出现使得大量水分进入原本干旱的土层, 土壤中伊利石-蒙皂石混层黏土矿物充分膨胀, 干旱时收缩。灌溉缩短了土壤水分循环周期, 易于土壤变性特征的表达^[7]。由此可知, 新疆具备变性土发育条件, 水分是北疆地区土壤变性的外在影响因素。

3 结论

1) 北疆地区变性土壤黏粒含量低于其他4个变性土亚纲黏粒平均含量, 且表层土壤膨胀收缩能力弱于底土层。潮湿变性土和湿润变性土则相反, 表层黏粒含量大于全剖面; 寒变性土黏粒随着土层深度的增加变化不大。干润变性土与夏旱变性土(含变性土壤)有相同的变化趋势。

2) 夏旱变性土(含变性土壤)土壤黏土矿物中表层蒙皂石含量低于其他变性土壤, 且单个土体间蒙皂石含量变化不大, 潮湿变性土、湿润变性土和寒变性土蒙皂石含量表现出与黏粒相同的变化趋势, 前两者表层含量低于全剖面, 后者黏粒和蒙皂石都无变化。北疆地区变性土壤较低的黏粒和蒙皂石含量, 是土壤变性特征较弱的主要原因。

3) 夏旱变性土(含变性土壤)表层COLE低于全剖面平均值, 即表层土壤膨胀收缩能力较心土层和底土层要弱, 这与黏粒和蒙皂石含量的变化特征相一致。虽然北疆变性土壤不含非混层蒙皂石, 但较高的伊利石-蒙皂石混合黏土矿物含量同样使土壤具有较高的膨胀收缩物质基础。

4) 黏粒含量的增加能够使蒙皂石成为优势黏土矿物, 表层线性膨胀系数的高低主要受蒙皂石含量的影响, 而黏粒含量的改变对潮湿变性土影响显著。

5) 蒙皂石和伊利石-蒙皂石混合黏土矿物含量是土壤变性的内在影响因素, 变性土中蒙皂石含量主要受黏粒的影响, 黏土矿物组成对表层土壤膨胀收缩有决定性作用。

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