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粘粒矿物广泛分布于各类土壤中,在维持土壤钾素的固定和释放中扮演重要角色,因此研究土壤中粘粒矿物的组成有助于了解土壤钾素的行为和供钾潜力。本文以湖北省武穴市和荆州市的长期定位试验为研究对象,选取秸秆还田配合不同耕作方式（传统耕作处理/CT,传统耕作和秸秆还田处理/CTS,免耕处理/NT,免耕和秸秆还田处理/NTS）与不同施肥措施（施氮磷肥处理/NP,秸秆还田配施氮磷肥处理/NPS,施氮磷钾肥处理/NPK,秸秆还田配施氮磷钾肥处理/NPKS）下的土壤样品,分离其耕层（0-20 cm）土壤不同粒级（<2000、450-2000、100-450和25-100 nm）的土壤颗粒,利用X射线衍射（XRD）、同步辐射XRD、等离子发射光谱（ICP）等方法,并结合0.5 mol/L草酸模拟浸提试验,研究秸秆还田下土壤颗粒中粘粒矿物组合的差异及钾素的释放,再结合土壤颗粒的化学组成和各形态钾素含量,探讨农田土壤粘粒矿物的演变特征及其与钾素营养状况的关系。主要结果如下:（1）武穴试验地耕层土壤主要以高岭石为主,其相对含量达到60%以上,其次为伊利石、蛭石和1.4 nm过渡矿物（HIV）,还含少量针铁矿和赤铁矿。荆州试验地耕层土壤主要以伊利石为主,其相对含量高达70%,其次为蛭石和高岭石,并含少量HIV、绿泥石和赤铁矿。武穴和荆州试验地土壤层间羟基物矿物（HIM）均为层间羟基蛭石,层间物以羟基铝为主,仅含少量的羟基铁,其中武穴试验地土壤具有更多的层间羟基蛭石,而荆州试验地相对较少。（2）长期秸秆还田和不同施肥可以改变土壤粘粒矿物的相对含量。武穴试验地长期不施秸秆,土壤中伊利石和蛭石减少,HIV增加;长期秸秆还田,土壤中伊利石和蛭石增加,HIV减少。荆州试验地长期施氮磷肥,土壤中伊利石和蛭石增加,高岭石、HIV和绿泥石减少;秸秆还田配施氮磷肥和施氮磷钾肥,土壤中高岭石增加,蛭石、HIV和绿泥石减少;秸秆还田配施氮磷钾肥,土壤中高岭石、蛭石和HIV增加,而伊利石和绿泥石减少。此外,长期秸秆还田下土壤中针铁矿和赤铁矿等氧化物矿物及长石等原生矿物均减少。（3）随粒径减小,供试土壤颗粒中粘粒矿物的种类和含量减少。不同处理土壤450-2000和100-450 nm颗粒中粘粒矿物的类型和<2000 nm颗粒相同,而25-100nm颗粒中粘粒矿物的类型少且结晶差。随粒径减小,土壤颗粒中高岭石增加,伊利石、蛭石和HIV减少,其中针铁矿和赤铁矿也有不同程度的降低,其粘粒矿物有从2:1型向1:1型过渡的趋势。（4）不同处理土壤450-2000、100-450和25-100 nm颗粒的元素组成与<2000nm颗粒的元素组成类似;随颗粒粒径减小,SiO2和Fe2O3含量逐渐降低,而Al2O3含量逐渐增加,其硅铝率和硅铁铝率均呈降低的趋势,存在脱硅富铝化现象。与不施秸秆相比,长期秸秆还田下土壤颗粒的硅铝率和硅铁铝率有明显的提高。此外,土壤颗粒中各形态铁、铝氧化物的含量均随粒径减小而增大,与铁的游离度和活化度的变化规律一致。（5）长期秸秆还田下土壤及其各粒级颗粒（<2000、450-2000、100-450和25-100 nm）中全钾、交换性钾和非交换性钾的含量均有明显增加。随粒径减小,土壤全钾的含量减少,而非交换性钾和交换性钾的含量增加,其中土壤各粒级颗粒中100-450 nm颗粒的供钾效果最好。土壤中不同形态钾素的含量与伊利石含量呈显著正相关（p<0.01）,而与高岭石和HIV的含量呈显著负相关（p<0.05）。（6）长期秸秆还田下土壤颗粒钾素的释放量和释放速度较大,且随粒径减小钾素的释放量和释放速度呈增加的趋势;培养7周钾素的总释放量最大的为100-450nm粒级,其次为25-100 nm粒级,而450-2000 nm粒级钾素的总释放量最少。0.5mol/L草酸处理的土壤第一周钾素的释放速度最大,随浸提次数的增加,钾素的释放速度逐渐降低,第5周以后基本稳定。土壤钾素的释放量与非交换性钾、全钾含量呈显著正相关（p<0.01）,其中伊利石和HIV是影响供试土壤钾素释放的主要粘粒矿物。