巴西东南部热带土壤钾储量的矿物学控制机制：以里约热内卢州为例

本研究针对热带国家钾肥依赖性问题，通过分析巴西里约热内卢州六种土壤样本，揭示了矿物组成对钾储量（Kt 和Kne ）的关键控制作用。研究人员采用X射线衍射结合Rietveld精修和NEWMOD模拟技术，发现中度风化Cambisol土壤因粗粒级原生云母和高岭石-伊利石混层黏土富集，表现出最高的钾储量；而高风化Lixisols、低风化Phaeozem等土壤因矿物组成差异导致钾储量较低。研究首次强调混层黏土中伊利石层对热带土壤钾储量的主导作用，为优化钾肥管理策略提供了矿物学依据。

　　

热带农业长期面临钾肥高度依赖进口的困境，而土壤自身钾储量（尤其是非交换性钾K_ne
）的活化利用是破局关键。然而，热带土壤强烈的风化作用导致其钾储量与矿物组成的关联机制尚未明晰。发表在《Geoderma Regional》的研究以巴西里约热内卢州为典型区域，选取六类风化程度各异的土壤（包括Cambisol、Lixisols、Phaeozem等），通过多尺度矿物学表征与钾形态定量，首次系统阐明了热带土壤钾储量的矿物学控制规律。

研究团队采用X射线衍射（XRD）结合Rietveld精修定量粗粒级矿物组成，利用NEWMOD软件解析黏土粒级中混层矿物结构。通过Na
-四苯硼酸钠法测定非交换性钾（K_ne
），并结合多元统计分析揭示关键控制因子。

矿物组成特征显示：中度风化Cambisol富含原生云母（38-42%）和2:1型混层黏土，其伊利石层占比达15-20%；而高风化Lixisols以高岭石为主（>60%），低风化Phaeozem则含大量钾长石（K-feldspars）和角闪石。

钾储量分布规律表明：Cambisol的K_t
（总钾）和K_ne
含量分别达2800-3200 mg/kg和450-580 mg/kg，显著高于其他土壤。统计分析确认伊利石层含量与K_ne
呈显著正相关（r=0.82^**
），而原生白云母含量与K_ne
无显著关联。

方法学讨论指出：标准K_ne
提取法可能低估粗粒级云母的贡献，因Na
-四苯硼酸钠难以完全溶解大颗粒。这解释了为何粗粒级云母含量高的Phaeozem（25%钾长石）反而K_ne
较低（<200 mg/kg）。

研究最终确立"混层黏土伊利石层-原生云母"协同控制模型：中度风化土壤中，2:1型混层黏土（特别是高岭石-伊利石混层）通过层间钾的缓释作用成为核心钾库；而粗粒级云母因提取方法限制，其实际钾贡献可能被低估。该发现为热带地区"以矿物调控替代化肥投入"的可持续农业策略提供了理论基石——通过保护性耕作维持混层黏土结构，可显著提升土壤自身钾供给能力。