Natur og egenskaber af lateritisk jord fra forskellige grundmaterialer i Taiwan

2.2. Analysemetoder

Jordprøverne blev lufttørret, knust med en morter og sigtet for at fjerne grove (>2 mm) fragmenter. Partikelstørrelsesfordelingen blev opnået ved hjælp af pipettemetoden efter fjernelse af karbonat, organisk materiale og MnO2. Karbonat blev fjernet med 1 M NaOAc med pH = 5 ved 60 °C, og organisk materiale og MnO2 blev nedbrudt med 30 % . Jordens pH-værdi blev målt på en blanding af henholdsvis 1:1 jord/deioniseret vand og 1:1 jord/1 M KCl-opløsning ved hjælp af en glaselektrode . Indholdet af organisk materiale blev bestemt ved vådoxidationsmetoden Walkley-Black . Kationbyttekapaciteten blev bestemt ved ammoniumacetatmetoden ved pH = 7 . Fri Fe (Fed) blev ekstraheret ved dithionit-citrat-bicarbonat-metoden (DCB) . Surt ammoniumoxalat i mørke blev anvendt til at ekstrahere ikke-krystallinsk (dårligt krystallinsk og organisk bundet) Fe (Feox) . Koncentrationen af udskiftelige kationer og Fe blev bestemt ved ICP/AES (JY38P-model, JOBIN YVON). Den mineralogiske sammensætning blev påvist ved hjælp af røntgenpulverdiffraktion for lerprøverne. Læreprøverne blev mættet med henholdsvis 0,5 M MgCl2 (Mg-mættet) og 1 M KCl (K-mættet). Ekspansionsegenskaberne for de Mg-mættede lerprøver blev bestemt ved hjælp af ethylenglycolopløsning ved 65 °C i 24 timer. De K-mættede lerprøver blev underkastet en successiv varmebehandling ved 110, 350 og 550 °C i 2 timer. De orienterede lerprøver blev undersøgt med et Rigaku Model D/MAX III-V røntgenpulverdiffraktometer udstyret med en Ni-filtreret CuKα-stråling genereret ved 30 mA og 40 kV. Diffraktionsmønstrene blev optaget fra 3° til 90° med en scanningshastighed på 3°/min. Identifikationen og den semikvantitative bestemmelse af lermineralerne blev baseret på forskellen mellem refleksionsmønstrene fra de K-mættede, Mg-mættede, glykoliserede, opvarmede og lufttørrede prøver .

3. Resultater og diskussion

3.1. Grundlæggende fysiske og kemiske egenskaber for forskellige lateritiske jordtyper

Britiske beskrivelser af nogle fysiske og kemiske egenskaber samt grundforholdene for de indsamlede jordtyper er vist i tabel 2 og 3. Munsell-jordfarveangivelsen for disse jorde er 2,5 til 5YR, hvilket angiver, at disse jorde har en rød eller rødbrun farve. Loupi, Soka og Tungwei indeholder store mængder af lerfraktion, mens Tamshui og Pingchen hovedsagelig består af siltfraktion. De hører til henholdsvis ler og siltet ler i teksturklassificeringen. Bortset fra Pingchen har alle jordtyperne en moderat struktur. Tamshui og Tungwei har en moderat og meget finkornet struktur, mens de andre har en subangulær blokformet og kantet blokformet struktur. Jordbundens pH () værdier er 4,85, 4,06, 4,02, 4,02, 4,46 og 8,13 for henholdsvis Tamshui, Pingchen, Loupi, Soka og Tungwei. Det er tydeligt, at alle jordtyper er sure af natur, undtagen Tungwei. Forskellen i pH (pHKCl-) viser en negativ værdi for alle jordtyperne, hvilket tyder på, at den dominerende ladning på overfladen af alle jordtyperne er negativ. På den anden side tyder det også på, at en del af udvekslingsstederne har hydrogenioner. Dette giver anionbyttekapacitet og mindsker værdien for kationbyttekapacitet. Ved pH 7 er hydrogenionerne væk, og derfor er kationbyttekapaciteten en overdreven værdi. I Tungwei’s tilfælde hører pH-værdien til det alkaliske område. Det skyldes, at dette sted indeholder store mængder kalciumkarbonat og skalknuder. Derfor er de udskiftelige kationer af Ca2+ og Mg2+ for Tungwei henholdsvis 9,28 og 8,73 (cmol kg-1). Denne værdi er betydeligt højere end værdien for andre lateritiske jorde, hvilket tyder på, at den høje pH-værdi for Tungwei skyldes store mængder Ca2+ og Mg2+.

De frie jernoxider eller DCB-ekstraherbare jernoxider (Fed) i fem undersøgte jorde varierer fra 3,86 til 13,8 %. Indholdet af oxalatekstraherbare jernoxider (Feox) i de fem jordtyper er meget lavt. Værdierne af Feox i fem jordtyper varierer fra 0,36 til 2,42 %. Dette resultat afspejler, at jernoxider i lateritisk jord indeholder mindre mængder af dårlig krystallinsk eller amorf form af jernoxider, og at den vigtigste form af jernoxider i jorden er krystallinske jernoxider. Forholdet mellem Feox og Fed er af Lekwa og Whiteside blevet udtrykt som det “aktive jernforhold”. I denne undersøgelse er det aktive jernforhold for Loupi og Pingchen mindre end for Tamshui og Tungwei. Dette resultat kan give et bevis for jorddannelsesalderen. Forholdet mellem Feox og Fed i de fem lateritiske jorde følger rækkefølgen Tungwei > Tamshui > Soka > Pingchen > Loupi. Dette antyder, at Loupi kan være den ældste lateritiske jordbund sammenlignet med de andre.

3.2. Lateritisk jords lermineralogi

Den mineralogiske sammensætning for de fem lateritiske jorde er opgjort i tabel 4. Den største forskel mellem disse jordtyper er indholdet af jernoxider. De dominerende jernarter er magnetit og maghemit for Tamshui og Tungwei. Disse to jordprøver har de magnetiske jernarter, hvilket sandsynligvis skyldes deres grundmaterialeforhold. Tamshui og Tungwei’s grundmaterialer er henholdsvis andesit og basalt, som hører til magmatiske bjergarter. På grund af yngre grundmaterialer eller landskaber er omfanget af forvitring eller kemisk udvaskning mindre intensivt, og tilstedeværelsen af magnetit og maghemit kan tilskrives denne årsag. I modsætning til Tamshui og Tungwei indeholder Pingchen og Loupi identiske jernoxidarter (goethit og mindre hæmatit), og den vigtigste jernoxidart i Soka er lepidocrocit. Generelt er hematit den stabile fase for jernoxider i atmosfæren. Taiwan ligger på grænsen mellem tropisk og subtropisk klima. Den gennemsnitlige årlige nedbør er ca. 2.400 mm og den gennemsnitlige temperatur er ca. 23 °C. Under sådanne høje luftfugtighedsforhold omdannes hematit til goethit eller lepidocrocit. For alle fem jordtyper er der påvist mindre mængder hæmatit ved XRD. Efter K- og Mg-mættet behandling er der også identificeret nogle lermineraler i denne undersøgelse. Pingchen og Loupi har de samme lermineraler, herunder kaolinit, micas, gibbsit, vermiculit og mindre blandede chloritlag. Soka indeholder store mængder kvarts, micas og blandede lermineraler sammen med små mængder chlorit og gibbsit. Enestående er, at lermineralerne i Tamshui og Tungwei ikke er iøjnefaldende. Der er kun påvist montmorillonit i Tungwei jord. På grundlag af den kemiske og mineralogiske analyse kan det fastslås, at forskellene mellem lateritiske jordtyper i Taiwan skyldes forskelle i de forskellige grundmaterialer. Modermaterialerne spiller en vigtig rolle i jorddannelsesprocessen for lateritiske jorde. Omfanget af forvitring er sandsynligvis faldende i rækkefølgen Loupi ≒ Pingchen > Soka > Tamshui > Tungwei.

4. Konklusioner

I denne undersøgelse blev fem lateritiske jorde dannet af forskellige grundmaterialer i Taiwan undersøgt med henblik på at forstå deres fysiske, kemiske og mineralogiske egenskaber. Resultaterne viste, at grundmaterialerne spiller en vigtig rolle under jordforrådnelsen. De fysiske, kemiske og mineralogiske sammensætninger har stor indflydelse på dannelsen af jordbunden. Pingchen- og Loupi lateritisk jord har sandsynligvis en stærkere forvitringsproces, mens Tungwei har den yngre jorddannelsesalder. Den største forskel mellem alle lateritiske jordtyper er deres indhold af jernoxider. Tamshui- og Tungwei lateritiske jorde blev fundet at have magnetiske jernoxider. Magnetit og maghemit er de vigtigste jernoxider i henholdsvis Tamshui og Tungwei. Lepidocrocit blev kun fundet i Soka lateritiske jorde og en mellemliggende mængde goethit blev bestemt for Loupi jorde.

Interessekonflikter

Forfatteren erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikter i forbindelse med udgivelsen af denne artikel.

Akkommentarer