Hostname: page-component-586b7cd67f-r5fsc Total loading time: 0 Render date: 2024-11-24T12:11:47.917Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Relation of Potassium Exchange and Fixation to Degree of Weathering and Organic Matter Content in Micaceous Clays of Podzol Soils

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

G. J. Ross
G. J. Ross*
Affiliation:
Soil Research Institute, Canada Department of Agriculture, Ottawa, Ontario, Canada
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

The rates of K exchange of untreated and peroxide-treated micaceous clays from five Podzol soils of increasing degrees of weathering were determined using sodium tetraphenyl boron. In addition, the amounts of K fixed against NH4 were measured. The Ae horizon clays of these soils contained mainly interstratified mica-vermiculite-montmorillonite whereas the C horizon clays contained mica of a more discrete nature.

As was expected, there was an inverse relationship between rates of K exchange and degrees of weathering of the Ae horizon clays. However, in the samples from each of these soils except in those of the most weathered one, the K exchange rate of the interstratified mica from the Ae horizon was higher than that of the less weathered, more discrete mica from the corresponding C horizon. The abundance of hydrated edges and layers exposing K exchange sites in the Ae horizon micas probably contributed to their higher rates of K exchange. Amounts of K fixed in the Ae horizon clays were not related to degrees of weathering.

Removal of organic matter from the Ae horizon clays by peroxide considerably increased both the rates of K exchanged and the amounts of K fixed. These increases were attributed to the elimination of a blocking effect of adsorbed organic matter on K exchange and fixation.

Résumé

Résumé

On a déterminé, à l’aide du tétraphénylborate de sodium, les vitesses d’échange de K dans des argiles micacées, traitées et non traitées à l’eau oxygénée, provenant de cinq sols podzoliques ayant subi une altération naturelle à des degrés croissants. En plus, les quantités de K fixées ont été mesurées par rapport à NH4. Les argiles de l’horizon Ae de ces sols contenaient principalement un interstratifié mica-vermiculite-montmorillonite, alors que les argiles de l’horizon C contenaient un mica de nature plus distincte.

Comme on pouvait l’espérer, il y a une relation inverse entre les vitesses d’échange du K et les degrés d’altération des argiles de l’horizon Ae. Toutefois, dans les échantillons provenant de chacun de ces sols, à l’exception de ceux relatifs au plus altéré, la vitesse d’échange du K du mica interstratifié de l’horizon Ae est plus élevée que celle du K du mica moins altéré et plus distinct, appartenant à horizon C correspondant. L’abondance de bords hydratés et de feuillets dotés de sites d’échange de K dans les micas de l’horizon Ae contribue probablement à conférer à l’échange du Kune vitesse plus élevée. Les quantités de K fixé dans les argiles de l’horizon Ae ne sont pas reliées au degré d’altération.

La destruction de la matière organique des argiles de l’horizon Ae par le peroxyde a considérablement augmenté et les vitesse d’échange de K et les quantités de K fixé. Ces augmentations ont été attribuées à l’élimination de l’effet de blocage que la matière organique adsorbée exerce sur l’échange et la fixation de K.

Kurzreferat

Kurzreferat

Die Geschwindigkeiten des K-Austausches von unbehandelten und peroxyd-behandelten glimmerhaltigen Tonen aus fünf Podzolböden mit zunehmendem Ausmass an Verwitterung wurden unter Verwendung von Natriumtetraphenylbor bestimmt. Darüber hinaus wurden die Mengen von gegen NH4 festgehaltenem K gemessen. Die Ae-zone Tone dieser Böden enthielten hauptsächlich zwischengeschichteten Glimmer-Vermiculit-Montmorillonit während die C-zone Tone Glimmer einer mehr abgesonderten Art enthielten.

Wie erwartet, bestand eine umgekehrte Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten des IC-Austausches und dem Ausmass der Verwitterung der Ae-Zonen Tone. In den Proben aus jedem dieser Böden, mit Ausnahme derjenigen aus dem am meisten verwitterten, war die K-Austauschgeschwindigkeit des zwischengeschichteten Glimmers jedoch höher aus der Ae-zone als diejenige des weniger verwitterten, mehr abgesonderten Glimmers aus der entsprechenden C-zone. Die Vielzahl hydratisierter Kanten und Schichten, die K-Austauschstellen in den Glimmern aus den Ae-zonen biossiegen, trugen wahrscheinlich bei zu den höheren Geschwindigkeiten des K-Austausches. Die in den Ae-zone Tonen festgehaltenen Mengen von K standen in keiner Beziehung zum Ausmass der Verwitterung.

Eine Entfernung der organischen Stoffe aus den Ae-zone Tonen durch Peroxyd erhöhte beträchtlich die Geschwindigkeiten des K-Austausches und der festgehaltenen Mengen von K. Diese Erhöhungen werden dem Fortfall einer blockierenden Wirkung der absorbierten organischen Stoffe auf den K-Austausch und die K-Festhaltung zugeschrieben.

Резюме

Резюме

С использованием натрий-тетрафенил-бора определена степень обмена ионов К+ для исходных и обработанных перекисью водорода слюдистых глин из пяти подзолистых почв. Кроме того определялось количество фиксированного К по отношению к NН4. Глины гори-зонта Ае подобных почв содержали, главным образом, смешанно-слойный слюда-вермикулит-монтмориллонит, в то время как глины горизонта С содержали слюду более дискретной природы.

Как и ожидалось, была установлена обратная зависимость между долей обменного К и степенью выветривания глин горизонта Ае; однако во всех образцах изученных почв, за исключением одного (наиболее выветрелого), степень обмена К в смешанно-слойной слюде из горизонта Ае была выше, чем в менее выветрелой, более дискретной слюде из горизонта С. Обилие в слюдах горизонта Ае гидратированных краев и слоев с обнаженными позициями обменного К, возможно, и обуславливает их более высокую степень обмена К. Количество К, фиксированного, в слюдах горизонта Ае, не зависит от степени выветривания.

Удаление органического вещества из глин горизонта Ае при обработке перекисью водорода приводило к значительному увеличению как степени обмена К, так и количества фиксирован-ного К. Это увеличение способствовало ликвидации блокирующего влияния поглощенного органического материала на обмен и фиксацию К.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 19 , Issue 3 , July 1971 , pp. 167 - 174
Copyright
Copyright © Pergamon Press 1971

Footnotes

*

Contribution No. 352.

References

Alexiades, C. A. and Jackson, M. L., (1965) Quantitative determination of vermiculite in soils Proc. Soil Sci. Am. 29 522–527.CrossRefGoogle Scholar
Brydon, J. E., Kodama, H. and Ross, G. J., (1968) Mineralogy and weathering of the clays in orthic podzols and other podzolic soils in Canada Ninth Intern. Congr. of Soil Science 1968 3 41–51.Google Scholar
Dudas, M. J. and Pawluk, S., (1970) Naturally occurring organo-clay complexes of orthic black chernozems Geoderma 3 5–17.CrossRefGoogle Scholar
von Graf Reichenbach, H. and Rich, C. I., (1968) Preparation of dioctahedral vermiculites from muscovite and subsequent exchange properties Ninth Intern. Congr. of Soil Science 1968 1 709–719.Google Scholar
Greenland, D. J., (1956) The adsorption of sugars by montmorillonite—II. Chemical studies J. Soil Sci. 7 329–334.CrossRefGoogle Scholar
Greenland, D. J., (1956) The absorption of sugars by organic compounds in soils—I. Mechanisms of interaction between clays and defined organic compounds Soils Fertil. 28 415–425.Google Scholar
Jackson, M. L., (1956) Soil Chemical Analysis—advanced course Madison Published by the author, University of Wisconsin 110–170.Google Scholar
Jackson, M. L., (1958) Soil Chemical Analysis New Jersey Prentice Hall, Englewood Cliffs 272–325.Google Scholar
Kodama, H. and Brydon, J. E., (1964) Interstratified montmorillonite-mica clays from subsoils of the Prairie Provinces, Western Canada Clays and Clay Minerals 13 151–173.Google Scholar
Kodama, H. and Brydon, J. E., (1968) A study of clay minerals in podzol soils in New Brunswick, Eastern Canada Clay and Clay Minerals 7 295–309.CrossRefGoogle Scholar
Kodama, H. and Schnitzer, M., (1969) Thermal analysis of a fulvic acid-montmorillonite complex Intern. Clay Conference 19691 765–774.Google Scholar
Lisitsa, V. D. and Tikhonov, S. A., (1969) Transformation of biotite in sod-podzol soils Pochvovedeniye (Soviet Soil Sci.) 11 98–106.Google Scholar
Mortland, M. M., (1961) Influence of some organic salts on the absorption of potassium by vermiculite Nature, Lond. 192 481–482.CrossRefGoogle Scholar
Mortland, M. M. and Ellis, B., (1959) Release of fixed potassium as a diffusion controlled process Proc. Soil Sci. Soc. Am. 23 363–364.CrossRefGoogle Scholar
Newman, A. C. D. and Brown, G., (1969) Delayed exchange of potassium from some edges of mica flakes Nature, Lond. 223 175–176.CrossRefGoogle Scholar
Rausell-Colom, J. A., Sweatman, T. R., Wells, C. B., Norrish, K., Hallsworth, E. C. and Crawford, D. V., (1965) Studies in the artificial weathering of mica Experimental Pedology London Butterworths.Google Scholar
Reed, M. G. and Scott, R. D., (1962) Kinetics of potassium release from biotite and muscovite in sodium tetraphenylboron solutions Proc. Soil Sci. Soc. Am. 26 437–440.CrossRefGoogle Scholar
Reed, M. G. and Scott, A. D., (1966) Chemical extraction of potassium from soil and micaceous minerals with solutions containing sodium tetraphenylboron—IV. Muscovite Proc. Soil Sci. Soc. Am. 30 185–188.CrossRefGoogle Scholar
Rich, C. I., (1960) Aluminum in interlayers of vermiculite Proc. Soil Sci. Soc. Am. 24 26–32.CrossRefGoogle Scholar
Rich, C. I., (1960) Ammonium fixation by two redyellow podzolic soils as influenced by interlayer Al in clay minerals Seventh Intern. Congr. Soil Sci. 1960 4 468–475.Google Scholar
Rich, C. I. and Obenshain, S. S., (1955) Chemical and clay mineral properties of a red-yellow podzolic soil derived from muscovite schist Proc. Soil Sci. Soc. Am. 19 334–339.CrossRefGoogle Scholar
Ross, G. J. and Kodama, H., (1970) Differential release of potassium from interstratified mica clay minerals as related to probable differences in their mica layer components Clays and Clay Minerals 18 151–156.CrossRefGoogle Scholar
Schnitzer, M. and Kodama, H., (1966) Montmorillonite: Effect of pH on its adsorption of a soil humic compound Science 153 70–71.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Smith, S. J., Clark, L. J. and Scott, A. D., (1968) Exchangeability of potassium in soils Ninth Intern. Congr. of Soil Science 1968 2 661–669.Google Scholar
Sokolova, T. A. and Shostak, V. V., (1969) Weathering of dioctahedral mica in a podzolic soil Pochvovedeniye 11 106–115.Google Scholar
Steyermark, A., (1961) Quantitative Organic Micro Analysis. 2nd New York Academic Press.Google Scholar
Syers, J. K., Campbell, A. S. and Walker, T. W., (1970) Contribution of organic carbon and clay to cation exchange capacity in a chronosequence of sandy soils Plant and soil 33 104–112.CrossRefGoogle Scholar