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紫色母岩和土壤中的钛

作　者: 杨剑虹
导　师: 谢德体；魏朝富
学　校: 西南农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 紫色母岩紫色土钛钛值
分类号: P618.2
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 79次
引　用: 3次
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内容摘要

钛是地球上藏量占第九位最丰的元素（克拉克值0.57%）,是地壳中占第七位的成矿元素,在地壳中的平均丰度是0.63%。就全世界土壤而言,全钛含量约为3.0～6.0g（TiO₂）·kg^-1,平均为4.6g（TiO₂）·kg^-1,其元素含量属中量元素水平。从现有的资料统计,我国土壤中全钛含量在2.0～39.0g（TiO₂）·kg^-1之间。在紫色母岩和土壤中,钛的含量为2.5～20g（TiO₂）·kg^-1,平均值为6.7g（TiO₂）·kg（-1）,总体位于中～高含量水平。作为最主要的造岩元素之一,钛以各种含钛矿物的形式存在于所有类型的岩石中。钛的原生和次生矿物主要有:钛铁矿、板钛矿、金红石、榍石,无定型的白钛石矿、锐钛矿等。此外,钛在火成岩、沉积岩和变质岩中,还往往与硅、铁和铝的原生矿物伴生在一起,或以类质同晶体存在于原生和次生铝硅酸盐粘土矿物晶格中,也可以浸入各类长石或以金红石侵入体的形态存在于石英当中。一般认为,钛在火成岩中的含量高于沉积岩;其中,基性火成岩高于酸性火成岩,河湖相沉积岩或浅海相沉积岩高于海相沉积岩。目前认为:在地球化学的表生——迁移——沉积旋回中,钛属于弱活性元素,化学迁移强度极弱。因此,土壤中钛含量的高低与土壤母质含钛水平关系最为密切;同时,由于不易迁移,导致随土壤风化发育程度的加深,钛可能在土壤中相对富集;因而,在深度发育的土壤中,钛往往较为丰富。土壤中含钛矿物的种类较多,目前,在土壤中已发现的钛的独立矿物数目,就可达60种以上。而在土壤钛的各种伴生矿物中,钛以不同的比例形成各种铝硅酸盐粘土矿物和复合的、无定型的氧化物、水合物、羟基化物等。和硅酸盐粘土矿物中的“Si—O”键一样,“Ti—O”也具有相当的稳定性,据认为,其化学键的强度仅次于“Al—O”健,可达5908～7216kJ·mol^-1。因此,由钛取代Si或Al所形成的粘土矿物,应具有一定的稳定性。除矿物形态或无定型态以外,土壤中也许还存在钛的有机配位反应,这种反应如果确实存在的话,土壤中就应该存在有机钛络合或有机钛缔合钛,同时,也应该有一定数量的钛的离子态化合物存在。但这些配位态或离子态化合物的形式、化学性质、可溶性状、与土壤胶体之间的化学过程目前不清楚。而这些形式的钛,应该是土壤中最容易被提取剂所提取,或者说也是与植物的有效性最密切相关的钛的组成部分。从生物学的角度,目前并无确切的依据证明钛是植物生长所必须的营养元素,但大量的实验表明了钛对植物某些生理功能具有明显的促进作用。不同种类植物体中钛的含量差异极大,低的只有不足1g（Ti）·kg^-1,高时则可达100g（TiO₂）·kg^-1。但对于各种植物的实际最佳需要

全文目录

摘要  6-10
Abstract  10-16
第1章文献综述  16-28
  1.1 钛的基本化学性质  16-17
  1.2 钛的地球化学特征  17
  1.3 土壤中的钛  17-21
    1.3.1 土壤中钛的含量水平  17-18
    1.3.2 土壤中钛的存在形态  18-19
    1.3.3 土壤中钛的剖面分布  19
    1.3.4 土壤中钛的溶解与沉淀  19-20
    1.3.5 钛与土壤理化性质  20-21
  1.4 土壤中钛的测定方法  21-22
    1.4.1 全钛含量的测定  21-22
    1.4.2 可溶性钛的测定  22
  1.5 动植物中的钛  22-23
    1.5.1 一般植物中钛的含量和分布  22-23
    1.5.2 动物体中的钛  23
  1.6 钛的生理功能和对作物产量的影响  23-24
  1.7 钛肥的研制和应用  24-25
  1.8 小结  25-28
第2章立题依据和研究方案  28-31
  2.1 立题依据  28-29
  2.2 研究方案  29-31
    2.2.1 研究目标  29
    2.2.2 研究内容  29-30
    2.2.3 研究方法  30
    2.2.4 技术路线  30-31
第3章实验材料与方法  31-40
  3.1 样品采集制备  31-34
    3.1.1 母岩样品的采集  31-34
    3.1.2 土壤样品的采集  34
    3.1.3 土壤胶体样品的制备  34
  3.2 样品测定  34-38
    3.2.1 母岩及土壤中全钛含量测定方法的比较  34-36
    3.2.2 土壤和母岩中无定型TiO_2含量测定  36-37
    3.2.3 土壤可溶性钛含量测定方法比较  37-38
    3.2.4 岩石和土壤中全量Fe、Ca、Mg、Mn测定  38
    3.2.5 常规项目测定  38
  3.3 土壤对钛吸附、固定  38-39
    3.3.1 土壤对Ti~(2+)的吸附固定  38-39
    3.3.2 土壤对Ti~(3+)的吸附固定  39
  3.4 母岩、土壤颜色比较标准  39-40
第4章研究结果与分析  40-70
  4.1 母岩和土壤中全钛、无定型TiO_2测定方法比较  40-44
    4.1.1 全钛的测定  40-42
    4.1.2 无定型TiO_2的测定  42-44
    4.1.3 小结  44
  4.2 紫色土壤中可溶性钛提取方法比较  44-50
    4.2.1 提取方法及提取条件  45-46
    4.2.2 提取结果比较  46-49
    4.2.3 小结  49-50
  4.3 不同紫色母质中钛含量  50-60
    4.3.1 各地质时期紫色母质中全钛含量  50
    4.3.2 紫色母岩中钛含量与岩性的关系  50-52
    4.3.3 紫色母岩中钛与母岩原始风化度  52-56
    4.3.4 紫色母岩颜色与钛含量的关系  56-59
    4.3.5 小结  59-60
  4.4 各地质时期紫色母岩发育的土壤中全钛和无定型TiO_2含量  60-62
    4.4.1 各紫色母岩发育土壤中全钛含量  60
    4.4.2 各紫色母质发育土壤中无定型TiO_2含量和土壤“钛值”水平  60-62
    4.4.3 小结  62
  4.5 紫色土壤中钛与土壤发育程度的关系  62-65
    4.5.1 紫色土壤总钛水平与土壤发育程度  62
    4.5.2 紫色土壤中无定型TiO_2与土壤发育程度  62-63
    4.5.3 土壤钛值与紫色土壤的发育程度  63-64
    4.5.4 钛在紫色土剖面中的分布  64-65
    4.5.5 小结  65
  4.6 紫色土中钛的形态及溶解特性  65-68
    4.6.1 不同提取剂对紫色土壤中钛的提取量  65-66
    4.6.2 钛的溶解性与土壤条件  66
    4.6.3 土壤有机质与可溶性钛  66-67
    4.6.4 紫色土壤中钛的形态划分  67-68
    4.6.5 小结  68
  4.7 紫色土壤对钛的阳离子吸附和固定  68-70
    4.7.1 Ti~(2+)等温吸附的Langmuir方程拟合  68-69
    4.7.2 Ti~(3+)等温吸附  69-70
第5章结论与建议  70-74
  5.1 结论  70-72
  5.2 创新点  72
    5.2.1 方法创新  72
    5.2.2 理论创新  72
  5.3 建议  72-74
主要参考文献  74-77
致谢  77-78
在校期间参加课题与发表论文  78

紫色母岩和土壤中的钛

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