第3章土壤的基本性質2013

1、土壤肥料學土壤肥料學第一節(jié)第一節(jié) 土壤孔性、結構性、耕性土壤孔性、結構性、耕性土壤孔隙：土壤中土?；驁F聚土壤孔隙：土壤中土粒或團聚體之間以及團聚體內部的空隙。體之間以及團聚體內部的空隙。 植物根系伸展和土壤動物、植物根系伸展和土壤動物、微生物活動的地方微生物活動的地方 容納水分和空氣的空間容納水分和空氣的空間 物質和能量交換的場所物質和能量交換的場所土壤肥料學一、一、 土壤孔性土壤孔性p 土壤孔隙度（土壤孔隙度（Soil Porosity)：土壤孔隙的數(shù)量，：土壤孔隙的數(shù)量，即單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分即單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分數(shù)。表示土壤中各種大小孔隙的總和

2、。決定著土壤數(shù)。表示土壤中各種大小孔隙的總和。決定著土壤中氣、液兩相的總量。中氣、液兩相的總量。p 土壤孔隙比：指土壤中孔隙容積與土粒容積的比土壤孔隙比：指土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。值。衡量土壤孔隙的指標衡量土壤孔隙的指標土壤肥料學p 土壤孔隙類型：土壤孔隙的大小和比例，以及在土壤孔隙類型：土壤孔隙的大小和比例，以及在上下土層的分布。決定著氣、液兩相的比例。上下土層的分布。決定著氣、液兩相的比例。（一）土壤孔隙度（一）土壤孔隙度土壤孔隙度土壤孔隙度=土壤容積土壤容積-土粒容積土粒容積土壤容積土壤容積100%孔隙容積孔隙容積土壤容積土壤容積100%=土壤容積土壤容積土粒容積土粒容積100%

3、1-=土壤重量土壤重量/相對密度相對密度土壤重量土壤重量/容重容重1-100%=1- 容重容重/相對密度相對密度100%土壤肥料學土壤相對密度：即土壤比重，指單位容積土壤相對密度：即土壤比重，指單位容積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與44時同體積水重之比，無量綱。由于時同體積水重之比，無量綱。由于44時水的密度為時水的密度為1g/cm1g/cm3 3，所以土壤比重的數(shù)值，所以土壤比重的數(shù)值就等于土壤密度（單位容積土粒的干重）。就等于土壤密度（單位容積土粒的干重）。1、土壤相對密度（、土壤相對密度（Soil specific gravity）土壤肥料學土壤

4、比重數(shù)值的大小主要決定于土壤的物質組土壤比重數(shù)值的大小主要決定于土壤的物質組成：成：與土壤礦物組成和含量有關，與土壤礦物組成和含量有關，如：石英如：石英2.652.65，正長石正長石2.542.542.582.58，高嶺石，高嶺石2.62.62.652.65，蒙脫，蒙脫石石2.002.002.202.20。大多數(shù)土壤礦物的相對密度在。大多數(shù)土壤礦物的相對密度在2.62.62.72.7，一般取平均值，一般取平均值作為作為土壤比重。土壤比重。與土壤有機質含量有關，與土壤有機質含量有關，表土層有機質含量表土層有機質含量高，比重小于心土、底土，有機質比重高，比重小于心土、底土，有機質比重1.251.2

5、51.40g/cm1.40g/cm3 3。、土壤容重（、土壤容重（Soil bulk density）土壤容重：指單位容積土體（包括孔隙在內的原土壤容重：指單位容積土體（包括孔隙在內的原狀土）的干重。狀土）的干重。單位為單位為g/cmg/cm3 3或或t/cmt/cm3 3。土壤肥料學土壤肥料學不同土壤容重差別較大，受以下因素影響：不同土壤容重差別較大，受以下因素影響：土壤內部性狀：土粒排列、礦物組成和土壤內部性狀：土粒排列、礦物組成和含量、有機質含量、質地、結構、松緊度等。含量、有機質含量、質地、結構、松緊度等。砂質土容重砂質土容重1.21.21.8 g/cm3 1.8 g/cm3 ，粉質土

6、，粉質土1.01.01.5 g/cm3 1.5 g/cm3 。降水和人為生產活動，耕層變幅較大。降水和人為生產活動，耕層變幅較大。容重是十分重要的基本數(shù)據(jù)，在農業(yè)上，建筑、筑容重是十分重要的基本數(shù)據(jù)，在農業(yè)上，建筑、筑路、橋梁工程常用。路、橋梁工程常用。反映土壤松緊度，計算土壤孔隙度；決定種植作反映土壤松緊度，計算土壤孔隙度；決定種植作物的類型。物的類型。計算土壤重量：計算土壤重量：（土重，面土重，面積，土層深度，容重）積，土層深度，容重） 。計算土壤水分、有機質、養(yǎng)分、鹽分數(shù)量等，作計算土壤水分、有機質、養(yǎng)分、鹽分數(shù)量等，作為灌溉、排水、施肥的依據(jù)。為灌溉、排水、施肥的依據(jù)。土壤容重的作用土

7、壤容重的作用土壤肥料學土壤肥料學土壤孔隙比：是土壤中孔隙容積與土粒容土壤孔隙比：是土壤中孔隙容積與土粒容積的比值，也可以表示土壤孔隙的數(shù)量，積的比值，也可以表示土壤孔隙的數(shù)量，結構良好的耕層土壤的孔隙比應結構良好的耕層土壤的孔隙比應（二）土壤孔隙比（二）土壤孔隙比孔隙比孔隙比孔隙容積土粒容積孔隙容積土粒容積孔隙容積（土壤容積孔隙容積）孔隙容積（土壤容積孔隙容積）孔隙度（孔隙度）孔隙度（孔隙度）土壤肥料學土壤肥料學（三）土壤孔隙類型（三）土壤孔隙類型土壤孔隙度或土壤孔隙比只說明土壤孔隙土壤孔隙度或土壤孔隙比只說明土壤孔隙“量量”的問題，并未反映土壤孔隙的問題，并未反映土壤孔隙“質質”的差別，即使

8、兩種土壤的孔隙度和孔隙比的差別，即使兩種土壤的孔隙度和孔隙比相同，如果大小孔隙的數(shù)量分配不同，則相同，如果大小孔隙的數(shù)量分配不同，則它們的保水、蓄水、通氣以及其他性質也它們的保水、蓄水、通氣以及其他性質也會有顯著的差別。會有顯著的差別。土壤肥料學土壤肥料學土壤孔徑，指與一定的水吸力相當?shù)目讖剑型寥揽讖?，指與一定的水吸力相當?shù)目讖剑凶鲎霎斄靠讖交驅嵭Э讖疆斄靠讖交驅嵭Э讖?，它與孔隙的形狀及其，它與孔隙的形狀及其均勻性無關。均勻性無關。土壤水吸力與當量孔徑的關系用茹林公式表示：土壤水吸力與當量孔徑的關系用茹林公式表示：d3T式中：式中：孔隙的當量孔徑，單位；孔隙的當量孔徑，單位；土壤水吸力，單

9、位土壤水吸力，單位kPa；大括號表示；大括號表示量的數(shù)值量的數(shù)值1、土壤孔徑、土壤孔徑土壤肥料學土壤肥料學、土壤孔隙類型、土壤孔隙類型（）非活性孔，又叫（）非活性孔，又叫無效孔、束縛水孔無效孔、束縛水孔，是土，是土壤中最細微的孔隙，當量孔徑一般壤中最細微的孔隙，當量孔徑一般0.002 ，土壤水吸力土壤水吸力1500 Pa。這種孔隙幾乎總是被土。這種孔隙幾乎總是被土粒表面的吸附水所充滿，土粒對這些水有強烈吸粒表面的吸附水所充滿，土粒對這些水有強烈吸附作用，故保持在這種孔隙中的水分不易運動，附作用，故保持在這種孔隙中的水分不易運動，也不能被植物吸收利用。這類孔隙與土粒的大小也不能被植物吸收利用。這

10、類孔隙與土粒的大小和分散程度密切相關，即土粒愈細或愈分散，則和分散程度密切相關，即土粒愈細或愈分散，則非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通氣性非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通氣性差，耕性惡化，易板結，粘土中這種孔隙較多。差，耕性惡化，易板結，粘土中這種孔隙較多。非活性孔度非活性孔容積土壤容積非活性孔度非活性孔容積土壤容積土壤肥料學（）毛管孔隙：當量孔徑約為（）毛管孔隙：當量孔徑約為0.0020.02 ，土壤水吸力約為，土壤水吸力約為150 1500 Pa，具有，具有毛管作用。水分可借助毛管彎月面力保持貯毛管作用。水分可借助毛管彎月面力保持貯存在該類孔隙中。植物細根、原生動物和真存在該類

11、孔隙中。植物細根、原生動物和真菌等難以進入毛管孔隙中，但植物根毛和一菌等難以進入毛管孔隙中，但植物根毛和一些細菌可在其中活動，其中保貯的水分可被些細菌可在其中活動，其中保貯的水分可被植物吸收利用。壤土和結構好的土壤此孔隙植物吸收利用。壤土和結構好的土壤此孔隙較多。較多。毛管孔度毛管孔容積土壤容積毛管孔度毛管孔容積土壤容積（田間持水量凋萎含水量）（田間持水量凋萎含水量）容重容重土壤肥料學土壤肥料學（3）通氣孔隙通氣孔隙：當量孔徑約為：當量孔徑約為0.002 ，土壤水吸力土壤水吸力0.02mm，相應的土壤水吸力小于，相應的土壤水吸力小于1.5104 Pa，排水速度快，作物根能伸入其中。排水速度快，

12、作物根能伸入其中。小孔小孔：直徑：直徑0.020.002mm，排水速度較慢，常見，排水速度較慢，常見作物的根毛和某些真菌的菌絲體能進入其中。作物的根毛和某些真菌的菌絲體能進入其中。從農業(yè)生產需要來看，旱作土壤耕層通氣孔隙應從農業(yè)生產需要來看，旱作土壤耕層通氣孔隙應保持在保持在10%以上，大小孔隙之比為以上，大小孔隙之比為1:24較為合適。較為合適。通氣孔度通氣孔度=通氣孔容積通氣孔容積/土壤容積土壤容積100%土壤肥料學土壤肥料學1 1、土壤質地、土壤質地 粘質土孔隙度粘質土孔隙度454560%60%之間，以毛管孔和非活性之間，以毛管孔和非活性孔為主孔為主 ；砂質土孔隙度砂質土孔隙度33-45

13、%33-45%，通氣孔較多；，通氣孔較多；壤質土孔隙度壤質土孔隙度45-52%45-52%，有適量通氣孔又有較多毛，有適量通氣孔又有較多毛管孔，水氣協(xié)調，利于作物生長。管孔，水氣協(xié)調，利于作物生長。2 2、土壤有機質、土壤有機質 有機質多的土壤易形成團粒結構有機質多的土壤易形成團粒結構而孔度較高。而孔度較高。3 3、自然因素和土壤管理等、自然因素和土壤管理等土壤肥料學（四）影響土壤孔性的因素（四）影響土壤孔性的因素土壤肥料學（五）土壤孔隙狀況與土壤肥力、作物生（五）土壤孔隙狀況與土壤肥力、作物生長的關系長的關系1、土壤孔隙狀況與土壤肥力、土壤孔隙狀況與土壤肥力（1）影響土壤松緊狀況）影響土壤松

14、緊狀況（2）影響土壤保水、通氣能力）影響土壤保水、通氣能力（3）影響?zhàn)B分的有效化和保肥供肥性能）影響?zhàn)B分的有效化和保肥供肥性能（4）影響土壤的增溫與穩(wěn)溫）影響土壤的增溫與穩(wěn)溫2、土壤孔隙狀況與作物生長、土壤孔隙狀況與作物生長土壤孔隙狀況主要影響作物根系的穿插和土壤孔隙狀況主要影響作物根系的穿插和生長。生長。二、二、 土壤結構性土壤結構性（一）土壤結構性的概念（一）土壤結構性的概念土壤結構體土壤結構體是指是指土壤中的土粒相互黏結團聚土壤中的土粒相互黏結團聚成大小形狀和性質不同的聚合體稱之為土壤成大小形狀和性質不同的聚合體稱之為土壤結構體。結構體。土壤結構性土壤結構性是指是指土體中土壤結構體的大小

15、、土體中土壤結構體的大小、類型、數(shù)量、品質及其相互排列方式和相應類型、數(shù)量、品質及其相互排列方式和相應的孔隙狀況等的綜合特性。的孔隙狀況等的綜合特性。1 1、片狀結構體、片狀結構體：農民稱臥土，水平軸發(fā)育大大超：農民稱臥土，水平軸發(fā)育大大超過縱軸，呈扁平狀，厚度過縱軸，呈扁平狀，厚度1-5mm1-5mm。常出現(xiàn)于犁底層。常出現(xiàn)于犁底層和雨后或灌溉結殼。和雨后或灌溉結殼。（二）土壤結構體的類型（二）土壤結構體的類型2 2、柱狀、棱柱狀結構體、柱狀、棱柱狀結構體 ：在結構體形成時縱軸發(fā)育：在結構體形成時縱軸發(fā)育大于水平軸，在土體中直立，邊面不明顯稱大于水平軸，在土體中直立，邊面不明顯稱柱狀結構柱狀

16、結構體體。邊面棱角明顯稱。邊面棱角明顯稱棱柱狀結構棱柱狀結構。它常出現(xiàn)于北方干。它常出現(xiàn)于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重質地、干濕交替明顯的心旱半干旱，富含粉砂或粘重質地、干濕交替明顯的心底土中，群眾稱之為立土、豎土。表面有鐵質、錳質底土中，群眾稱之為立土、豎土。表面有鐵質、錳質膠膜形成棱柱狀結構，內部緊實。膠膜形成棱柱狀結構，內部緊實。3 3、塊狀結構體、核狀結構體、塊狀結構體、核狀結構體塊狀結構塊狀結構：農民稱之為：農民稱之為“坷垃坷垃”，縱軸與水平軸大體，縱軸與水平軸大體相等，邊面不明顯，分大塊狀、塊狀和碎塊狀。表土相等，邊面不明顯，分大塊狀、塊狀和碎塊狀。表土中多見塊狀與碎塊狀。常出現(xiàn)

17、于有機質缺乏瘠薄而粘中多見塊狀與碎塊狀。常出現(xiàn)于有機質缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤過干過濕耕作最易形成塊狀結構。重的土壤，土壤過干過濕耕作最易形成塊狀結構。核狀結構：核狀結構：表面有褐色膠膜，由石灰質鐵質膠膜膠結表面有褐色膠膜，由石灰質鐵質膠膜膠結而成，常出現(xiàn)于缺乏有機質的心、底土中，農民稱之而成，常出現(xiàn)于缺乏有機質的心、底土中，農民稱之為為“蒜瓣土蒜瓣土”。4 4、團粒結構、團粒結構 有機質豐富的自然土壤與耕作土壤有機質豐富的自然土壤與耕作土壤中，為近似球形疏松多孔的小土團。中，為近似球形疏松多孔的小土團。0.25-10 mm0.25-10 mm之間，之間，0.25 mm1717，壤土，壤土=

18、7-17=7-17，砂壤，砂壤土土7, 高嶺石高嶺石 陽離子：鹽堿土中，陽離子：鹽堿土中，NaNa+ +吸水使土壤脹縮性吸水使土壤脹縮性增加，濕時膨脹粘閉，干時收縮形成柱狀結構增加，濕時膨脹粘閉，干時收縮形成柱狀結構的土壤。的土壤。4 4、土壤松緊性、土壤松緊性 直接影響土壤耕作難易和耕直接影響土壤耕作難易和耕作質量，松緊性用堅實度表示，作質量，松緊性用堅實度表示，堅實度堅實度是指是指土壤抗壓縮的阻力，用壓縮單位土體所需的土壤抗壓縮的阻力，用壓縮單位土體所需的力來表示，單位力來表示，單位kg/cmkg/cm3 3。5 5、土壤結持性、土壤結持性 土壤在不同含水量時所表現(xiàn)土壤在不同含水量時所表現(xiàn)

19、出來的性狀出來的性狀。當土壤含水量由少至多時，。當土壤含水量由少至多時，土土壤結持狀態(tài)由：壤結持狀態(tài)由：堅硬堅硬酥軟酥軟可塑可塑粘韌粘韌濃漿濃漿薄漿。薄漿。土壤含土壤含水量水量干燥干燥濕潤濕潤潮濕潮濕濘濕濘濕多水多水極多水極多水土壤結土壤結持狀態(tài)持狀態(tài)堅硬堅硬酥軟酥軟可塑可塑粘韌粘韌濃泥漿濃泥漿 薄泥漿薄泥漿主要性主要性狀狀具有固體具有固體性質，不性質，不能捏合成能捏合成團團松散無可松散無可塑性，易塑性，易成團但不成團但不成塊成塊有可塑性，有可塑性，無粘著性無粘著性可塑性可塑性和粘著和粘著性性可受重可受重力影響力影響而流動而流動成懸浮體，成懸浮體，容易流動容易流動耕作阻耕作阻力力大大小小大大大

20、大大大小小耕作質耕作質量量成硬土塊成硬土塊成小土塊成小土塊成大土垡成大土垡成大土成大土垡垡成浮泥成浮泥漿漿成泥漿成泥漿宜耕性宜耕性不宜不宜宜宜不宜不宜不宜不宜不宜不宜宜稻田耕作宜稻田耕作土壤結持性與土壤耕性的關系土壤結持性與土壤耕性的關系 （二）土壤耕性的調節(jié)（二）土壤耕性的調節(jié)1 1、防止土壤壓板防止土壤壓板（土壤在降雨、灌溉、人畜踐踏和（土壤在降雨、灌溉、人畜踐踏和農機具的作用下由松變緊的過程）：改進農機具；農機具的作用下由松變緊的過程）：改進農機具；避免在土壤過濕時耕作；減少不必要的作業(yè)項目避免在土壤過濕時耕作；減少不必要的作業(yè)項目或實行聯(lián)合作業(yè)；實行免耕或少耕法?；驅嵭新?lián)合作業(yè)；實行免

21、耕或少耕法。2 2、注意土壤的宜耕狀態(tài)和宜耕期注意土壤的宜耕狀態(tài)和宜耕期；3 3、改良土壤耕性改良土壤耕性：增施有機肥、客土改良質地、合：增施有機肥、客土改良質地、合理灌排，適時耕作理灌排，適時耕作1、什么叫土壤容重？其有何作用？、什么叫土壤容重？其有何作用？2、土壤孔隙的作用、類型及衡量土壤孔性的、土壤孔隙的作用、類型及衡量土壤孔性的指標？指標？3、土壤結構的類型？、土壤結構的類型？4、為什么說有團粒結構的土壤是農業(yè)生產上、為什么說有團粒結構的土壤是農業(yè)生產上的理想土壤？創(chuàng)造團粒結構的措施有哪些？的理想土壤？創(chuàng)造團粒結構的措施有哪些？5、土壤耕性包括哪些？如何改良？、土壤耕性包括哪些？如何改

22、良？練習題練習題6、計算題：、計算題：（1） 計算一公頃計算一公頃(10000m2)耕層耕層20cm深度的深度的干土重。（測定土壤容重時，用環(huán)刀采取干土重。（測定土壤容重時，用環(huán)刀采取25cm3的土樣，稱量其濕土重為的土樣，稱量其濕土重為37.5g，已，已知其水分含量為知其水分含量為250 g/kg。）。）（2）已知某一土壤的容重為）已知某一土壤的容重為1.25 g/cm3，單，單位容積固體土粒的干重為位容積固體土粒的干重為1.6，計算該土壤的，計算該土壤的孔隙度和孔隙比。孔隙度和孔隙比。第二節(jié)第二節(jié) 土壤膠體與土壤吸收性能土壤膠體與土壤吸收性能膠體膠體，是一種分散質，粒子直徑介于，是一種分散

23、質，粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類粗分散體系和溶液之間的一類分散體分散體系系，分散質粒子大小在，分散質粒子大小在1nm-100nm之之間。間。 按按的不同可分為氣溶膠，固的不同可分為氣溶膠，固溶膠，液溶膠；溶膠，液溶膠； 按按分散質分散質的不同可分為粒子膠體、的不同可分為粒子膠體、分子膠體。分子膠體。一、土壤膠體一、土壤膠體硅氧片硅氧片鋁氧片鋁氧片硅氧片硅氧片鋁氧片鋁氧片硅氧片硅氧片+ - + - + -+ - + -+ - + - - + + - - +微粒核微粒核定位離子層定位離子層 非活性補償離非活性補償離子層子層擴散層擴散層土壤溶土壤溶液液-補償離子層補償離子層1、微粒核（膠核

24、）：、微粒核（膠核）：核心、基本物質。腐殖質、核心、基本物質。腐殖質、SiO2、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽、蛋白質及有機無、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽、蛋白質及有機無機膠體分子群。機膠體分子群。2、雙電層：、雙電層：（1）決定電位離子層：是固定在膠核表面，并決定）決定電位離子層：是固定在膠核表面，并決定其電荷和電位其電荷和電位 一層離子。它是由膠體表面的分子解離一層離子。它是由膠體表面的分子解離為離子，或從溶液中吸附某一種離子而構成。為離子，或從溶液中吸附某一種離子而構成。（2）補償離子層：由于膠體表面決定電位離子層帶）補償離子層：由于膠體表面決定電位離子層帶電，產生電場和靜電引力，吸附土壤溶液中

25、帶相反電電，產生電場和靜電引力，吸附土壤溶液中帶相反電荷的離子，形成補償離子層。荷的離子，形成補償離子層。 粘土礦物晶面上的羥基（粘土礦物晶面上的羥基（ OH）解離出）解離出H+，使膠體帶負電荷。是使膠體帶負電荷。是1:1型粘土礦物帶點的主型粘土礦物帶點的主要原因。要原因。 含水鐵、鋁氧化物的解離：兩性膠體，低于含水鐵、鋁氧化物的解離：兩性膠體，低于pH0pH0時，解離出時，解離出OHOH-，使膠體帶正電；反之，解，使膠體帶正電；反之，解離出離出H+，使膠體帶負電。，使膠體帶負電。 腐殖質上某些原子團的解離：羧基（腐殖質上某些原子團的解離：羧基（COOHCOOH）和酚羥基可解離出和酚羥基可解離

26、出H+而帶負電荷，氨基而帶負電荷，氨基（NHNH2 2）可在低）可在低pH0pH0吸附吸附H+而帶正電荷。而帶正電荷。 含水氧化硅解離出含水氧化硅解離出H+使膠體帶負電荷。使膠體帶負電荷。 溶膠溶膠凝膠凝膠凝聚凝聚分散分散土壤膠體為什么具有分散和凝土壤膠體為什么具有分散和凝聚作用？聚作用？二、土壤吸收性能二、土壤吸收性能（一）土壤吸收性的類型（一）土壤吸收性的類型（二）土壤的離子交換作用（二）土壤的離子交換作用（2 2）陽離子交換作用的基本特征）陽離子交換作用的基本特征 可逆反應可逆反應：任何一方的反應都不能進行到底，：任何一方的反應都不能進行到底，反復浸提（交換性陽離子測定），才能把膠體表面

27、反復浸提（交換性陽離子測定），才能把膠體表面上的鈣離子和鉀離子全部交換出來；上的鈣離子和鉀離子全部交換出來； 反應迅速反應迅速：在土壤水分能使補償離子充分水化的：在土壤水分能使補償離子充分水化的情況下，一般的交換反應只需幾秒鐘。情況下，一般的交換反應只需幾秒鐘。 等量交換等量交換：等摩爾交換或等量電荷交換，例如，：等摩爾交換或等量電荷交換，例如，2020克克CaCa2+2+可以和可以和39.139.1克克K K+ +交換交換土壤土壤膠粒膠粒土壤土壤膠粒膠粒Ca2+NH4+3K+ Ca2+ +NH4+ K+K+K+（3 3）陽離子交換能力）陽離子交換能力 FeFe3+3+AlAl3+3+H H+

28、 +CaCa2+2+MgMg2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +p 離子價：離子價：高價離子交換能力低價離子高價離子交換能力低價離子 p 離子半徑和離子水化半徑：離子半徑和離子水化半徑：同價離子，離子半徑同價離子，離子半徑大的、水化半徑小的交換能力大，大的、水化半徑小的交換能力大，p 離子的運動速度：離子的運動速度：H H+ +水化很弱只與水化很弱只與1 1個水分子結合個水分子結合，H H3 3O O+ +半徑很小，運動速度快，因此交換能力大于二半徑很小，運動速度快，因此交換能力大于二價離子。價離子。p 離子濃度：離子濃度：交換能力弱的離子在濃度足夠大的情交換能力弱的離子在濃

29、度足夠大的情況下，可以交換吸附濃度低的高價離子。況下，可以交換吸附濃度低的高價離子。離子半徑、水化半徑與交換能力的關系離子半徑、水化半徑與交換能力的關系（4 4）陽離子交換量陽離子交換量（Cation Exchange Cation Exchange CapacityCapacity，CECCEC ) )：指在一定：指在一定pHpH時每千克干土時每千克干土所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)，單所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)，單位位cmol/kgcmol/kg。土壤土壤CECCEC大小受這些因素影響：大小受這些因素影響： 膠體含量膠體含量：？：？ 膠體類型膠體類型：？：？ 土壤土壤PHP

30、H值值：？：？ 膠體含量膠體含量：土壤膠體物質越多（包括礦質膠：土壤膠體物質越多（包括礦質膠體、有機膠體和復合膠體），則體、有機膠體和復合膠體），則CECCEC越大。越大。 膠體類型膠體類型2:1型礦物型礦物1:1型礦物，有機膠體型礦物，有機膠體無機膠體無機膠體 土壤土壤PHPH值值：影響可變電荷的多少，一般：影響可變電荷的多少，一般PHPH值值升高，升高，H H+ +解離，可變負電荷逐漸增多，解離，可變負電荷逐漸增多，CECCEC也也隨之增加。隨之增加。（5 5）土壤的鹽基飽和度土壤的鹽基飽和度（base saturation base saturation percentagepercen

31、tage） ：指土壤中交換性鹽基離子（：指土壤中交換性鹽基離子（K K+ +、NaNa+ +、NHNH4+4+、CaCa2+2+ 、MgMg2+2+等）總量占陽離子交換等）總量占陽離子交換量的百分數(shù)。量的百分數(shù)。鹽基飽和度（鹽基飽和度（%）=交換性鹽基離子總量（交換性鹽基離子總量（cmol/kg土）土）陽離子交換量（陽離子交換量（cmol/kg土）土）100%鹽基飽和度與土壤酸堿反應關系密切：鹽基飽和度與土壤酸堿反應關系密切： 鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性，如干鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性，如干旱、半干旱和半濕潤氣候地區(qū)；旱、半干旱和半濕潤氣候地區(qū)； 鹽基飽和度小的土壤呈酸性，如濕熱的南鹽

32、基飽和度小的土壤呈酸性，如濕熱的南方。方。思考：思考： 我國土壤的鹽基飽和度呈現(xiàn)什么特點？我國土壤的鹽基飽和度呈現(xiàn)什么特點？（6 6）影響交換性陽離子有效度的因素影響交換性陽離子有效度的因素 交換性陽離子的飽和度交換性陽離子的飽和度 陪補離子效應陪補離子效應 陽離子的非交換性吸收陽離子的非交換性吸收 交換性陽離子的飽和度交換性陽離子的飽和度某離子飽和度愈大，被交換而解吸的機會愈某離子飽和度愈大，被交換而解吸的機會愈多，則有效度愈大。多，則有效度愈大。 陪補離子效應陪補離子效應陪補離子：與某離子同時存在的其他離子，均稱為該陪補離子：與某離子同時存在的其他離子，均稱為該離子的陪補離子。離子的陪補離

33、子。陪補離子種類不同，有效性不同陪補離子種類不同，有效性不同陪補離子和被陪補離子吸附的先后順序：先陪補離子和被陪補離子吸附的先后順序：先吸附的有效性低，后吸附的有效性高吸附的有效性低，后吸附的有效性高 陽離子的非交換性吸收（陽離子的非交換性吸收（K+、NH4+）固定機制：層狀鋁硅酸鹽粘粒礦物晶層表面具固定機制：層狀鋁硅酸鹽粘粒礦物晶層表面具有六個硅氧四面體連成的網穴，穴半徑約為有六個硅氧四面體連成的網穴，穴半徑約為0.14 nm，其，其大小與大小與K+ （ 0.133） 、 NH4+ （ 0.143 ）的半徑相近，原來吸附在晶層表面）的半徑相近，原來吸附在晶層表面的陽離子可被的陽離子可被K+

34、、 NH4+交換，當粘粒礦物脫交換，當粘粒礦物脫水收縮時，極易被擠壓陷入網穴中，成為非交水收縮時，極易被擠壓陷入網穴中，成為非交換性離子，降低了對植物的有效性。此即為換性離子，降低了對植物的有效性。此即為“晶格固定晶格固定”。鉀、銨的飽和度愈大，愈易。鉀、銨的飽和度愈大，愈易發(fā)生晶格固定。發(fā)生晶格固定。 土壤溶液中的陰離子可以被帶正電膠土壤溶液中的陰離子可以被帶正電膠體吸附，但是土壤對陰離子吸附和保持機體吸附，但是土壤對陰離子吸附和保持機理比陽離子更為復雜，往往和化學固定、理比陽離子更為復雜，往往和化學固定、專性吸附等交織在一起。專性吸附等交織在一起。 一般土壤中存在的陰離子常按被土壤吸附一般

35、土壤中存在的陰離子常按被土壤吸附保持的難易程度分為三類：保持的難易程度分為三類：（1 1）易于被土壤吸附的陰離子易于被土壤吸附的陰離子 如磷酸根（如磷酸根（H H2 2POPO4 4- - HPO HPO4 42- 2- POPO4 43-3-）、硅酸根（）、硅酸根（HSiOHSiO3 3- -、SiOSiO3 32-2-）和某些有機酸的陰離子（如草酸根）和某些有機酸的陰離子（如草酸根）（2 2）吸附作用很弱或進行負吸附的離子吸附作用很弱或進行負吸附的離子 如如ClCl- -、NONO3 3- - 、 NONO2 2- -出現(xiàn)負吸附（固體表面濃度低出現(xiàn)負吸附（固體表面濃度低于溶液中濃度）極易隨

36、水流失。于溶液中濃度）極易隨水流失。（3 3）中間類型的陰離子中間類型的陰離子 如如SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -、及某些有機酸（如醋酸根）的陰離子，土壤、及某些有機酸（如醋酸根）的陰離子，土壤吸收它們的能力介于以上兩類之間。吸收它們的能力介于以上兩類之間。影響土壤對陰離子吸收的因素：影響土壤對陰離子吸收的因素： 陰離子的價數(shù)：陰離子的價數(shù)：價數(shù)愈大，吸收力愈強。土壤對常價數(shù)愈大，吸收力愈強。土壤對常見陰離子的吸收力大小順序如下：見陰離子的吸收力大小順序如下： OH- PO43- SO42- Cl-、NO3-N。（。（OH-因離子半徑小，能同因離子半徑

37、小，能同帶正電荷膠粒的雙電層中的鐵、鋁離子結合，生成帶正電荷膠粒的雙電層中的鐵、鋁離子結合，生成解離度很小的化合物）解離度很小的化合物） 膠體組成成分：膠體組成成分：隨著土壤膠體中鐵、鋁氧化物增多，隨著土壤膠體中鐵、鋁氧化物增多，土壤吸收陰離子的能力也逐漸增大。土壤吸收陰離子的能力也逐漸增大。 土壤土壤pH值：值：堿性加強，增大負電荷量，土壤膠體堿性加強，增大負電荷量，土壤膠體對陰離子的吸收力減弱；酸性增強，正電荷增加，對陰離子的吸收力減弱；酸性增強，正電荷增加，則吸收力增強。則吸收力增強。練習題練習題1、什么叫土壤膠體？其類型有哪些？、什么叫土壤膠體？其類型有哪些？2、什么叫土壤吸收性？其類

38、型有哪些？、什么叫土壤吸收性？其類型有哪些？3、什么是土壤陽離子交換量和土壤鹽基飽、什么是土壤陽離子交換量和土壤鹽基飽和度？和度？1、根據(jù)酸堿質子論：凡能給出質子（、根據(jù)酸堿質子論：凡能給出質子（H+）的物）的物質就是酸，能接受質子的物質就是堿：質就是酸，能接受質子的物質就是堿： HB H+B-2、酸和堿可以是陽離子、陰離子或中性分子；、酸和堿可以是陽離子、陰離子或中性分子；如果一種物質既能提供質子、又能接受質子，則如果一種物質既能提供質子、又能接受質子，則可以是酸又可以是堿?？梢允撬嵊挚梢允菈A。 是指土壤溶液的反應（是指土壤溶液的反應（soil reaction），它反映土壤溶液中），它反映

39、土壤溶液中H+濃度與濃度與OH-濃濃度的比例，同時也決定于土壤膠體上致酸離子度的比例，同時也決定于土壤膠體上致酸離子（H+或或Al3+）或堿性離子（）或堿性離子（Na+）的數(shù)量及土壤）的數(shù)量及土壤中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量。中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量。土壤酸性（土壤酸性（soil acidity），一方面與溶液），一方面與溶液中中H+濃度相關，另一方面更多的是與土濃度相關，另一方面更多的是與土壤膠體上吸附的致酸離子（壤膠體上吸附的致酸離子（H+或或Al3+）有）有密切關系。密切關系。土壤中酸性的主要來源土壤中酸性的主要來源： 膠體上吸附的膠體上吸附的H+或或Al3+； CO2溶于水所形成的

40、碳酸；溶于水所形成的碳酸； 有機質分解產生的有機酸；有機質分解產生的有機酸； 氧化作用產生少量無機酸；氧化作用產生少量無機酸； 施肥加入的酸性物質；施肥加入的酸性物質； 土壤土壤膠粒膠粒xHyAl+(x+3y)K+ =土壤土壤膠粒膠粒(x+3y)K +xH+yAl3+潛性酸潛性酸活性酸活性酸離子交換作用離子交換作用水解作用水解作用土壤膠粒土壤膠粒H + KCl =土壤膠粒土壤膠粒+ H+Cl-K土壤膠粒土壤膠粒Al + 3KCl =土壤膠粒土壤膠粒+ AlCl3KKKAlCl3 + H2O = Al(OH)3 + 3H+3Cl-土壤膠粒土壤膠粒H + Na+ =土壤膠粒土壤膠粒+ H2ONa土

41、壤膠粒土壤膠粒Al + 3 =土壤膠粒土壤膠粒+ Al(OH)3 +3 HNaNaNa + H2O = H + NaOH土壤膠粒土壤膠粒M M +H+H+ + = = 土壤膠粒土壤膠粒H H + + M M+ + 當土壤溶液中當土壤溶液中H H+ +增加時，膠體表面的交換性鹽基增加時，膠體表面的交換性鹽基離子與溶液中的離子與溶液中的H+H+交換，使土壤溶液中交換，使土壤溶液中H H+ +的濃度基的濃度基本無變化或變化很小。本無變化或變化很小。土壤膠粒土壤膠粒H H + +MOHMOH = = 土壤膠粒土壤膠粒M M + + H H2 2O O 當土壤溶液中加入當土壤溶液中加入MOHMOH時，解

42、離產生時，解離產生M M+ +或或OHOH- -，由，由于于M M+ +與膠體上交換性與膠體上交換性H H+ +交換，交換，H H+ +轉入溶液中，同轉入溶液中，同OHOH- -生成生成H H2 2O O，pHpH變化極小。變化極小。H H2 2COCO3 3+ Ca(OH)+ Ca(OH)2 2 = =CaCOCaCO3 3 + 2H+ 2H2 2O ONaNa2 2COCO3 3 + 2HCl =+ 2HCl = H H2 2COCO3 3 + 2NaCl+ 2NaClR-CH-R-CH-COOHCOOHNHNH2 2+ HCl = R-CH-COOH+ HCl = R-CH-COOHNHNH3 3ClClR-CH-R-CH-COOHCOOHNHNH2 2+ NaOH = R-CH-COONa + H+ NaOH = R-CH-COONa + H2 2O ONHNH2 2( (氨基酸氯化銨鹽）氨基酸氯化銨鹽）( (氨基酸鈉）氨基酸鈉）2Al(H2Al(H2 2O)O)6 63+3+2OH+2OH- - = =AlAl2 2(OH)(