土壤離子交換

1、關(guān)于土壤的離子交換第一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤的離子交換現(xiàn)象，是重要的土壤電化學(xué)性質(zhì)之一，一般用交換容量大小和離子吸附力的強弱兩個指標來衡量。 第二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 這兩個指標，同土壤膠體的種類、數(shù)量、構(gòu)造以及介質(zhì)中的離子種類，濃度和pH值等環(huán)境條件有關(guān)，因而十分復(fù)雜，不同土壤之間存在著很大的差別。第三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月研究土壤的離子交換，有兩方面的重要意義：1、可以闡明土壤類型的發(fā)生學(xué)特征，做為土壤 分類的根據(jù)；2、了解土壤的肥力特性，指導(dǎo)土壤管理和對農(nóng) 作物施肥。 第四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6

2、月第一節(jié) 土壤膠體的帶電性第五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤膠體： 是指那些粒徑大小在0.0010.1微米的固體顆粒。 當粒徑小到這個范圍時，呈現(xiàn)膠體性質(zhì)。第六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 關(guān)于土壤膠體的范圍，有不同的觀點，5微米、2微米、1微米、0.5微米也被當作上限。第七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤能夠進行離子交換，根本原因是土壤膠粒具有帶電性。土壤膠粒一般是帶負電荷, 有的帶正電荷，有的因環(huán)境不同，即可帶正電荷，又可帶負電荷。 第八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤膠體帶電荷的種類及數(shù)量，直接關(guān)系到吸附離子的種類和數(shù)

3、量，因此，首先必須了解土壤膠體電荷性質(zhì)及其變動的原因 。 第九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、土壤電荷的種類和來源 土壤的電荷主要集中在土壤膠體上。 土壤膠體可分為3類。第十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一類 無機膠體，如鋁硅酸鹽粘土礦物， 金屬氧化物和硅酸等；第二類 有機膠體，即腐殖質(zhì)顆粒；第三類 有機無機復(fù)合膠體，是膠體存在的 主要形式。 第十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 永久電荷 (Permanent charge) 鋁硅酸鹽粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)單位，是硅氧四面體和鋁氧八面體。硅氧四面體中的硅和鋁氧八面體中的鋁，都可被離子半徑相近而離

4、子價不同的其他離子所代替，從而使粘土礦物的晶格中出現(xiàn)剩余電荷。 第十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 由同晶異質(zhì)代替作用而產(chǎn)生的電荷，稱為永久電荷。 永久電荷不受介質(zhì)pH的影響，因而電荷量比較恒定。第十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 可變電荷 (pH-dependent charge，variable charge） 土壤可變電荷，是數(shù)量隨介質(zhì)pH值升降而改變的電荷。 第十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月可變電荷產(chǎn)生的原因：1、膠核表面分子的解離 如腐殖質(zhì)具有羧基、酚羥基和羥基，這些功能團若存在于腐殖質(zhì)膠粒的表面，可產(chǎn)生解離，使膠粒上負電荷增加

5、。第十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月層狀鋁硅酸鹽膠體上，也可產(chǎn)生可變電荷： 四面體邊面上同Si連接的OH基，可在堿性條件下，解離出H+，使膠核上負電荷增加： Si-OH + OH- Si-O- + H2O第十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁八面體上-OH解離，釋放出H+，使膠核負電荷增加： =Al-OH =Al-O-+H+第十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 產(chǎn)生正電荷： Fe(OH)3 Fe(OH) 2+ + OH- Al(OH)3 Al(OH)2+ + OH-第十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、粘土礦物晶格上的斷鍵 粘土礦物

6、經(jīng)過研磨后，能增加負電荷。各種粘土礦物晶格的邊緣上或面角上，都可發(fā)生斷碎，使四面體上SiO鍵，或八面體上Al-O鍵斷裂，造成“Si”、“Al”、“O”斷鍵，產(chǎn)生可變電荷。第十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(三) 零點電荷（Zero point charge, ZPC） 如果在某個pH值時，粘土礦物表面上既不帶正電荷，也不帶負電荷，其表面電荷等于零，此時的pH值稱為零點電荷。 第二十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、土壤電荷的數(shù)量和密度 土壤電荷的數(shù)量決定吸附離子的數(shù)量。單位重量土壤的負電荷愈多，對陽離子的吸附量越大。 第二十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022

7、年6月 土壤電荷的密度則決定離子吸附強度，電荷密度越大，吸附力越強。第二十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤對離子的吸附數(shù)量和吸附強度，對保存和供給植物速效養(yǎng)分都有重要影響。第二十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 土壤電荷的數(shù)量 土壤電荷的數(shù)量，以單位重量土壤所帶電荷的毫當量數(shù)、厘摩爾或毫摩爾數(shù)來表示。1、土壤質(zhì)地 一般說來，土壤質(zhì)地越細，其電荷數(shù)量愈大。大于2微米的粉砂或砂粒，其電荷較少。第二十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 土壤電荷的數(shù)量 土壤電荷的數(shù)量，以單位重量土壤所帶電荷的毫當量數(shù)、厘摩爾或毫摩爾數(shù)來表示。1、土壤質(zhì)地 一般

8、說來，土壤質(zhì)地越細，其電荷數(shù)量愈大。大于2微米的粉砂或砂粒，其電荷較少。第二十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、土壤膠體的種類： 有機膠體 200500 me/100g 無機膠體 平均1080 me/100g 高嶺石 515 me/100g 伊利石 2040 me/100g 蒙脫石 60120 me/100g第二十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、土壤pH 土壤pH值的高低，主要影響可變電荷的數(shù)量，從而影響總電荷量。第二十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、有機無機膠體的復(fù)合程度 在土壤中，有機膠體和無機膠體很難長期單獨存在，總要形成復(fù)合體，這種復(fù)

9、合對膠體電荷來講，是非加和性的，即形成復(fù)合體的負電荷，小于結(jié)合前各自電荷的總和。 第二十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月原因：帶負電荷的有機膠體與帶正電荷的鐵鋁氧化物的復(fù)合作用，消耗了一部分負電荷。(2) 有機膠體被多價陽離子凝聚在無機膠體表 面。 第二十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 土壤電荷的密度 土壤電荷的密度，是指單位面積上的電荷數(shù)量。 根據(jù)這個定義，凡是影響電荷數(shù)量的因素，以及影響土壤表面積的因素，都能影響土壤的電荷密度。 第三十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤的電荷密度具有不均勻性，不僅在不同種類的膠體表面電荷密度不同，而且同一

10、膠體顆粒的不同部位上，電荷密度也不相同。 第三十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤膠體的表面積，可分為外表面積和內(nèi)表面積。內(nèi)表面積指膨脹性粘粒礦物晶層之間的表面積。 第三十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 表 3-1土壤中常見粘土礦物的比表面積（m2g-1）膠體種類內(nèi)表面積外表面積總表面積蒙脫石蛭 石水云母高嶺石埃洛石水化埃洛石水鋁英石700-750400-7500-500400130-40015-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800第三十三張，PPT共

11、一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月表示電荷密度的方法1、每平方厘米的毫摩爾數(shù)：mmolcm-22、每平方厘米的微庫侖：微庫侖cm-23、每平方厘米的靜電單位：靜電單位cm-24、每個交換點占有的面積：nm2第三十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 膠體微粒 膠核 雙電層 決定電位離子層（內(nèi)） 補償離子層（外） 非活性離子層擴散層 三、土壤膠體的構(gòu)造膠粒第三十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （一）微粒核（膠粒） 由無機膠體和有機膠體等分子群組成。 （二）決定電位離子層 是固定在微粒核表面的一層離子，由微 粒核表面分子解離，或從溶液中吸附的離子 構(gòu)成，使微粒核帶電。 第三

12、十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （三）補償離子層 由于微粒核表面帶電，它能從土壤溶液中吸附與決定電位離子層電荷符號相反，數(shù)量相等的離子，形成補償離子層。 第三十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 補償離子層可分為非活性層和擴散層。其中擴散層中的離子活性大，可與土壤溶液中的離子互相交換。 第三十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 土壤的陽離子交換第四十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月吸附過程：離子從土壤溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上，稱 為離子的吸附過程；解吸過程：膠體上吸附的離子轉(zhuǎn)移到土壤溶液

13、中 去，稱為離子解吸過程。第四十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 這兩個過程是相反的，吸附和解吸的結(jié)果，使土壤溶液中的離子和土壤膠體上的離子相互換位，這個過程叫離子交換。 第四十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 所有的陽離子都可以相互交換，稱為陽離子交換作用，可用下面的方程式說明：第四十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、陽離子交換作用的特點（一）陽離子交換是可逆的 被代換下來的陽離子，可以重新回到膠體上去，而吸附的陽離子也可以再回到土壤溶液中去。 第四十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在一定條件下，一種陽離子在土壤膠體和土壤溶液中的比

14、例不變，但在土壤膠體上和土壤溶液中的離子并不是同一批離子，而是在不斷地輪換。 第四十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 陽離子交換作用的可逆性在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是很有意義的。當植物根系吸收了陽離子養(yǎng)料，土壤溶液中該離子濃度降低時，膠體上的陽離子可以進入溶液補充；施肥時，溶液中離子濃度過高，又可向膠體轉(zhuǎn)移，儲存在膠體上。 第四十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 陽離子交換是等當量進行的 陽離子交換是有數(shù)量關(guān)系的，即依離子價為根據(jù)的等當量交換，如1個Ca+2可以交換2個K+，1個Fe+3則可交換3個K+。 第四十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(三) 服從質(zhì)

15、量作用定律 離子價較低，交換能力較弱的陽離子，如果提高了它的濃度，也可以交換離子價較高，吸附能力較強的陽離子。 這對土壤的保肥供肥性有重要意義。第四十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月F =1ec ea Qrc2二、影響陽離子交換能力的因素(一) 陽離子本身的性質(zhì)1、電荷量的影響 離子吸附是固相表面與離子之間的靜電作用造成的，固相表面與離子之間的引力為：第四十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月F 相互吸引力；Q 介電常數(shù)；ec 陽離子電荷量；ea 負電荷膠粒電荷量；rc 陽離子水化后的有效半徑。第五十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)上式可知，帶電荷量越

16、高的離子，被土壤膠體吸附的能力越強：Fe+3 Al+3 H+ Ca+2 Mg+2 NH 4+ K+ Na+第五十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 H+是土壤溶液中最容易產(chǎn)生的離子，而其代換力又強，僅次于三價離子，在水分充足，排水良好的土壤上，常導(dǎo)致土壤變酸。第五十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、離子的半徑 同價的離子，交換能力的大小則由其離子半徑和水化程度決定。 在電價相同時，離子半徑越大，代換能力也越大。 第五十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 因為半徑大的離子，其表面上單位面積的電荷量小，對水分子的引力小，水化度低，水膜較薄，和膠粒間的吸附力也

17、就越大。 第五十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月表32 離子半徑(nm)與吸附力 離子種類Li+Na+K+NH+4Rb+ 離子真實半徑 0.0780.0980.1330.1430.149 離子水合半徑 1.0080.7900.5370.5320.509弱 強離子交換能力第五十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、離子大小的適應(yīng)性(幾何效應(yīng)) 離子大小是否適應(yīng)交換點，能夠影響離子吸附的牢固程度。 如果一個離子大小正好適合固相表面的一個交換點，就會被牢固地吸附，反之，則吸附不牢。第五十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 如鉀離子的直徑為0.27nm，很適合于填

18、入層狀粘土礦物中硅氧片的孔穴中，因而可被很牢固地吸附著。第五十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、多價離子的水解與聚合 有的多價陽離子并不以單個游離狀態(tài)存在，而是發(fā)生水解和聚合作用，使該陽離子的吸附情況復(fù)雜化, 如鋁就是這種情況。第五十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月水解：AlCl3 + 2H2O Al(OH)2+ + 2HCl生成的Al(OH)2+可被吸附在固相表面。第五十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁離子可隨土壤溶液濃度，pH值的不同和溫度的變化，形成其他不同的水解產(chǎn)物，如：Al(OH)+、Al2(OH) 5+、Al(H2O)6+、Al(H2

19、O)3OH+ 等。第六十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月聚合：在pH47時，這些產(chǎn)物可進一步聚合成環(huán)狀或鏈狀聚合體，這些聚合體直徑較大，電荷較多，能被牢固地吸附在固相表面。第六十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 土壤膠體礦物組成的影響 粘土礦物的種類不同，其電荷密度不同，因而吸附陽離子的強度也不同。第六十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月(三) 溫度 溫度升高，離子反應(yīng)加快，因為溫度升高離子熱運動變得劇烈，導(dǎo)致在單位時間內(nèi)碰撞固相表面次數(shù)增多，增加離子之間相互交換的機率，縮短達到平衡所需要的時間。 第六十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月

20、 溫度升高的另一個效應(yīng)，是可以降低土壤對離子的吸附強度，因為溫度升高，增加了離子的動能。第六十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 如果吸附過程為放熱反應(yīng)，由于溫度升高，將導(dǎo)致吸附量減小，所以，從熱力學(xué)角度看，溫度對某一種離子吸附的影響，決定于吸附熱和解吸熱的代數(shù)和。 第六十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、陽離子交換量( Cation Exchange Capacity，CEC） 土壤膠體上吸附的全部交換性陽離子的數(shù)量，叫作陽離子交換量，或陽離子代換量、吸收容量。 用me/100g土，或cmol(+)kg-1土表示。第六十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6

21、月 土壤陽離子交換量大小，基本上可以反映出土壤保肥力和土壤緩沖性的強弱： 20 cmol(+)kg-1土，保肥力強。第六十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （一）陽離子代換量的測定方法 常用KCl、BaCl2或NH4Cl溶液處理土壤，使吸附在土壤膠體上的陽離子被K+、Ba+或NH4+交換，然后測定消耗掉的K+、Ba+或NH4+的數(shù)量，即可求出土壤陽離子交換量。 在pH = 7的條件下測定。第六十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）影響土壤陽離子交換量的因素1、土壤質(zhì)地 砂土為15 cmol(+)kg-1 ， 砂壤土為78 cmol(+)kg-1 ， 壤土718 c

22、mol(+)kg-1 ， 粘土可達2530 cmol(+)kg-1 。第六十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、有機質(zhì)含量 有機膠體的代換量遠遠高于無機膠體，腐殖質(zhì)陽離子代換量可高達200500 cmol(+)kg-1 ，因此，通過施有機肥，增加土壤腐殖質(zhì)含量，對提高土壤的保肥能力具有重要意義。第七十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、無機膠體的化學(xué)組成 表 3-3 各種無機膠體的陽離子代換量 土壤膠體類型 CEC（cmol(+)kg-1 ）蛭 石蒙脫石伊利石高嶺石倍半氧化物100-15080-12010-403-152-4第七十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于202

23、2年6月4、介質(zhì)pH的影響（1）影響粘土礦物的可變電荷 pH增高，土壤負電荷增加，而正電荷減少，吸附陽離子多； pH下降，H+濃度增高，負電荷減少，結(jié)果相反。 第七十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）影響陽離子在土壤溶液中的形態(tài) 當pH = 10時，Mg2+呈Mg(OH)+的形態(tài)。由于價態(tài)改變，Mg2+可像一價離子那樣交換。 第七十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁離子可與OH-形成Al(OH)2+和Al(OH)+，在一般情況下， Al(OH)2+的吸附能力比其它一價陽離子大；而Al(OH)+吸附能力比其它二價陽離子大，使得離子吸附的情況復(fù)雜化。第七十四張，P

24、PT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 100%四、土壤的鹽基飽和度(Base Saturation Percentage) 土壤吸附性陽離子可分為兩類，一類為致酸陽離子，包括H+和Al+3，另一類為非致酸離子，稱為鹽基離子。第七十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)鹽基飽和度，可把土壤分為兩大類：1、鹽基飽和土壤 土壤膠體上所吸附的陽離子都是鹽基離子時，稱為鹽基飽和土壤。 第七十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在這類土壤中，如果吸附的Ca2+和Mg2+占優(yōu)勢，土壤呈中性或微堿性，如果Na+占比例較大時，呈堿性。第七十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月

25、2、鹽基不飽和土壤 土壤膠體上吸附的陽離子中包括有H+和Al3+時，叫做鹽基不飽和土壤。 這樣的土壤呈現(xiàn)不同程度的酸性。第七十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鹽基飽和度主要取決于氣候條件，在北半球，大致以北緯35為界。 北緯35以南，大部分為鹽基不飽和土壤； 北緯35以北，土壤一般飽和度較高。第七十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月例題： 某土壤含Ca2+ 15.10 me/100g土，Mg2+ 5.30 m.e/100g土, K+ 2.00 me/100g土, Al3+ 0.3m.e/100g土, H+ 0.15 me/100g土，計算： 1）陽離子代換量； 2）

26、鹽基飽和度。第八十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月解：1）陽離子代換量 15.10+5.30+2.00+0.30+0.15 = 22.85（ me/100g土） 2）鹽基飽和度（15.10+5.30+2.00）/22.85 = 98.03%第八十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 交換性陽離子的有效度 第八十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤中的交換性陽離子，一般對高等植物和微生物都是有效的，也就是可被吸收利用的。 植物吸收陽離子的途徑有兩條： 1）從土壤溶液中吸收； 2）從膠體上吸收，但以第一條途徑為主。 第八十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于

27、2022年6月 因此，交換性陽離子對植物的有效性，在很大程度上，取決于它們從膠體上解吸或被交換下來的程度。 影響交換性陽離子有效度的因素，有以下幾個方面。第八十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、交換性陽離子的飽和度 一種陽離子占陽離子代換量的百分數(shù)，叫作該離子的飽和度。 土壤中吸附的各種鹽基離子對植物的有效性，與這種離子的吸附總量有關(guān)，更重要的是和它的飽和度有關(guān)。第八十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤 A 土壤 BCa2+ 6 me/100g 6 me/100gCEC 8 me/100g 30 me/100gCa2+ 飽和度 75% 20%Ca2+有效性 高

28、 低第八十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了更好地發(fā)揮肥料的效果，應(yīng)該采取集中施肥的方法，而不應(yīng)該撒施，因為集中施肥可提高肥料離子的飽和度。 各種離子都有最低飽和度，低于這個飽和度，有效性降低。第八十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 同樣數(shù)量的肥料，施在沙土上有效性高，因為在沙土上飽和度增加的快。 因此，沙質(zhì)土壤施肥要堅持少施、勤施的原則，一次施肥不要太多。 第八十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、土壤中的陪補離子效應(yīng) 土壤膠體上，總是同時吸附著多種離子，對其中一種離子來說，其余的各種離子都是它的陪補離子。 在其他條件相同時，陪補離子的種類對代換

29、性陽離子的有效度有直接的影響。 第八十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般說來，陪補離子與土壤膠體吸附力越大，越能提高代換性陽離子的有效度。第九十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月幾種陪補離子對代換性鈣有效度的影響陽離子組成 幼苗含鈣量（mg/pot）60% Ca2+ + 40% H+ 8.5960% Ca2+ + 40% Mg2+ 8.0860% Ca2+ + 40% K+ 6.4060% Ca2+ + 40% Na+ 5.21第九十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、鹽基離子進入膠體的順序 先用Ca2+飽和土壤，再以K+代換一部分Ca2+ ； 再用K

30、+飽和土壤，然后以Ca2+代換一部分K+。 兩份樣品的K+飽和度相同，作為陪補離子的Ca2+也相同。 第九十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 前一種方法制備的樣品，K+有效度高，因為K+大部分吸附在外層，吸附的牢固程度差。第九十三張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、粘土礦物類型 層狀鋁硅酸鹽類粘土礦物的晶體構(gòu)造，對陽離子交換有一定的影響。 在鹽基飽和度相同情況下，蒙脫石吸附的鈣比高嶺石牢固得多，因為蒙脫石吸附的鈣在晶層之間，而高嶺石在晶層表面。 第九十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁硅酸鹽粘土礦物晶體的表面，具有由六個硅氧四面體聯(lián)成的網(wǎng)穴，穴徑約為0

31、.27nm，其大小等于鉀離子的直徑。 吸附于晶格表面的K+，當晶格脫水時，就會受到擠壓，使它們陷入網(wǎng)穴中，變成固定態(tài)鉀，降低了對植物的有效性。 第九十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 銨離子的直徑為0.28nm，有時也能進入網(wǎng)穴內(nèi)被固定。第九十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 五、交換性離子的活度效應(yīng) 土壤膠體吸附的離子以及存在于土壤溶液中的離子總量，固然可以反映土壤養(yǎng)分狀況，但是并不能完全反映植物根系的離子環(huán)境，因為膠體吸附的離子不能完全解離。因此，離子活度比離子的濃度更有意義。第九十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了說明代換性離子的活度效應(yīng)，我

32、們可把帶有負電荷的土壤膠體看作是一種巨型陰離子，這樣，它和所吸附的陽離子就成為一種膠體電解質(zhì)。第九十八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 作為電解質(zhì)，它就有解離度，解離出來的離子就成為活性離子，和未解離出來的離子處于平衡，代換性離子的活度，就是指實際解離出來的活性離子的數(shù)量。第九十九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 若某種離子在土壤膠體體系中的總濃度為C，當達到平衡時，解離出來的活性離子數(shù)量以活度a表示，兩者之間的關(guān)系可用下式表示： a = fc 或 f = a/c 第一百張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 式中：f 稱為代換離子的活度系數(shù)，當膠體電解質(zhì)全部解離

33、時，則活度 a 近于濃度 c，活度系數(shù)達到最大，近于1；相反，如不能解離，則 f達到最小值，接近于零。 第一百零一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在一定的離子濃度下，代換性離子的活度系數(shù)表明它在平衡體系中活動的難易，同時也表明它被植物吸收的難易程度，因此，它可以作為養(yǎng)分有效度的指標。第一百零二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 代換性離子活度的大小，由離子和膠體之間的吸力大小而定，這種吸力可以用物理化學(xué)中的自由能來衡量，稱為吸附結(jié)合能。因此，代換性離子活度效應(yīng)是一種能量概念。 不同種類的代換性離子活度不同，一價離子一般比二價離子的活度大。第一百零三張，PPT共一百三十頁

34、，創(chuàng)作于2022年6月 代換性離子的活度系數(shù)，隨著飽和度的高低而變化。一般的趨勢是：某一代換性離子的飽和度越高，它的活度系數(shù)就越大，養(yǎng)分有效性越高。第一百零四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 土壤中的陰離子吸附 ( anion absorption ) 第一百零五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤膠體一般是帶負電的，但是在某些情況下，或膠體的某些部分，也可以帶正電，因此，同樣可以產(chǎn)生陰離子吸附，有些也屬可逆反應(yīng)，能很快達到平衡。 第一百零六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤中陰離子代換吸收常常某些伴隨著化學(xué)沉淀反應(yīng)，因而呈現(xiàn)復(fù)雜的情況。第一百零

35、七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、陰離子的吸附能力1、容易被土壤吸附的陰離子 最主要的是各種磷酸根離子(H2PO4-、HPO42-、PO43-)，其次是硅酸根（HSiO-3、SiO3=）及若干有機酸根，如C2O42-。第一百零八張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、吸附作用很弱的離子 典型的是Cl-、NO3-和NO2-，這類離子基本上不被土壤膠體所吸附。第一百零九張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、中間類型的離子 如硫酸根、碳酸根，介于以上兩者之間。 第一百一十張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、陰離子的負吸附(negative adsorpt

36、ion of anion) 陰離子的負吸附，指的是距帶負電的膠體表面越近，陰離子的數(shù)量越少的現(xiàn)象。 因為土壤膠體上帶負電荷，故陰離子的負吸附是必然存在的，但由于某些土壤總是帶有一定量的正電荷，因而抵銷了這種效應(yīng)。第一百一十一張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般負吸附作用隨陰離子的價數(shù)的增加而加強，這和陽離子的吸附正相反，而機理卻是一樣的。 第一百一十二張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 當陽離子都為Na+時，陰離子的負吸附順序為： Cl- = NO3- SO42-伊利石高嶺石 即陽離子代換量高的，陰離子負吸附現(xiàn)象明顯。 第一百一十四張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 土壤的其他吸收性能 第一百一十五張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 除了離子代換吸收作用外，土壤中還存在一些其他的吸收機制，這些吸收機制對土壤保肥供肥能力也有重要作用。第一百一十六張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、土壤的機械吸收 土壤是一個多孔體，當懸浮液通過土壤時，其中大于土壤孔隙的顆粒、肥料殘渣等固體，就被阻留下來，不致下降到土壤深層。 土壤孔隙的這種機械阻留作用，稱為土壤的機械吸收作用。 第一百一十七張，PPT共一百三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤顆粒越小，排列越緊密，則