土壤膠體講稿

1、關于土壤膠體第一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 土壤膠體土壤膠體是土壤中最細小、最活躍的部分，土壤膠體的組成和性質(zhì)對土壤的理化性質(zhì)：吸附性、酸堿性、緩沖性以及土壤結構都有很大的影響。土壤膠體是土壤肥力性狀賴以表現(xiàn)的物質(zhì)基礎中最精華的部分。 第二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 土壤膠體的概念 1、土壤膠體是一種分散系統(tǒng) 任何膠體系統(tǒng)都是一種分散系統(tǒng)，由分散相和分散介質(zhì)兩種物質(zhì)所組成。一種物質(zhì)的分子呈連續(xù)分布狀態(tài)，稱為分散介質(zhì)；另一種物質(zhì)的分子是不連續(xù)的，稱為分散相，分散相均勻地分散在分散介質(zhì)中，構成膠體分散系統(tǒng)。 2、土壤膠體的大小范圍 一般膠體上限是0.1m,

2、 下限為1nm(1nm屬于溶液范圍)土壤膠體比一般膠體大10倍， 1m 。（即為0.001mm或1um-10nm之間） 第三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、土壤膠體的種類 分為無機膠體(礦質(zhì)膠體)、有機膠體和有機-無機復合膠體 1有機膠體 土壤中的有機物質(zhì), 尤其是腐殖質(zhì)，是土壤中含有的一類分子量大、結構復雜的高分子化合物，具有明顯的膠體性質(zhì)，故稱之為土壤有機膠體。土壤腐殖質(zhì)是土壤有機膠體的主體。 土壤有機膠體性質(zhì)卻極為活躍，帶有大量的活性功能團，帶有大量的負電荷，陽離子代換量可高達300500 cmol (M+).kg-1。 2無機膠體 主要是層狀鋁硅酸鹽礦物和無定形氧化物組成

3、。比有機膠體高幾倍到幾十倍。通常用土壤中粘粒(dCa2+ Mg2+， H+ NH4+ K+ Na+ 離子凝聚力的大小取決于： 其所帶相反電荷的數(shù)量和水化半徑的大小，溶液中的離子濃度 第十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）膠粒間距離（2）膠粒靜電荷的數(shù)量和離子種類（3）溶液中的離子濃度影響膠體凝聚和分散的因素膠粒膠粒-靜電斥力分子引力陽離子第十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 土壤中的電解質(zhì)濃度是經(jīng)常變化的，如干濕交替、凍融作用以及各種農(nóng)業(yè)技術措施包括施肥、灌水、中耕、烤田等，都可使土壤溶液中的電解質(zhì)濃度發(fā)生變化，從而使膠體的狀態(tài)發(fā)生變化，或凝聚或分散。 如施用石灰、

4、可顯著增加土壤中Ca2+的濃度, 從而促進土壤膠體凝聚, 形成良好的結構。又如集中施用化肥，顯著提高局部土壤溶液的電解質(zhì)濃度，也可改變局部土壤膠體的狀態(tài)。 總之，土壤膠體的凝聚與分散，直接影響土壤的許多重要性質(zhì)，尤其是土壤的結構、通透性和土壤耕性等。 第十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月五、土壤膠體組成（一）礦質(zhì)膠體1、 層狀硅酸鹽粘土礦物硅氧四面體硅氧四面體的構造A、硅氧四面體：（SiO44-Si2O52-Si4O104- ）硅氧四面體由一個硅原子和四個氧原子組成，硅原子位于中央，氧原子占據(jù)四個頂點。第十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月鋁氧八面體由一個鋁原子和六個氧原

5、子組成，鋁原子位于中央，氧原子占據(jù)八個頂點。B、鋁氧八面體 (AlO69-Al4O1212-Al4（OH）8O44- ) 鋁氧八面體鋁氧八面體的構造第十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月C、單位晶片硅氧四面體 硅氧層 鋁氧八面體 水鋁層硅氧片水鋁片第二十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）1:1型：一層硅層與一層鋁層重疊而成 1:1型層狀硅酸鹽(高嶺石)晶體結構 第二十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）2:1型：兩層硅層中間夾一鋁層2:1型層狀硅酸鹽（蒙脫石）晶體結構 第二十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）2:1:1型：2:1型基礎上

6、增加一鋁層2:1:1型層狀硅酸鹽（水云母）結構第二十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2、 含水鐵、鋁氧化物包括褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、水鋁石、三水鋁石等晶質(zhì)或非晶質(zhì)物質(zhì)。當土壤溶液的pH低于這些物質(zhì)的等電點時，它們帶正電荷；當土壤溶液的pH高于這些物質(zhì)的等電點時，它們帶負電荷；第二十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）氧化鐵 （土壤主要礦質(zhì)染色劑） A、氧化鐵 a、針鐵礦(-FeOOH)：晶體較大者為黃色，較小者為棕色，存在于濕潤土壤有較高氧化性的亞表層，銹紋銹斑，鐵結核。 b、赤鐵礦(-Fe2O3)：紅色，存在于干燥的氧化性表土層及膠膜。 第二十五張，PPT共三十五

7、頁，創(chuàng)作于2022年6月c、纖鐵礦(-FeOOH)：棕橙色，存在于排水不良而富含有機質(zhì)土壤。 d、磁赤鐵礦(-Fe2O3)：暗紅棕色，存在于高度風化且有機質(zhì)少的表土。 e、磁鐵礦（Fe3O4）：棕黑色，多存在于母質(zhì)中,有時與磁赤鐵礦共存。 f、無定形鐵（Fe(OH)3）：棕色，膠膜，銹水。 第二十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、氧化鋁 硅酸鹽礦物徹底分解產(chǎn)物，常見的有三水鋁石Al2O33H2O，Al(OH)3和粘土礦物 濕熱強度風化脫硅富鋁化的指標之一，我國北緯30度以南土壤（紅壤、磚紅壤等）中才出現(xiàn)。 花崗巖風化土壤中較多。山地土壤中也有三水鋁石存在。 無定形鐵鋁氧化物比表

8、面大，包被土粒，改變表面性質(zhì)可吸附固定H2PO4-等陰離子，減低其有效性。第二十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）土壤有機膠體土壤有機膠體主要指腐殖質(zhì)，還有少量的木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、纖維素等。腐殖質(zhì)膠體含有多種官能團，屬兩性膠體，但因等電點較低，所以在土壤中一般帶負電，膠體表面的基團在pH升高時帶負電荷，pH降低時帶正電荷。它們不如無機膠體穩(wěn)定，較易被微生物分解。第二十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）有機-無機復合膠體由有機膠體與無機膠體互相結合而形成的有機無機復合體，其中主要是通過二、三價陽離子或官能團與帶負電荷的粘粒礦物和腐殖質(zhì)的連接作用。在土壤中，有機膠體和

9、無機膠很少獨立存在，大部分是以有機-無機復合膠體的形式存在的。有機膠體主要以薄膜狀緊密覆蓋于粘粒礦物的表面上，還可能進入粘粒礦物的晶層之間。土壤有機質(zhì)含量愈低，有機無機復合度愈高，一般變動范圍為5090。第二十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月六、土壤膠體電荷的產(chǎn)生 這種作用產(chǎn)生于粘粒礦物形成時, 其硅氧片中的Si4+和水鋁片中的Al3+有時可被大小與其相近的電性相同的其他離子所代換。代換的結果, 使得粘粒礦物晶層內(nèi)產(chǎn)生多余的電荷, 由于土壤中多數(shù)的同晶代換是以低價代換高價的陽離子, 故產(chǎn)生的主要是負電荷, 但有時也會產(chǎn)生正電荷。 1、同晶代換 指組成礦物的中心離子被電性相同、大小相

10、近的離子替代而晶格構造保持不變的現(xiàn)象。第三十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四面體中的硅可被鋁代換 Si4+ Al3+八面體中的鋁可被鐵、鎂代換 Al3+ Fe2+或Mg2+第三十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月由同晶代換產(chǎn)生的電荷一般不隨介質(zhì)pH的變化而變化, 屬永久電荷, 一般21型的粘粒礦物如蒙脫石類、伊利石類的同晶代換產(chǎn)生的永久負電荷較多, 而11型的高嶺石類則較少。 第三十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）礦物晶格斷鍵 礦物在風化破碎的過程中，由于晶層的斷裂（即SiOOSi斷裂后，斷面上留下SiO-、SiO-帶負電。)而出現(xiàn)未中和的電性而帶電。高嶺石主要是以這種方式產(chǎn)生的電荷，高嶺石伊利石蒙脫石。 第三十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）表面分子的解離 粘粒礦物的晶格表面的OH基, 腐殖酸分子的酸性含氧官能團(如羥基、酚羥基和羧基)和粘粒中的無定形膠體(如硅酸膠體、氧化鐵、鋁等)，在介