土壤膠體機(jī)吸附性能

1、關(guān)于土壤膠體機(jī)吸附性能第1頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四一、 土壤膠體的概念及其基本特性概念： 指那些大小在1100nm（在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上，至少有一個(gè)方向在此范圍內(nèi)）的固體顆粒而言。 0.002mm的粘粒至少有一個(gè)軸 100nm，因而具有膠體的性質(zhì)。electron micrographs of the clay minerals montmorillonite electron micrographs of the clay minerals kaolinite 第2頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四二、土壤膠體的種類：無(wú)機(jī)膠體：如鋁硅酸

2、鹽，F(xiàn)e、Al、Mn、Ti氧化物，硅膠等；有機(jī)膠體：腐殖質(zhì)、木質(zhì)素、纖維素、蛋白質(zhì)等。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體：無(wú)機(jī)膠體和有機(jī)膠體復(fù)合而成。第3頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四三、土壤膠體的構(gòu)造：非活性補(bǔ)償離子層膠體分散體系膠粒粒間溶液膠核雙電層由粘粒礦物、腐殖質(zhì)等組成決定電位離子層補(bǔ) 償離子層擴(kuò)散層膠核+決定電位離子層非活性補(bǔ)償離子層擴(kuò)散層雙電子層第4頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四決定電位離子層的特點(diǎn)： （1）該層帶電的離子決定著膠粒的電荷符號(hào)和電位大小，故稱決定電位離子層；（2）決定著土壤的交換吸附性能；（3）此層離子也能為粒間溶液離子所替代而產(chǎn)生

3、專性吸附，使電荷性質(zhì)發(fā)生改變；決定電位離子層：膠核表面分子解離而形成的一層帶電的離子層。第5頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四非活性補(bǔ)償離子層：距決定電位離子層近，受靜電引力大，離子活動(dòng)小，只能隨膠核移動(dòng)。一般難和粒間溶液中的離子進(jìn)行交換，但也可產(chǎn)生專性吸附。擴(kuò)散層：距離遠(yuǎn)，受靜電引力小，離子活動(dòng)性大。該層離子具有交換能力，易于與粒間溶液中的離子進(jìn)行交換。擴(kuò)散層實(shí)際上是膠粒與粒間溶液之間的過(guò)渡部分。補(bǔ)償離子層：由于膠核表面決定電位離子層帶電，產(chǎn)生的靜電引力吸附粒間溶液中帶相反電荷的離子，在其外面定向排列而成，又稱雙電層的外層。第6頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)

4、31分，星期四四、土壤膠體的電性和電位分析 整個(gè)雙電層中，決定電位離子層和補(bǔ)償離子層所帶電荷符號(hào)相反，電量相等；整個(gè)膠粒電性中和。 所說(shuō)膠體帶電，是指不包括擴(kuò)散層的膠粒帶電。第7頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四四、土壤膠體的電性和電位分析：完全電位：在決定電位離子層界面上所具有的電位勢(shì)，即決定電位離子層與粒間溶液之間產(chǎn)生的電位差。在一定的膠體分散體系中，其大小基本不變。電動(dòng)電位：在非活性補(bǔ)償離子層界面上的電位勢(shì)，即非活性補(bǔ)償離子層與粒間溶液之間產(chǎn)生的電位差。第8頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 動(dòng)電電位實(shí)際上膠體對(duì)溶液所表現(xiàn)出來(lái)的電位勢(shì)，即膠體所

5、呈的電性強(qiáng)弱。動(dòng)電電位隨擴(kuò)散層厚度增加而增大。溶液中離子濃度增大，有效補(bǔ)償了膠粒表面的電荷，擴(kuò)散層變薄，動(dòng)電電位降低。+ + + +-+ + + + +決定電位離子層 非活性補(bǔ)償離子層擴(kuò)散層 膠核+ + + 膠核決定電位離子層（-）固定層（+） 可動(dòng)層膠粒反離子層膠團(tuán)結(jié)構(gòu)電位反離子層呈大氣式分布+ + + +第9頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四五、具有巨大的表面積和表面能土壤膠體的表面積 比表面(比面)：?jiǎn)挝恢亓浚w積）物體的總表面積。 比面積表面積/重量 物體顆粒愈細(xì)小，表面積愈大。土粒直徑（mm） 總表面積（cm2） 比面（cm2/cm3） 10 3.14 6 1

6、31.42 60 0.05 628.32 1200 0.001 31416 60000第10頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四第11頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四有的膠體不僅有巨大的外表面，而且有巨大的內(nèi)表面內(nèi)表面 ：膨脹性粘土礦物的層間表面和腐殖質(zhì)分子內(nèi)的表面，其表面反應(yīng)為緩慢滲入過(guò)程。外表面 ：粘粒的外表面和腐殖質(zhì)、游離鐵鋁氧化物等包被的表面，表面反應(yīng)迅速。土壤中常見(jiàn)粘土礦物的比表面積（m2g-1）膠體成分內(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700-750400-7500-500400130-40015-1

7、501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800第12頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 膨脹性21型粘土礦物總表面積大，以內(nèi)表面積為主 非膨脹性21型和11型粘土礦物總表面積小，一般以外表面為主（水化埃洛石例外）。 水鋁英石比表面較大，內(nèi)、外表面各一半。第13頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四膠體表面能：界面上的物質(zhì)分子（表面分子）所具有的多余的不飽和的能量。 表面能大小與表面積成正相關(guān)，表面積愈大，表面能愈高，產(chǎn)生的吸附能力愈強(qiáng)。由于土壤膠體具有巨大的

8、表面積，因而具有巨大的表面能。 土壤膠體的帶電性：可變電荷土壤膠體的電荷包括兩種永久電荷第14頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四具有分散性和凝聚性：由土壤膠體的動(dòng)電電位引起。 由于膠粒有一定的動(dòng)電電位，有一定厚度的擴(kuò)散層相隔，而使膠粒均勻分散在粒間溶液中，使膠體表現(xiàn)出分散性； 當(dāng)加入電解質(zhì)時(shí)，動(dòng)電電位降低趨近于零，擴(kuò)散層變薄進(jìn)而消失，使膠粒相聚成團(tuán)，表現(xiàn)出凝聚。六、土壤膠體的基本特性：第15頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四土壤膠體分散性和凝聚性的調(diào)節(jié)： 與電解質(zhì)種類和濃度密切相關(guān)。 不同電解質(zhì)使膠體呈現(xiàn)出不同的動(dòng)電電位。一價(jià)離子的電動(dòng)電位大于二價(jià)大

9、于三價(jià)；電動(dòng)電位大的，分散性強(qiáng)，凝聚性弱；按照凝聚力的大小，土壤溶液中最常見(jiàn)的陽(yáng)離子排列順序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+ 電解質(zhì)濃度增大，也可降低電動(dòng)電位,使溶膠變?yōu)槟z。第16頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四七、 土壤膠體的組成無(wú)機(jī)膠體 層狀硅酸鹽礦物： 1:1 型的高齡石類、2:1型的蒙脫石類及水化云母類。 含水氧化物類膠體：含水氧化硅類、氧化鐵類、氧化鋁類。 有機(jī)膠體有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體（一）土壤膠體的種類第17頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四1、鋁硅酸鹽黏粒礦物的基本結(jié)構(gòu)單元（1）硅氧四面體和硅氧片硅氧四面體：硅氧

10、四面體是硅酸鹽礦物的最基本的結(jié)構(gòu)單位，不同的連接組合方式形成不同的硅酸鹽礦物。 （SiO44-Si2O52-Si4O104- ）中心孔0.32nmSi-0.39nmSiO44-第18頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四六角形網(wǎng)孔硅氧片第19頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（2）鋁氧八面體和鋁氧片鋁氧八面體(八面體)：(AlO69-Al4O1212-Al4（OH）8O44- )AliO69-鋁原子的半徑0.057nm中心孔隙為0.058 nm第20頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四鋁氧片共用上下兩層氧原子形成 片二八面體 ：八面體

11、中僅2/3空隙被Al原子占據(jù)著。三八面體：八面體中3/3空隙被二價(jià)鎂等占據(jù)。第21頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四2、高嶺石組黏粒礦物（1：1型礦物）1:1型單位晶層:由一個(gè)硅片和一個(gè)鋁片構(gòu)成。硅片頂端的活性氧與鋁片底層的活性氧通過(guò)共用的方式形成單位晶層。這樣1:1型層狀鋁硅酸鹽的單位晶層有兩個(gè)不同的層面，一個(gè)是由具有六角形空穴的氧原子層面，一個(gè)是由氫氧構(gòu)成的層面。第22頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土等 特點(diǎn)： (1) 1:1型 單位晶胞（層）化學(xué)式： Al4Si4O10(OH)8(2) 膨脹性小 晶層間距約0.72

12、nm,硅片和鋁片之間存在氫鍵 (3) 電荷數(shù)量少 同晶替代極少 (4) 顆粒較大（有效直徑0.22m） 可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性弱2、高嶺石組黏粒礦物（1：1型礦物）第23頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四2:1型單位晶層由兩個(gè)硅片夾一個(gè)鋁片構(gòu)成。兩個(gè)硅片頂端的氧都向著鋁片，鋁片上下兩層氧分別與硅片通過(guò)共用頂端氧的方式形成單位晶層。這樣2:1型層狀硅酸鹽的單位晶層的兩個(gè)層面都是氧原子面。3、蒙脫石組黏粒礦物（2：1型礦物）第24頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四3、蒙脫石組黏粒礦物（2：1型礦物）包括蒙脫石、綠脫石、蛭石等 特點(diǎn)： (1) 2:

13、1型 單位晶胞的理論化學(xué)式：Al4Si8O20(OH)4nH2O (2) 膨脹性大 晶層以分子引力聯(lián)結(jié)，晶層間距： 蒙脫石0.962.14nm 蛭石0.961.45nm (3) 電荷數(shù)量大 同晶替代現(xiàn)象普遍 (4) 顆粒較細(xì)，呈片狀 可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性顯著，對(duì)耕作不利 蒙脫石在我國(guó)北方土壤分布較廣，蛭石分布在風(fēng)化不太強(qiáng)而排水良好的土壤中 第25頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四4、水化云母組黏粒礦物（2：1型礦物）第26頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四水化云母(伊利石)組(Hydromica)（又稱2 :1型非膨脹性礦物） 特點(diǎn)： (1

14、) 2 :1型 單位晶胞化學(xué)式： K2(AlFeMg)4(SiAl)8O20(OH)4nH2O (2) 非膨脹性 晶層之間吸附的K+的強(qiáng)吸附力，層間距1.0nm (3) 電荷數(shù)量大 同晶替代現(xiàn)象普遍，主要發(fā)生在硅片，電荷量較大，但部分被層間K+中和，有效電荷量少于蒙脫石 (4) 可塑性等性質(zhì)介于高嶺組和蒙脫組之間。 伊利石主要存在于我國(guó)北方干旱地區(qū)土壤中 4、水化云母組黏粒礦物（2：1型礦物）第27頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四第28頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四主要是水化程度不等的各種鐵、鋁的氧化物及硅的水化氧化物。其非晶質(zhì)無(wú)定形的物質(zhì)，一

15、般呈膠膜的形式，包被于土粒的表面。在轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)的過(guò)程中，可起到強(qiáng)韌的膠結(jié)作用。形成堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)體。如紅壤中的多角型粒狀結(jié)構(gòu)體。地區(qū)土壤中含量較多。5、氧化物黏粒礦物第29頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四有機(jī)膠體：土壤中的有機(jī)物，尤其是腐殖質(zhì)，是土壤中含有的一類分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物，具有明顯的膠體性質(zhì)。有機(jī)-無(wú)機(jī)膠體：土壤中的有機(jī)和無(wú)機(jī)膠體通過(guò)物理、化學(xué)和物理化學(xué)的作用，相互結(jié)合在一起形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體。通過(guò)鈣離子、鋁離子或鐵離子為鍵橋?qū)⒍哌B接起來(lái)。COO - Ca- O- SiSi-O-Ca-OOCSi-O-Ca-OOCCOO - Ca- O- SiR第

16、30頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 同晶置換：指在成土過(guò)程中，硅酸鹽礦物中的硅氧片或水鋁片中的配位中心離子被大小相近而電荷符號(hào)相同的離子所取代，但其晶層結(jié)構(gòu)未變的現(xiàn)象。 如硅氧片中的Si4+ 被Al3+所取代，水鋁片中的Al3+ 被Mg2+、Fe2+所取代，而使晶層產(chǎn)生剩余負(fù)電荷。八、土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因第31頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 斷鍵 硅酸鹽粘土礦物在風(fēng)化破碎時(shí)，引起晶層斷裂，使硅氧片和水鋁片的斷裂邊角上出現(xiàn)電性未中和的鍵，如SiO-,AlO-。 一般認(rèn)為斷鍵是引起高嶺石帶電的主要原因，對(duì)2：1型礦物也有一定的重要性。 腐殖質(zhì)膠

17、體也常發(fā)生碳鍵斷裂，從而產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，這也是引起腐殖質(zhì)膠體帶電的原因。八、土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因第32頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 表面分子的解離：指土壤膠體上的一些基團(tuán)，如粘粒礦物晶格表面的OH基，腐殖酸分子的酸性含氧基團(tuán)和羧基、以及粘粒中的無(wú)定形膠體隨介質(zhì)pH值的改變，發(fā)生解離。 是大多數(shù)土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因。 表面分子解離產(chǎn)生的電荷數(shù)量和電荷符號(hào)，受介質(zhì)pH的影響。八、土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因第33頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 膠體表面從介質(zhì)中吸附離子：如鐵鋁氫氧化物在低于其等電點(diǎn)的介質(zhì)中，吸附H+而帶正電；腐殖質(zhì)上-NH2的質(zhì)子

18、化等；八、土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因第34頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四可變電荷：隨介質(zhì)pH值的改變而變化的電荷，如因斷鍵、基團(tuán)解離、質(zhì)子化等原因而產(chǎn)生的電荷。相關(guān)概念：永久電荷：不隨土壤環(huán)境的pH值改變而變化的電荷。如因同晶置換而產(chǎn)生的電荷。第35頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四九、土壤膠體對(duì)離子的吸附作用土壤膠體的吸附性：土壤能吸附并保持一些物質(zhì)的性質(zhì)。吸附類型：機(jī)械吸附：指土壤對(duì)進(jìn)入其中的固體物質(zhì)的機(jī)械阻留作用。物理吸附：借助土壤表面張力而吸附在土壤顆粒表面的物質(zhì)分子。吸附性的概念及吸附類型:第36頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3

19、1分，星期四化學(xué)吸附：是指進(jìn)入土壤溶液的某些成分經(jīng)過(guò)化學(xué)作用，生成難溶性化合物或沉淀，而保存于土壤中的現(xiàn)象。主要是土壤溶液中的陰離子發(fā)生此種吸附。生物吸附：借助于生活在土壤中的生物的生命活動(dòng)，把有效性養(yǎng)分吸收、積累、保存在生物體中的作用，又稱為生物固定。第37頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四物理化學(xué)吸附：發(fā)生在土壤溶液和土壤膠體界面上的物理化學(xué)反應(yīng)。土壤膠體借助于極大的表面積和電性，把土壤溶液中的離子吸附在膠體的表面上保存下來(lái)，避免這些水溶性的養(yǎng)分的流失，被吸附的養(yǎng)分離子還可被解吸附下來(lái)被利用，也可通過(guò)根系接觸代換被利用。 包含陽(yáng)離子吸附和陰離子吸附第38頁(yè)，共82頁(yè)，

20、2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四十、土壤的陽(yáng)離子交換作用陽(yáng)離子交換作用：土壤溶液中的陽(yáng)離子將膠體上吸附的陽(yáng)離子代換下來(lái)，即溶液中的離子與膠體表面的離子互換位置，這種作用稱為。包含兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程： 離子吸附：溶液中的離子被吸附到膠體表面上。 離子解吸附：膠體表面的離子脫離膠體進(jìn)入溶液。第39頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（一）陽(yáng)離子交換作用的基本特征可逆反應(yīng)： 這對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)有重要的意義。當(dāng)植物從土壤溶液中吸收了陽(yáng)離子后，膠體上的交換性陽(yáng)離子會(huì)迅速補(bǔ)給到土壤溶液中。等當(dāng)量進(jìn)行：以離子價(jià)為依據(jù)的等當(dāng)量交換。H+土壤膠體土壤膠體NH4+ NH4+H+ Mg

21、2+2K+ + 3Ca2+Ca2+Mg2+Ca2+Ca2+ 2K+ 2NH4+ 2H+第40頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（一）陽(yáng)離子交換作用的基本特征受質(zhì)量作用定律的支配：可逆反應(yīng)，在特定溫度有平衡常數(shù)。離子價(jià)數(shù)低、交換能力較弱的陽(yáng)離子，如提高濃度則可交換離子價(jià)數(shù)高、交換能力較強(qiáng)的陽(yáng)離子。交換過(guò)程迅速。第41頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（二）影響陽(yáng)離子交換能力的因素1)離子的電荷數(shù)量: M3+ M2+ M+ ;2）離子半徑及水化程度： 同價(jià)離子，離子半徑越大，水化程度越弱，則水化半徑越小，其代換能力越強(qiáng)，如K+ Na+ 。3) 離子濃度：

22、陽(yáng)離子交換作用受質(zhì)量作用定律支配。交換力弱的離子如果濃度足夠大，也可以交換吸著力很強(qiáng)而濃度小的離子。第42頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 衡量土壤保肥能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo) 陽(yáng)離子交換量（CEC）概念：是指在一定pH值條件下，每千克干土所能吸附的全部交換性陽(yáng)離子的厘摩爾數(shù)。 因CEC隨pH而變化，一般控制在pH7條件下測(cè)定。 CEC （Cmol/kg）10 1020 20 保肥力弱 中等強(qiáng) 第43頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 土壤膠體 CECcmol(+).kg-1 腐殖質(zhì)蛭 石蒙脫石伊利石高嶺石倍半氧化物200100-15070-9510-4

23、03-152-4不同類型土壤膠體的陽(yáng)離子交換量第44頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（1）膠體的數(shù)量；（2）膠體的種類：有機(jī)與無(wú)機(jī)膠體；粘土礦物類型；（3）土壤pH值：影響離子的解離；（三）影響CEC的因素：第45頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四鹽基離子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等；（四）土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子種類：致酸離子：H+、Al3+；第46頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四土壤的鹽基飽和度：土壤中交換性鹽基離子總量占陽(yáng)離子交換量的 百分?jǐn)?shù)。 鹽基飽和度與土壤的酸堿性密切相關(guān)。鹽基飽和度基本上決定著土

24、壤的酸堿性。 一般而言，鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性；飽和度小的土壤呈酸性。 相關(guān)概念： 100%第47頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四陽(yáng)離子交換量和鹽基飽和度都受土壤pH值影響； 在pH5至6范圍的暖濕地區(qū)的礦質(zhì)土壤，pH每變動(dòng)0.10，鹽基飽和度相應(yīng)變動(dòng)5%。第48頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四鹽基飽和度80%的土壤，一般認(rèn)為是很肥沃的土壤鹽基飽和度為5080%的土壤為中等肥力水平鹽基飽和度低于50%的土壤肥力水平較低，因?yàn)殛?yáng)離子組成單一。（五）鹽基飽和度也可以作為判斷土壤肥力水平的指標(biāo)第49頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31

25、分，星期四（六）交換性陽(yáng)離子的有效度1、植物對(duì)土壤膠體上的交換性陽(yáng)離子的吸收方式：（1）根毛直接和土壤膠體接觸交換：根在生長(zhǎng)過(guò)程中釋放出的H+直接與土壤膠體上的交換性鹽基離子直接交換；（2）通過(guò)溶液吸收：交換性陽(yáng)離子被交換到溶液中，然后被植物吸收；土壤膠體NH4+ NH4+2K+ + 4H+土壤膠體4 H+ 2K+ + 2NH4+第50頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（1）植物的呼吸強(qiáng)度；（2）根毛的CEC；（2）土壤膠體上交換性陽(yáng)離子的有效性；2、植物吸收交換性陽(yáng)離子的能力和下列因素密切相關(guān)：第51頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（1）交換性陽(yáng)

26、離子的飽和度 概念：指土壤中某種交換性陽(yáng)離子的數(shù)量占CEC的百分?jǐn)?shù)。 離子的飽和度愈高，被交換解吸的機(jī)會(huì)愈多，有效度愈高；3、影響交換性陽(yáng)離子有效度的因素：土壤陽(yáng)離子交換與離子飽和度第52頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四在生產(chǎn)上的應(yīng)用： 要使有限的肥料在短期內(nèi)發(fā)揮較大的效果，則因使肥料相對(duì)集中在根系施用（如條施或穴施），而不宜分散撒施； 相同數(shù)量的化肥，砂土上的肥效見(jiàn)效快，而粘土見(jiàn)效慢。原因就在于該養(yǎng)分離子的有效度砂土大于粘土。第53頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四3、影響交換性陽(yáng)離子有效度的因素：（2）土壤中的陪補(bǔ)離子效應(yīng) 在土壤膠體上同時(shí)吸附

27、著多種陽(yáng)離子，對(duì)其中某種離子來(lái)說(shuō)，其余的各種陽(yáng)離子都稱為它的陪補(bǔ)離子。土壤膠體NH4+ NH4+H+ Mg2+H+2K+ 陪補(bǔ)離子不同，對(duì)某一指定離子的有效度也不同。 陪補(bǔ)離子與土壤膠體之間的吸附力愈大，與之共存的陽(yáng)離子愈易解吸，有效性愈高。第54頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（3）粘土礦物類型的影響 不同類型的粘粒礦物，由于晶體構(gòu)造特點(diǎn)不同，吸附陽(yáng)離子的位置各不相同，釋放的難易也不同。 在離子飽和度相同的情況下，蒙脫石吸附的鈣的有效度低于高嶺石，原因在于蒙脫石吸鈣是在晶層間，高嶺石則在表面。 要發(fā)揮相同的效果，對(duì)不同類型的粘粒礦物應(yīng)要求不同的離子飽和度。3、影響交換

28、性陽(yáng)離子有效度的因素：第55頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四（4）陽(yáng)離子的非交換性吸收 指層狀鋁硅酸鹽粘粒礦物晶層表面的六個(gè)硅氧四面體聯(lián)成的六角型網(wǎng)穴，其半徑與K+和NH4+相接近。當(dāng)粘粒礦物脫水收縮時(shí)，晶層表面所吸附的K+和NH4+極易陷入上述網(wǎng)穴中而成為非交換性陽(yáng)離子，使其有效性降低。3、影響交換性陽(yáng)離子有效度的因素：第56頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 十一、土壤的陰離子交換作用陰離子交換作用：土壤中帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與土壤溶液中的陰離子相互交換的作用。特點(diǎn)：（1）屬靜電吸附，發(fā)生在雙電層外層，易解吸。（2）受質(zhì)量作用定律支配：

29、離子價(jià)數(shù)低、交換能力較弱的陰離子，如提高濃度則可交換離子價(jià)數(shù)高、交換能力較強(qiáng)的陰離子。（3）無(wú)明顯的等當(dāng)量關(guān)系，原因在于陰離子吸附往往與化學(xué)固定作用相伴生。如FePO4、Ca3(PO4)2沉淀等。第57頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四1、陰離子吸附類型：（1）易被吸附的陰離子：如H2 PO4-、 HPO42-和PO43-、 HSiO3- 以及某些有機(jī)酸的陰離子等。（2）很少或根本不被吸附的陰離子：如Cl -、NO3-等，易流失。（3）介于上述兩者之間的陰離子：如SO4 2- 、 HCO3- 等。 十一、土壤的陰離子交換作用第58頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)

30、31分，星期四2、影響土壤對(duì)陰離子吸收的因素：（1）陰離子的價(jià)數(shù)；（2）膠體類型：土壤中鐵、鋁氧化物愈多，對(duì)陰離子的吸收也愈多。（3）土壤pH ; 十一、土壤的陰離子交換作用第59頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四十二、離子交換對(duì)土壤肥力的影響土壤離子交換對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響：影響土壤的保肥性，黏性土吸收能力強(qiáng)，可以一次多施，沙性土，吸收能力弱，應(yīng)少量多次；影響離子的供肥程度。影響土壤的酸堿性 氫離子和鋁離子較多的鹽基不飽和土壤呈酸性，而鹽基飽和土壤則呈中性或堿性。影響土壤的緩沖性：土壤膠體和土壤溶液組成一個(gè)緩沖體系。影響土壤的物理性質(zhì)：土壤膠體的聚散特性受土壤膠體上的陽(yáng)

31、離子影響很大，從而影響土壤的結(jié)構(gòu)性、耕性等。第60頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四第三節(jié) 土壤的酸堿性第61頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四土壤酸堿性第62頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四一、土壤的酸性土壤酸性的概念：當(dāng)土壤溶液中H+濃度大于OH-時(shí)，土壤呈酸性反應(yīng)； H+濃度小于OH-時(shí)，呈堿性反應(yīng)，兩者相等時(shí)則為中性反應(yīng)。酸性的來(lái)源：土壤中含有致酸物質(zhì)如酸性鹽、有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸所致。第63頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四(一)土壤酸化的機(jī)理1.氫離子的來(lái)源（1）水的解離： HOH H+OH- 土壤

32、膠體對(duì)氫離子吸附使得水的電離平衡被破壞。（2）碳酸解離： H2CO3 H+HCO3-（3）有機(jī)酸的解離： 有機(jī)酸 H+R-COO-（4）酸雨：(干沉降和濕沉降酸雨）（5）其它無(wú)機(jī)酸 :施入土壤中生理酸性肥料產(chǎn)生的無(wú)機(jī)酸 2.土壤中鋁的活化 當(dāng)土壤膠體上交換性氫離子飽和度達(dá)到一定程度時(shí)，晶架結(jié)構(gòu)解體，八面體中解體，鋁離子釋放出來(lái)成為活性鋁，被膠體吸附稱為潛性酸。第64頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四1、活性酸度：由土壤中自由擴(kuò)散于溶液中的H+ 濃度直接反映出來(lái)的酸度。2、潛在酸：由土壤膠體上所吸附的H+ 和Al3+ 所決定的酸度。(二)土壤酸度的類型：第65頁(yè)，共82頁(yè)，

33、2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四(1) 交換酸 土壤膠體吸附的氫離子或鋁離子通過(guò)交換進(jìn)入溶液后所反映出的酸度。 Al3+3H2O Al(OH)3+3H+用1mol/L的KCl(pH5.56.0)處理土壤，K+交換出氫離子或鋁離子，通過(guò)滴定得到的酸度。 交換性酸是酸度的容量因素，單位Cmol/kg。第66頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四(2)水解酸 具有羥基化表面的土壤膠體，通過(guò)解離氫離子后所產(chǎn)生的酸度。 CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH 水解酸的測(cè)定是用1mol/L的CH3COONa(pH 8.3)處理土壤。 第67頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，

34、5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 交換酸和水解酸的實(shí)質(zhì)是不同的，水解酸的實(shí)際測(cè)定，因用pH 8.3的CH3COONa，既測(cè)定出羥基化表面解離的H+，也測(cè)出了因Na+交換出的氫離子和鋁離子產(chǎn)生的交換酸度，還包括了土壤溶液中的活性酸，因此測(cè)定結(jié)果是土壤總酸度。第68頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四第69頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四土壤溶液有弱酸強(qiáng)堿性鹽的存在而使土壤呈堿性。土壤膠體沒(méi)有致酸離子H+ 和Al3+ ，主要是堿金屬或堿土金屬離子。土壤堿性過(guò)高對(duì)植物生長(zhǎng)不利，由于Na+ 過(guò)高，土壤物理性質(zhì)惡化，黏性大，塑性強(qiáng)，造成“干時(shí)硬棒棒，濕時(shí)水汪汪”

35、，生產(chǎn)力低下。二、土壤的堿性第70頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四三、土壤酸堿性反應(yīng)對(duì)作物生長(zhǎng)的主要影響影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)：（1）影響微生物的活性；（2）影響?zhàn)B分的溶解、釋放與淋失；影響土壤理化性質(zhì) ；直接影響作物生長(zhǎng);第71頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四四、土壤的酸堿性與養(yǎng)分有效性的關(guān)系第72頁(yè)，共82頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)31分，星期四 土壤pH6.5左右時(shí)，各種營(yíng)養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜多數(shù)作物的生長(zhǎng)。 pH在微酸性、中性、堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效度高。 pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH7時(shí)，則易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀，磷的有效性降低。 在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿土壤中，有效性鈣和鎂的含量低，在pH6.58.5的土壤中，有效度較高。 鐵、錳、銅、鋅等微量元素有效度，在酸性和強(qiáng)酸性土壤中高；在pH7的土壤中，活性鐵、錳、銅、鋅離子明顯下降