第六章二土壤陽離子交換作用

第六章二土壤陽離子交換作用第一頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用1、定義2、陽離子交換作用的特點(diǎn)1）陽離子交換作用是可逆反應(yīng)。2）交換是等當(dāng)量進(jìn)行的。3）陽離子交換受質(zhì)量作用定律的支配。第二頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用1、定義2、陽離子交換作用的特點(diǎn)3、陽離子交換能力大小順序Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+

第三頁，共三十頁，2022年，8月28日影響陽離子交換能力的因素

（1）電荷的影響； 根據(jù)庫侖定律，陽離子的價(jià)數(shù)越高，交換能力也越大。

（2）離子的半徑及水化程度

同價(jià)的離子，其交換能力的大小是依據(jù)其離子半徑及離子的水化程度的不同而不同的。

（3）離子濃度和數(shù)量因子。

第四頁，共三十頁，2022年，8月28日一價(jià)離子Li+Na+K+NH4+Rb+離子的真實(shí)半徑(nm)0.0780.0980.1330.1430.149離子的水合半徑(nm)1.0080.7900.5370.5320.509強(qiáng)弱離子半徑與吸附力第五頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用4、土壤陽離子交換量：CEC(cationexchangecapacity)指土壤所能吸附和交換的陽離子的容量，用每千克土壤的一價(jià)離子的厘摩爾數(shù)表示即cmol(+)/kg，CEC與土壤膠體的比表面（S）和表面電荷密度（δ）有關(guān)CEC=Sδ第六頁，共三十頁，2022年，8月28日土壤交換性陽離子及CEC的測(cè)定方法NH4+Na+NH4+NH4+Na+NH4+Ca2+Mg2+

K+Na+

Ca2+Mg2+

K+Na+

第七頁，共三十頁，2022年，8月28日CEC是土壤的一個(gè)很重要的化學(xué)性質(zhì)，直接反應(yīng)了土壤的保肥供肥性能和緩沖能力。一般認(rèn)為CEC＞20cmol(+)/kg保肥力強(qiáng)20~10cmol(+)/kg中等＜10cmol(+)/kg弱第八頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用5、影響CEC的因素(1)膠體的類型

第九頁，共三十頁，2022年，8月28日不同類型土壤膠體的CEC土壤膠體CECcmol(+)/kg腐殖質(zhì)蛭石蒙脫石伊利石高嶺石200100-15070-9510-403-15第十頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用5、影響CEC的因素(1)膠體的類型(2)膠體數(shù)量第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用5、影響CEC的因素(1)膠體的類型(2)膠體數(shù)量(3)土壤質(zhì)地第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日土壤質(zhì)地對(duì)陽離子交換量的影響

質(zhì)地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽離子交換量也越大。cmol(+)/kg質(zhì)地砂土砂壤土壤土粘土CEC1~57~815~1825~30第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用5、影響CEC的因素(1)膠體的類型(2)膠體數(shù)量(3)土壤質(zhì)地(4)土壤PH

第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日不同pH值下粘粒礦物的交換量粘土礦物不同pH值陽離子交換量*cmol(+)/kg2.5-67蒙脫石951005高嶺石4106*

pH等于7時(shí)的增加值第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日二、土壤陽離子交換作用6、影響交換性陽離子有效度的因素（1）交換陽離子的飽和度（2）陪補(bǔ)離子效應(yīng)第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日互補(bǔ)離子與交換性鈣的有效性

土壤

交換性陽離子組成

小麥幼苗干重(g)

小麥幼苗吸鈣量(mg)

ABC

40%Ca+60%H40%Ca+60%Mg40%Ca+60%Na

2.802.792.34

11.157.834.36

在土壤膠體上各種交換性鹽基離子之間的相互影響的作用—互補(bǔ)離子效應(yīng)（陪伴離子效應(yīng)）第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日三、土壤的鹽基飽和度致酸離子：H+、Al3+鹽基離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等鹽基飽和度：交換性鹽基離子占陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。

鹽基飽和度＝______________________交換性鹽基[cmol(+)/kg]CEC[cmol(+)/kg]×100℅第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日例：CEC=50cmol(+)/kg交換性Ca2+,Mg2+,K+,Na+的含量分別為10，5,10，5，cmol（+）/kg，則鹽基飽和度＝_________________________10+5+10+5[cmol(+)/kg]50[cmol(+)/kg]×100℅＝60％第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子全部是鹽基離子時(shí),土壤成鹽基飽和狀態(tài),,稱之為鹽基飽和的土壤。當(dāng)土壤膠體吸附的陽離子僅部分為鹽基離子，而其余部分則為致酸離子時(shí)，該土壤呈鹽基不飽和狀態(tài)，稱之為鹽基不飽和土壤。鹽基飽和的土壤具有中性或堿性反應(yīng)，而鹽基不飽和的土壤則呈酸性反應(yīng)。第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日鹽基飽和度－土壤肥力水平的重要指標(biāo)之一鹽基飽和度≥80％土壤肥沃鹽基飽和度50％～80％中等肥力水平鹽基飽和度＜50土壤肥力較低第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日ESP—exchangeablesodiumpercentage

指交換性鈉離子占交換性陽離子總量的百分?jǐn)?shù)。SAR—sodiumadsorptionratio

指溶液中Na+濃度與Ca2+、Mg2+濃度之和的平方根的比值。ESR—exchangeablesodiumratio

指溶液中交換性鈉與交換性Ca2+、Mg2+離子濃度之和的比值。第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日四、土壤膠體對(duì)陰離子的吸附

帶正電的土壤膠體，主要是鐵和鋁的氫氧化物和氧化物，可以吸附陰離子。

第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日1．通過土壤膠體表面的（Al、Fe）－OH基，附著一個(gè)質(zhì)子（H+），從而產(chǎn)生正電荷（可變電荷）。2．腐殖質(zhì)膠體的－NH2基，在酸性條件下也能帶正電荷。R-NH2+H++Cl-=R-NH3++Cl-=RNH3Cl土壤膠體帶正電荷的方式：第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日（一）土壤吸附的陰離子

土壤中的陰離子依其吸附能力的大小可分為三類： 1．易被吸附的陰離子最重要是：

H2PO4-HPO42-PO43- HsiO3-SiO32-C2O42- 2．吸附作用很弱或進(jìn)行負(fù)吸附的陰離子

Cl-NO3-NO2- 3．中間類型的離子：

SO42-CO32-各種陰離子被土壤吸收的次序如下：F-

>草酸根>檸檬酸根>H2PO4->HCO3->HBO3->SO42->Cl->NO3-第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日（二）陰離子的非專性吸附

帶正電荷的膠粒因靜電引力吸附陰離子于雙電層外層（擴(kuò)散層）作為平衡離子，稱為陰離子的非專性吸附。為交換吸附，被吸附的陰離子居于雙電層的外層，以中和內(nèi)層的正電荷。第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日（三）陰離子的負(fù)吸附

所謂陰離子的負(fù)吸附，是指距帶負(fù)電荷的膠體表面越近，陰離子數(shù)量越少的現(xiàn)象。

負(fù)吸附現(xiàn)象也受土壤特性影響，其它條件相同，則負(fù)吸附現(xiàn)象隨著土壤膠體的數(shù)量和陽離子代換量的增加而增加。但隨陪伴陽離子價(jià)數(shù)的增加而減少，不同的粘粒礦物對(duì)負(fù)吸附的影響也不同，他們遞減的次序?yàn)椋?/p>

蒙脫石＞伊利石＞高嶺石

這種情況也可歸因于膠體負(fù)電荷數(shù)量不同的緣故。

帶負(fù)電荷愈多的土壤膠體，對(duì)陰離子的排斥作用愈強(qiáng)，負(fù)吸附作用愈明顯。第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日（三）陰離子專性吸附

陰離子專性吸附是指陰離子進(jìn)入粘土礦物或氧化物表面的金屬原子的配位殼中，與配位殼中的羥基或水合基重新配位，并直接通過共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合在固體的表面。這種吸附發(fā)生在膠體雙電層的內(nèi)