土壤肥料學(xué)國(guó)家精品課件第六章土壤膠體與土壤吸收性能

1、第六章第六章 土壤膠體和吸收性能土壤膠體和吸收性能 第一節(jié)第一節(jié) 土壤膠體的構(gòu)造和性質(zhì)土壤膠體的構(gòu)造和性質(zhì) l 土壤膠體的種類(lèi)土壤膠體的種類(lèi) l 土壤膠體的構(gòu)造土壤膠體的構(gòu)造 l 土壤膠體的特性土壤膠體的特性 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 一一 、土壤膠體的概念、土壤膠體的概念 顆粒直徑（非球形顆粒則指其長(zhǎng)、寬、高三向顆粒直徑（非球形顆粒則指其長(zhǎng)、寬、高三向 中一個(gè)方向的長(zhǎng)度）在中一個(gè)方向的長(zhǎng)度）在1100nm1100nm范圍內(nèi)的帶電的范圍內(nèi)的帶電的 土壤顆粒土壤顆粒與與土壤水土壤水組成的組成的分散系分散系。 注：通常情況下，直徑小于注：通常情況下，直徑小于2m2m（或（或 1m1m）的土粒便具有膠體的性

2、質(zhì)，因而）的土粒便具有膠體的性質(zhì)，因而 被視為土壤膠體顆粒。被視為土壤膠體顆粒。 土壤膠體的概念 二、土壤膠體的種類(lèi)和組成二、土壤膠體的種類(lèi)和組成 土壤膠體的類(lèi)型 （一）（一） 無(wú)機(jī)膠體無(wú)機(jī)膠體 土壤膠體的類(lèi)型 含水氧化鐵含水氧化鐵 含水氧化鋁含水氧化鋁 含水氧化硅含水氧化硅 次生鋁硅酸鹽類(lèi)次生鋁硅酸鹽類(lèi) （即粘土礦物）（即粘土礦物） 主要包括：主要包括： SiO2.H2OH2SiO3 帶負(fù)電帶負(fù)電 H2SiO3 H+ HSiO3-H+ SiO32- 1. 1.含水氧化硅膠體：含水氧化硅膠體： （游離態(tài)無(wú)定型）（游離態(tài)無(wú)定型） 注：土壤反應(yīng)越偏堿性，硅酸的解離注：土壤反應(yīng)越偏堿性，硅酸的解離

3、度也越大，所帶的負(fù)電荷也越多。度也越大，所帶的負(fù)電荷也越多。 土壤膠體的類(lèi)型 此類(lèi)膠體包括此類(lèi)膠體包括褐鐵礦褐鐵礦（2Fe2Fe2 2O O3 33H3H2 2O O）、）、水赤鐵礦水赤鐵礦 （3Fe3Fe2 2O O3 3HH2 2O O）、）、針鐵礦針鐵礦（FeFe2 2O O3 3HH2 2O O）、）、水鋁礦水鋁礦 （AlAl2 2O O3 3HH2 2O O）、）、三水鋁礦三水鋁礦（AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O）等晶質(zhì)礦物）等晶質(zhì)礦物 和和氫氧化鐵氫氧化鐵Fe(OH)Fe(OH)3 3 、氫氧化鋁氫氧化鋁Al(OH)Al(OH)3 3 等非晶質(zhì)礦等非晶質(zhì)礦 物。這些

4、礦物都是鋁硅酸鹽深度風(fēng)化的產(chǎn)物，均為物。這些礦物都是鋁硅酸鹽深度風(fēng)化的產(chǎn)物，均為兩兩 性膠體性膠體。 2. 2.含水氧化鐵、鋁：（兩性膠體）含水氧化鐵、鋁：（兩性膠體） 土壤膠體的類(lèi)型 Al(OH)3+H+Al(OH)2+H2O （pH5） 純凈的氫氧化鐵的等電點(diǎn)為純凈的氫氧化鐵的等電點(diǎn)為pH7.1pH7.1，氫氧化鋁等，氫氧化鋁等 電點(diǎn)為電點(diǎn)為pH8.1pH8.1，所以它們?cè)诖蠖鄶?shù)酸性或中性土，所以它們?cè)诖蠖鄶?shù)酸性或中性土 壤中都帶正電荷。壤中都帶正電荷。 土壤膠體的類(lèi)型 3 3. .黏土礦物黏土礦物 （次生層狀鋁硅酸鹽類(lèi)）（次生層狀鋁硅酸鹽類(lèi)） 大多是結(jié)晶層狀構(gòu)造，由大多是結(jié)晶層狀構(gòu)造，由

5、硅氧片硅氧片（由硅四面體連（由硅四面體連 接而成）和接而成）和水鋁片水鋁片（由鋁八面體連接而成）迭合（由鋁八面體連接而成）迭合 而成。而成。 水鋁片層面上氧離子的電價(jià)不飽和，可與氫離子水鋁片層面上氧離子的電價(jià)不飽和，可與氫離子 結(jié)合成結(jié)合成OHOH群，形成水鋁礦，或與硅氧片結(jié)合，共群，形成水鋁礦，或與硅氧片結(jié)合，共 用氧離子，形成鋁硅酸鹽粘土礦物。用氧離子，形成鋁硅酸鹽粘土礦物。 根據(jù)其迭合情況的不同，可將粘土礦物分為不同根據(jù)其迭合情況的不同，可將粘土礦物分為不同 類(lèi)型。類(lèi)型。 土壤膠體的類(lèi)型 硅氧片、硅氧四面體硅氧片、硅氧四面體 硅四面體硅四面體 可以共用氧原子可以共用氧原子 而形成一層，氧

6、而形成一層，氧 原子排列成為中原子排列成為中 空的六角形，稱空的六角形，稱 硅氧片或硅氧層硅氧片或硅氧層。 土壤膠體的類(lèi)型 鋁氧八面體鋁氧八面體 由六個(gè)氧原子由六個(gè)氧原子 （或氫離子）環(huán)（或氫離子）環(huán) 繞著一個(gè)中心鋁繞著一個(gè)中心鋁 離子排列而成，離子排列而成， 氧原子排列成兩氧原子排列成兩 層，鋁原子居于層，鋁原子居于 兩層中心孔穴內(nèi)，兩層中心孔穴內(nèi)， 稱水鋁片。稱水鋁片。 土壤膠體的類(lèi)型 同晶異質(zhì)代換作用同晶異質(zhì)代換作用 層狀鋁硅酸鹽粘土礦物在形成時(shí)，中心離子可以被其它相近層狀鋁硅酸鹽粘土礦物在形成時(shí)，中心離子可以被其它相近 或稍大的同性離子代換而產(chǎn)生電荷，但礦物的結(jié)晶構(gòu)造型式或稍大的同性離

7、子代換而產(chǎn)生電荷，但礦物的結(jié)晶構(gòu)造型式 不變。不變。 如如Al3+代代Si4+或或Fe2+代代Al3+等等,這樣晶體中就產(chǎn)生了剩余負(fù)電荷這樣晶體中就產(chǎn)生了剩余負(fù)電荷,這種電荷一這種電荷一 旦產(chǎn)生旦產(chǎn)生,就不能改變就不能改變,故稱故稱永久電荷永久電荷。 指組成礦物的中心離子被電性指組成礦物的中心離子被電性 相同、大小相近的離子替代而相同、大小相近的離子替代而 晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。 四面體中的硅可被鋁代換四面體中的硅可被鋁代換 Si4+ Al3+ 八面體中的鋁可被鐵、鎂代換八面體中的鋁可被鐵、鎂代換 Al3+ Fe2+或或Mg2+ 土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 由由一個(gè)硅氧片一

8、個(gè)硅氧片和和一個(gè)水鋁片一個(gè)水鋁片，通過(guò)共，通過(guò)共 用硅氧頂端用硅氧頂端 的氧原子連接起來(lái)的片的氧原子連接起來(lái)的片 狀晶格構(gòu)造。狀晶格構(gòu)造。 ( () ) 高嶺石（：型鋁硅酸鹽礦物）高嶺石（：型鋁硅酸鹽礦物） 每個(gè)晶層的一面是每個(gè)晶層的一面是OH離子離子 組（水鋁片上的），另一面組（水鋁片上的），另一面 是是O離子（硅氧片上的），離子（硅氧片上的）， 因而疊加時(shí)晶層間可形成氫因而疊加時(shí)晶層間可形成氫 鍵，使各晶層之間緊密相連鍵，使各晶層之間緊密相連 從而形成大顆粒，晶粒多呈從而形成大顆粒，晶粒多呈 六角形片狀。六角形片狀。 其分子結(jié)構(gòu)外形特征為其分子結(jié)構(gòu)外形特征為 . 頂層頂層 底層底層 . 許

9、多晶片相互重疊形成高嶺礦物許多晶片相互重疊形成高嶺礦物 土壤膠體的類(lèi)型 特點(diǎn)：特點(diǎn)：晶層與晶層間距離穩(wěn)定，連接緊密，內(nèi)部空隙小，晶層與晶層間距離穩(wěn)定，連接緊密，內(nèi)部空隙小， 電荷量少，單位個(gè)體小，分散度低。多出現(xiàn)于酸性土壤。電荷量少，單位個(gè)體小，分散度低。多出現(xiàn)于酸性土壤。 如高嶺石類(lèi)。如高嶺石類(lèi)。 硅氧片硅氧片 鋁氧片鋁氧片 土壤膠體的類(lèi)型 水 水 土壤膠體的類(lèi)型 l 晶格內(nèi)的水鋁片和硅氧片很少發(fā)生同晶替代，晶格內(nèi)的水鋁片和硅氧片很少發(fā)生同晶替代， 因此因此無(wú)永久性電荷無(wú)永久性電荷。但水鋁片上的。但水鋁片上的- - 在一在一 定條件下解離出氫離子，使高嶺石定條件下解離出氫離子，使高嶺石帶負(fù)電

10、帶負(fù)電。 高嶺石的性質(zhì)特點(diǎn)：高嶺石的性質(zhì)特點(diǎn)： l晶片與晶片之間形成晶片與晶片之間形成氫鍵氫鍵而結(jié)合牢固，水分而結(jié)合牢固，水分 子及其他離子難以進(jìn)入層間，并且形成較大的子及其他離子難以進(jìn)入層間，并且形成較大的 顆粒。因此其顆粒。因此其吸濕性、粘結(jié)性吸濕性、粘結(jié)性和和可塑性可塑性較較弱弱， 富含高嶺石的土壤富含高嶺石的土壤保肥性差保肥性差。 土壤膠體的類(lèi)型 由由兩片硅氧片兩片硅氧片和和一片水鋁片一片水鋁片 結(jié)合成的一個(gè)晶片（層）單結(jié)合成的一個(gè)晶片（層）單 元，再相互疊加而成的。元，再相互疊加而成的。 （2 2）蒙脫石類(lèi)（）蒙脫石類(lèi)（ ：型鋁硅酸鹽礦物）：型鋁硅酸鹽礦物） 每個(gè)晶層的兩面均由每個(gè)晶

11、層的兩面均由O離子離子 組（硅氧片上的），因而疊組（硅氧片上的），因而疊 加時(shí)晶層間加時(shí)晶層間不能形成氫鍵不能形成氫鍵， 而是通過(guò)而是通過(guò)“氧橋氧橋”聯(lián)結(jié)，這聯(lián)結(jié)，這 種聯(lián)結(jié)力弱，晶層易碎裂，種聯(lián)結(jié)力弱，晶層易碎裂， 其晶粒比高嶺石小。其晶粒比高嶺石小。 土壤膠體的類(lèi)型 脹縮性大，吸濕性強(qiáng)，脹縮性大，吸濕性強(qiáng)， 易在兩邊硅氧片中以易在兩邊硅氧片中以AlAl3+ 3+ 代代Si Si4+ 4+，有時(shí)可在硅鋁片 ，有時(shí)可在硅鋁片 中，一般以中，一般以MgMg2+ 2+代 代AlAl3+ 3+ 帶負(fù)電帶負(fù)電吸附負(fù)離子。吸附負(fù)離子。 如蒙脫石，這類(lèi)礦物多如蒙脫石，這類(lèi)礦物多 出現(xiàn)于北方土壤。如東出現(xiàn)于

12、北方土壤。如東 北、華北的栗鈣土、黑北、華北的栗鈣土、黑 鈣土和褐土等。鈣土和褐土等。 硅氧片硅氧片 鋁氧片鋁氧片 硅氧片硅氧片 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 土壤膠體的類(lèi)型 蛭石蛭石的的膨脹性比蒙脫石要小得多膨脹性比蒙脫石要小得多，其晶層間距，其晶層間距1.45nm，屬有限，屬有限 膨脹型。它具有一定的內(nèi)表面，但較蒙脫石小，晶體顆粒介于蒙膨脹型。它具有一定的內(nèi)表面，但較蒙脫石小，晶體顆粒介于蒙 脫石和高嶺石之間。蛭石在黃棕壤和黃壤中含量較高。脫石和高嶺石之間。蛭石在黃棕壤和黃壤中含量較高。 蛭石蛭石 也是也是21型型膨脹型粘土礦物，其晶層結(jié)構(gòu)與蒙脫石基本相同，膨脹型粘土礦物，其晶層結(jié)構(gòu)與蒙脫石基本相同， 也

13、是兩層硅氧片中夾一層水鋁片。也是兩層硅氧片中夾一層水鋁片。 與蒙脫石不同的是，硅氧片中的與蒙脫石不同的是，硅氧片中的硅大部分被鋁所取代硅大部分被鋁所取代，水鋁片水鋁片 中的鋁也有不少被鎂取代中的鋁也有不少被鎂取代，因而具有比蒙脫石高得多的凈負(fù)電，因而具有比蒙脫石高得多的凈負(fù)電 荷，具有很高的吸附陽(yáng)離子能力，陽(yáng)離子交換量達(dá)荷，具有很高的吸附陽(yáng)離子能力，陽(yáng)離子交換量達(dá)150 cmol(+)kg-1。 土壤膠體的類(lèi)型 2:1型礦物型礦物(蒙脫石、綠泥石、蛭石等蒙脫石、綠泥石、蛭石等) 土壤膠體的類(lèi)型 （）水云母類(lèi)）水云母類(lèi) （：型粘土礦物）（：型粘土礦物） 結(jié)構(gòu)與蒙脫石相類(lèi)似，只是同晶結(jié)構(gòu)與蒙脫石相

14、類(lèi)似，只是同晶 替代產(chǎn)生的負(fù)電荷主要被鉀離子替代產(chǎn)生的負(fù)電荷主要被鉀離子 中和中和,而少量被鈣鎂離子中和。而少量被鈣鎂離子中和。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a、永久性電荷數(shù)量少于蒙脫石。、永久性電荷數(shù)量少于蒙脫石。 b、層與層之間由、層與層之間由鉀離子中和鉀離子中和，使得各層，使得各層 相互緊密結(jié)合。形成的顆粒相對(duì)比蒙脫石相互緊密結(jié)合。形成的顆粒相對(duì)比蒙脫石 粗而比高嶺石細(xì)。其粗而比高嶺石細(xì)。其粘結(jié)性、可塑、脹縮粘結(jié)性、可塑、脹縮 性居中性居中。 c、鉀離子被固定在硅氧片的六角形網(wǎng)孔、鉀離子被固定在硅氧片的六角形網(wǎng)孔 中，當(dāng)晶層破裂時(shí)，可將被固定的鉀重新中，當(dāng)晶層破裂時(shí)，可將被固定的鉀重新 釋放出來(lái)，供植

15、物利用。釋放出來(lái)，供植物利用。 分布廣泛，特別在西北干旱地區(qū)和高寒地分布廣泛，特別在西北干旱地區(qū)和高寒地 區(qū)，以及風(fēng)化度淺的土壤。區(qū)，以及風(fēng)化度淺的土壤。 土壤膠體的類(lèi)型 三種主要粘土礦物的性質(zhì)比較三種主要粘土礦物的性質(zhì)比較 粘土粘土 礦物礦物 結(jié)結(jié) 晶晶 類(lèi)類(lèi) 型型 分子層分子層 排列情況排列情況 晶格晶格 距離距離 (nm)(nm) 晶晶 層層 間間 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) 力力 顆顆 粒粒 大大 小小 比面比面 (m(m2 2gg -1 -1) ) CECCEC （ cmol(+)cmol(+) kgkg-1 -1） 粘結(jié)粘結(jié) 性性 可塑可塑 性性 脹脹 縮縮 性性 高嶺石高嶺石1:1 -OH層與層

16、與 O層相接層相接 0.72強(qiáng)強(qiáng)大大 5 20 515弱弱弱弱 水云母水云母2:1 -O層相接層相接 中間有中間有K 1.00 較較 強(qiáng)強(qiáng) 中中 10 0 120 2040中等中等 中中 等等 蒙脫石蒙脫石2:1-O層相接層相接 0.9 6 2.14 弱弱小小 70 0 800 80100強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng) 土壤膠體的類(lèi)型 高嶺石高嶺石逐漸代替水云母，逐漸代替水云母，鐵鋁氧化物鐵鋁氧化物 也迅速增多。也迅速增多。 我國(guó)土壤粘土礦物的分布我國(guó)土壤粘土礦物的分布 溫帶干旱的漠境和溫帶干旱的漠境和 半漠境地帶：半漠境地帶： 風(fēng)化程度低，化學(xué)風(fēng)化程度弱，以風(fēng)化程度低，化學(xué)風(fēng)化程度弱，以 形成水化度低的形成水化度

17、低的水云母為主水云母為主，蒙脫，蒙脫 石不多。石不多。 半干旱草原地區(qū)：半干旱草原地區(qū)： 蒙脫石迅速增加，結(jié)晶良好，以蒙脫石迅速增加，結(jié)晶良好，以 蒙脫石和水云母為主蒙脫石和水云母為主。 暖溫帶濕潤(rùn)地區(qū)：暖溫帶濕潤(rùn)地區(qū)： 蛭石顯著增加，以蛭石顯著增加，以水云母水云母蛭石為蛭石為 主主，說(shuō)明環(huán)境有利于進(jìn)一步脫鉀。，說(shuō)明環(huán)境有利于進(jìn)一步脫鉀。 中亞熱帶以南地區(qū)：中亞熱帶以南地區(qū)： 土壤膠體的類(lèi)型 （二（二 ）有機(jī)膠體）有機(jī)膠體 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 高分子有機(jī)化合物，高度親水性。高分子有機(jī)化合物，高度親水性。 帶負(fù)電，并且電荷數(shù)量多于黏土礦物，因此陽(yáng)離子交換量大。帶負(fù)電，并且電荷數(shù)量多于黏土礦物，因此陽(yáng)離

18、子交換量大。 保肥性強(qiáng)，但不穩(wěn)定（因受微生物作用而分解）保肥性強(qiáng)，但不穩(wěn)定（因受微生物作用而分解） 主要是腐殖質(zhì)。主要是腐殖質(zhì)。 少量的木素、蛋白質(zhì)、纖維素等。少量的木素、蛋白質(zhì)、纖維素等。 腐殖質(zhì)的電荷是由腐殖質(zhì)含的腐殖質(zhì)的電荷是由腐殖質(zhì)含的羧基（羧基（-COOH-COOH）、羥基（羥基（-OH-OH）、 酚羥基解離出酚羥基解離出H H+ +、-COO-COO- -、-O-O- -等離子等離子留在膠粒上而使膠粒留在膠粒上而使膠粒帶負(fù)電帶負(fù)電。 一般每千克腐殖一般每千克腐殖 質(zhì)的代換量在質(zhì)的代換量在200 200 cmol(+)kgcmol(+)kg-1 -1左右，左右， 高者可達(dá)高者可達(dá)50

19、0500 10001000 cmol(+)kg cmol(+)kg-1 -1 土壤膠體的類(lèi)型 （三）（三） 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體 通過(guò)通過(guò)Ca2+而而結(jié)合。結(jié)合。 有機(jī)膠體與鐵鋁膠體的結(jié)合。有機(jī)膠體與鐵鋁膠體的結(jié)合。 有機(jī)膠體與無(wú)機(jī)膠體的直接結(jié)合。有機(jī)膠體與無(wú)機(jī)膠體的直接結(jié)合。 有機(jī)膠體以薄膜狀緊密蓋覆于粘土礦物表面通過(guò)陽(yáng)離子有機(jī)膠體以薄膜狀緊密蓋覆于粘土礦物表面通過(guò)陽(yáng)離子 與與-COOH-COOH、-OH-OH等官能團(tuán)形成復(fù)合體。等官能團(tuán)形成復(fù)合體。 結(jié)合方式結(jié)合方式 土壤膠體的類(lèi)型 在生產(chǎn)上的意義 我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，充分體會(huì)到有機(jī)我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，充分體

20、會(huì)到有機(jī) 無(wú)機(jī)復(fù)合體的重要，創(chuàng)造了施用有機(jī)肥加速土壤有無(wú)機(jī)復(fù)合體的重要，創(chuàng)造了施用有機(jī)肥加速土壤有 機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成的措施，群眾稱之為機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成的措施，群眾稱之為土肥相融土肥相融。 土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體的形成，有利于土壤結(jié)構(gòu)的土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體的形成，有利于土壤結(jié)構(gòu)的 形成，改善土壤理化性質(zhì)。形成，改善土壤理化性質(zhì)。如復(fù)合體中的胡敏酸，如復(fù)合體中的胡敏酸， 比單獨(dú)存在時(shí)分解顯著減慢，并可使土壤中有效磷比單獨(dú)存在時(shí)分解顯著減慢，并可使土壤中有效磷 增加，增強(qiáng)土壤的緩沖性能等。增加，增強(qiáng)土壤的緩沖性能等。 土壤膠體的類(lèi)型 三、土壤膠體的構(gòu)造三、土壤膠體的構(gòu)造 土壤膠體的結(jié)構(gòu) 微粒微粒核核

21、雙電層雙電層 決定電位離子層決定電位離子層 補(bǔ)償離子層補(bǔ)償離子層 非活性補(bǔ)償離子層非活性補(bǔ)償離子層 擴(kuò)散層擴(kuò)散層 膠膠體微粒體微粒 _ + _ _ _ + + + + + + + 土壤膠體的結(jié)構(gòu) 土壤膠體的結(jié)構(gòu) 土壤膠體的結(jié)構(gòu) 膠體微粒的擴(kuò)散雙電層構(gòu)造圖式膠體微粒的擴(kuò)散雙電層構(gòu)造圖式 土壤膠體的結(jié)構(gòu) 四、土壤膠體的特性四、土壤膠體的特性 （1）土壤膠體比表面和比表面能）土壤膠體比表面和比表面能 土壤膠體的特性 單位質(zhì)量或體積物體的總表面積稱為比表面積單位質(zhì)量或體積物體的總表面積稱為比表面積 或比面，單位為或比面，單位為cm2g-1或或cm2cm-3。 物體分割得愈細(xì)小，單體數(shù)愈多，總面積愈大，

22、物體分割得愈細(xì)小，單體數(shù)愈多，總面積愈大， 比面也愈大。比面也愈大。 1 cm3物質(zhì)表面積隨分散度變化的情況物質(zhì)表面積隨分散度變化的情況 立方體邊長(zhǎng)立方體邊長(zhǎng) （cm） 立方體數(shù)立方體數(shù) 目目 總表面積總表面積 比表面積比表面積 （cm2cm-3） 116cm26 0.110360cm2610 0.01106600cm26102 0.0011096000cm26103 0.000110126m26104 0.00001101560m26105 0.0000011018600m26106 0.000000110216000m26107 土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 各粒徑土粒的比面各粒徑土粒的比面 土粒

23、土粒 （粒徑（粒徑mm） 比表面積比表面積 （cm2g-1） 土粒土粒 （粒徑（粒徑mm） 比表面積比表面積 （cm2g-1） 粗砂粒（粗砂粒（1）22.6 粘粒（粘粒（0.0005） 500nm 45,200 中砂粒（中砂粒（0.1）226 膠粒（膠粒（0.0001） 100nm 226,000 細(xì)砂粒（細(xì)砂粒（0.01）2,260 膠粒（膠粒（0.00005） 50nm 452,000 粘粒（粘粒（0.001）22,600 膠粒（膠粒（0.00001） 10nm 2,260,000 很顯然很顯然,土粒越細(xì)比表面越大土粒越細(xì)比表面越大,土壤中顆粒的形狀多種多樣土壤中顆粒的形狀多種多樣. 只有

24、砂粒近只有砂粒近 似球形似球形,但其表面大多不平但其表面大多不平,大部分粘粒多為大部分粘粒多為片狀片狀,棒狀棒狀,針狀針狀, 實(shí)際上膠實(shí)際上膠 體的表面積比光滑的球體體的表面積比光滑的球體大得多大得多。 由于土壤膠體具有巨大表面積，從而具有巨大的由于土壤膠體具有巨大表面積，從而具有巨大的表面能表面能。 土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) （1）粘土礦物晶面上）粘土礦物晶面上-OH的解離的解離 層狀硅酸鹽晶層上的層狀硅酸鹽晶層上的-OH基可以解離出基可以解離出H+，帶負(fù)電。，帶負(fù)電。介介 質(zhì)質(zhì)pH越高，越高， H+越易解離。越易解離。 結(jié)結(jié) 晶晶 體體 -OH -OH -OH 結(jié)結(jié) 晶晶 體體 -O- -O-

25、 -O- +3H+ 如高嶺石的如高嶺石的pH0為為5。 1：1型粘粒礦物帶電的主要原因。型粘粒礦物帶電的主要原因。 （2）含水氧化鐵、氧化鋁的解離）含水氧化鐵、氧化鋁的解離 如三水鋁石的如三水鋁石的pH0值為值為4.8。 當(dāng)土壤當(dāng)土壤pH低于低于pH0值時(shí)值時(shí): Al2O3.3H2O 2Al(OH)2+2OH- 當(dāng)土壤當(dāng)土壤pH高于高于pH0值時(shí)值時(shí): Al2O3.3H2O 2Al(OH)2O-+2OH- （3）腐殖質(zhì)上某些原子團(tuán)的解離）腐殖質(zhì)上某些原子團(tuán)的解離 高高pH條件下：條件下： -COOH H+ + COO- -OH H+ + -O- 低低pH條件下：條件下： -NH2 -NH3+

26、（4）含水氧化硅的解離）含水氧化硅的解離 SiO2.H2O（或（或H2SiO3）的）的pH0值為值為2 在土壤中一般不產(chǎn)生正電荷在土壤中一般不產(chǎn)生正電荷 所帶負(fù)電荷的量隨土壤所帶負(fù)電荷的量隨土壤pH值的升高而增加值的升高而增加。 H2SiO3 HSiO3- +H+ （帶正電）（帶正電） SiO3-+H+ 第二節(jié)第二節(jié) 土壤吸收性能土壤吸收性能 土壤吸收性能：土壤吸收性能： 定義：定義： 指土壤能夠吸收和保持土壤溶液中的分子指土壤能夠吸收和保持土壤溶液中的分子 和離子，懸液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力和離子，懸液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力 定義：指土壤對(duì)物體的機(jī)械阻留。定義：指土壤對(duì)物

27、體的機(jī)械阻留。 l 如施有機(jī)肥時(shí)，大小不等的顆粒，均可被保留在土壤如施有機(jī)肥時(shí)，大小不等的顆粒，均可被保留在土壤 中；中； l 污水、洪淤灌溉時(shí)，其土粒及其他不溶物，可因機(jī)械污水、洪淤灌溉時(shí)，其土粒及其他不溶物，可因機(jī)械 吸收性而被保留在土壤中吸收性而被保留在土壤中。 定義：指土壤對(duì)分子態(tài)物質(zhì)的保持能力。它表現(xiàn)在定義：指土壤對(duì)分子態(tài)物質(zhì)的保持能力。它表現(xiàn)在 某些養(yǎng)分聚集在膠體表面。某些養(yǎng)分聚集在膠體表面。 l 膠體表面的物質(zhì)濃度大于溶液中物質(zhì)濃度，稱為膠體表面的物質(zhì)濃度大于溶液中物質(zhì)濃度，稱為 正吸附正吸附; l 膠體表面的物質(zhì)濃度膠體表面的物質(zhì)濃度小于小于溶液中物質(zhì)濃度溶液中物質(zhì)濃度，稱為，

28、稱為 負(fù)吸附。負(fù)吸附。 定義：是指易溶性鹽在土壤中轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性鹽而沉淀保定義：是指易溶性鹽在土壤中轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性鹽而沉淀保 存在土壤中的過(guò)程，這種吸收作用是以純化學(xué)作用為基存在土壤中的過(guò)程，這種吸收作用是以純化學(xué)作用為基 礎(chǔ)的。礎(chǔ)的。 l 例如，可溶性磷酸鹽可被土壤中的鐵、鋁、鈣等離子例如，可溶性磷酸鹽可被土壤中的鐵、鋁、鈣等離子 所固定，生成難溶性的磷酸鹽所固定，生成難溶性的磷酸鹽 定義：定義：是指土壤中植物根系和微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，是指土壤中植物根系和微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收， 這種吸收作用的特點(diǎn)是有這種吸收作用的特點(diǎn)是有選擇性和創(chuàng)造性選擇性和創(chuàng)造性，并且具有累，并且具有累 積和集中養(yǎng)分的

29、作用積和集中養(yǎng)分的作用。 l 前面四種吸收性都不能吸收硝酸鹽，前面四種吸收性都不能吸收硝酸鹽，只有此種吸收才只有此種吸收才 能吸收硝酸鹽，生物能吸收硝酸鹽，生物的這種的這種吸收吸收作用，作用，對(duì)于提高土壤肥對(duì)于提高土壤肥 力方面有著重要意義。力方面有著重要意義。 總而言之，上述五種吸收性不是孤立的，而是互相聯(lián)系、總而言之，上述五種吸收性不是孤立的，而是互相聯(lián)系、 互相影響的，同樣具有非常重要的意義。互相影響的，同樣具有非常重要的意義。 土壤膠粒土壤膠粒Ca2+ +2KCl=土壤膠粒土壤膠粒 K+ K+ +CaCl2 （3）等量電荷）等量電荷 質(zhì)地質(zhì)地陽(yáng)離子交換量陽(yáng)離子交換量 （cmol(+)k

30、g-1) 砂土砂土1-5 砂壤土砂壤土7-8 壤土壤土7-18 粘土粘土25-30 膠休膠休 種類(lèi)種類(lèi) 腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)蛭石蛭石蒙脫石蒙脫石 水云母水云母 高嶺石高嶺石 含水氧化含水氧化 鐵、鋁鐵、鋁 CEC （ cmol(+)k g-1) 150-500 100-150 60-10020-403-15微量微量 比表面比表面 （m2g-1) 800-1000700800 100- 200 5-20- 有機(jī)有機(jī)無(wú)機(jī)；無(wú)機(jī)；2:1型礦物型礦物 1:1型礦物型礦物 鹽基飽和度與土壤的酸堿性關(guān)系密切，它基本鹽基飽和度與土壤的酸堿性關(guān)系密切，它基本 上決定著土壤的酸堿性。上決定著土壤的酸堿性。 一般而言，一

31、般而言， 鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性 鹽基飽和度小的土壤呈酸性鹽基飽和度小的土壤呈酸性 土壤土壤 CEC /(c mol/kg 交換性交換性Ca量量 /(c mol/kg) 交換性交換性Ca的的 飽和度飽和度% Ca的有效度的有效度 甲甲10440.0大大 乙乙40512.5小小 定義：在土壤膠體上同時(shí)吸附著多種陽(yáng)離子（如定義：在土壤膠體上同時(shí)吸附著多種陽(yáng)離子（如Al3+ H+、 Ca+、Mg2+、K+、Na 、等）對(duì)其中某種離子（如 、等）對(duì)其中某種離子（如K+） 來(lái)說(shuō)，其余的各種離子（來(lái)說(shuō)，其余的各種離子（ Al3+ H+、Ca+、Mg2+、Na 、） 、） 都可以稱為它的陪補(bǔ)離子。都可以稱為它的陪補(bǔ)離子。 土壤處理土壤處理交換性離子組成交換性離子組成 盆中幼苗干重盆中幼苗干重 (g) 盆中幼苗吸鈣盆中幼苗吸鈣 量量(mg) 甲甲40%Ca+60%H2.811.15 乙乙40%Ca+60%Mg2.797.83 丙丙40%Ca+60%Na2.344.36 層層 狀狀 鋁鋁 硅硅 酸酸 鹽鹽 粘粘 粒粒 礦礦 物物 l 空穴半徑：空穴半徑：0.14 nm l K+半徑：半徑：0.133 nm l NH4+半徑：半徑：0.143 nm 定義：土壤中帶正電荷的膠體吸附的陰離子與土壤溶定義：土壤中帶正電荷的膠體吸附