第一章第三節(jié)土壤性質(zhì)(2)土壤膠體

1、土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì) 土壤膠體是土壤中最活躍的物質(zhì)，土壤的理化土壤膠體是土壤中最活躍的物質(zhì)，土壤的理化性質(zhì)，如性質(zhì)，如土粒的分散與凝聚、離子吸附與代換、酸土粒的分散與凝聚、離子吸附與代換、酸堿度、緩沖性、粘結(jié)性和可塑性堿度、緩沖性、粘結(jié)性和可塑性等都與土壤膠體性等都與土壤膠體性質(zhì)有關(guān)。質(zhì)有關(guān)。 土壤膠體性質(zhì)的研究，對深入理解土壤理化性土壤膠體性質(zhì)的研究，對深入理解土壤理化性質(zhì)的本質(zhì)，針對性改良土壤結(jié)構(gòu)有重要意義。質(zhì)的本質(zhì)，針對性改良土壤結(jié)構(gòu)有重要意義。一、土壤膠體的種類一、土壤膠體的種類 土壤膠體包括土壤膠體包括膠體物質(zhì)與膠體微粒膠體物質(zhì)與膠體微粒，前者指分散相，前者指分散相的物質(zhì)，粒

2、徑在的物質(zhì)，粒徑在1-100mm1-100mm，而膠體顆粒上限為，而膠體顆粒上限為2000mm2000mm。l土壤礦物質(zhì)膠體土壤礦物質(zhì)膠體： 次生鋁硅酸鹽、鐵鋁化合物次生鋁硅酸鹽、鐵鋁化合物l有機膠體：有機膠體： 腐殖質(zhì)、有機酸、蛋白質(zhì)等腐殖質(zhì)、有機酸、蛋白質(zhì)等l有機有機- -無機復合膠體：無機復合膠體： 有機膠體與礦質(zhì)膠體結(jié)合有機膠體與礦質(zhì)膠體結(jié)合l晶形膠粒晶形膠粒 膠體內(nèi)部組成的分子或離子組合有嚴格規(guī)律，膠體內(nèi)部組成的分子或離子組合有嚴格規(guī)律，以無機膠體為主以無機膠體為主l非晶質(zhì)膠粒非晶質(zhì)膠粒 膠體內(nèi)部離子或分子組合無嚴格規(guī)律，以有機膠體內(nèi)部離子或分子組合無嚴格規(guī)律，以有機膠體為主膠體為主

3、1 1微粒核（膠核）微粒核（膠核）膠核膠核2 2雙電層雙電層 3.3.膠團間溶液：膠團間溶液：三、土壤膠體的性質(zhì)三、土壤膠體的性質(zhì)（一）巨大的比表面積和表面能（一）巨大的比表面積和表面能2. 腐殖質(zhì)膠體帶電腐殖質(zhì)膠體帶電1. 含水二氧化硅（含水二氧化硅（H2SiO3） 3粘土礦物膠體帶電粘土礦物膠體帶電 永久電荷：永久電荷：在巖石化學風化過程中，因在巖石化學風化過程中，因粘土礦物晶格內(nèi)發(fā)生同晶置換而產(chǎn)生的粘土礦物晶格內(nèi)發(fā)生同晶置換而產(chǎn)生的電荷。電荷。 由于同晶置換發(fā)生在晶格內(nèi)部，其置換由于同晶置換發(fā)生在晶格內(nèi)部，其置換電荷的數(shù)量決定于晶格中同晶置換的多電荷的數(shù)量決定于晶格中同晶置換的多少，稱少

4、，稱永久電荷或恒電荷永久電荷或恒電荷。 可變電荷：可變電荷：隨土壤隨土壤pH值條件而改變的電值條件而改變的電荷，是由于膠體顆粒表面基團的解離或荷，是由于膠體顆粒表面基團的解離或質(zhì)子化而引起的。質(zhì)子化而引起的。4兩性膠體帶電 等電點：等電點：在某一在某一pH條件下，當負電荷條件下，當負電荷和正電荷的數(shù)量相等時，膠體的凈電荷和正電荷的數(shù)量相等時，膠體的凈電荷為零，這就是該膠體的為零，這就是該膠體的等電點等電點pH值。值。5.土壤膠體電性的強度 熱力電位：熱力電位：決定電位離子層與溶液介質(zhì)決定電位離子層與溶液介質(zhì)間的電位差，間的電位差，。 電動電位：電動電位：非活性補償離子層與溶液介非活性補償離子層

5、與溶液介質(zhì)間的電位差，質(zhì)間的電位差，。 擴散層厚度越大，電動電位勢越強；擴擴散層厚度越大，電動電位勢越強；擴散層厚度越小，電動電位勢越低。散層厚度越小，電動電位勢越低。 膠體微粒均勻分散在土壤溶液中成為膠體微粒均勻分散在土壤溶液中成為膠體溶液狀態(tài)，稱為膠體溶液狀態(tài)，稱為溶膠溶膠。 微粒彼此相互聯(lián)結(jié)凝聚在一起，呈無微粒彼此相互聯(lián)結(jié)凝聚在一起，呈無定型絮狀凝膠體，稱定型絮狀凝膠體，稱凝膠凝膠。 膠體的凝聚作用，有些是可逆的，有些膠體的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。是不可逆的。 當當土壤干燥時，土土壤干燥時，土壤溶液中的電解壤溶液中的電解質(zhì)濃度相應(yīng)增大，土壤膠體質(zhì)濃度相應(yīng)增大，土壤膠體易成

6、凝膠狀易成凝膠狀態(tài)態(tài)。相反，當土壤水分增多土壤溶液濃。相反，當土壤水分增多土壤溶液濃度相應(yīng)降低，度相應(yīng)降低，土壤膠體便會帶有多余的土壤膠體便會帶有多余的負電荷負電荷，互相排斥而成溶膠狀態(tài)。，互相排斥而成溶膠狀態(tài)。四、土壤的離子交換四、土壤的離子交換 土壤膠體是帶有負電荷的，土壤膠體是帶有負電荷的，因而具有一定的陽因而具有一定的陽離子吸附能力，膠體所吸附的一部分陽離子在一定離子吸附能力，膠體所吸附的一部分陽離子在一定條件下可以與土壤溶液中的陽離子相互代條件下可以與土壤溶液中的陽離子相互代換。換。2CaClKClCaKbKClCa膠粒膠粒陽離子交換反映是一個動態(tài)的平衡，溶液中粒子組成和濃度改變陽離

7、子交換反映是一個動態(tài)的平衡，溶液中粒子組成和濃度改變膠體上的交換性離子和溶液中離子會發(fā)生逆向交換或先的代換。膠體上的交換性離子和溶液中離子會發(fā)生逆向交換或先的代換。（1）陽離子交換能力）陽離子交換能力 一種陽離子將它種陽離子從膠粒上交換下來一種陽離子將它種陽離子從膠粒上交換下來的能力叫做該種陽離子的交換能力。的能力叫做該種陽離子的交換能力。 a. 離子電荷價三價二價一價離子電荷價三價二價一價b.等價離子交換能力，隨原子序數(shù)增加而增大等價離子交換能力，隨原子序數(shù)增加而增大 Li+ Na+ K+ NH4+ Cs+ 原子序數(shù)越小，離子半徑越小，離子水化原子序數(shù)越小，離子半徑越小，離子水化度越大，水膜

8、厚，離子交換能力越小。度越大，水膜厚，離子交換能力越小。 土壤中常見的離子交換能力排列順序土壤中常見的離子交換能力排列順序是：是： Fe3Al3HCa2Mg2KNH4Nac. c. 離子運動速度越大，交換力越強離子運動速度越大，交換力越強 凡運動速度快的其交換能力也大。凡運動速度快的其交換能力也大。H半徑小，半徑小，但水化很弱，水膜薄，運動速度快，因此它在交換但水化很弱，水膜薄，運動速度快，因此它在交換能力上具有特殊位置。能力上具有特殊位置。 一般是膠體物質(zhì)越多，陽離子交換量越大；膠一般是膠體物質(zhì)越多，陽離子交換量越大；膠體粒子越少體粒子越少, ,交換量越小；土壤質(zhì)地愈細，礦質(zhì)膠交換量越??；土

9、壤質(zhì)地愈細，礦質(zhì)膠體數(shù)量愈多，交換量也愈高。體數(shù)量愈多，交換量也愈高。 (1)(1)土壤的陽離子交換量土壤的陽離子交換量 指指每千克土壤或膠體吸附或代換周圍溶液中陽離每千克土壤或膠體吸附或代換周圍溶液中陽離子的厘摩爾數(shù)子的厘摩爾數(shù)，單位為，單位為c molc molkgkg土。土。3. 土壤的陽離子交換量和鹽基飽和度土壤的陽離子交換量和鹽基飽和度不同質(zhì)地土壤的陽離子交換量不同質(zhì)地土壤的陽離子交換量 b. 腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)膠體陽離子交換量遠大于礦質(zhì)膠體腐殖質(zhì)膠體陽離子交換量遠大于礦質(zhì)膠體。c. 膠體種類膠體種類 有機膠體交換量最大；礦質(zhì)膠體中交換量大小是：有機膠體交換量最大；礦質(zhì)膠體中

10、交換量大小是：蒙脫石伊利石高嶺石。蒙脫石伊利石高嶺石。表表1-20d. 土壤酸堿反應(yīng)土壤酸堿反應(yīng) 一般來說，隨土壤堿度增加一般來說，隨土壤堿度增加(pH值增高值增高)解離度增高，解離度增高，帶電量多；反之，隨土壤酸度增加帶電量多；反之，隨土壤酸度增加(pH值降低值降低)解離度解離度降低，帶電量減少。降低，帶電量減少。 我國土壤陽離子交換量，由南向北，由我國土壤陽離子交換量，由南向北，由西向東有逐漸增多的趨勢。西向東有逐漸增多的趨勢。 陽離子可分為兩大類：陽離子可分為兩大類：陽離子的代換量是這兩類離子被吸收的總量。陽離子的代換量是這兩類離子被吸收的總量。 鹽基飽和度的大小常與雨量、母質(zhì)、植被等鹽

11、基飽和度的大小常與雨量、母質(zhì)、植被等自然條件有密切關(guān)系。一般干旱地區(qū)的土壤鹽自然條件有密切關(guān)系。一般干旱地區(qū)的土壤鹽基飽和度大，多雨地區(qū)則小?；柡投却?，多雨地區(qū)則小。（二）土壤陰離子交換作用（二）土壤陰離子交換作用 陰離子吸附和交換的類別： 非專性吸附非專性吸附 帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與土壤溶液中陰帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與土壤溶液中陰離子的相互交換，稱為離子的相互交換，稱為非專性吸附或正吸附非專性吸附或正吸附，發(fā)，發(fā)生在膠體的擴散層，鍵合弱，以生在膠體的擴散層，鍵合弱，以Cl-和和NO3-為主。為主。 專性吸附專性吸附 被吸附的陰離子進入膠體雙電層的內(nèi)層，交換金被吸附的陰離子進入膠體雙電層的內(nèi)層，交換金屬離子氧化物的配位陰離子，又稱屬離子氧化物的配位陰離子，又稱配位體交換配位體交換，為通常所說的陰離子化學固定。專性吸附的凝膠為通常所說的陰離子化學固定。專性吸附的凝膠以鐵、鋁的氧化物為主，被交換出陰離子為以鐵、鋁的氧化物為主，被交換出陰離子為OH-影響土壤陰離子吸附能