第五章 土壤膠體與土壤吸收性能

第五章土壤膠體與土壤吸收性能

土壤吸收性能類型

機械吸收性指土壤對物體的機械阻留物理吸收性指土壤對分子態(tài)物質(zhì)的保持能力化學吸收性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程

物理化學吸收性指土壤對可溶性物質(zhì)中離子態(tài)養(yǎng)分的保持能力生物吸收性指土壤中植物根系和微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收

土壤膠體土壤中最細微的顆粒膠體顆粒的直徑一般在1-100nm（長、寬、高三個方向上，至少有一個方向在此范圍內(nèi)）土壤膠體的種類

無機膠體①含水氧化硅膠體②含水氧化鐵、氧化鋁膠體③層狀硅酸鹽(phyllosilicate,layersilicate)礦物

有機膠體有機無機復合體（organo-mineralcomplex）

層狀硅酸鹽結(jié)構硅氧片和硅四面體硅氧片是由硅四面體連接而成，一個硅四面體是由四個氧原子和一個硅原子所組成。鋁氧片與鋁八面體鋁氧片由鋁八面體連接而成，鋁八面體為六個氧原子圍繞一個鋁原子而構成鋁八面體。

硅四面體鋁氧八面體1:1型礦物2:1型礦物

脹縮型非脹縮型（晶層構造、膨脹性、電荷及膠體特性）土壤膠體的構造

膠體微粒

膠粒膠核雙電層決定電位離子層（內(nèi)）補償離子層（外）非活性離子層擴散層土壤膠體的特性

土壤膠體比表面和表面能土壤膠體電荷土壤膠體有凝聚和分散的作用

土壤膠體的表面積土壤中常見粘土礦物的比表面積（m2·g-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700-750400-7500-500400130-40015-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800土壤膠體的比表面和表面積

土壤表面電荷和電位

土壤電荷的起因和種類

1、永久電荷(permanentcharge)***

永久電荷起源于礦物晶格內(nèi)部離子的同晶置換。

2、可變電荷(variablecharge)***

隨pH的變化而變化的土壤電荷，這種電荷稱為可變電荷。

零點電荷：如果在某個pH值時，粘土礦物表面上即不帶正電荷，也不帶負電荷，其表面電荷等于零，此時的pH值稱為零點電荷（ZPC）?？勺冸姾傻某梢蛑饕悄z核表面分子或原子團的解離：

A.

含水氧化硅的解離

B.

粘粒礦物的晶面上的OH和H的解離

C.

腐殖質(zhì)上某些官能團的解離

D.

含水氧化和水鋁石表面的分子中OH的解離；pH<3.2

從上述四種情況來看，土壤膠體所帶的電荷數(shù)量和性質(zhì)與介質(zhì)的pH值有密切關系。***影響土壤電荷數(shù)量的因素主要有：

C.pH值主要影響可變電荷的數(shù)量。B.土壤膠體的種類土壤質(zhì)地完全相同的兩種土壤，它們所帶的電荷數(shù)量可以完全不同。這是有膠體類型不同所致。A.質(zhì)地一般來說，土壤的質(zhì)地越粘，土粒越細，其電荷總量也越多。所以粘土的電荷數(shù)量要比壤土類和砂土類高得多。陽離子交換作用***

在土壤中，被膠體靜電吸附的陽離子，一般都可以被溶液中另一種陽離子交換而從膠體表面解吸。對這種能相互交換的陽離子叫做交換性陽離子，而把發(fā)生在土壤膠體表面的陽離子交換反應稱之為陽離子交換作用***。

陽離子交換陽離子交換作用特點a、可逆反應b、反應迅速c、等量交換

陽離子交換能力陽離子交換能力是指一種陽離子將膠體上另一種陽離子交換出來的能力。各種陽離子交換能力大小的順序為：

Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+影響陽離子交換能力的因素有：

a、電荷的數(shù)量b、離子半徑和離子水化半徑，H+的交換力比兩價的Ca2+、Mg2+離子大。-c、離子濃度離子半徑與吸附力

一價離子Li+Na+K+NH+4Rb+離子的真實半徑(nm)0.0780.0980.1330.1430.149離子的水合半徑(nm)1.0080.7900.5370.5320.509強

弱

陽離子交換量是評價土壤肥力的一個指標。它直接反應土壤可以提供速效養(yǎng)分的數(shù)量，也能表示土壤保肥能力、緩沖能力的大小。

CEC<1010-20>20***土壤陽離子交換量(cationexchangecapacity)-CEC

是指土壤溶液為中性（pH=7）時，每千克土所含的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)稱為土壤的陽離子交換量。（CEC：cmol(+)kg-1

）保肥能力低中高***影響土壤陽離子交換量的因素有：（1）質(zhì)地質(zhì)地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽離子交換量也越大。（2）有機質(zhì)

OM%CEC（3）膠體的性質(zhì)及構造 蒙脫石＞高嶺石（4）pH值在一般情況下，隨著pH的升高，土壤的可變電荷增加，土壤的陽離子交換量也增加。質(zhì)地砂土砂壤土壤土粘土CEC1~57~815~1825~30

不同類型土壤膠體的陽離子交換量土壤膠體

CEC[cmol(+).kg-1]腐殖質(zhì)蛭石蒙脫石伊利石高嶺石倍半氧化物

200100-15070-9510-403-152-4鹽基離子與鹽基飽和度鹽基離子與致酸離子***在土壤里，被膠體吸附著的陽離子，可以分為兩類：

第一類是氫離子和鋁離子，它們是致酸離子，與土壤的酸度有密切關系。

第二類是其他的一些金屬離子，如Ca+2、Mg+2、K+、NH4+……等，在古典化學上，它們都稱為鹽基離子。鹽基飽和度(basesaturationpercentage)BSP

在土壤膠體所吸附的陽離子中，鹽基離子的數(shù)量占所有吸附的陽離子的百分比，叫鹽基飽和度***。鹽基飽和的土壤具有中性或堿性反應；而鹽基不飽和的土壤則具有酸性反應，為酸性土壤；

100%

交換性離子的有效度

**影響交換離子有效度的因素主要有：

（1）陽離子飽和度

離子的飽和度越大，被解吸的機會就越大，有效度就越大

（2）土壤中的互補離子效應

（4）由交換性離子變?yōu)榉墙粨Q性離子的有效度問題

互補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—互補離子效應（陪伴離子效應）土壤膠體對陰離子的吸附與交換（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．吸附作用很弱或進行負吸附的陰離子

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-陰離子的負吸附

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

負吸附現(xiàn)象也受土壤特性影響，其它條件相同，則負吸附現(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。但隨陪伴陽離子價數(shù)的增加而減少，不同的粘粒礦物對負吸附的影響也不同，他們遞減的次序為：

蒙脫石＞伊利石＞高嶺石

這種情況也可歸