土壤肥料學(xué)單元三土壤的基本性質(zhì)課件

單元三土壤的基本性質(zhì)單元三土壤的基本性質(zhì)1第一節(jié)土壤孔隙性與結(jié)構(gòu)性

第一節(jié)土壤孔隙性與結(jié)構(gòu)性2土壤孔性

土壤孔性是指能夠反映土壤孔隙總?cè)莘e的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土層中的分布狀況等的綜合特性。土壤孔性的好壞，決定于土壤的質(zhì)地、松緊度、有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)等。可以說，土壤孔性是土壤結(jié)構(gòu)性的反映，結(jié)構(gòu)好則孔性好，反之亦然。一、土壤孔隙性土壤孔性土壤孔性是指能夠反映土壤孔隙總?cè)莘e的大小，孔隙的搭3土壤孔性包括土壤孔隙度和孔隙類型決定土壤氣、液兩相的總量決定氣、液兩項的比例土壤孔性包括土壤孔隙度和孔隙類型決定土壤氣、液兩相的總量決定4土壤孔隙度：自然狀態(tài)下單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分?jǐn)?shù)，即土壤大小孔隙的數(shù)量。土壤孔隙度＝（1－土壤容重/土壤密度）×100％公式的推導(dǎo)？土壤孔隙度＝孔隙容積/土壤容積×100％怎么測？1、土壤孔隙容積的數(shù)量表示

土壤孔隙度：自然狀態(tài)下單位容積土壤中孔隙土壤孔隙度＝（1－5

2、土壤密度和土壤容重1）土壤密度

概念:單位容積固體土粒（不包括粒間孔隙）的質(zhì)量，叫做土壤密度，單位用g/cm3或t/m3表示。土粒密度與水的密度之比，叫做土粒相對密度（比重）。A、土壤密度大小取決于土壤礦物質(zhì)顆粒組成和土壤有機(jī)質(zhì)含量。B、通常情況下，土粒相對密度取多數(shù)土壤的平均值2.65土壤孔性

2、土壤密度和土壤容重1）土壤密度土壤孔性6土壤中常見組分的密度組分密度(g/cm3)組分密度g/cm3)石英2.60-2.68赤鐵礦4.90-5.30正長石2.54-2.57磁鐵礦5.03-5.18斜長石2.62-2.76三水鋁石2.30-2.40白云母2.77-2.88高嶺石2.61-2.68黑云母2.70-3.10蒙皂石2.53-2.74角閃石2.85-3.57伊利石2.60-2.90輝石3.15-3.90腐殖質(zhì)1.40-1.80纖鐵礦3.60-4.10土壤孔性

土壤中常見組分的密度組分密度(g/cm3)組分密度g/c72）土壤容重

概念:自然狀態(tài)下（包括土粒之間的孔隙），單位容積土壤的烘干質(zhì)量，單位以g/cm3或t/m3表示影響因素:A、質(zhì)地砂質(zhì)土壤密度多在1.4-1.7g/cm3之間;粘質(zhì)土壤密度在1.1-1.6g/cm3之間;壤質(zhì)土壤則介于上二者之間B、結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多的土壤密度相應(yīng)降低C、有機(jī)質(zhì)富含腐殖質(zhì)的土層一般結(jié)構(gòu)良好，比較疏松，密度較小，約為0.8-1.2g/cm3

D、土粒排列方式土壤孔性

最疏松的排列方式為正方體型，其孔隙度為47.64%;最緊密的排列方式為三斜方體型，其孔隙度為25.95%

2）土壤容重土壤孔性最疏松的排列方式為正方體型，其孔隙度8反映土壤緊密度計算土壤重量Ms=S×h×dMS:土壤重量S：面積h：土層高度d：容重計算土壤重各種組分的數(shù)量3、土壤容重的應(yīng)用反映土壤緊密度3、土壤容重的應(yīng)用9土壤容重的用途土壤孔性

某土壤耕層容重為1.3g/cm3，土壤相對密度為2.65，求該土壤的孔隙度？計算土壤孔隙度：根據(jù)實測土壤的容重與密度，按下式計算：孔隙度=1-容重/比重土壤孔隙度=1-1.3/2.65=51%土土壤孔性某土壤耕層容重為1.3g/cm3，土壤相對密度10計算工程土方量：如在土工建設(shè)或土地整理工程中，有2000m2面積應(yīng)挖去0.2m厚的表土，其容重為1.3t/m3，則應(yīng)挖去的土方及土壤質(zhì)量？挖去的土方：2000m20.2m=400m3，土壤質(zhì)量：400m31.3t/m3=520t土壤容重的用途計算工程土方量：挖去的土方：2000m20.2m=400m11估算各種土壤成分儲量：根據(jù)容重和土壤成分含量，來計算該成分在一定土體中的儲量。例如，1hm2農(nóng)地的耕層(厚0.2m)容重為1.3g/cm3，有機(jī)質(zhì)含量為15g/kg，全氮含量為0.75g/kg(按土壤質(zhì)量計)，則該農(nóng)地耕層土壤中的全氮和有機(jī)質(zhì)儲量為多少？全氮儲量為：10000m20.2ml.3t/m30.75g/kg÷1000=1.95t。有機(jī)質(zhì)儲量為：10000m20.2ml.3t/m3150.75g/kg÷1000=39.0t。土壤容重的用途估算各種土壤成分儲量：全氮儲量為：土12計算土壤儲水量及灌水(或排水)定額：用容重值可計算某一土體容積中保存的水量，進(jìn)而計算需要的灌水(或排水)定額。土壤容重的用途計算土壤儲水量及灌水(或排水)定額：用容重值可計算某一土體容13土壤孔性

3、土壤孔隙的類型

土壤孔隙度和土壤孔隙比只說明土壤孔隙的數(shù)量，并不能說明土壤透水、保水、通氣等的性質(zhì)如何。因此必需進(jìn)一步了解土壤孔隙的大小及其分配狀況。土壤孔隙的大小、形狀均不規(guī)則，無法按其真實孔徑來研究。土壤學(xué)中所說的孔隙直徑是指與一定的土壤水吸力相當(dāng)?shù)目讖剑凶霎?dāng)量孔徑。當(dāng)量孔徑與土壤水吸力的關(guān)系為：

d=3/T

式中d—孔隙的當(dāng)量孔徑，mm；T—土壤水吸力，100Pa；

孔隙類型非活性孔隙毛管孔隙空氣孔隙土壤孔性3、土壤孔隙的類型土壤孔隙度和土壤孔隙比只說明土141）非活性孔隙（或稱無效孔隙、微孔隙）

非活性孔隙指土壤中最細(xì)小的孔隙，其直徑<0.002mm（土壤水吸力>1.5×105Pa）。由于孔隙過小，土粒表面所吸附的水膜已將其充滿，其中水分的保存依靠極強(qiáng)的分子引力，不能移動，不能被植物吸收利用，成為無效水，因此，也稱無效孔隙。

無效孔隙度%=（無效孔隙容積/土壤容積）×100土壤孔性

1）非活性孔隙土壤孔性152）毛管孔隙

毛管孔隙較無效孔隙粗，直徑范圍為0.002mm-0.02mm(土壤水吸力1.5×105Pa-1.5×104Pa)之間，這種孔隙具有明顯的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保存在孔隙中，并靠毛管引力向各個方向移動，且移動速度快，易于被植物吸收利用。毛管孔隙度%=（毛管孔隙容積/土壤容積）×100土壤孔性

2）毛管孔隙土壤孔性163）空氣孔隙（通氣孔隙）

空氣孔隙是指孔徑大于毛管孔隙的孔隙，即孔徑>0.02mm(土壤水吸力<1.5×104Pa)。這類孔隙中的水分主要受重力支配而排出，因而使這部分孔隙成為空氣的通道，故稱之為空氣孔隙或通氣孔隙?？諝饪紫抖?=（空氣孔隙容積/土壤容積）×100

土壤孔性

3）空氣孔隙（通氣孔隙）土壤孔性17

4、土壤孔隙的影響因素

質(zhì)地粘土孔隙小，以無效孔隙和毛管孔隙占優(yōu)勢，但孔隙數(shù)量多，土壤總孔隙度高；砂土以通氣孔隙為主，但數(shù)量少，土壤總孔隙度低；壤土的孔隙度居中。

結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多土壤疏松，孔隙狀況好土壤有機(jī)質(zhì)含量含量多的土壤總孔隙度高土粒排列自然因素和土壤管理土壤孔性

47.46%25.95%

4、土壤孔隙的影響因素質(zhì)地粘土孔隙小，以無效孔隙和毛18五、土壤孔性的調(diào)節(jié)1、改良不良的土壤質(zhì)地2、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量3、合理灌水和耕作五、土壤孔性的調(diào)節(jié)1、改良不良的土壤質(zhì)地2、增加土壤有機(jī)質(zhì)19土壤結(jié)構(gòu)土壤中的固體顆粒很少以單粒存在，多是單個土粒在各種因素綜合作用下相互粘合團(tuán)聚，形成大小、形狀和性質(zhì)不同的團(tuán)聚體，稱為土壤結(jié)構(gòu)體。土壤結(jié)構(gòu)包含著兩重含義，即土壤結(jié)構(gòu)體和土壤結(jié)構(gòu)性。土壤結(jié)構(gòu)性指土壤中結(jié)構(gòu)體的大小、形狀、及相互排列組合形式等性質(zhì)。二、土壤結(jié)構(gòu)性

土壤結(jié)構(gòu)土壤中的固體顆粒很少以單粒存在，多是單個土粒在各種因20土壤結(jié)構(gòu)一）土壤結(jié)構(gòu)體的類型

塊狀結(jié)構(gòu)體：其長、寬、高三軸大體近似，邊面棱不甚明顯，在土壤質(zhì)地比較粘重、缺乏有機(jī)質(zhì)的土壤中容易形成，特別是土壤過濕或過干耕作時最易形成。

“坷垃”土壤結(jié)構(gòu)一）土壤結(jié)構(gòu)體的類型塊狀結(jié)構(gòu)體：其長、寬、高三軸大21土壤結(jié)構(gòu)核狀結(jié)構(gòu)體：長、寬、高三軸大體近似，邊面棱角明顯，比塊狀結(jié)構(gòu)體小，一般多為石灰或鐵質(zhì)作為膠結(jié)劑，在結(jié)構(gòu)面上有膠膜出現(xiàn)，故常具水穩(wěn)性，這類結(jié)構(gòu)體在粘重而缺乏有機(jī)質(zhì)的表下層土壤中較多。蒜瓣土土壤結(jié)構(gòu)核狀結(jié)構(gòu)體：長、寬、高三軸大體近似，邊面棱角明顯，比22土壤結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)體：呈立柱狀，棱角明顯有定形者稱為棱柱狀結(jié)構(gòu)體，棱角不明顯無定形者稱為擬柱狀結(jié)構(gòu)體，常出現(xiàn)于半干旱地帶的表下層，以堿土、堿化土表下層或粘重土壤心土層中最為典型?！傲⑼痢蓖寥澜Y(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)體：呈立柱狀，棱角明顯有定形者稱為棱柱狀結(jié)構(gòu)23土壤結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)體：呈扁平狀，往往由于流水沉積作用或某些機(jī)械壓力所造成，常出現(xiàn)于森林土壤的灰化層、堿化土壤的表層和耕地土壤的犁底層。在雨后或土壤灌溉后所形成的地表結(jié)殼或板結(jié)層，也屬于片狀結(jié)構(gòu)體?！芭P土、平搓土”土壤結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)體：呈扁平狀，往往由于流水沉積作用或某些機(jī)械24土壤結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體“螞蟻蛋、米糝子”團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是指近似球形的較疏松的多孔的小團(tuán)聚體，直徑約為0.25~10mm,具有水穩(wěn)性。微團(tuán)聚結(jié)構(gòu)指0.25mm以下的團(tuán)聚體。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)一般多在有機(jī)質(zhì)含量高、肥沃的耕層土壤中出現(xiàn)。土壤結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體“螞蟻蛋、米糝子”25土壤結(jié)構(gòu)二）土壤結(jié)構(gòu)體的形成

土壤結(jié)構(gòu)體的形成大體可分為兩個階段：第一階段由原生土粒凝聚膠結(jié)，形成初級復(fù)粒或致密土團(tuán);第二階段則由初級復(fù)?；蛐⊥翀F(tuán)進(jìn)一步粘結(jié)，或聚合成大土塊，或由土體在機(jī)械力作用下破裂成型，形成各種大小和形狀不同的結(jié)構(gòu)體。塊狀、核狀、柱狀和片狀結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成，而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)則是經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚而成。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的條件包括兩方面，即膠結(jié)物質(zhì)和成型動力。

土壤結(jié)構(gòu)二）土壤結(jié)構(gòu)體的形成土壤結(jié)構(gòu)體的形成大體可分為兩個26土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成

單粒微凝聚體微團(tuán)聚體團(tuán)?？傮w分兩個階段：粘聚+成型動力作用團(tuán)聚體土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成27土壤結(jié)構(gòu)1.膠結(jié)物質(zhì)

有機(jī)膠體:主要包括腐殖質(zhì)、多糖類和微生物的菌絲體及其分泌物等，其中腐殖質(zhì)最為重要。無機(jī)膠體:包括鋁硅酸鹽粘粒、鐵鋁氫氧化物（Fe2O3·xH2O、AI2O3·yH2O）、硅酸膠體（SiO2·2H2O）和二氧化錳的水合物（MnO2·nH2O）等簡單的無機(jī)膠體。粘粒表面的膠膜

鈣及其他陽離子:陽離子與土壤中帶負(fù)電荷的膠體（腐殖質(zhì)和粘粒等）相互吸引，產(chǎn)生凝聚作用，膠結(jié)土粒。

土壤結(jié)構(gòu)1.膠結(jié)物質(zhì)有機(jī)膠體:主要包括腐殖質(zhì)、多糖類和微28土壤結(jié)構(gòu)2.成型動力

干濕交替

凍融交替

生物作用

土壤耕作

土壤結(jié)構(gòu)2.成型動力干濕交替凍融交替生物作用土壤耕29土壤結(jié)構(gòu)三）土壤結(jié)構(gòu)性的評價

塊狀、柱狀、片狀、核狀等結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成，沒有多級孔隙,不能協(xié)調(diào)水氣。而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體是經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚而成，稱為良好的結(jié)構(gòu)體。土壤結(jié)構(gòu)三）土壤結(jié)構(gòu)性的評價塊狀、柱狀、片狀、核狀30土壤結(jié)構(gòu)

1.空氣方面：不同大小的孔隙共存且搭配得當(dāng)，使水氣協(xié)調(diào)。2.養(yǎng)分方面：是很好的養(yǎng)分保存和供應(yīng)場所,并且能較好地協(xié)調(diào)快速而持久地供應(yīng)。3.水分方面：既能較好地接受降水，蓄積水分、減少土壤沖刷，又能使土壤水分蒸發(fā)減慢，從而使水分得到充分利用4.熱量方面：水氣協(xié)調(diào)的土壤土溫也比較穩(wěn)定。為什么說團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是良好的結(jié)構(gòu)體？或者說，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力的關(guān)系土壤結(jié)構(gòu)為什么說團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是良好的結(jié)構(gòu)體？31土壤結(jié)構(gòu)四）土壤結(jié)構(gòu)體的改善

增施有機(jī)肥料

種植綠肥和牧草，合理輪作

改良土壤酸堿性

應(yīng)用土壤結(jié)構(gòu)改良劑

合理灌溉合理耕作土壤結(jié)構(gòu)四）土壤結(jié)構(gòu)體的改善增施有機(jī)肥料種植綠肥和牧草，32腐殖酸、纖維素、木質(zhì)素、多糖、羰酸等人工合成高分子聚合物制劑：水解聚丙烯睛、聚乙烯醇無機(jī)制劑：硅酸鈉，膨潤土，沸石，氧化鈦土壤改良劑的應(yīng)用由于土壤結(jié)構(gòu)在協(xié)調(diào)土壤肥力方面的作用很大，近幾年來一些國家曾研究用人工制成的膠結(jié)物質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)，這種物質(zhì)叫土壤結(jié)構(gòu)改良劑或叫土壤團(tuán)粒促進(jìn)劑。腐殖酸、纖維素、木質(zhì)素、多糖、羰酸等土壤改良劑的應(yīng)用由于土壤33第二節(jié)土壤物理機(jī)械性與耕性

第二節(jié)土壤物理機(jī)械性與耕性34力學(xué)性質(zhì)與耕性

一、土壤的物理機(jī)械性當(dāng)土壤受到外力作用（如耕作）時發(fā)生形變，顯示出的一系列動力學(xué)特性，稱為土壤的物理機(jī)械性。它是多項土壤動力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)稱，包括粘結(jié)性、粘著性、可塑性等。力學(xué)性質(zhì)與耕性一、土壤的物理機(jī)械性當(dāng)土壤受到外力作用（如耕35力學(xué)性質(zhì)與耕性

土壤粘結(jié)性和粘著性

土壤粘結(jié)性是土粒間通過各種引力而粘結(jié)在一起的性質(zhì)。這種性質(zhì)使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作時產(chǎn)生阻力的主要原因之一。土壤粘著性是土壤在一定含水量條件下，土粒粘附在外物（如農(nóng)具）上的性質(zhì)。土壤過濕耕作，土粒粘著農(nóng)具，增加土粒與金屬間的摩擦阻力，使耕作困難。力學(xué)性質(zhì)與耕性土壤粘結(jié)性和粘著性土壤粘結(jié)性是土粒間通過各36力學(xué)性質(zhì)與耕性

土壤可塑性

土壤可塑性是指土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力造形，當(dāng)外力消失或土壤干燥后，仍能保持其塑形不變的性能。土壤表現(xiàn)可塑性的最低含水量，即土壤剛剛開始表現(xiàn)出可塑性的含水量稱為可塑下限（或下塑限）。土壤表現(xiàn)可塑性的最大含水量稱為可塑上限（或上塑限）。上下塑限之間的含水量稱為塑性范圍。其含水量差值稱為塑性值（或塑性指數(shù)）。塑性值大的土壤，可塑性強(qiáng)，塑性值小的土壤，可塑性弱。力學(xué)性質(zhì)與耕性土壤可塑性土壤可塑性是指土壤在一定含水量范37各種質(zhì)地土壤的塑性值（含水量％）

下塑限上塑限塑性值粘土粘壤土壤土砂壤土砂土23～3016～2210～15<10041～5028～4017～27<16018～2012～177～12<70力學(xué)性質(zhì)與耕性

各種質(zhì)地土壤的塑性值（含水量％）

粘土23～3041～538力學(xué)性質(zhì)與耕性

二、土壤耕性及其改良

土壤耕性是指土壤在耕作過程中表現(xiàn)出來的特性，它是土壤物理機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)。土壤耕性的好劣，一般從三個方面加以判斷：第一，耕作難易：指土壤在耕作時產(chǎn)生的阻力大小。不同土壤的耕作阻力大小不同，如砂質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)多或結(jié)構(gòu)良好的土壤，耕作阻力小;相反，質(zhì)地粘重、有機(jī)質(zhì)少及結(jié)構(gòu)不良的土壤，耕作阻力大。第二、耕作質(zhì)量好劣：指土壤在耕作后所表現(xiàn)的狀況。凡是耕后土壤疏松、細(xì)碎、平整，孔隙狀況適中，有利于種子發(fā)芽出土及幼苗生長者為耕作質(zhì)量好，反之，為耕作質(zhì)量差。第三、宜耕期長短：指土壤適于耕作的時間長短，也可以說是耕作對土壤水分狀況要求的嚴(yán)格程度。力學(xué)性質(zhì)與耕性二、土壤耕性及其改良土壤耕性是指土壤在耕作39力學(xué)性質(zhì)與耕性

土壤耕性與土壤的物理機(jī)械性能、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)和水分含量等因素有關(guān)土壤的結(jié)持狀態(tài)與耕性、水分狀況的關(guān)系

力學(xué)性質(zhì)與耕性土壤耕性與土壤的物理機(jī)械性能、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)40力學(xué)性質(zhì)與耕性

土壤耕性的改良措施

創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)性；客土法，改良土壤質(zhì)地；合理灌排，適時耕作；土壤少耕法、免耕法

增施有機(jī)肥料；力學(xué)性質(zhì)與耕性土壤耕性的改良措施創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)性；41第三節(jié)土壤保肥性與供肥性第三節(jié)土壤保肥性與供肥性42一）土壤膠體的概念

是指顆粒直徑（非球形顆粒則指其長、寬、高三向中一個方向的長度）在1~100nm范圍內(nèi)的帶電的土壤顆粒與土壤水組成的分散系。注：通常情況下，直徑小于2μm（或1μm）的土粒便具有膠體的性質(zhì)，因而被視為土壤膠體顆粒。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、土壤膠體的構(gòu)造和性質(zhì)一）土壤膠體的概念是指顆粒直徑（非球形顆粒則指其長、43二）土壤膠體的構(gòu)造膠核雙電層決定電位離子層補(bǔ)償離子層非活性補(bǔ)償離子層擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán)_+___+++++++土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)二）土壤膠體的構(gòu)造膠核雙電層決定電位離子層補(bǔ)償離子層非活性補(bǔ)44土壤膠體構(gòu)造示意圖土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)土壤膠體構(gòu)造示意圖土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)45

這是膠體的固體部分,土壤中膠核一般由含水SiO2,Fe2O3,Al2O3、次生鋁硅酸鹽、腐殖質(zhì)或蛋白質(zhì)等分子團(tuán)分子組成。1、膠核土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)這是膠體的固體部分,土壤中膠核一般由含水Si46由于內(nèi)層電荷的靜電引力的作用,吸附土壤溶液中相反的離子而形成的:非活性離子層和擴(kuò)散層（發(fā)生離子交換）。

2、雙電層1）決定電位離子層(內(nèi)層)是固定在膠核表面,并決定其電荷和電位的一層離子。2）補(bǔ)償離子層(外層)土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)由于內(nèi)層電荷的靜電引力的作用,吸附土壤溶液中相反的47注意：把土壤膠粒完全理解為球形構(gòu)造，顯然是錯誤的。現(xiàn)代土壤學(xué)的研究說明，只有土壤有機(jī)膠粒，或無定形的氫氧化鐵、氫氧化鋁、含水氧化硅和水鋁英石等礦質(zhì)膠?？梢哉J(rèn)為近似圓球形構(gòu)造。而土壤中大多數(shù)礦質(zhì)膠粒，例如層狀硅酸鹽類粘土礦物通過X-射線和電子顯微鏡的研究，已經(jīng)明確是層狀構(gòu)造.土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)注意：土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)48三）土壤膠體的性質(zhì)1.巨大的比表面積和表面能

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cm2·g-1或cm2·cm-3。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。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)三）土壤膠體的性質(zhì)1.巨大的比表面積和表面能單491cm3物質(zhì)表面積隨分散度變化的情況立方體邊長（cm）立方體數(shù)目總表面積比表面積（cm2·cm-3）116cm260.110360cm26×100.01106600cm26×1020.0011096000cm26×1030.000110126m26×1040.00001101560m26×1050.0000011018600m26×1060.000000110216000m26×107土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1cm3物質(zhì)表面積隨分散度變化的情況立方體邊長立方體數(shù)目總50各粒徑土粒的比面土粒（粒徑mm）比表面積（cm2·g-1）土粒（粒徑mm）比表面積（cm2·g-1）粗砂粒（1）22.6粘粒（0.0005）500nm45,200中砂粒（0.1）226膠粒（0.0001）100nm226,000細(xì)砂粒（0.01）2,260膠粒（0.00005）50nm452,000粘粒（0.001）22,600膠粒（0.00001）10nm2,260,000很顯然,土粒越細(xì)比表面越大,土壤中顆粒的形狀多種多樣.只有砂粒近似球形,但其表面大多不平,大部分粘粒多為片狀,棒狀,針狀,實際上膠體的表面積比光滑的球體大得多。由于土壤膠體具有巨大表面積，從而具有巨大的表面能。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各粒徑土粒的比面土粒比表面積土粒比表面積粗砂粒（1）2251

2.土壤膠體的帶電性

由于膠體表面的分子解離或吸附溶液中的離子,使膠粒帶電.土壤中所有膠粒都是帶電的（膠體的基本條件），這是土壤產(chǎn)生離子吸附和交換、離子擴(kuò)散、酸堿平衡、氧化還原反應(yīng)以及膠體的分散與絮凝等現(xiàn)象的根本原因，而這些反應(yīng)都直接或間接關(guān)系到土壤的水、肥、氣、熱性質(zhì)。因此，土壤膠體的帶電性對土壤肥力性質(zhì)有重要影響。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)2.土壤膠體的帶電性由于膠體表面的分子解離或吸附溶液中的52(1)同晶異質(zhì)代換作用

層狀鋁硅酸鹽粘土礦物在形成時，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)造型式不變。如Al3+代Si4+或Fe2+代Al3+等,這樣晶體中就產(chǎn)生了剩余負(fù)電荷,這種電荷一旦產(chǎn)生,就不能改變,故稱永久電荷。土壤膠體電荷的來源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晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(1)同晶異質(zhì)代換作用土壤膠體電荷的來源指組成礦物的中心離53(2)晶格破碎邊緣的斷鍵

在礦物風(fēng)化破碎的過程中，晶體晶格邊緣的離子有一部分電荷未得到中和，而產(chǎn)生剩余價鍵，使晶層帶電。例如晶格在硅層或鋁層截面上斷裂，Si—O—Si，Al—O—Al在斷裂后，斷面上留下Si—O-、Al—O-，從而帶負(fù)電。土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(2)晶格破碎邊緣的斷鍵土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)54(3)膠體表面分子的解離

膠核表面的分子或原子團(tuán)的解離,這種電荷的數(shù)量和性質(zhì)隨介質(zhì)的pH而改變,故稱可變電荷。黏土礦物晶面上-OH的解離含水鐵、鋁氧化物的解離（Al2O3·3H2O)腐殖質(zhì)上某些官能團(tuán)的解離（如-COOH）含水氧化硅的解離來源土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(3)膠體表面分子的解離黏土礦物晶面上-OH的解離來源土壤55當(dāng)土壤膠體解離陽離子和陰離子數(shù)量相等，即膠體的正負(fù)電荷相等時，此時膠體懸液的pH值稱為等電點(isoelectricpoint)。在土壤pH5-8的條件下，大多數(shù)土壤膠體的等電點低于這個范圍，因此，對于土壤膠體來講，pH5-8相當(dāng)于在堿性環(huán)境下，此時，腐殖質(zhì)和鋁硅酸鹽等膠體都帶負(fù)電，表現(xiàn)為對陽離子的吸附，只有Fe(OH)3和Al(OH)3帶正電，吸附陰離子。故土壤膠粒在通常情況下以帶負(fù)電為主。土壤膠體為什么一般帶負(fù)電?土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)當(dāng)土壤膠體解離陽離子和陰離子數(shù)量相等，即膠體的正負(fù)電荷相等563.土壤膠體的分散性和凝聚性

膠體的兩種狀態(tài)溶膠凝膠膠體微粒均勻分散在水中，呈高度分散狀態(tài)膠體微粒彼此聯(lián)結(jié)凝聚在一起而呈絮狀凝聚作用分散作用土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)3.土壤膠體的分散性和凝聚性膠體的兩種狀態(tài)溶膠凝膠膠體微57

由于膠體的巨大表面能，使其對周圍分子或離子有很強(qiáng)的吸附力，同樣膠體的電性使其擴(kuò)散層的離子與土壤溶液中的離子有交換能力。

4.土壤膠體的吸附性和交換能力土壤膠體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)由于膠體的巨大表面能，使其對周圍分子或離子有很強(qiáng)的吸58一）無機(jī)膠體土壤膠體的類型含水氧化鐵含水氧化鋁含水氧化硅次生鋁硅酸鹽類（即粘土礦物）主要包括：水鋁英石二、土壤膠體的類型一）無機(jī)膠體土壤膠體的類型含水氧化鐵含水氧化鋁含水氧化硅次生59二）有機(jī)膠體特點：

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，因此陽離子交換量大。保肥性強(qiáng)，但不穩(wěn)定（因受微生物作用而分解）主要是腐殖質(zhì)。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)含的羧基（-COOH）、羥基（-OH）、酚羥基解離出H+、-COO-、-O-等離子留在膠粒上而使膠粒帶負(fù)電。

一般每千克腐殖質(zhì)的代換量在200cmol(+)·kg-1左右，高者可達(dá)500～1000cmol(+)·kg-1

土壤膠體的類型二）有機(jī)膠體特點：主要是腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)的電荷是由腐殖質(zhì)含的60三）有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體通過Ca2+而結(jié)合。有機(jī)膠體與鐵鋁膠體的結(jié)合。有機(jī)膠體與無機(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陽離子與-COOH、-OH等官能團(tuán)形成復(fù)合體。結(jié)合方式土壤膠體的類型三）有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體通過Ca2+而結(jié)合。有機(jī)膠體以薄膜狀緊密61在生產(chǎn)上的意義我國勞動人民在長期生產(chǎn)實踐中，充分體會到有機(jī)無機(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)無機(jī)復(fù)合體形成的措施，群眾稱之為土肥相融。土壤有機(jī)無機(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)。如復(fù)合體中的胡敏酸，比單獨存在時分解顯著減慢，并可使土壤中有效磷增加，增強(qiáng)土壤的緩沖性能等。土壤膠體的類型在生產(chǎn)上的意義我國勞動人民在長期生產(chǎn)實踐中，充分體會到有機(jī)無62一）土壤陽離子交換吸附作用的概念土壤膠體表面所吸附的陽離子，與土壤溶液中的陽離子或不同膠粒上的陽離子相互交換的作用，稱為陽離子交換吸附作用。土壤膠粒Ca2+

+2KCl=土壤膠粒K+K++CaCl2陽離子交換三、土壤陽離子交換作用一）土壤陽離子交換吸附作用的概念土壤膠體表面所吸附的陽離子，63陽離子交換作用對土壤中養(yǎng)分的保持和供應(yīng)起著重要作用。當(dāng)土壤溶液中陽離子吸附在膠體上時，表示陽離子養(yǎng)分的暫時保蓄，即保肥過程；當(dāng)膠體上的陽離子解離至土壤溶液中時，表示養(yǎng)分的釋放，即供肥過程。土壤保肥性：指土壤吸持各種離子分子、氣體和粗懸浮物質(zhì)的能力土壤供肥性：指土壤供應(yīng)作物所必須的各種速效養(yǎng)分的能力陽離子交換作用對土壤中養(yǎng)分的保持和供應(yīng)起著重要作用。64二）土壤陽離子交換吸附作用的特點1.可逆反應(yīng)在濕潤地區(qū)的一般酸性土壤中，吸附的陽離子有Al3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+等；在干旱地區(qū)的中性或堿性土壤中，主要的吸附性陽離子是Ca2+，其次有Mg2+、K+、Na+等。因此，在自然狀況下，很難把土壤膠體上某一陽離子完全徹底地代換到溶液中去。同時，土壤膠體上吸附的陽離子也必然是多種多樣的，不可能為單一種離子所組成。陽離子交換二）土壤陽離子交換吸附作用的特點1.可逆反應(yīng)在濕潤地區(qū)的一652.等量交換以等量電荷關(guān)系進(jìn)行。如一個Ca2+可交換兩個Na+；一個二價的鈣離子可以交換兩個一價的氫離子。陽離子交換2.等量交換以等量電荷關(guān)系進(jìn)行。陽離子交換663.速度受交換點位置和溫度的影響位置：如果溶液中的離子能直接與膠粒表面代換性離子接觸，交換速度就快；如離子要擴(kuò)散到膠粒內(nèi)層才進(jìn)行交換，則交換時間就較長，有的需要幾晝夜才能達(dá)成平衡。溫度：高溫可加快離子交換反應(yīng)的速率，因為溫度升高，離子的熱運(yùn)動變得更為劇烈，致使單位時間內(nèi)碰撞固相表面的次數(shù)增多。陽離子交換3.速度受交換點位置和溫度的影響位置：溫度：陽離子交換67三）影響陽離子交換作用的因素1.陽離子的交換能力主要決定于陽離子被膠粒吸附的力量（或稱陽離子與膠體的結(jié)合強(qiáng)度），它實質(zhì)上是陽離子與膠體之間的靜電能。是指一種陽離子將膠體上另一種陽離子交換下來的能力。陽離子交換三）影響陽離子交換作用的因素1.陽離子的交換能力主要決定于陽68b.離子的半徑及水化程度：同價離子，離子半徑大水化半徑小，交換能力越強(qiáng)。離子價數(shù)原子量離子半徑（nm）代換力順序未水化水化Na+123.000.0930.7906NH4+118.010.1430.5325K+139.100.1330.5374Mg2+224.320.0781.3303Ca2+240.080.1061.0002H+11.008——1a.離子電荷價：M3+>M2+>M+（M表示陽離子）離子價、離子半徑及水化程度與交換力的關(guān)系陽離子交換b.離子的半徑及水化程度：離子價數(shù)原子量離子半徑（69c.離子運(yùn)動速度：凡離子運(yùn)動速度愈大的，其交換力也愈大。例如氫離子就是這樣，而且氫離子水化很弱，通常H+只帶一個水分子，即以H3O+的形態(tài)參加交換，水化半徑很小，因此它在交換力上具有特殊位置。陽離子交換能力順序：Fe3

+>Al3+>H+>Ca2

+>Mg2+>K+>NH4+>Na+

陽離子交換c.離子運(yùn)動速度：陽離子交換能力順序：陽離子交換702.陽離子的相對濃度及交換生成物的性質(zhì)陽離子交換作用也受質(zhì)量作用定律所支配，如果溶液中某種離子的濃度較大，則雖其交換能力較小，同樣能把膠體上交換能力較大的其它陽離子代換下來。另外，當(dāng)交換后形成不溶性或難溶性物質(zhì)時，或?qū)⑵浣粨Q后的生成物不斷除去時，都可使交換作用繼續(xù)進(jìn)行。陽離子交換2.陽離子的相對濃度及交換生成物的性質(zhì)陽離子交換作用也受質(zhì)量713.膠體性質(zhì)交換量大的膠體（如蒙脫石）結(jié)合兩價離子的能力強(qiáng)，結(jié)合一價離子的能力稍弱；交換量小的膠體（如高嶺石）則結(jié)合一價離子能力強(qiáng)，與兩價離子的結(jié)合能力較弱，即一價離子可將兩價離子交換下來。又如：水云母具有六角形網(wǎng)孔（晶孔），容易吸附與其孔徑大小相當(dāng)?shù)腒+和NH4+，這些離子一旦進(jìn)入六角形孔穴，即可發(fā)生配位作用，很難出來，只有當(dāng)晶層破裂時，被固定的K+、NH4+方可重新釋放出來。陽離子交換3.膠體性質(zhì)交換量大的膠體（如蒙脫石）結(jié)合兩價離子的能力強(qiáng)72四）土壤陽離子交換量定義：在一定土壤pH值條件下，土壤能吸附的交換性陽離子的總量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)（CationExchangeCapacity，CEC）。單位：cmol（+）·kg-1。注：因為陽離子交換量隨土壤pH值變化而變化（因可變電荷變化），一般未特別注明時，是以pH為7的條件下測定土壤的交換量。陽離子交換量的大小與土壤可能吸附的速效養(yǎng)分（即陽離子）的容量有關(guān)，是土壤保肥力的重要指標(biāo)。陽離子交換四）土壤陽離子交換量定義：注：因為陽離子交換量隨土壤pH值變73五）土壤鹽基飽和度膠體上吸附的陽離子分為兩類：一類是致酸離子（如H+和Al3+）。另一類是鹽基離子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等），鹽基離子為植物所需的速效養(yǎng)分。1.定義指土壤膠體上交換性鹽基離子占交換性陽離子總量的百分率。以算式表示為：陽離子交換五）土壤鹽基飽和度膠體上吸附的陽離子分為兩類：1.定義陽離74鹽基飽和土壤：土壤膠體吸附的陽離子如絕大多數(shù)（80%以上）為鹽基離子。鹽基不飽和土壤：鹽基飽和度在80%以下，H+、Al3+等離子含量較多。土壤鹽基飽和度越大，養(yǎng)分有效性越高，因此鹽基飽和度是土壤肥力的指標(biāo)之一。真正反映土壤有效速效養(yǎng)分含量的大小。若陽離子交換量大，而鹽基飽和度偏小，需要采取措施對土壤加以改良，如施肥或用石灰中和。陽離子交換鹽基飽和土壤：土壤膠體吸附的陽離子如絕大多數(shù)（80%以上）為75

我國南方巖石礦物風(fēng)化作用強(qiáng)、鹽基淋失強(qiáng)，一般為鹽基不飽和的土壤（酸性土壤），北方則相反，土壤的鹽基飽和度都在80%以上（中性或堿性土壤）。2.影響鹽基飽和度的因素a.氣候陽離子交換我國南方巖石礦物風(fēng)化作用強(qiáng)、鹽基淋失76一般闊葉樹種吸收鹽基比針葉樹多，通過枯落物歸還給土壤的鹽基也多，另外，針葉在分解過程中產(chǎn)生相對較多的有機(jī)酸，增強(qiáng)了鹽基的淋溶作用，使針葉林下耕層土壤鹽基飽和度更低于闊葉林土壤。b.地上植被類型陽離子交換一般闊葉樹種吸收鹽基比針葉樹多，通過枯落物歸還給土壤的鹽基也77c.母巖（或母質(zhì)）原母質(zhì)所含鹽基的多少對土壤鹽基飽和度有較大影響，陽離子交換c.母巖（或母質(zhì)）原母質(zhì)所含鹽基的多少對土壤鹽基飽和度有較大78六）影響交換性陽離子有效性的因素1.交換性陽離子的飽和度飽和度大，該離子的有效性大。飽和度:膠體上被吸附的某種陽離子的量占土壤陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。土壤CEC/(cmol·kg-1）交換性Ca量/(cmol·kg-1)交換性Ca的飽和度%Ca的有效度甲10440.0大乙40512.5小農(nóng)諺：“施肥一大片，不如一條線?！钡暮x？陽離子交換六）影響交換性陽離子有效性的因素1.交換性陽離子的飽和度飽和792.陪補(bǔ)離子的種類

對于某一特定的離子來說，其它與其共存的離子都是陪補(bǔ)離子。（如膠體吸附了H+、Ca2+、Mg2+、K+等離子，對H+來說，Ca2+、Mg2+、K+是它陪補(bǔ)離子）與膠體結(jié)合強(qiáng)度大的離子，本身有效性低，但對其它陪補(bǔ)離子的有效性有利。反之亦然。思考：K+的陪補(bǔ)離子分別為Ca2+、Na+時，有效性高低比較？陽離子交換2.陪補(bǔ)離子的種類對于某一特定的離子來說，其它與其共存的離80土壤處理交換性離子組成盆中幼苗干重(g)盆中幼苗吸鈣量(mg)甲40%Ca+60%H2.811.15乙40%Ca+60%Mg2.797.83丙40%Ca+60%Na2.344.36不同陪補(bǔ)離子對交換性鈣有效性的影響各種離子相互抑制的能力如下：Na+>K+>Mg2+>Ca2+>H+和Al3+土壤處理交換性離子組成盆中幼苗干重(g)盆中幼苗吸鈣量(mg813.無機(jī)膠體的種類

在飽和度相同的前提下，各種離子在無機(jī)膠體上的有效性：

高嶺石〉蒙脫石〉水云母高嶺石：陽離子吸附點主要在破裂邊緣外表面；

蒙脫石：吸附點主要在晶層間內(nèi)表面；

水云母：層間空隙狹窄，易使NH4+、K+等離子產(chǎn)晶穴固定。陽離子交換3.無機(jī)膠體的種類在飽和度相同的前提下，各種離子在無機(jī)膠82

離子半徑大小與晶格孔穴大小的關(guān)系：離子大小與孔徑相近，離子易進(jìn)入孔穴中，且穩(wěn)定性較大，從而降低了有效性。如：孔穴半徑為1.4埃，鉀離子的半徑為1.33埃，銨離子的半徑為1.42埃，則有效性較低。4.陽離子的非交換性吸收陽離子交換離子半徑大小與晶格孔穴大小的關(guān)系：4.陽離子的非交換83土壤中帶正電荷的膠體吸附的陰離子與土壤溶液中陰離子的相互交換作用。如含水氧化鐵、含水氧化鋁。在酸性條件下帶正電。陰離子交換定義四、土壤陰離子交換作用土壤中帶正電荷的膠體吸附的陰離子與土壤溶液中陰離子的相互交換84一）吸收陰離子的原因2、土壤腐殖質(zhì)中的—NH2

在酸性條件下吸收H+成為—NH3+而帶正電1、兩性膠體帶正電荷

酸性Al(OH)3+HCl=Al(OH)2++Cl-+H2O堿性Al(OH)3+NaOH=Al(OH)2O-+Na++H2O3、粘粒礦物表面上的-OH原子團(tuán)可與土壤溶液中的陰離子代換。陰離子交換一）吸收陰離子的原因2、土壤腐殖質(zhì)中的—NH21、兩性膠85三）陰離子吸附類型1.易于被土壤吸附的陰離子如磷酸根（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、硅酸根（HSiO3-、SiO32-）及某些有機(jī)酸的陰離子。此類陰離子常和陽離子起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生難溶性化合物。2.很少或根本不被吸附的陰離子如Cl-、NO3-、NO2-等。易出現(xiàn)負(fù)吸附。3.介于上述兩者之間的陰離子如SO42-、CO32-、HCO3-及某些有機(jī)酸的陰離子，土壤吸收它們的能力很弱。陰離子交換三）陰離子吸附類型1.易于被土壤吸附的陰離子2.很少或根本不86四）土壤中各種陰離子代換吸收能力

不同陰離子代換吸收順序如下：草酸根離子>檸檬酸離子>磷酸根離子>硫酸根離子>氯離子>硝酸根離子

磷酸根離子和某些有機(jī)酸根離子易被土壤吸收。磷酸根常被某些陽離子如鈣、鎂、鐵、鋁所固定，而失去有效性。而土壤氯離子和硝酸根離子代換吸收能力最弱，甚至不能吸收。陰離子交換四）土壤中各種陰離子代換吸收能力不同陰離子代換吸收87第四節(jié)土壤酸堿性及緩沖性第四節(jié)土壤酸堿性及緩沖性88

土壤酸堿性是指土壤溶液的反應(yīng)。它反映土壤溶液中H+濃度和OH-濃度比例，同時也決定土壤膠體上致酸離子（H+或Al3+）或堿性離子（Na+）的數(shù)量及土壤中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量，是由母質(zhì)、生物、氣候以及人為作用等多種因子控制的。土壤酸堿性土壤酸堿性是指土壤溶液的反應(yīng)。土壤酸堿性89一）土壤酸性形成的原因土壤酸性,一方面與溶液中H+濃度相關(guān)，另一方面更多的是與土壤膠體上吸附的致酸離子（H+或Al3+）有密切關(guān)系。土壤中酸性的主要來源：膠體上吸附的H+或Al3+、CO2溶于水所形成的碳酸、有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸、氧化作用產(chǎn)生少量無機(jī)酸、以及施肥加入的酸性物質(zhì)等。土壤酸性一、土壤酸性一）土壤酸性形成的原因土壤酸性,一方面與溶液中H+濃度相關(guān)，90（1）水的解離：H2OH++OH-（2）碳酸的解離：H2CO3

H++HCO3-（3）有機(jī)酸的解離：有機(jī)酸H++R—C（4）無機(jī)酸：硝化作用產(chǎn)生硝酸、硫化作用可產(chǎn)生硫酸；（NH4）2SO4、KC1和NH4C1等生理酸性肥料施入到土壤中，因為陽離子NH4+、K+被植物吸收而留下酸根，導(dǎo)致溶液中H+增多。

（5）酸雨：pH<5.6的夾帶大氣酸性物質(zhì)的降水。

OO-

1.土壤中H+的來源土壤酸性（1）水的解離：H2OH++OH-OO91酸雨

在自然界自然產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，在正常的降雨過程中能稀釋，使它們不會產(chǎn)生什么危害。人為活動:如燃煤發(fā)電廠、工業(yè)燃煤的鍋爐、家庭炊用和取暖用煤以及機(jī)動車等排放的大量含硫和含氮的廢氣,這些人類活動排放到大氣中的含硫和含氮的氧化物在運(yùn)行過程中，經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理作用，形成硫酸鹽和硝酸鹽，與空氣中水分反應(yīng)形成酸，隨雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝酸的水溶液，就形成了酸雨。土壤酸性酸雨在自然界自然產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，在正常的降雨過程中能922.土壤中鋁的活化膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)入溶液后使土壤呈酸性。

氫離子進(jìn)入土壤，隨著陽離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基飽和度下降，而氫離子飽和度漸漸提高。當(dāng)土壤粘粒礦物表面吸附的氫離子超過一定限度時，這些膠粒的晶體結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，有些鋁氧八面體被解體，使鋁離子脫離了八面體晶體的束縛，變成活性鋁離子?；钚凿X離子被吸附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性鋁離子，交換性鋁離子解吸后，水解形成酸性：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+土壤酸性2.土壤中鋁的活化膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)入溶液后使土壤931.活性酸

二）土壤酸的類型土壤溶液中游離的H+所表現(xiàn)的酸度。活性酸度的表示：決定土壤溶液中H+濃度，通常用pH值表示，即pH=-lg[H+]定義土壤酸性1.活性酸二）土壤酸的類型土壤溶液中游離的H+所表現(xiàn)的酸度94pH值酸堿度分級pH值酸堿度分級<4.54.5-5.55.5-6.06.0-6.56.5-7.0極強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性酸性弱酸性中性7.0-7.57.5-8.58.5-9.5>9.5弱堿性堿性強(qiáng)堿性極強(qiáng)堿性我國土壤酸堿度分級

土壤酸性pH值酸堿度分級pH值酸堿度分級<4.5極強(qiáng)酸性95

2.潛性酸指土壤膠體上吸附的H+和Al3+所引起的酸度。這些離子只有當(dāng)它們從膠體上解離或被其它陽離子所交換而轉(zhuǎn)移到溶液中以后才顯示酸性。定義表現(xiàn)形式測定方法代換性酸水解性酸土壤酸性2.潛性酸指土壤膠體上吸附的H+和Al3+所引起的酸96

用過量中性鹽（氯化鉀、氯化鈉等）溶液，與土壤膠體發(fā)生交換作用，土壤膠體表面的氫離子或鋁離子被浸提劑的陽離子所交換，使溶液的酸性增加。測定溶液中氫離子的濃度即得交換性酸的數(shù)量。

（1）交換性酸土壤酸性用過量中性鹽（氯化鉀、氯化鈉等）溶液，與土壤膠體發(fā)生交97交換性酸（常用1mol/LKCl提?。cmol（+）·kg-1]M+M++4KClH+M+M+K+K++Al3+K+K+Al3++3H2OAl(OH)3+3H+Al3++

H+用中性鹽溶液浸提而測得的酸量只是土壤潛性酸量的大部分，而不是它的全部。交換性酸在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度估算石灰用量時有重要參考價值。土壤酸性交換性酸（常用1mol/LKCl提?。cmol（+）·k98（2）水解性酸

CH3COONa水解產(chǎn)生NaOH，pH值可達(dá)8.5，Na+可以把絕大部分的代換性氫離子和鋁離子代換下來，從而形成醋酸，滴定溶液中醋酸的總量即得水解性酸度。用過量強(qiáng)堿弱酸鹽（CH3COONa）浸提土壤，膠體上的氫離子或鋁離子釋放到溶液中所表現(xiàn)出來的酸性。土壤酸性（2）水解性酸CH3COONa水解產(chǎn)生NaOH，pH99水解性酸（用pH8.2NaOAc溶液提?。cmol（+）·kg-1]Al3+M+M+H++4CH3COONaM+M+Na+Na+Na+Na++4CH3COOH+Al(OH)3

用堿滴定溶液中醋酸的總量即是水解酸的量。土壤水解酸反應(yīng)生成難電離的Al(OH)3和CH3COOH，所以反應(yīng)向右進(jìn)行徹底，即土壤膠體中吸附的H+和Al3+能較完全被交換出來。水解性酸度也可作為酸性土壤改良時計算石灰需要量的參考數(shù)據(jù)。土壤酸性水解性酸（用pH8.2NaOAc溶液提?。cmol（+100

潛性酸土壤交換性酸水解性酸cmol(+)·kg-1土黃壤（廣西）3.626.81黃壤(四川)2.062.94黃棕壤(安徽)0.201.97黃棕壤(湖北)0.010.44紅壤(廣西)1.489.14水解性酸度一般要比交換性酸度大得多，但這兩者是同一來源，本質(zhì)上是一樣的，都是潛性酸，只是交換作用的程度不同而已。幾種土壤中的交換性酸和水解性酸量的比較土壤酸性潛性酸交換性酸水解性酸101

活性酸潛性酸

3.活性酸與潛性酸的關(guān)系先有活性酸，后有潛性酸；潛性酸大大地大于活性酸；活性酸與潛性酸處于動態(tài)平衡中。

活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的強(qiáng)度；潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的容量。土壤酸性活性酸潛性酸3.活性酸與潛性酸的關(guān)系先有活性酸102

土壤弱酸強(qiáng)堿鹽的水解，碳酸及重碳酸的鉀、鈉、鈣、鎂等鹽類。如Na2CO3、NaHCO3、CaCO3等;其次是土壤膠體上的Na+的代換水解作用。OH-的來源土壤堿性二、土壤堿性

土壤弱酸強(qiáng)堿鹽的水解，碳酸及重碳酸的鉀、鈉、鈣、鎂等鹽類1031.碳酸鈣水解

[CaCO3+H2OCa2++HCO3-+OH-]

2.碳酸鈉的水解[Na2CO3+2H2O2Na++2OH-

+H2CO3]

3.交換性鈉的水解

土壤膠體上交換性鈉解吸：

xNa+

+

yH2O（x-y）Na++yNaOH

yH+

一）土壤堿性形成的原因土壤堿性1.碳酸鈣水解2.碳酸鈉的水解3.交換104二）土壤堿性的指標(biāo)

2.總堿度指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的總量

總堿度=CO32-+HCO3-單位：

cmol(-)·L-1

CaCO3及MgCO3的溶解度很小，在正常CO2分壓下，它們在土壤溶液中的濃度很低，所以含CaCO3和MgCO3的土壤，其pH值不可能很高，最高的pH值在8.5左右，這種因石灰性物質(zhì)所引起的弱堿性反應(yīng)（pH值7.5～8.5）稱為石灰性反應(yīng)，該土壤稱之為石灰性土壤。1.pH值土壤溶液中OH-濃度>H+濃度，pH>7，土壤表現(xiàn)為堿性。土壤堿性二）土壤堿性的指標(biāo)2.總堿度CaCO3及MgCO3的溶解1052.堿化度堿化度（%）=×100

指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽離子交換量的百分率

當(dāng)土壤堿化度達(dá)到一定程度，可溶鹽含量較低時，土壤就呈極強(qiáng)的堿性反應(yīng)，土壤理化性質(zhì)上發(fā)生惡劣變化，稱為土壤的堿化作用。堿化層的堿化度>30%,表層含鹽量<0.5%和pH值>9.0定為堿土。堿化度在5%-20%時稱堿化土，土壤堿化度為5－10％定為輕度堿化土壤，10－15％為中度堿化土壤，15－20％為強(qiáng)堿化土壤。土壤堿性2.堿化度堿化度（%）=×100指土壤膠體吸附的交換1061.對土壤微生物的影響土壤細(xì)菌和放線菌適宜于中性和微堿性環(huán)境；在強(qiáng)酸性土壤中真菌則占優(yōu)勢。2.對土壤膠體帶電性影響

土壤環(huán)境pH值高時，土壤膠體負(fù)電荷數(shù)量增多，相應(yīng)地陽離子交換量也增加，土壤保肥性、供肥性增強(qiáng)。一）對土壤肥力的影響土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響三、土壤酸堿性對土壤肥力和植物生長的影響

1.對土壤微生物的影響一）對土壤肥力的影響土壤酸堿性對肥1073.對土壤養(yǎng)分有效性影響植物營養(yǎng)元素的有效性與pH的關(guān)系在pH6.5附近，大多數(shù)營養(yǎng)元素的有效性都較高。N、K、S元素在微酸性、中性、堿性土壤中都較高。P元素在中性土壤中有效性最高，pH<5和pH>7時有效性降低。Ca和Mg在pH6.5-8.5有效性大，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性土壤中有效性較低。Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在酸性和強(qiáng)酸性高。Mo在酸性土壤中有效性較低，pH>6時有效性增加。土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響3.對土壤養(yǎng)分有效性影響植物營養(yǎng)元素的有效性與pH的關(guān)系在p108二）對植物生長的影響

1.酸性土的指示植物鐵芒箕（Dicranopterislinearis）,生在華南酸性土上。地刷子（Lycopodiumcomplanatum），生在海拔較高的冷濕地區(qū)。鋪地蜈蚣（Lycopodiumcernuum），生在亞熱帶的潮濕地區(qū)。只能在某一特定的酸堿范圍內(nèi)生長，這類植物可以為土壤酸堿度起指示作用，習(xí)慣上被稱為指示植物。鐵芒箕鋪地蜈蚣土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響二）對植物生長的影響1.酸性土的指示植物只能在某一特定1092.鈣質(zhì)土的指示植物鐵線蕨（Adiantumcapillus-veneris）,分布在華南和西南的石灰?guī)r地區(qū)。有尾鐵線蕨（Adiantumcaudatum）,生長在華南。土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響2.鈣質(zhì)土的指示植物土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響1103.鹽土的指示植物海蓬子（Salicorniaherbacea），分布在河北和遼東沿海的鹽土上。鹽爪爪(Kalidiumgracile)，分布在內(nèi)陸鹽土上。海蓬子鹽爪爪土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響3.鹽土的指示植物海蓬子鹽爪爪土壤酸堿性對肥力和植物生長的1114.鹽堿土的指示植物鹽吸（Suaedaussuriensis）分布在華北和東北的鹽土、堿土和鹽堿土上。三棱草（Scirpusmaritimus），生長在排水不良的鹽土、堿土和鹽堿土上。三春柳（Tamarixjuniperina）,分布在渤海邊和內(nèi)蒙黃河沿岸的鹽土區(qū)。三棱草三春柳土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響4.鹽堿土的指示植物三棱草三春柳土壤酸堿性對肥力和植物生長112植物適宜的pH范圍適應(yīng)偏堿性pH7-8適應(yīng)中到微堿性pH6.5-7.5適應(yīng)中到微酸性的pH6-7適應(yīng)偏酸性的pH5.5-6.5適應(yīng)酸性的pH5-6紫苜蓿蘋果蠶豆水稻小麥金花菜黃花苜蓿碗豆油菜大麥甜菜大麥甜菜花生燕麥豆類小麥甘蔗紫云英甜菜花菜玉米玉米柑桔葡萄大麥甘藍(lán)水稻芝麻菠菜萵苣棉花蘋果黑麥桔子蘆筍碗豆小米梨土壤酸堿性對肥力和植物生長的影響植物適宜的pH范圍適應(yīng)偏堿性pH7-8適應(yīng)中到微堿性pH6.113一）我國土壤酸堿性概況南酸北堿，一般在4.5-8.5之間。吉林、內(nèi)蒙古、華北的堿土的pH值有的高達(dá)10.5；臺灣省新八仙山和廣東省鼎湖山、五指山的黃壤的pH值有低至3.6～3.8，以上是已知的我國土壤的最高和最低PH范圍。我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)四、我國土壤酸堿性概況與土壤酸堿性調(diào)節(jié)一）我國土壤酸堿性概況南酸北堿，一般在4.5-8.5之間。吉114中國土壤酸堿度分布圖我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)中國土壤酸堿度分布圖我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)115二）影響土壤酸堿性的因素南方多雨，鹽基淋失強(qiáng)烈，土壤鹽基飽和度低，土壤多呈酸性。西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽基飽和度較高，土壤多呈堿性。1.氣候的影響我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)二）影響土壤酸堿性的因素南方多雨，鹽基淋失強(qiáng)烈，土壤鹽基飽和116

石灰?guī)r、基性巖、超基性巖的鹽基含量較高。當(dāng)土壤的淋溶程度較弱時，土壤pH會比附近其它母質(zhì)上發(fā)育的土壤高。濱海鹽土含有豐富的易溶鹽類及碳酸鈣，加之地下水礦化度較高。因此，發(fā)育的土壤的pH一般較高，土壤常呈堿性。2.母質(zhì)的影響我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)2.母質(zhì)的影響我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)117不同植被凋落物的分解產(chǎn)物對土壤酸堿性產(chǎn)生不同影響：

針葉林凋落物分解后形成的有機(jī)酸較多，鹽基較少，故其下的土壤一般呈酸性。濱海紅樹林殘體分解后形成大量SO42-，使土壤呈強(qiáng)酸性。一些耐鹽、耐堿的植物會選擇性地富集鹽基離子，其殘體分解后會促進(jìn)土壤堿性的發(fā)展。3.自然植被我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)不同植被凋落物的分解產(chǎn)物對土壤酸堿性產(chǎn)生不同影響：3.自然1184.地形

不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，土壤pH也有差異：地形高處的土壤的鹽基淋失較強(qiáng)烈，pH可能較低；低洼處的土壤多接受鹽基的淀積，所以pH可能較高；內(nèi)陸一些閉流區(qū)域或集水洼地，由于大量富集徑流水帶來的Ca，Mg，K，Na的重碳酸鹽類，pH可能較高。我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)4.地形不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，土壤pH1195.人類耕作活動施肥和灌溉會改變土壤酸度：酸性肥料降低土壤pH（如KCl）；施用石灰提高土壤pH；污染水的灌溉；大氣污染；淹水耕作等。我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)5.人類耕作活動施肥和灌溉會改變土壤酸度：我國土壤酸堿性概1206.鹽基飽和度一定范圍內(nèi)，鹽基飽和度越大，pH值越高。7.氧化還原條件如在酸性土壤中，淹水后氧化還原電位降低，F(xiàn)e、Mn等氧化物轉(zhuǎn)換為還原態(tài)而呈堿性。我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)6.鹽基飽和度一定范圍內(nèi)，鹽基飽和度越大，pH值越高。7.121三）土壤酸堿性調(diào)節(jié)土壤反應(yīng)過酸或者過堿，都可以采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右哉{(diào)節(jié)，以適應(yīng)植物生長的需要。土壤酸性的調(diào)節(jié)土壤堿性的調(diào)節(jié)我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)三）土壤酸堿性調(diào)節(jié)土壤反應(yīng)過酸或者過堿，都可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?22土壤酸度過強(qiáng)（pH過低），不利于作物生長，因此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的辦法。使用的石灰材料是生石灰（CaO）和熟石灰（Ca(OH)2）。CaO+H2OCa(OH)2

1.土壤酸性的調(diào)節(jié)我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)土壤酸度過強(qiáng)（pH過低），不利于作物生長，因此需要提高土壤p123土壤膠體H+H++Ca(OH)2土壤膠體Ca2++2H2O土壤膠體Al3++3Ca(OH)2土壤膠體Ca2+Al3+Ca2+Ca2++2Al（OH）3原理我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)土壤膠體H++Ca(OH)2土壤膠體Ca2++2H2O土壤1241、降低酸度，提高鹽基飽和度；2、促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；3、提高磷酸鹽、鉬酸鹽等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制鐵、鋁、錳的毒性；施用石灰的益處我國土壤酸堿性概況與酸堿性調(diào)節(jié)1、降低酸度，提高鹽基飽和度；施用石灰的益處我國土壤酸堿性概125土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)