第3章 土壤的基本性质2013

1、土壤肥料学土壤肥料学第一节第一节 土壤孔性、结构性、耕性土壤孔性、结构性、耕性土壤孔隙：土壤中土粒或团聚土壤孔隙：土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙。体之间以及团聚体内部的空隙。 植物根系伸展和土壤动物、植物根系伸展和土壤动物、微生物活动的地方微生物活动的地方 容纳水分和空气的空间容纳水分和空气的空间 物质和能量交换的场所物质和能量交换的场所土壤肥料学一、一、 土壤孔性土壤孔性p 土壤孔隙度（土壤孔隙度（Soil Porosity)：土壤孔隙的数量，：土壤孔隙的数量，即单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分即单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。表示土壤中各种大小孔隙的总和

2、。决定着土壤数。表示土壤中各种大小孔隙的总和。决定着土壤中气、液两相的总量。中气、液两相的总量。p 土壤孔隙比：指土壤中孔隙容积与土粒容积的比土壤孔隙比：指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。值。衡量土壤孔隙的指标衡量土壤孔隙的指标土壤肥料学p 土壤孔隙类型：土壤孔隙的大小和比例，以及在土壤孔隙类型：土壤孔隙的大小和比例，以及在上下土层的分布。决定着气、液两相的比例。上下土层的分布。决定着气、液两相的比例。（一）土壤孔隙度（一）土壤孔隙度土壤孔隙度土壤孔隙度=土壤容积土壤容积-土粒容积土粒容积土壤容积土壤容积100%孔隙容积孔隙容积土壤容积土壤容积100%=土壤容积土壤容积土粒容积土粒容积100%

3、1-=土壤重量土壤重量/相对密度相对密度土壤重量土壤重量/容重容重1-100%=1- 容重容重/相对密度相对密度100%土壤肥料学土壤相对密度：即土壤比重，指单位容积土壤相对密度：即土壤比重，指单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与44时同体积水重之比，无量纲。由于时同体积水重之比，无量纲。由于44时水的密度为时水的密度为1g/cm1g/cm3 3，所以土壤比重的数值，所以土壤比重的数值就等于土壤密度（单位容积土粒的干重）。就等于土壤密度（单位容积土粒的干重）。1、土壤相对密度（、土壤相对密度（Soil specific gravity）土壤肥料学土壤

4、比重数值的大小主要决定于土壤的物质组土壤比重数值的大小主要决定于土壤的物质组成：成：与土壤矿物组成和含量有关，与土壤矿物组成和含量有关，如：石英如：石英2.652.65，正长石正长石2.542.542.582.58，高岭石，高岭石2.62.62.652.65，蒙脱，蒙脱石石2.002.002.202.20。大多数土壤矿物的相对密度在。大多数土壤矿物的相对密度在2.62.62.72.7，一般取平均值，一般取平均值作为作为土壤比重。土壤比重。与土壤有机质含量有关，与土壤有机质含量有关，表土层有机质含量表土层有机质含量高，比重小于心土、底土，有机质比重高，比重小于心土、底土，有机质比重1.251.2

5、51.40g/cm1.40g/cm3 3。、土壤容重（、土壤容重（Soil bulk density）土壤容重：指单位容积土体（包括孔隙在内的原土壤容重：指单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重。状土）的干重。单位为单位为g/cmg/cm3 3或或t/cmt/cm3 3。土壤肥料学土壤肥料学不同土壤容重差别较大，受以下因素影响：不同土壤容重差别较大，受以下因素影响：土壤内部性状：土粒排列、矿物组成和土壤内部性状：土粒排列、矿物组成和含量、有机质含量、质地、结构、松紧度等。含量、有机质含量、质地、结构、松紧度等。砂质土容重砂质土容重1.21.21.8 g/cm3 1.8 g/cm3 ，粉质土

6、，粉质土1.01.01.5 g/cm3 1.5 g/cm3 。降水和人为生产活动，耕层变幅较大。降水和人为生产活动，耕层变幅较大。容重是十分重要的基本数据，在农业上，建筑、筑容重是十分重要的基本数据，在农业上，建筑、筑路、桥梁工程常用。路、桥梁工程常用。反映土壤松紧度，计算土壤孔隙度；决定种植作反映土壤松紧度，计算土壤孔隙度；决定种植作物的类型。物的类型。计算土壤重量：计算土壤重量：（土重，面土重，面积，土层深度，容重）积，土层深度，容重） 。计算土壤水分、有机质、养分、盐分数量等，作计算土壤水分、有机质、养分、盐分数量等，作为灌溉、排水、施肥的依据。为灌溉、排水、施肥的依据。土壤容重的作用土

7、壤容重的作用土壤肥料学土壤肥料学土壤孔隙比：是土壤中孔隙容积与土粒容土壤孔隙比：是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值，也可以表示土壤孔隙的数量，积的比值，也可以表示土壤孔隙的数量，结构良好的耕层土壤的孔隙比应结构良好的耕层土壤的孔隙比应（二）土壤孔隙比（二）土壤孔隙比孔隙比孔隙比孔隙容积土粒容积孔隙容积土粒容积孔隙容积（土壤容积孔隙容积）孔隙容积（土壤容积孔隙容积）孔隙度（孔隙度）孔隙度（孔隙度）土壤肥料学土壤肥料学（三）土壤孔隙类型（三）土壤孔隙类型土壤孔隙度或土壤孔隙比只说明土壤孔隙土壤孔隙度或土壤孔隙比只说明土壤孔隙“量量”的问题，并未反映土壤孔隙的问题，并未反映土壤孔隙“质质”的差别，即使

8、两种土壤的孔隙度和孔隙比的差别，即使两种土壤的孔隙度和孔隙比相同，如果大小孔隙的数量分配不同，则相同，如果大小孔隙的数量分配不同，则它们的保水、蓄水、通气以及其他性质也它们的保水、蓄水、通气以及其他性质也会有显著的差别。会有显著的差别。土壤肥料学土壤肥料学土壤孔径，指与一定的水吸力相当的孔径，叫土壤孔径，指与一定的水吸力相当的孔径，叫做做当量孔径或实效孔径当量孔径或实效孔径，它与孔隙的形状及其，它与孔隙的形状及其均匀性无关。均匀性无关。土壤水吸力与当量孔径的关系用茹林公式表示：土壤水吸力与当量孔径的关系用茹林公式表示：d3T式中：式中：孔隙的当量孔径，单位；孔隙的当量孔径，单位；土壤水吸力，单

9、位土壤水吸力，单位kPa；大括号表示；大括号表示量的数值量的数值1、土壤孔径、土壤孔径土壤肥料学土壤肥料学、土壤孔隙类型、土壤孔隙类型（）非活性孔，又叫（）非活性孔，又叫无效孔、束缚水孔无效孔、束缚水孔，是土，是土壤中最细微的孔隙，当量孔径一般壤中最细微的孔隙，当量孔径一般0.002 ，土壤水吸力土壤水吸力1500 Pa。这种孔隙几乎总是被土。这种孔隙几乎总是被土粒表面的吸附水所充满，土粒对这些水有强烈吸粒表面的吸附水所充满，土粒对这些水有强烈吸附作用，故保持在这种孔隙中的水分不易运动，附作用，故保持在这种孔隙中的水分不易运动，也不能被植物吸收利用。这类孔隙与土粒的大小也不能被植物吸收利用。这

10、类孔隙与土粒的大小和分散程度密切相关，即土粒愈细或愈分散，则和分散程度密切相关，即土粒愈细或愈分散，则非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通气性非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通气性差，耕性恶化，易板结，粘土中这种孔隙较多。差，耕性恶化，易板结，粘土中这种孔隙较多。非活性孔度非活性孔容积土壤容积非活性孔度非活性孔容积土壤容积土壤肥料学（）毛管孔隙：当量孔径约为（）毛管孔隙：当量孔径约为0.0020.02 ，土壤水吸力约为，土壤水吸力约为150 1500 Pa，具有，具有毛管作用。水分可借助毛管弯月面力保持贮毛管作用。水分可借助毛管弯月面力保持贮存在该类孔隙中。植物细根、原生动物和真存在该类

11、孔隙中。植物细根、原生动物和真菌等难以进入毛管孔隙中，但植物根毛和一菌等难以进入毛管孔隙中，但植物根毛和一些细菌可在其中活动，其中保贮的水分可被些细菌可在其中活动，其中保贮的水分可被植物吸收利用。壤土和结构好的土壤此孔隙植物吸收利用。壤土和结构好的土壤此孔隙较多。较多。毛管孔度毛管孔容积土壤容积毛管孔度毛管孔容积土壤容积（田间持水量凋萎含水量）（田间持水量凋萎含水量）容重容重土壤肥料学土壤肥料学（3）通气孔隙通气孔隙：当量孔径约为：当量孔径约为0.002 ，土壤水吸力土壤水吸力0.02mm，相应的土壤水吸力小于，相应的土壤水吸力小于1.5104 Pa，排水速度快，作物根能伸入其中。排水速度快，

12、作物根能伸入其中。小孔小孔：直径：直径0.020.002mm，排水速度较慢，常见，排水速度较慢，常见作物的根毛和某些真菌的菌丝体能进入其中。作物的根毛和某些真菌的菌丝体能进入其中。从农业生产需要来看，旱作土壤耕层通气孔隙应从农业生产需要来看，旱作土壤耕层通气孔隙应保持在保持在10%以上，大小孔隙之比为以上，大小孔隙之比为1:24较为合适。较为合适。通气孔度通气孔度=通气孔容积通气孔容积/土壤容积土壤容积100%土壤肥料学土壤肥料学1 1、土壤质地、土壤质地 粘质土孔隙度粘质土孔隙度454560%60%之间，以毛管孔和非活性之间，以毛管孔和非活性孔为主孔为主 ；砂质土孔隙度砂质土孔隙度33-45

13、%33-45%，通气孔较多；，通气孔较多；壤质土孔隙度壤质土孔隙度45-52%45-52%，有适量通气孔又有较多毛，有适量通气孔又有较多毛管孔，水气协调，利于作物生长。管孔，水气协调，利于作物生长。2 2、土壤有机质、土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构有机质多的土壤易形成团粒结构而孔度较高。而孔度较高。3 3、自然因素和土壤管理等、自然因素和土壤管理等土壤肥料学（四）影响土壤孔性的因素（四）影响土壤孔性的因素土壤肥料学（五）土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生（五）土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系长的关系1、土壤孔隙状况与土壤肥力、土壤孔隙状况与土壤肥力（1）影响土壤松紧状况）影响土壤松

14、紧状况（2）影响土壤保水、通气能力）影响土壤保水、通气能力（3）影响养分的有效化和保肥供肥性能）影响养分的有效化和保肥供肥性能（4）影响土壤的增温与稳温）影响土壤的增温与稳温2、土壤孔隙状况与作物生长、土壤孔隙状况与作物生长土壤孔隙状况主要影响作物根系的穿插和土壤孔隙状况主要影响作物根系的穿插和生长。生长。二、二、 土壤结构性土壤结构性（一）土壤结构性的概念（一）土壤结构性的概念土壤结构体土壤结构体是指是指土壤中的土粒相互黏结团聚土壤中的土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。结构体。土壤结构性土壤结构性是指是指土体中土壤结构体的大小

15、、土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品质及其相互排列方式和相应类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。的孔隙状况等的综合特性。1 1、片状结构体、片状结构体：农民称卧土，水平轴发育大大超：农民称卧土，水平轴发育大大超过纵轴，呈扁平状，厚度过纵轴，呈扁平状，厚度1-5mm1-5mm。常出现于犁底层。常出现于犁底层和雨后或灌溉结壳。和雨后或灌溉结壳。（二）土壤结构体的类型（二）土壤结构体的类型2 2、柱状、棱柱状结构体、柱状、棱柱状结构体 ：在结构体形成时纵轴发育：在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构柱状

16、结构体体。边面棱角明显称。边面棱角明显称棱柱状结构棱柱状结构。它常出现于北方干。它常出现于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质底土中，群众称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。3 3、块状结构体、核状结构体、块状结构体、核状结构体块状结构块状结构：农民称之为：农民称之为“坷垃坷垃”，纵轴与水平轴大体，纵轴与水平轴大体相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土中多见块状与碎块状。常出现

17、于有机质缺乏瘠薄而粘中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。核状结构：核状结构：表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结而成，常出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之而成，常出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之为为“蒜瓣土蒜瓣土”。4 4、团粒结构、团粒结构 有机质丰富的自然土壤与耕作土壤有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近似球形疏松多孔的小土团。中，为近似球形疏松多孔的小土团。0.25-10 mm0.25-10 mm之间，之间，0.25 mm1717，壤土，壤土=

18、7-17=7-17，砂壤，砂壤土土7, 高岭石高岭石 阳离子：盐碱土中，阳离子：盐碱土中，NaNa+ +吸水使土壤胀缩性吸水使土壤胀缩性增加，湿时膨胀粘闭，干时收缩形成柱状结构增加，湿时膨胀粘闭，干时收缩形成柱状结构的土壤。的土壤。4 4、土壤松紧性、土壤松紧性 直接影响土壤耕作难易和耕直接影响土壤耕作难易和耕作质量，松紧性用坚实度表示，作质量，松紧性用坚实度表示，坚实度坚实度是指是指土壤抗压缩的阻力，用压缩单位土体所需的土壤抗压缩的阻力，用压缩单位土体所需的力来表示，单位力来表示，单位kg/cmkg/cm3 3。5 5、土壤结持性、土壤结持性 土壤在不同含水量时所表现土壤在不同含水量时所表现

19、出来的性状出来的性状。当土壤含水量由少至多时，。当土壤含水量由少至多时，土土壤结持状态由：壤结持状态由：坚硬坚硬酥软酥软可塑可塑粘韧粘韧浓浆浓浆薄浆。薄浆。土壤含土壤含水量水量干燥干燥湿润湿润潮湿潮湿泞湿泞湿多水多水极多水极多水土壤结土壤结持状态持状态坚硬坚硬酥软酥软可塑可塑粘韧粘韧浓泥浆浓泥浆 薄泥浆薄泥浆主要性主要性状状具有固体具有固体性质，不性质，不能捏合成能捏合成团团松散无可松散无可塑性，易塑性，易成团但不成团但不成块成块有可塑性，有可塑性，无粘着性无粘着性可塑性可塑性和粘着和粘着性性可受重可受重力影响力影响而流动而流动成悬浮体，成悬浮体，容易流动容易流动耕作阻耕作阻力力大大小小大大大

20、大大大小小耕作质耕作质量量成硬土块成硬土块成小土块成小土块成大土垡成大土垡成大土成大土垡垡成浮泥成浮泥浆浆成泥浆成泥浆宜耕性宜耕性不宜不宜宜宜不宜不宜不宜不宜不宜不宜宜稻田耕作宜稻田耕作土壤结持性与土壤耕性的关系土壤结持性与土壤耕性的关系 （二）土壤耕性的调节（二）土壤耕性的调节1 1、防止土壤压板防止土壤压板（土壤在降雨、灌溉、人畜践踏和（土壤在降雨、灌溉、人畜践踏和农机具的作用下由松变紧的过程）：改进农机具；农机具的作用下由松变紧的过程）：改进农机具；避免在土壤过湿时耕作；减少不必要的作业项目避免在土壤过湿时耕作；减少不必要的作业项目或实行联合作业；实行免耕或少耕法。或实行联合作业；实行免

21、耕或少耕法。2 2、注意土壤的宜耕状态和宜耕期注意土壤的宜耕状态和宜耕期；3 3、改良土壤耕性改良土壤耕性：增施有机肥、客土改良质地、合：增施有机肥、客土改良质地、合理灌排，适时耕作理灌排，适时耕作1、什么叫土壤容重？其有何作用？、什么叫土壤容重？其有何作用？2、土壤孔隙的作用、类型及衡量土壤孔性的、土壤孔隙的作用、类型及衡量土壤孔性的指标？指标？3、土壤结构的类型？、土壤结构的类型？4、为什么说有团粒结构的土壤是农业生产上、为什么说有团粒结构的土壤是农业生产上的理想土壤？创造团粒结构的措施有哪些？的理想土壤？创造团粒结构的措施有哪些？5、土壤耕性包括哪些？如何改良？、土壤耕性包括哪些？如何改

22、良？练习题练习题6、计算题：、计算题：（1） 计算一公顷计算一公顷(10000m2)耕层耕层20cm深度的深度的干土重。（测定土壤容重时，用环刀采取干土重。（测定土壤容重时，用环刀采取25cm3的土样，称量其湿土重为的土样，称量其湿土重为37.5g，已，已知其水分含量为知其水分含量为250 g/kg。）。）（2）已知某一土壤的容重为）已知某一土壤的容重为1.25 g/cm3，单，单位容积固体土粒的干重为位容积固体土粒的干重为1.6，计算该土壤的，计算该土壤的孔隙度和孔隙比。孔隙度和孔隙比。第二节第二节 土壤胶体与土壤吸收性能土壤胶体与土壤吸收性能胶体胶体，是一种分散质，粒子直径介于，是一种分散

23、质，粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类粗分散体系和溶液之间的一类分散体分散体系系，分散质粒子大小在，分散质粒子大小在1nm-100nm之之间。间。 按按的不同可分为气溶胶，固的不同可分为气溶胶，固溶胶，液溶胶；溶胶，液溶胶； 按按分散质分散质的不同可分为粒子胶体、的不同可分为粒子胶体、分子胶体。分子胶体。一、土壤胶体一、土壤胶体硅氧片硅氧片铝氧片铝氧片硅氧片硅氧片铝氧片铝氧片硅氧片硅氧片+ - + - + -+ - + -+ - + - - + + - - +微粒核微粒核定位离子层定位离子层 非活性补偿离非活性补偿离子层子层扩散层扩散层土壤溶土壤溶液液-补偿离子层补偿离子层1、微粒核（胶核

24、）：、微粒核（胶核）：核心、基本物质。腐殖质、核心、基本物质。腐殖质、SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有机无、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有机无机胶体分子群。机胶体分子群。2、双电层：、双电层：（1）决定电位离子层：是固定在胶核表面，并决定）决定电位离子层：是固定在胶核表面，并决定其电荷和电位其电荷和电位 一层离子。它是由胶体表面的分子解离一层离子。它是由胶体表面的分子解离为离子，或从溶液中吸附某一种离子而构成。为离子，或从溶液中吸附某一种离子而构成。（2）补偿离子层：由于胶体表面决定电位离子层带）补偿离子层：由于胶体表面决定电位离子层带电，产生电场和静电引力，吸附土壤溶液中

25、带相反电电，产生电场和静电引力，吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，形成补偿离子层。荷的离子，形成补偿离子层。 粘土矿物晶面上的羟基（粘土矿物晶面上的羟基（ OH）解离出）解离出H+，使胶体带负电荷。是使胶体带负电荷。是1:1型粘土矿物带点的主型粘土矿物带点的主要原因。要原因。 含水铁、铝氧化物的解离：两性胶体，低于含水铁、铝氧化物的解离：两性胶体，低于pH0pH0时，解离出时，解离出OHOH-，使胶体带正电；反之，解，使胶体带正电；反之，解离出离出H+，使胶体带负电。，使胶体带负电。 腐殖质上某些原子团的解离：羧基（腐殖质上某些原子团的解离：羧基（COOHCOOH）和酚羟基可解离出和酚羟基可解离

26、出H+而带负电荷，氨基而带负电荷，氨基（NHNH2 2）可在低）可在低pH0pH0吸附吸附H+而带正电荷。而带正电荷。 含水氧化硅解离出含水氧化硅解离出H+使胶体带负电荷。使胶体带负电荷。 溶胶溶胶凝胶凝胶凝聚凝聚分散分散土壤胶体为什么具有分散和凝土壤胶体为什么具有分散和凝聚作用？聚作用？二、土壤吸收性能二、土壤吸收性能（一）土壤吸收性的类型（一）土壤吸收性的类型（二）土壤的离子交换作用（二）土壤的离子交换作用（2 2）阳离子交换作用的基本特征）阳离子交换作用的基本特征 可逆反应可逆反应：任何一方的反应都不能进行到底，：任何一方的反应都不能进行到底，反复浸提（交换性阳离子测定），才能把胶体表面

27、反复浸提（交换性阳离子测定），才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来；上的钙离子和钾离子全部交换出来； 反应迅速反应迅速：在土壤水分能使补偿离子充分水化的：在土壤水分能使补偿离子充分水化的情况下，一般的交换反应只需几秒钟。情况下，一般的交换反应只需几秒钟。 等量交换等量交换：等摩尔交换或等量电荷交换，例如，：等摩尔交换或等量电荷交换，例如，2020克克CaCa2+2+可以和可以和39.139.1克克K K+ +交换交换土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒Ca2+NH4+3K+ Ca2+ +NH4+ K+K+K+（3 3）阳离子交换能力）阳离子交换能力 FeFe3+3+AlAl3+3+H H+

28、 +CaCa2+2+MgMg2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +p 离子价：离子价：高价离子交换能力低价离子高价离子交换能力低价离子 p 离子半径和离子水化半径：离子半径和离子水化半径：同价离子，离子半径同价离子，离子半径大的、水化半径小的交换能力大，大的、水化半径小的交换能力大，p 离子的运动速度：离子的运动速度：H H+ +水化很弱只与水化很弱只与1 1个水分子结合个水分子结合，H H3 3O O+ +半径很小，运动速度快，因此交换能力大于二半径很小，运动速度快，因此交换能力大于二价离子。价离子。p 离子浓度：离子浓度：交换能力弱的离子在浓度足够大的情交换能力弱的离子在浓

29、度足够大的情况下，可以交换吸附浓度低的高价离子。况下，可以交换吸附浓度低的高价离子。离子半径、水化半径与交换能力的关系离子半径、水化半径与交换能力的关系（4 4）阳离子交换量阳离子交换量（Cation Exchange Cation Exchange CapacityCapacity，CECCEC ) )：指在一定：指在一定pHpH时每千克干土时每千克干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单位位cmol/kgcmol/kg。土壤土壤CECCEC大小受这些因素影响：大小受这些因素影响： 胶体含量胶体含量：？：？ 胶体类型胶体类型：？：？ 土壤土壤PHP

30、H值值：？：？ 胶体含量胶体含量：土壤胶体物质越多（包括矿质胶：土壤胶体物质越多（包括矿质胶体、有机胶体和复合胶体），则体、有机胶体和复合胶体），则CECCEC越大。越大。 胶体类型胶体类型2:1型矿物型矿物1:1型矿物，有机胶体型矿物，有机胶体无机胶体无机胶体 土壤土壤PHPH值值：影响可变电荷的多少，一般：影响可变电荷的多少，一般PHPH值值升高，升高，H H+ +解离，可变负电荷逐渐增多，解离，可变负电荷逐渐增多，CECCEC也也随之增加。随之增加。（5 5）土壤的盐基饱和度土壤的盐基饱和度（base saturation base saturation percentagepercen

31、tage） ：指土壤中交换性盐基离子（：指土壤中交换性盐基离子（K K+ +、NaNa+ +、NHNH4+4+、CaCa2+2+ 、MgMg2+2+等）总量占阳离子交换等）总量占阳离子交换量的百分数。量的百分数。盐基饱和度（盐基饱和度（%）=交换性盐基离子总量（交换性盐基离子总量（cmol/kg土）土）阳离子交换量（阳离子交换量（cmol/kg土）土）100%盐基饱和度与土壤酸碱反应关系密切：盐基饱和度与土壤酸碱反应关系密切： 盐基饱和度大的土壤呈中性或碱性，如干盐基饱和度大的土壤呈中性或碱性，如干旱、半干旱和半湿润气候地区；旱、半干旱和半湿润气候地区； 盐基饱和度小的土壤呈酸性，如湿热的南盐

32、基饱和度小的土壤呈酸性，如湿热的南方。方。思考：思考： 我国土壤的盐基饱和度呈现什么特点？我国土壤的盐基饱和度呈现什么特点？（6 6）影响交换性阳离子有效度的因素影响交换性阳离子有效度的因素 交换性阳离子的饱和度交换性阳离子的饱和度 陪补离子效应陪补离子效应 阳离子的非交换性吸收阳离子的非交换性吸收 交换性阳离子的饱和度交换性阳离子的饱和度某离子饱和度愈大，被交换而解吸的机会愈某离子饱和度愈大，被交换而解吸的机会愈多，则有效度愈大。多，则有效度愈大。 陪补离子效应陪补离子效应陪补离子：与某离子同时存在的其他离子，均称为该陪补离子：与某离子同时存在的其他离子，均称为该离子的陪补离子。离子的陪补离

33、子。陪补离子种类不同，有效性不同陪补离子种类不同，有效性不同陪补离子和被陪补离子吸附的先后顺序：先陪补离子和被陪补离子吸附的先后顺序：先吸附的有效性低，后吸附的有效性高吸附的有效性低，后吸附的有效性高 阳离子的非交换性吸收（阳离子的非交换性吸收（K+、NH4+）固定机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物晶层表面具固定机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物晶层表面具有六个硅氧四面体连成的网穴，穴半径约为有六个硅氧四面体连成的网穴，穴半径约为0.14 nm，其，其大小与大小与K+ （ 0.133） 、 NH4+ （ 0.143 ）的半径相近，原来吸附在晶层表面）的半径相近，原来吸附在晶层表面的阳离子可被的阳离子可被K+

34、、 NH4+交换，当粘粒矿物脱交换，当粘粒矿物脱水收缩时，极易被挤压陷入网穴中，成为非交水收缩时，极易被挤压陷入网穴中，成为非交换性离子，降低了对植物的有效性。此即为换性离子，降低了对植物的有效性。此即为“晶格固定晶格固定”。钾、铵的饱和度愈大，愈易。钾、铵的饱和度愈大，愈易发生晶格固定。发生晶格固定。 土壤溶液中的阴离子可以被带正电胶土壤溶液中的阴离子可以被带正电胶体吸附，但是土壤对阴离子吸附和保持机体吸附，但是土壤对阴离子吸附和保持机理比阳离子更为复杂，往往和化学固定、理比阳离子更为复杂，往往和化学固定、专性吸附等交织在一起。专性吸附等交织在一起。 一般土壤中存在的阴离子常按被土壤吸附一般

35、土壤中存在的阴离子常按被土壤吸附保持的难易程度分为三类：保持的难易程度分为三类：（1 1）易于被土壤吸附的阴离子易于被土壤吸附的阴离子 如磷酸根（如磷酸根（H H2 2POPO4 4- - HPO HPO4 42- 2- POPO4 43-3-）、硅酸根（）、硅酸根（HSiOHSiO3 3- -、SiOSiO3 32-2-）和某些有机酸的阴离子（如草酸根）和某些有机酸的阴离子（如草酸根）（2 2）吸附作用很弱或进行负吸附的离子吸附作用很弱或进行负吸附的离子 如如ClCl- -、NONO3 3- - 、 NONO2 2- -出现负吸附（固体表面浓度低出现负吸附（固体表面浓度低于溶液中浓度）极易随

36、水流失。于溶液中浓度）极易随水流失。（3 3）中间类型的阴离子中间类型的阴离子 如如SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -、及某些有机酸（如醋酸根）的阴离子，土壤、及某些有机酸（如醋酸根）的阴离子，土壤吸收它们的能力介于以上两类之间。吸收它们的能力介于以上两类之间。影响土壤对阴离子吸收的因素：影响土壤对阴离子吸收的因素： 阴离子的价数：阴离子的价数：价数愈大，吸收力愈强。土壤对常价数愈大，吸收力愈强。土壤对常见阴离子的吸收力大小顺序如下：见阴离子的吸收力大小顺序如下： OH- PO43- SO42- Cl-、NO3-N。（。（OH-因离子半径小，能同因离子半径

37、小，能同带正电荷胶粒的双电层中的铁、铝离子结合，生成带正电荷胶粒的双电层中的铁、铝离子结合，生成解离度很小的化合物）解离度很小的化合物） 胶体组成成分：胶体组成成分：随着土壤胶体中铁、铝氧化物增多，随着土壤胶体中铁、铝氧化物增多，土壤吸收阴离子的能力也逐渐增大。土壤吸收阴离子的能力也逐渐增大。 土壤土壤pH值：值：碱性加强，增大负电荷量，土壤胶体碱性加强，增大负电荷量，土壤胶体对阴离子的吸收力减弱；酸性增强，正电荷增加，对阴离子的吸收力减弱；酸性增强，正电荷增加，则吸收力增强。则吸收力增强。练习题练习题1、什么叫土壤胶体？其类型有哪些？、什么叫土壤胶体？其类型有哪些？2、什么叫土壤吸收性？其类

38、型有哪些？、什么叫土壤吸收性？其类型有哪些？3、什么是土壤阳离子交换量和土壤盐基饱、什么是土壤阳离子交换量和土壤盐基饱和度？和度？1、根据酸碱质子论：凡能给出质子（、根据酸碱质子论：凡能给出质子（H+）的物）的物质就是酸，能接受质子的物质就是碱：质就是酸，能接受质子的物质就是碱： HB H+B-2、酸和碱可以是阳离子、阴离子或中性分子；、酸和碱可以是阳离子、阴离子或中性分子；如果一种物质既能提供质子、又能接受质子，则如果一种物质既能提供质子、又能接受质子，则可以是酸又可以是碱。可以是酸又可以是碱。 是指土壤溶液的反应（是指土壤溶液的反应（soil reaction），它反映土壤溶液中），它反映

39、土壤溶液中H+浓度与浓度与OH-浓浓度的比例，同时也决定于土壤胶体上致酸离子度的比例，同时也决定于土壤胶体上致酸离子（H+或或Al3+）或碱性离子（）或碱性离子（Na+）的数量及土壤）的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。中酸性盐和碱性盐类的存在数量。土壤酸性（土壤酸性（soil acidity），一方面与溶液），一方面与溶液中中H+浓度相关，另一方面更多的是与土浓度相关，另一方面更多的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（壤胶体上吸附的致酸离子（H+或或Al3+）有）有密切关系。密切关系。土壤中酸性的主要来源土壤中酸性的主要来源： 胶体上吸附的胶体上吸附的H+或或Al3+； CO2溶于水所形成的

40、碳酸；溶于水所形成的碳酸； 有机质分解产生的有机酸；有机质分解产生的有机酸； 氧化作用产生少量无机酸；氧化作用产生少量无机酸； 施肥加入的酸性物质；施肥加入的酸性物质； 土壤土壤胶粒胶粒xHyAl+(x+3y)K+ =土壤土壤胶粒胶粒(x+3y)K +xH+yAl3+潜性酸潜性酸活性酸活性酸离子交换作用离子交换作用水解作用水解作用土壤胶粒土壤胶粒H + KCl =土壤胶粒土壤胶粒+ H+Cl-K土壤胶粒土壤胶粒Al + 3KCl =土壤胶粒土壤胶粒+ AlCl3KKKAlCl3 + H2O = Al(OH)3 + 3H+3Cl-土壤胶粒土壤胶粒H + Na+ =土壤胶粒土壤胶粒+ H2ONa土

41、壤胶粒土壤胶粒Al + 3 =土壤胶粒土壤胶粒+ Al(OH)3 +3 HNaNaNa + H2O = H + NaOH土壤胶粒土壤胶粒M M +H+H+ + = = 土壤胶粒土壤胶粒H H + + M M+ + 当土壤溶液中当土壤溶液中H H+ +增加时，胶体表面的交换性盐基增加时，胶体表面的交换性盐基离子与溶液中的离子与溶液中的H+H+交换，使土壤溶液中交换，使土壤溶液中H H+ +的浓度基的浓度基本无变化或变化很小。本无变化或变化很小。土壤胶粒土壤胶粒H H + +MOHMOH = = 土壤胶粒土壤胶粒M M + + H H2 2O O 当土壤溶液中加入当土壤溶液中加入MOHMOH时，解

42、离产生时，解离产生M M+ +或或OHOH- -，由，由于于M M+ +与胶体上交换性与胶体上交换性H H+ +交换，交换，H H+ +转入溶液中，同转入溶液中，同OHOH- -生成生成H H2 2O O，pHpH变化极小。变化极小。H H2 2COCO3 3+ Ca(OH)+ Ca(OH)2 2 = =CaCOCaCO3 3 + 2H+ 2H2 2O ONaNa2 2COCO3 3 + 2HCl =+ 2HCl = H H2 2COCO3 3 + 2NaCl+ 2NaClR-CH-R-CH-COOHCOOHNHNH2 2+ HCl = R-CH-COOH+ HCl = R-CH-COOHNHNH3 3ClClR-CH-R-CH-COOHCOOHNHNH2 2+ NaOH = R-CH-COONa + H+ NaOH = R-CH-COONa + H2 2O ONHNH2 2( (氨基酸氯化铵盐）氨基酸氯化铵盐）( (氨基酸钠）氨基酸钠）2Al(H2Al(H2 2O)O)6 63+3+2OH+2OH- - = =AlAl2 2(OH)(