第三章土壤的化学性质

1、【教学目标】【教学目标】1.1.能对土壤产生酸碱缓冲原因给予说明；能对土壤产生酸碱缓冲原因给予说明；2.2.能区别五大吸收类型各自的特点；能区别五大吸收类型各自的特点；3.3.能提出土壤胶体的主要性质；能提出土壤胶体的主要性质；4.4.能分析离子交换作用与土壤肥力的关系。能分析离子交换作用与土壤肥力的关系。【教学时数】【教学时数】 4 4学时学时【教学内容】【教学内容】第一节土壤胶体性质第一节土壤胶体性质第二节土壤吸附性质第二节土壤吸附性质第三节土壤供肥性质第三节土壤供肥性质第四节土壤酸碱性质第四节土壤酸碱性质 第五节土壤缓冲性质（自学）第五节土壤缓冲性质（自学） 【教法建议】【教法建议】讲授

2、自学相结合讲授自学相结合【考核要求】【考核要求】1.1.识记：土壤胶体、阳离子交换量定义；识记：土壤胶体、阳离子交换量定义；2.2.分析：土壤产生酸碱、缓冲性的原因；分析：土壤产生酸碱、缓冲性的原因；3.3.区别：五大吸收类型的特点；区别：五大吸收类型的特点；4.4.掌握：离子交换作用与土壤肥力之关系。掌握：离子交换作用与土壤肥力之关系。 第一节第一节 土壤胶体性质土壤胶体性质 一、土壤胶体的概念和种类一、土壤胶体的概念和种类 （一）概念：（一）概念：直径直径0.001mm0.001mm的固体颗粒。的固体颗粒。( (二二) )种类：种类： 1.1.无机胶体无机胶体(1)(1)层状硅酸盐层状硅酸

3、盐 高岭石高岭石； 蒙脱石蒙脱石； 伊利石伊利石。(2)(2)含水氧化物含水氧化物FeFe2 2O O3 3.nH.nH2 2O O； AlAl2 2O O3 3.nH.nH2 2O O；MnOMnO2 2.H.H2 2O O；SiOSiO2 2.H.H2 2O O。2.2.土壤有机胶体土壤有机胶体(1)(1)腐殖质；腐殖质；(2)(2)蛋白质或氨基酸；蛋白质或氨基酸；(3)(3)多肽；多肽；(4)(4)多糖类化合物。多糖类化合物。3.3.有机无机复合胶体有机无机复合胶体(1)(1)SiOSiO2 2+Ca+COO+Ca+COO； (2)SiO(2)SiO2 2+Fe+COO+Fe+COO。

4、二、土壤胶体的构造二、土壤胶体的构造土壤胶体土壤胶体胶核胶核决定电位离子层决定电位离子层补偿离子层补偿离子层非活性层非活性层扩散层扩散层三、土壤胶体的性质三、土壤胶体的性质（一）具有巨大的（一）具有巨大的比表面积比表面积和和表面能表面能 比面积表面积比面积表面积/ /重量重量 表面能表面能: : 由于比表面积的存在而产生的能量，由于比表面积的存在而产生的能量，叫做表面能。叫做表面能。 由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。的表面能。 （二）胶体具有（二）胶体具有带电性带电性 1.1.胶体带电的原因胶体带电的原因(1)(1)胶体微粒核的成分

5、胶体微粒核的成分发生解离发生解离; ; H H2 2SiOSiO3 3HH+ +HSiO+HSiO3 3 COOH HCOOH H+ +COO+COO- - (2)(2)同晶置换同晶置换: :粘土矿物在形成时晶粘土矿物在形成时晶体内部的离子与晶体外部性质相体内部的离子与晶体外部性质相似，大小相等的离子相互置换似，大小相等的离子相互置换. . Si Si4+4+Al Al 3+3+ Al Al3+ 3+ SiSi4+4+ 2.2.胶体带电的种类胶体带电的种类(1)(1)一般情况下一般情况下胶体带胶体带负负电荷电荷 如如: : H H2 2SiOSiO3 3HH+ +HSiO+HSiO3 3 -

6、- HSiO HSiO3 3 H H+ +SiO+SiO3 3= = COOHCOOH H H+ +COO+COO- - (2)(2)Fe(OH)Fe(OH)3 3和和AI(OH)AI(OH)3 3是两性是两性胶体胶体, ,在酸性条在酸性条件下解离出件下解离出OHOH- -离子离子, ,使使胶体带正电荷胶体带正电荷, ,在在碱性条件下解离出碱性条件下解离出H H+ +离子离子, ,使使胶体带负电胶体带负电荷荷. . Fe(OH) Fe(OH)3 3+HCL +HCL Fe(OH)Fe(OH)2 2+ + +H+H2 2O+CLO+CL- - Fe(OH) Fe(OH)3 3+NaOH +NaO

7、H Fe(OH)Fe(OH)2 2O O- - +H+H2 2O+NaO+Na+ +3 3电荷的种类电荷的种类（1 1）永久电荷）永久电荷 由于同晶置换产生由于同晶置换产生的电荷，的电荷，叫永久负电荷。叫永久负电荷。（2 2）可变电荷）可变电荷 指胶体随土壤溶液指胶体随土壤溶液pHpH值的值的 变化而产生变化而产生的电荷。的电荷。如如 : :Fe(OH)Fe(OH)3 3和和AI(OH)AI(OH)3 3是两性胶体是两性胶体. .（三）土壤胶体凝聚与分散（三）土壤胶体凝聚与分散1.凝聚凝聚:溶胶转变为凝胶溶胶转变为凝胶-凝聚凝聚2.分散分散:凝胶转变为溶胶凝胶转变为溶胶-分散。分散。3.3.阳

8、离子凝聚作用大小的顺序阳离子凝聚作用大小的顺序: : F Fe e3 3+ +AlAl3+3+HH+ +CCa a2 2+ +MMg g2+2+NHNH4 4+ +KK+ +NNa a+ + 第二节土壤的吸附性能第二节土壤的吸附性能一、土壤吸附性能的概念一、土壤吸附性能的概念1 1土壤吸附性能土壤吸附性能 土壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、土壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物质的能力，气体、液体等物质的能力，称土壤的称土壤的吸附性能。吸附性能。2 2土壤吸收的类型土壤吸收的类型 （1 1）机械吸收：）机械吸收：机械阻留机械阻留作用。作用。（2 2）物理吸收：）物理吸收：土粒对土粒对

9、分子态分子态养分的吸附性能。养分的吸附性能。（3 3）化学吸收：）化学吸收：可溶性化合物可溶性化合物和和其他化合物其他化合物发发生化学反应，形成难溶性化合物的过程。生化学反应，形成难溶性化合物的过程。（4 4）生物吸收：）生物吸收：植物、动物、微生物植物、动物、微生物对养分的对养分的吸收作用。吸收作用。（5 5）离子交换吸收：）离子交换吸收：土壤土壤胶体表面胶体表面吸附的离子吸附的离子与与土壤溶液土壤溶液中的离子相互交换的性能。中的离子相互交换的性能。3 3土壤吸收类型的特点土壤吸收类型的特点（1 1）机械吸收：）机械吸收：保存保存矿物态、难溶性矿物态、难溶性养分。养分。（2 2）物理吸收：）

10、物理吸收：保存保存分子态分子态养分。养分。（3 3）化学吸收：）化学吸收：虽然虽然保存了养分，保存了养分，但是但是降低了降低了养分的利用率。养分的利用率。（4 4）生物吸收：）生物吸收：具有具有选择性，创造性，集中积选择性，创造性，集中积累性累性。（5 5）离子交换吸收：）离子交换吸收：是土壤保肥性能是土壤保肥性能最重要最重要的的方式。方式。二、土壤离子交换吸收作用二、土壤离子交换吸收作用( (一一) )阳离子交换作用阳离子交换作用1.1.概念：概念：土壤土壤胶体表面胶体表面吸附的阳离子吸附的阳离子与土壤与土壤溶液中溶液中的阳离子相互交换作用的阳离子相互交换作用。2.2.交换能力：交换能力：指

11、一种阳离子将胶体另指一种阳离子将胶体另一种阳离子交换出来的能力。一种阳离子交换出来的能力。 3.3.影响阳离子交换能力的因素影响阳离子交换能力的因素(1)(1)离子离子化合价化合价 ；(2)(2)离子的离子的半径半径及及水化程度水化程度；(3)(3)离子离子浓度浓度。4.4.阳离子交换量阳离子交换量( (CEC CEC ）(1)(1)概念：概念：土壤土壤pHpH值为值为中性中性，每，每kgkg土所吸收土所吸收的的全部阳离子全部阳离子的厘摩尔数。的厘摩尔数。（2 2）单位：）单位：cmol/kgcmol/kg。(3)(3)分级：分级：10 cmol/kg-10 cmol/kg-弱；弱；10-20

12、 cmol10-20 cmol/kg-/kg-中中 ； 20 cmol20 cmol/kg-/kg-强；强；(3) CEC(3) CEC与土壤质地与土壤质地沙土：沙土：1-51-5 cmol/kg cmol/kg；壤土：壤土：15-1815-18 cmol/kg cmol/kg；粘土：粘土：25-3025-30 cmol/kg cmol/kg。(4) CEC(4) CEC与土壤胶体与土壤胶体有机胶体：有机胶体：200-500200-500 cmol/kg cmol/kg；高岭石：高岭石：10-1510-15 cmol/kgcmol/kg；蒙脱石：蒙脱石：90-12090-120 cmol/kg

13、cmol/kg；伊利石：伊利石：10-5010-50 cmol/kgcmol/kg。(5) CEC(5) CEC与土壤与土壤pHpH pH pH 7 7，H H+ +离子解离有机胶体离子解离有机胶体带带负负电荷电荷, ,吸附阳离子多吸附阳离子多, , CECCEC大大( (北方土壤北方土壤CEC10-15 cmol/kg)CEC10-15 cmol/kg)。pH pH 7 7，OHOH+ +离子解离有机胶体离子解离有机胶体带带正正电荷电荷, ,吸附阳离子少吸附阳离子少, CEC, CEC小小( (南方土壤南方土壤CEC1-5 cmol/kg)CEC1-5 cmol/kg)。（6 6）土壤盐基饱

14、和度）土壤盐基饱和度 概念概念-土壤中交换性盐基离子总量与阳离子土壤中交换性盐基离子总量与阳离子交换量之比的百分数。交换量之比的百分数。计算公式：计算公式：土壤盐基饱和度土壤盐基饱和度(%)(%)=(Ca+Mg+K+Na cmol/kg) =(Ca+Mg+K+Na cmol/kg) (Ca+Mg+K+Na (Ca+Mg+K+Na cmol/kg)+(H+Al cmolcmol/kg)+(H+Al cmol/kg) /kg) 100100 举例：举例：土壤中交换性盐基离子总量为土壤中交换性盐基离子总量为3.60 3.60 cmol/kgcmol/kg，阳离子交换量为阳离子交换量为13.6013.

15、60 cmol/kgcmol/kg，计算，计算土壤的盐基饱和度。土壤的盐基饱和度。土壤盐基饱和度土壤盐基饱和度(%)(%)=3.60=3.6013.60 13.60 100 100 = =26.4726.47% %盐基饱和度与土壤肥力的关系盐基饱和度与土壤肥力的关系A.A.盐基饱和度盐基饱和度 100%100%, , 是是盐土或碱土盐土或碱土。B.B.盐基饱和度盐基饱和度 80%80%, , 是是肥沃土壤肥沃土壤。C.C.盐基饱和度在盐基饱和度在50%80%50%80%，肥力肥力中等土壤中等土壤。D.D.盐基饱和度盐基饱和度50%ESP1515是是碱土碱土. .四、影响酸碱度的因素四、影响酸碱

16、度的因素（一）土壤极限（一）土壤极限pHpH：（二）土壤胶体吸附的阳离子种类：（二）土壤胶体吸附的阳离子种类： 1.H1.H+ +,AL,AL3+3+-酸性酸性; ; 2.Ca 2.Ca2 2+ +,Mg,Mg2+2+-中性中性; ; 3.Na 3.Na+ +-碱性。碱性。（三）盐基饱和度：（三）盐基饱和度：1.1.盐基饱和度盐基饱和度 30%30%，pHpH5.05.0；2.2.盐基饱和度盐基饱和度30-60%30-60%，pH5.0-5.5pH5.0-5.5；3.3.盐基饱和度盐基饱和度60-80%60-80%，pH5.5-6.5pH5.5-6.5；4.4.盐基饱和度盐基饱和度80-100

17、%80-100%，pH6.0-7.0 pH6.0-7.0 。（四）（四）COCO2 2浓度：浓度：1.CO1.CO2 2浓度浓度0.00%, pH=10.23; 0.00%, pH=10.23; 2.CO2.CO2 2浓度浓度0.30%, pH=7.81;0.30%, pH=7.81;3.CO3.CO2 2浓度浓度100%, pH=6.13 100%, pH=6.13 。（五）土壤水分：（五）土壤水分：1.1.水：土水：土1:11:1， pH=6.50;pH=6.50;2.2.水：土水：土2:12:1， pH=7.50;pH=7.50;3.3.水：土水：土5:15:1， pH=8.50 pH=

18、8.50 。 （六）（六）土壤土壤EhEh： 1.Eh750mv, pH=7.50;1.Eh750mv, pH=7.50; 2.Eh350mv, pH=5.50 2.Eh350mv, pH=5.50。（七）植被：1.木本植被，pH=5.50-6.5；2.草原植被，pH=7.50-8.50；3.盐生植被， pH=10.5。（八）气候：（九）地形：（十）母质：1.花岗岩，pH=5.50 ，2.石灰岩， pH=7.50-8.50五、土壤酸碱性对土壤肥力、作物生长发育的影响1影响作物的生长发育(1)指示植物-植物对pH值有不同偏好，它们只有在一定的酸碱范围内生长，因此这些植物能对土壤酸碱性起指示作用，

19、这些植物称为指示植物。 (2)植物与pH酸性土的指示植物是铁芒萁、映山红、石松、茶树；石灰性土壤是苍耳、蜈蚣草、甘草、柏木； 盐土是盐角草、盐生草、盐爪爪； 碱土是碱蓬、芨芨草、牛毛草、麻陆。 茶树、竹子适宜酸性土； 小麦、玉米、蔬菜喜欢微酸性至微碱性土； 甜菜、向日葵适宜碱性土； 苹果、梨、桃、杏适宜的pH一般是6.08.00 2影响养分的有效性 土壤中氮、磷、钾、钙、镁等的有效性受土壤酸碱性变化的影响很大。(1)氮素在pH6.88.5时，氨化作用、硝化作用适宜，氮的有效性高；低于6.8，大于8.5时，有效性降低。(2)磷素在pH 6.87.5时，有效性高；低于6.8形成磷酸铁、磷酸铝，有效

20、性降低；高于7.5时，形成磷酸八钙，有效性降低。 (3) 钾在pH7.08.5时，有效性随pH值升高而有效性增大。（4）钙、镁元素pH在7.08.5时有效性大，pH大于8.5时，有效性降低。（5）微量元素硼、锰、铜、锌、铁随pH升高有效性降低，钼随pH升高有效性增大。3.影响土壤物理性质 （1）在碱性土壤中，交换性钠增多，使土粒分散，结构破坏。（2）在酸性土壤中，吸附性H造成养分淋失、粘粒矿物分解，结构也遭受破坏。（3）在中性土壤中钙、镁离子多，利于团粒结构的形成。 4影响土壤微生物的生长发育 微生物对土壤反应也有一定的适应范围，土壤过酸过碱都不利于有益微生物的活动。 （1）pH 3.06.0时；利于真菌的生育； （2）pH6.57.5时，利于细菌的生育； （3）pH 7.57.8时，利于放线菌的生育。 5酸碱性与土壤类型 土壤酸碱性与土壤类型有关， （1）红壤土是酸性， （2）黑钙土是微碱性。 （3）盐