第二章 土壤理化性质

1、土壤地理学第二章第二章 土壤理化性质土壤理化性质与地理环境的关系与地理环境的关系知识回顾O层：半分解或未分解的有机残体组成，主要是植物残体（枯落物层)；A层：受生物气候或人类活动影响形成的有机质积累和物质淋溶表层。有机质含量高，颜色较暗黑；（腐殖质层）E层：是硅酸盐粘粒、铁铝等物质明显淋失的漂白淋溶层 ；（淋溶层 ）B层：硅酸盐粘粒、氧化铁、氧化铝、碳酸盐、其他盐类和腐殖质等物质聚积的层 ；（沉淀层）C层：与土壤发育有密切关系的岩石风化物层；（母质层）R层：坚硬的大块基石，非土壤发生层 ，却是土壤剖面的重要组成部分，土壤形成的基础。（母岩） 土壤固相物质组成、土壤质地和土壤结构是决定土壤许多重

2、要物理特性的物质基础，而土壤颗粒密度、土壤密度、孔隙度、土壤磁性和土壤颜色则是反映土壤物质组成和土壤发生条件的重要定量指标。第一节 土壤物理性质一、土壤结构及意义一、土壤结构及意义（一）土壤结构以其形态类型（一）土壤结构以其形态类型1.土壤结构体土壤结构体：土粒（单粒和复粒）因胶结、凝聚等作用形成大小、形状不同的团聚体。2.土壤结构：土壤结构：土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。按形状可分为块状、片状和柱状三大类型；按其大小、发育程度和稳定性等，再分为团（粒）状、块状、棱柱或柱状、片状等结构。 单粒单粒结构结构Single Grained 粒状结构粒状结构Grained 片状结构片状结构Pla

3、ty 块状结构块状结构Blocky 柱状结构柱状结构Columnar 棱柱结构棱柱结构Prismatic 大块状结构大块状结构Massive 单粒结构单粒结构Single Grained 粒状结构粒状结构Grained片状结构片状结构Platy 柱状结构柱状结构Columnar块状结构块状结构Blocky 大块状结构大块状结构 Massive棱柱状结构棱柱状结构Prismatic（1）球状或团粒状：疏松多孔，由腐殖质和高价盐胶结而成，是农业理想的的水稳性土壤结构。团粒直径为 0.25-10mm；0.25-0.005mm:微团聚体（微团聚体）（2）片状：耕层土壤多年承受机具压力出现紧实的片状机构

4、，影响根系下扎，容易排水不畅而内涝；（3）块状：外形不规则，多出现缺乏有机质的粘土中，内部结构紧实，多为非水稳态（4）柱状和棱柱状：多见于半干旱和干旱地区土壤下层，内部紧实，最典型为碱土的柱状结构；棱柱状多见于质地粘重和干湿交替发生的底层土壤，干湿交替缓慢时候易形成大棱柱结构。（5）大块结构：外形不规则而紧实，大于20mm，半湿润半干旱的具有碳酸钙淀积的心土或底土，以及亚热带具有明显黏粒聚集土层的心土层土壤结构团状（团粒状）片状块状棱柱状形态图发生土层A层E层B层B层（二）土壤结构形成机制1 土壤结构形成的物质条件胶结物质存在，包括有机胶结物质和无机胶结物质 土粒土粒土粒土粒土土粒粒Ca2+腐

5、腐殖殖质质无机胶结物质以及胶结作用：包括粘土矿物、铁铝氢氧化物、硅酸凝胶和石灰质。通常带负电荷，与土壤中的二、三价正电荷的阳离子（Ca，Mg，Fe，Al）形成凝胶，形成初步微团粒，然后和腐殖质等胶体化合物进一步凝聚，逐步形成团聚结构。有机胶结物质及其胶结作用：包括土壤腐殖质、微生物菌丝体和黏液。最重要是腐殖质，能与钙、镁离子形成不可逆的凝胶，是形成水稳性团粒结构的重要胶结物质。土粒土粒土土粒粒土粒土粒2 土壤结构形成的动力机制（三）土壤结构以对土壤物理性质的影响不同类型土壤结构，给土壤带来不同的孔隙状况和分散状态，进而影响-土壤通气、透水、持水、保肥以及物质迁移。片状：土粒排列紧密、妨碍透水和

6、根系下扎生长块状、柱状：内部紧实，构体间断裂大，漏肥漏水团粒（团聚体）：不同直径大小的多孔隙分布， 解决土壤持水又透水的矛盾 解决土壤供肥和保肥的矛盾 解决土壤持水和通气的矛盾为什么说为什么说 团粒结构是最佳的土壤结构？团粒结构是最佳的土壤结构？ 土壤质地与土壤结构的区别土壤质地与土壤结构的区别 是将土壤颗粒粘结在一起形成团聚体的物质，能显著的增加土壤中水稳定性团粒的数量，形成良好的团粒结构； 包括天然土壤结构改良剂和人工合成土壤结构改良剂两种； 天然改良剂：植物残体、泥炭、褐煤等原料, 抽取腐殖酸、纤维素、木质素、多糖羧酸类等物质,或人工合成的高分子聚合物：聚乙烯醇和聚丙烯酰胺制剂 土壤结构

7、改良剂 （土壤结构改良的人工方法之一）库布其沙漠治理二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度）二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度）（一）土壤的比重与容重（一）土壤的比重与容重土壤比重土壤比重：单位体积土壤固相物质的重量（不包括土壤孔隙体积）和同体积水的重量之比，无单位。一般土壤比重为2.65， 测定方法：比重计法；土壤容重：土壤容重：单位体积原状土体原状土体（包括固体和孔隙在内）的干土重。单位为g/cm3, 一般为1.325 g/cm3。（环刀法）土壤容重是土壤发生学重要参数、是计算土壤孔隙度、水分和养分含量、和土层重量的必须指标，是评价土壤物理性质和肥力水平的重要依据。土壤孔隙度%=（1-容重/比

8、重）100%（二）土壤的孔隙性（二）土壤的孔隙性土壤孔隙包括毛管孔隙（直径小于0.1 mm）和非毛管孔隙（直径大于0.1mm），毛管孔隙使土壤具有持水能力；非毛管孔隙使土壤具有透水性和通气性。土壤的孔隙性由毛管孔隙和非毛管孔隙组成，孔隙形状复杂多样，是土壤重要属性，影响土壤的水、肥、气、热。适宜的土壤孔隙度为50%左右，而毛管孔隙和非毛管孔隙各占50%左右。影响土壤孔隙性的主要是土壤质地、有机质含量和土壤结构土壤的多孔性称为孔隙性，土壤的多孔性称为孔隙性，孔隙所占体积的百分比，称孔隙所占体积的百分比，称为孔隙度为孔隙度蒙氏土壤颜色卡图三、土壤颜色三、土壤颜色是土壤物质成分和内在性质的外部反映，

9、是土壤发生层外表形态的最显著标志，很多土壤类型的名称以其颜色命名，如黑土、红壤、黄壤等根据色调、彩度和亮度来确定颜色，一般采用美国蒙氏比色法测定，包含428个标准比色卡在明亮光线，湿润的土壤测定；避免在强阳光测定，并且土样应是新鲜而平的自然裂面为宜，不用刀削的平面四、土壤的热特性四、土壤的热特性（一）土壤热量的来源（一）土壤热量的来源土壤热量主要来源于太阳辐射、地球内部向外输送的热、土壤生物过程释放的生物热和化学过程产生的化学热，其中太阳辐射能占总能量来源的99.97%土壤所获得的的辐射能与地理纬度、地形条件、地表物质、季节变化和植被覆盖有关系（二）土壤的热平衡（二）土壤的热平衡土壤所获得的太

10、阳能转化为热能以后，主要部分消耗于土壤水分的蒸发及与大气层间的湍流交换上，一部分被生物活动所消耗，很少一部分通过热交换传导至土壤底层。土壤是热量交换界面也是水分物理形态转换界面，水分的物理形态转化，引起土壤温度的增减。土壤热量平衡和水分平衡决定土壤温度变化主要因素。（三）土壤热特性（三）土壤热特性土壤热容量土壤热容量(soil heat capacity或soil thermal capacity)土壤热容量（质量热容量）土壤热容量（质量热容量）是指单位质量土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）热量。 用Cg表示，单位是J/（kg.）如果按单位容积计算（容积热容量（容积热容量），则为1立方米

11、土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）热量，用Cv表示，单位J/（m3.） 容积热容量容积热容量= =质量热容量质量热容量容重容重土壤导热性和导热率土壤导热性和导热率土壤具有对所吸热量传导到邻近土层性质，称为导热性。导热性大小用导热率表示。衡量土壤物质传导热量快慢的物理量。导热率:在单位截面、单位距离的土层，土壤温度相差为1时，单位时间传导的热量，其单位是J/（m.s.）。空气导热率最小，水导热率比空空气导热率最小，水导热率比空气大的多，而矿质土粒最大气大的多，而矿质土粒最大土壤的导热率越大，土壤温度变土壤的导热率越大，土壤温度变化越缓慢，导热率越小，土壤温化越缓慢，导热率越小，土壤温度变化

12、越快速度变化越快速当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率就小，温度变化快速。当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分就小，温度变化快速。当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大，温度变化慢。占领，导热率增大，温度变化慢。砂土为暖性土和黏土为冷性土的原因： 土壤中的水分和空气对土壤的热容量起关键作用，而二者的热容量不同，水的热容量大于空气的热容量；土壤含水多，热容量大，温度变化慢；土壤含空气多，热容量小，温度变化快。 砂土，孔隙大，空气多，持水差，热容量小，日间易热，晚间易冷，春季升温快，被称为暖性土。黏土持水性强，空气少，热容量

13、大，增温缓慢，称为冷性土。在春季未暖时候，过多雨水和灌溉使土壤不易升温，影响小苗生长。 在夏季高温时，可通过雨水和灌溉给土壤降温。纬度低的热带亚热带获得太阳辐射多，土壤温度高于中高纬度地区。同季节同纬度，干旱地区，水分蒸发消耗热量少，大量热能用于增温，而土壤温度变化迅速；而沿海湿润地区，水分蒸发大消耗热量多，使土壤温度变化幅度不至过高。在山区随着高度的增加，土温还是比平地的土温低。坡向与坡度对土壤温度的影响：坡地接受的太阳辐射因坡向和坡度而不同；不同的坡向和坡度上，土壤蒸发强度不一样，土壤水和植物覆盖度有差异，土温高低及变幅也就迥然不同。南坡的土壤温度和水分状况可以促进早发、早熟。土壤的组成和

14、性质对土壤温度的影响：土壤颜色深的，吸收的辐射热量多，红色、黄色的次之，浅色的土壤吸收的辐射热量小而反射率较高。在极端情况下，土壤颜色的差异可以使不同土壤在同一时间的土表温度相差24，园艺栽培中或农作物的苗床中，有的在表面覆盖一层炉碴、草木灰或土杂肥等深色物质以提高土温。（四）土壤温度的时空变化规律（四）土壤温度的时空变化规律土壤温度变化的时间规律土壤温度变化的时间规律（1）季节变化表土温度起伏大于深部土壤变化，底土在秋冬比较暖，夏季比较冷，由于底土的掩蔽状态和热传导滞后性造成；（2）日变化一日中，表层土壤日间变暖，夜间变冷，最高温度出现在下午2点，最低温度在6点左右，表土变幅大，深土变幅小。

15、（夏季浇水的问题?）土壤温度的时间规律土壤温度的时间规律土壤温度的季节或月变化土壤温度的季节或月变化地温计Tomato+potatoTomTato “嫁接思想嫁接思想”，也是一种也是一种“创新创新”第二节 土壤吸收性能一、土壤吸收性能的概述一、土壤吸收性能的概述（一）土壤机械吸收（一）土壤机械吸收: 土壤固相部分是一个疏松多孔体，当土壤溶液经过时，对土壤固相部分是一个疏松多孔体，当土壤溶液经过时，对物质进行过滤、阻滞、截流和保持。物质进行过滤、阻滞、截流和保持。如土壤中如土壤中 的粘粒淀积层的发育的粘粒淀积层的发育 与其密切相与其密切相关；关；（二）土壤物理吸收：依靠土壤颗粒表面能和水的存在，

16、静电引力吸附和保持分（二）土壤物理吸收：依靠土壤颗粒表面能和水的存在，静电引力吸附和保持分子态物质，如子态物质，如CO2，NH3，H2O，H2，有机酸等，可，有机酸等，可使一些养分物质免于淋失使一些养分物质免于淋失。（三）土壤化学吸收：土壤溶液可溶性物质经化学反应生成难溶性物质而沉淀，（三）土壤化学吸收：土壤溶液可溶性物质经化学反应生成难溶性物质而沉淀，如如H2PO4-及及HPO42-与与Ca2+，Fe3+，Al3+，形成沉淀，导致磷固定。，形成沉淀，导致磷固定。化学吸收可以让养分流失也降低了养分有效性。化学吸收可以让养分流失也降低了养分有效性。（四）土壤生物吸收：生物有机体对养分选择吸收，并

17、以有机质形式在土壤中积（四）土壤生物吸收：生物有机体对养分选择吸收，并以有机质形式在土壤中积累过程，在通过微生物分解，将养分释放供植物利用。累过程，在通过微生物分解，将养分释放供植物利用。（五）土壤物理化学吸收：土壤胶体对溶液中的离子态物质的吸附作用。对土壤（五）土壤物理化学吸收：土壤胶体对溶液中的离子态物质的吸附作用。对土壤离子态物质迁移，养分供给，土壤缓冲性有重大影响。离子态物质迁移，养分供给，土壤缓冲性有重大影响。土壤吸收性能：土壤具有保持固相、液相和气相物质的能力土壤吸收性能：土壤具有保持固相、液相和气相物质的能力二、土壤胶体及其性质二、土壤胶体及其性质2.1 土壤胶体及结构土壤胶体及

18、结构土壤胶体：直径为小于土壤胶体：直径为小于2m（分类制不一样，规定不一样，（分类制不一样，规定不一样，1,2,5m都可以）都可以）土壤黏粒的通称。可以是矿质的，即土壤矿质胶土壤黏粒的通称。可以是矿质的，即土壤矿质胶体体(无机胶体无机胶体)，主要是，主要是次生的黏粒矿物次生的黏粒矿物。也可以是有机的，即。也可以是有机的，即土壤有机胶体土壤有机胶体，主要是，主要是多糖、蛋白质和腐殖质多糖、蛋白质和腐殖质。多数情况下是。多数情况下是有机矿质复合体，即核心部分是黏粒矿物，外面是有机胶膜，有机矿质复合体，即核心部分是黏粒矿物，外面是有机胶膜，被吸附在矿质胶体表面。被吸附在矿质胶体表面。 胶体（英语：C

19、olloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm100nm之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。(豆浆，牛奶)2.2 土壤胶体的作用： 土壤胶体是土壤中最细小、最活跃的物质，对土壤保肥性、保水性、酸碱性、缓冲性、土粒的分散与凝聚、土体的膨胀与收缩、松紧度与可耕性等影响很大；也是土壤污染物清除所要研究的核心内容。土壤胶体构造图示2.3 胶体结构：胶体结构：胶体核胶体核

20、带有电荷，形成决定电位决定电位离子层离子层，其外围吸附着介质带有异电荷离子，构成了补偿离子层补偿离子层，使胶体具有双电层结构。双电层结构。 胶体微粒胶体微粒 胶核胶核 双电层双电层 决定电位离子层（内决定电位离子层（内） 补偿离子层（外）补偿离子层（外） 非活性离子层非活性离子层扩散层扩散层 2.4 土壤胶体的性质土壤胶体的性质（1）具有较大的比表面积，包括外表面积和内表面积，因此具有表面能，是土）具有较大的比表面积，包括外表面积和内表面积，因此具有表面能，是土壤具有物理吸附性能的动力机制壤具有物理吸附性能的动力机制。我国几种主要土壤的比表面积：砖红壤 6080m2g-1；红壤 100150m

21、2g-1；黄棕壤 200300m2g-1 ，总之：2：1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。胶体成分内表面积外表面积总表面积蒙脱石（2:1）高岭石（1:1）700-750015-1505-40700-8505-40（2）土壤胶体带有电荷，主要是带负电荷，分为永久电荷和可变电荷）土壤胶体带有电荷，主要是带负电荷，分为永久电荷和可变电荷2.4 土壤胶体的性质土壤胶体的性质永久电荷永久电荷：同晶置换作用及晶层断键产生的电荷，一旦产生，不会改变。 同晶置换：同晶置换：指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤

22、溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。主要发生在2:1和2:1:1型的粘土矿物中，如四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。 晶层断键：晶层断键：粘土矿物晶格边缘存在断键现象，导致晶体电荷不平衡，在硅氧片，铝氧片中都存在，也是1:1型粘土矿物主要带电方式型粘土矿物主要带电方式，如高岭石同晶置换Al3+晶层断键）基面OH边面断键2 .4 土壤胶体的性质土壤胶体的性质可变电荷：可变电荷：主要是胶核表面分子或原子团电离而产生的电荷，这种电荷的数量和性质随土壤环境的pH值而变化。碱性条件-负电荷， 酸性条件-正电荷A.A. 含水氧化硅的解离B.B. 粘粒矿物的晶面

23、上的OH和H的解离C.C. 腐殖质上某些官能团的解离D.D. 含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离MOHOH2OH-MOHOH+ H2O_H+MOH2OH2+（3）土壤胶体的电位）土壤胶体的电位2 .4 土壤胶体的性质土壤胶体的性质热力电位：决定电子层与溶液介质间的电位差电动电位：非活性补偿离子层与溶液介质间的电位差电动电位决定电动电位决定的胶体的电性的胶体的电性强弱强弱电位又称电势，是指单位电荷在静电场静电场中的某一点所具有的电势能电势能。电位是电能的强度因素，它的大小取决于电势零点的选取，其数值只具有相对的意义。 2. 4 土壤胶体的性质土壤胶体的性质（4）溶胶和凝胶）溶胶和凝胶土壤胶体

24、一般以溶胶和凝胶形态存在，两者一定条件下可以相互转化。凝聚作用分散作用溶溶 胶胶凝凝 胶胶土壤胶体的凝聚和分散堆土壤物质的聚集和淋土壤胶体的凝聚和分散堆土壤物质的聚集和淋溶，土壤结构的形成和破坏以土壤肥力具有重溶，土壤结构的形成和破坏以土壤肥力具有重要作用要作用同电荷排斥作用、颗粒表面水层膜的阻隔作用以及在碱性条件下，促进胶体分散电解质（阳离子）加入、降低pH值，中和胶体负离子而促进凝胶发生。三、土壤的离子交换作用三、土壤的离子交换作用1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用土壤胶体上的离子可以与液相介质中带有同种电荷的离子进行交作用。分为阳离子阳离子交换作用和阴离子阴离子交换作用。 被土壤中

25、带有负电荷的胶体吸附的阳离子与土壤溶液其他阳离子进行交换的作用。1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用阳离子交换作用的特点：阳离子交换作用的特点：（1）阳离子交换作用是可逆反应。能迅速达到动态平衡，并随溶液中离子的种类和浓度改变而达到新的平衡（2）阳离子交换的平衡关系受质量作用定律的支配。（3）交换是等当量进行的。以离子价进行等价交换，如一个Ca2+可以交换2个Na+离子1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用阳离子交换作用的影响因素阳离子交换作用的影响因素（1）阳离子 交换能力 离子价数：价数越大交换能力越强 Al 3+Ca 2+Na +原子序数：等价离子间，序数越大交换能力越强，K +N

26、a +Li +运动速度：移动速度交换能力越强，如H+，离子浓度：离子浓度越大，交换能力越强（2）胶体特性胶体种类：无机胶体（粘土矿物）中，蒙脱石伊利石高岭石； 有机胶体无机胶体土壤反应：pH值增大，土壤胶体的负电荷数量增大， 而吸附阳离子能力增大，pH值小，胶体正电荷 增大，吸附阳离子能力减少综合以上因素，常见土壤离子交换能力为：Fe3+Al3+H+Mg2+NH4+K+Na+1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用阳离子交换作用的度量指标阳离子交换作用的度量指标（1）阳离子交换量（CEC, Cation Exchange Capacity ）: 每千克土所含 的全部交换性阳离子的厘摩尔数(c

27、mol.kg-1).阳离子交换量是标志土壤吸附阳离子养分的能力，是评价土壤肥力的一个关键指标 CEC 20保肥能力低中高阳离子交换量的测定： 乙酸铵交换法 土壤胶体所吸附的阳离子包括土壤胶体所吸附的阳离子包括2大类，盐基离子和致酸离子，大类，盐基离子和致酸离子，阳离子交换量为两阳离子交换量为两类阳离子吸收量总和类阳离子吸收量总和）第一类第一类：氢离子（H+）和铝离子（Al3+），它们是致酸离子，与土壤的酸度有密切关系。第二类：第二类：其他的一些阳离子，如Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等，称为盐基离子。1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用阳离子交换作用的度量指标阳离子交换作用的度量指标（

28、2）盐基饱和度：是指土壤胶体所吸附的盐基离子占阳离子交换量的百分比阳离子交换量：表达土壤吸附的容量，不能显示吸附种类盐基饱和度：表达吸附的各类阳离子的比例关系 盐基饱和度（盐基饱和度（%）=交换性盐基交换性盐基 100 / 阳离子交换量阳离子交换量 =（阳离子交换量（阳离子交换量-交换性酸量）交换性酸量） 100 / 阳离子交换量阳离子交换量2 土壤阴离子交换作用土壤阴离子交换作用 土壤中带正电荷的胶体所吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子进行的交换作用。土壤常见阴离子：H2PO4-，HPO42-，Cl-, NO3- 过程较为复杂，吸附作用常与化学固定作用同时发生, 吸附机理一般包括专性吸附和非转

29、性吸附。非专性吸附：符合常规离子交换法则。专性吸附; 吸附的阴离子进入胶体双电层内部，不是在扩撒层。质地 质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子交换量也越大土壤有机质含量多，阳离子交换量大胶体构造： 蒙脱石（2:1）高岭石（1:1）pH值 一般情况下，随着pH的升高（碱性增加），土壤胶体带负电，提高交换量；土壤趋于酸性，胶体带正电，阳离子交换量低。由于土壤胶体来源是次生黏土矿物和有机质，二者受到生物、气候的地由于土壤胶体来源是次生黏土矿物和有机质，二者受到生物、气候的地带性因素影响，所以阳离子交换量具有一定地带性规律。我国土壤阳带性因素影响，所以阳离子交换量具有一定地带性规律。我国土壤阳离子交

30、换量由北向南，由西向东为增多趋势。离子交换量由北向南，由西向东为增多趋势。从北到南，次生矿物由从北到南，次生矿物由1:11:1型过渡到型过渡到2:12:1，有机质相对增多，阳离子交换，有机质相对增多，阳离子交换量增多趋势。内陆（由东到西）有机质含量少，次生黏土矿物少，阳量增多趋势。内陆（由东到西）有机质含量少，次生黏土矿物少，阳离子交换量也减少。离子交换量也减少。3 土壤阳离子交换作用与地理环境关系土壤阳离子交换作用与地理环境关系质地砂土砂壤土壤土粘土CEC157815182530（1）影响阳离子交换量的因素）影响阳离子交换量的因素气候：湿润气候淋溶型盐基饱和度低，致酸离子多（酸性）； 干旱气

31、候非淋溶型盐基饱和度高，致酸离子少（碱性）地形: 地下水位高的低洼地，产生渗出水分，地上部积盐，盐基饱和 度高；母质：母质富集盐分导致现代土壤的盐基饱和度高；植被：草本植物和木本植物富含灰分元素，分解释放养分，导致盐基 饱和度高。3 土壤阳离子交换作用与地理环境关系土壤阳离子交换作用与地理环境关系（2）盐基饱和度的影响因素）盐基饱和度的影响因素第三节 土壤溶液化学性质一、土壤溶液的形成1 1 土壤溶液的形成土壤溶液的形成土壤溶液是土壤水分及其所含气体、溶质的总称。土壤溶液的溶质主要包括：无机盐类；简单有机物；溶解性气体。土壤溶液中溶质成分具有巨大的时空差异性，它与许多因素存在相互作用。土壤溶液

32、的浓度一般不大，很少超过0.1%，所以土壤溶液是不饱和溶液。一、土壤溶液的形成2 2 土壤溶液与地理环境的关系土壤溶液与地理环境的关系（1）气候因素：降水和蒸发量影响土壤溶液的浓度；（2）生物因素：植物根系分泌物质，同时吸收养分改变 溶液成分和浓 度；微生物活动也是如此。（3）地形和水文：地下水和地表水的运移和分布影响土壤溶液的组分和 浓度；（4）土体内的物质迁移：矿物质、有机质分解转化、固相物质沉淀和溶 解，以及离子交换，气体交换，胶体的分散和凝聚。 影响土壤溶液。（5）人为因素：施肥和灌溉盐类物质：中性盐、酸性盐、碱性盐、苛性碱；酸类物质：碳酸、腐殖酸、有机酸以及含硫、氯矿物形成的硫酸、盐

33、酸离子交换作用：胶体吸附的H+和Al3+通过交换作用进入土壤溶液；生物活动：微生物分泌CO2，植物根系分泌H+，OH-，HCO3-，CO32-人类活动：施肥、工矿废弃的酸碱物质排放，大气酸沉降二、土壤溶液的酸碱反应1 1 土壤溶液的酸碱反应的物质基础土壤溶液的酸碱反应的物质基础二、土壤溶液的酸碱反应2 2 土壤溶液的酸度土壤溶液的酸度（1）活性酸(soil active acidity) 土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离子浓度直接反应出来的酸度。 pH=log（1/H+)=-log H+（2）潜性酸潜性酸 (soil potential acidity)(soil potential a

34、cidity)。 土壤潜性酸是由于土壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性，所以它是土壤酸的潜在来源，故称为潜性酸。土壤胶体上吸附的氢、铝离子所反映的潜性酸量。可用交换性酸度和水解酸度表示。潜性酸无法直接测定通常采用如下方法测定：二、土壤溶液的酸碱反应 交换性酸度交换性酸度(soil exchangeable acidity)(soil exchangeable acidity) 当用中性盐溶液如1mol KCl或0.06mol BaCl2溶液(pH=7)浸提土壤时,土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，浸出液中的氢离子及

35、由铝离子水解产生的氢离子，用标准碱液滴定,根据消耗的碱量换算,为交换性氢与交换性铝的总量,即为交换性酸量(包括活性酸)。以厘摩尔（）/千克）为单位，它是土壤酸度的数量指标。 交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要参考价值。二、土壤溶液的酸碱反应 水解性酸度水解性酸度(soil hydrolytic acidity)(soil hydrolytic acidity) 用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的 1mol NaAc溶液）浸提, 再以NaOH标准液滴定浸出液,根据所消耗的NaOH的用量换算为土壤酸量。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。 结果使:交换程度比之用中性

36、盐类溶液更为完全，土壤吸附性氢、铝离子的绝大部分可被Na+离子交换。水化氧化物表面的羟基和腐殖质的某些功能团（如羟基、羧基）上部分H+解离而进入浸提液。（3 3）活性酸和潜性酸的关系）活性酸和潜性酸的关系 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。由于土壤溶液中的由于土壤溶液中的H+H+和和Al+Al+和土壤胶体吸附的和土壤胶体吸附的H+H+和和Al+Al+的动态平衡的，的动态平衡的，活性性和潜在酸是相互转化的活性性和潜在酸是相互转化的土壤总酸度活性酸度潜在酸

37、度土壤强酸土酸性土中性土碱性土强碱性土pH8.5适宜植物生长的土壤pH值为5.5-8.5之间根据活性酸度的大小，可以将土壤分类如下表：二、土壤溶液的酸碱反应3 3 土壤溶液的碱度土壤溶液的碱度 取决于土壤中强碱弱酸盐类含量，主要是碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙的含量以及土壤胶体吸附的交换性钠的含量。（pH值7.5就是碱性土壤）例：Na2CO3+2H2O=2NaOH+H2CO3表达方法（a） 用pH值直接表示 （b）总碱度；土壤溶液的CO32-和HCO3-的浓度之和， 总碱度大于0.05%影响植物生长； （c）碱化度；土壤交换性钠的含量占阳离子交换量的比值， 碱化度15%，就为碱化土壤碱化度交换性钠阳

38、离子交换量100测定方法：二、土壤溶液的酸碱反应4 4 土壤酸碱度对土壤的作用土壤酸碱度对土壤的作用土壤酸碱度影响矿物质分解强度、微生物的活动和有机质的转化、土壤离子交换作用、土壤元素的状态和迁移能力。进而影响植物生长。我 国 土 壤 的 酸 碱 性 反 应 ， 大 多 数 在我 国 土 壤 的 酸 碱 性 反 应 ， 大 多 数 在pH4.58.5pH4.58.5之间。在地理分布上有之间。在地理分布上有“东南东南酸西北碱酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界的规律性。大致可以长江为界（北纬（北纬3333 ），长江以南的土壤为酸性或），长江以南的土壤为酸性或酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我 国 土 壤 的 酸 碱 性 南 北 差 异 很 大 。我 国 土 壤 的 酸 碱 性 南 北 差 异 很 大 。二、土壤溶液的酸碱反应5 5 土壤酸碱改良土壤酸碱改良土壤酸度或者碱度过强，使土壤理化性质很差，影响作物生长，需要改良。改良过酸土壤：改良过酸土壤：施用石灰Ca(OH)2，中和土壤酸度，Ca2+能代换土壤胶体中的H+和Al3+离子，改良潜在酸性。改良过碱土壤：改良过碱土壤：施用石膏CaSO4，中和强碱