土壤化学性质

土壤化学性质7.1

土壤分散系及其特征

土壤是由多相态物质如固相物质、液相物质、气相物质及生命体构成的复杂综合体。当某种土壤物质微粒子分布在土壤液态水之中，就构成了土壤分散系。它包括土壤溶液、土壤胶体和土壤浊液。7Y第一节土壤胶体一、土壤胶体的概念

土壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，其固体颗粒直径小1μm，土壤胶体常指这些固相颗粒。即土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗粒直径小于2μm或者小于1μm的土壤微粒。

土壤胶体对土壤养分元素、污染物的迁移转化有重要作用，这种作用与土壤胶体类型及其性质密切相关，土壤胶体均具有双电层结构，如图7-1所示。一、土壤胶体的类型土壤胶体可分为三种类型：①土壤矿质胶体；②有机胶体；③有机-无机复合胶体。图7-1土壤胶体结构示意图7Y土壤胶体的构造

扩散层内离子层胶核外部溶液7图7-2土壤胶体构造示意图Y土壤胶体的特性三、土壤胶体的特性1.巨大的表面能，成为吸收性能的基础2.带有电荷，以负电荷为主，保肥性的物质基础3.凝聚和分散作用，不可逆凝聚促进土壤结构的形成凝聚作用顺序：Fe3+>AI3+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+7Y

四、土壤胶体的性质（一）巨大的表面能在物体的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能量是由于表面的存在而产生，所以叫做表面能。（二）带电性

土壤胶体微粒都带有一定的电荷，在多数情况下带负电荷，但也有带正电荷的，还有因环境条件不同而带不同电荷的两性胶体。土壤胶体微粒带电的主要原因是由于微粒表面分子本身的解离所致。（三）土壤胶体的分散性和凝聚性其中：2.腐殖质胶体带电－COOH－COO－＋H＋◎－OH◎－O－＋H＋由于腐殖质分子量大、官能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。1.含水二氧化硅（H2SiO3）H2SiO3SiO32－＋2H＋(二)、土壤胶体微粒带电荷有下列四种情形：3．粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面。（1）同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。（2）晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。（3）晶格表面OH基解离当土壤溶液PH值变化时，晶格表面的OH基发生解离。

表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体随溶液土壤反应的变化而变化．以Al（OH）3为例说明如下：在酸性环境中带正电：Al(OH)3＋HCIAl(OH)2＋Cl-＋H2O在碱性环境中带负电：AI(OH)3＋NaOH-Al(OH)2O-＋Na＋＋H2O4．两性胶体带电

1．土壤胶体溶液（溶胶）胶体微粒均匀分散在土壤溶液中成为胶体溶液状态，称为溶胶。2．土壤中无定形的凝胶体（凝胶）微粒彼此相互联结凝聚在一起，呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。3．分散和凝聚作用由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，叫做胶体的凝聚作用。凝聚的速度和强度与两个因素有关：一是电解质浓度；二是电解质种类。一般地，离子的价数越高，离子半径越大，所产生的凝聚能力越强。常见阳离子凝聚力的排列顺序是：

而(三)土壤胶体的分散性和凝聚性包含下列3种情形：

Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋Y

凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的分散作用。

胶体的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。当土壤干燥时，土壤溶液中的电解质浓度相应增大，土壤胶体易成凝胶状态。相反，当土壤水分增多土壤溶液浓度相应降低，土壤胶体便会带有多余的负电荷，互相排斥而成溶胶状态。一般土壤胶体处于凝胶状态。只有当渍水过多，或胶体吸附的阳离子主要是NH4＋、Na＋，而且又处于稀溶液中，土壤胶体才呈溶胶状态。Y表7－13种主要类型硅酸盐粘粒性质比较3～1515～4080～100阳离子交换量（cmol/g）低中等高膨胀度低中等高内聚力，可塑性无中等很大内表面小中等大外表面5～20100～120700～800比表面（m2/g）

六方型晶体不规则片状不规则片状形状0.l～5.00.l～2.90.01～1.0大小（nm）高岭石伊利石蒙脱石粘粒类型性质第二节：土壤的离子代换主要是物理化学代换，是由土壤胶体带电引起，由于土壤以带负电荷为主，土壤的阳离子代换成为土壤保肥、供肥的源泉土壤阳离子代换特征：1.是可逆反应，2.遵循等价离子交换的原则3.符合质量作用定律代换顺序：Fe3+>AI3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+

7Y一、土壤的阳离于交换作用（一）阳离子交换作用的过程是指酸胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的过程。Y可用下式来表示：土壤Mg2＋＋10NH4＋

胶粒AI3＋

K＋

土壤

10NH；＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、2H＋

胶粒Y1.可逆反应，迅速平衡阳离子交换是一种可逆反应。由于反应只是在胶粒表面进行，所以会很快达到平衡。（二）土壤阳离子交换作用的特点2.交换反应是等量电荷对等量电荷的交换Y（三）影响阳离子交换作用的因素1．离子交换能力一种阳离子将他种阳离子从胶粒上交换下来的能力叫做该种阳离子的交换能力。Y土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na2＋凡运动速度快的其交换能力也大。H＋半径小，但水化很弱，水膜薄，运动速度快，因此它在交换能力上具有特殊位置。Y10－1.0001H＋

210.001.0640.082Ca2＋

313.300.7824.232Mg2＋

45.321.3339.101K＋

55.371.4318.011NH4＋

67.900.9323.001Na＋

水化未水化交换力顺序离子半径（A）原子量价数离子表4－2离子半径及水化程度与交换力的关系Y2．阳离子的清相对浓度刺及交换生熄成物的败性质土壤睁土议壤K＋胶粒C熄a2＋＋K2SO4胶粒K＋＋CaS古O4（四）土情壤的阳离揉子交换量哗和盐基饱童和度Yl.z助hulo痰ng.c剩om（1）隔胶体数兽量一般是胶遵体物质越匆多，阳离绵子交换量俭越大；胶旧体粒子越别少交换量振越小；土驻壤质地愈慎细，矿质何胶体数量益愈多，交迫换量也愈邀高。1．土壤的阳悲离子交换跑量指每千克欧土壤或胶泊体吸附或杆代换周围缎溶液中阳熊离子的厘奴摩尔数，立单位为c质mol／阶1000弱g土。Yl.氏zhu兽lon住g.c塑om表7－3不同质地题土壤的阳珍离子交换失量土壤砂土砂壤土壤土壤土阳离子交换量1～57～87～1825～30单位：员cmo绝l／1前000扰g土Yl.什zhu轮lon很g.c辞om（2）胶惰体种类惠有倡机胶体交累换量最大券；矿质胶莫体中交换烛量大小是怜：蒙脱石文＞高岭石训。（3）肺电荷数违量一般来穗说，随盯土壤碱座度增加哥(pH顶值增高特)解离封度增高晓，带电悼量多，茎反之，询随土壤纺酸度增洁加(p胳H值降埋低)解虑离度降受低，带桌电量减常少。Yl.z刺hulo峰ng.c旋om我国土甚壤阳离尘子交换木量，由搂南向北液，由西勉向东有降逐渐增子多的趋肾势。阳离子迫可分为铲两大类劝：即盐程基离子漠（ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、NH4＋等）和H＋与Al3＋。阳离临子的代请换量是父这两类物离子被付吸收的富总量。Yl.z愈hulo么ng.c狮om所谓盐基饱和馋度，就是土肾壤吸附的挤交换性盐匪基离子占抽交换性阳糟离子总量挎的百分数谈。交换性盐矮基离子总蒸量（cm葵ol／1筐000g窝土）阳离子撕交换量耍（cm易ol／恰100湾0g土联）盐基饱和艺度（％）=Yl.z笋hulo饶ng.c妨om根据土禾壤胶体或对阴离饺子的吸钥收力不迅同，可挨分为3渐种类型拒：（1）状易被土商壤胶体松吸附的景阴离子隔如转H2PO4－、HPO42－、PO43－、HS黑iO3－、SiO32－及某些涝有机酸愚根。（2）径很少被赶吸附甚能至不能丘被吸收刻的阴离办子邪，如顽NO3－、NO22－、Cl－等。Yl.末zhu依lon材g.c京om盐基饱滤和度的招大小常雕与雨量诊、母质尽、植被功等自然转条件有荐密切关崇系。一衡般干旱遗地区的基土壤盐值基饱和就度大，膀多雨地阔区则小绢。二、土壤泻阴离子交责换作用被胶粒表氧面正电荷峰吸附的阴洞离子与溶有液中阴离首子的交换柜，称为阴洪离子交换烂。Yl.宫zhu讨lon宽g.c哗om（3）奖介于上亮述两者访之间的话阴离子践，如灾SO42－、CO32－、HC吉O3－以及某润些有机趣酸根阴离子吸纽奉附的相对仍顺序为：PO43－＞Si蛇O32－＞CO32－＞SO42－＞Cl虏＞NO3－Yl.z皱hulo勉ng.c田om土壤的离诉子代换阳离子交管换量cmo宅l（+袋）/k夜g土取决于：1.胶谷体类型2.土壤求质地3.盐基帅饱和度：（%）上=交换性阳额离子的有绪效度取决谢于：1.离雨子饱和弊度2.陪补干离子效应3.黏土涨矿物类型7Yl.z割hulo党ng.c达om土壤对阴低离子的吸梳附与交换阴离子的坟吸附顺序黎：F->C2O42->C3H4OH(C发OO)32->H2PO4->HC膀O3->CH3COO->SC砌N>S跳O42->CI->NO3-总体上，蕉磷酸根的尿易吸附固乱定和硝酸浪盐的易流私失最值得针关注阴离子的展负吸附指距离带身负电荷的屑胶体表面书越近，阴绞离子的数普量越少的宗现象一般，庄负吸附弊作用随疗阴离子黑价数的保增加而抱增强，贯随陪伴委阳离子恨价数的秘增加而疏减少7Yl.z旱hulo构ng.c侄om土壤溶液睬(soi讯lso非luti举on)是碗土壤水分职及其所含罗气体、溶昼质的总称恋。分析土名壤溶液组侄成、特性芽及其中化誓学过程，渡是土壤地恩理学、环赔境科学研齐究的重要淋内容。土芬壤溶液的拐溶质主要纹包括：①验无机盐类厚；②简单钳有机物；燥③溶解性绩气体。土威壤溶液中轿溶质成分怎具有巨大洗的时空差贡异性，它墙与许多因估素存在相苏互作用，鸦如图7-抚3~5所扬示。7Yl.贸zhu醉lon途g.c凶om土壤的革酸碱反共应一、土例壤酸的清来源：1.水脂的解离HOH档H++O于H-2.碳烟酸解离H2CO3-H++HCO3-3.有辞机酸解稠离有机酸H++RCOO-4.酸雨铲和其它无型机酸土壤中铝收的活化：H+进入土腹壤，破县坏矿物托结构，锻铝变为神活性AI3+，反过来阴代换土抄壤中的号H+，使代阴换性H+变为溶液榨中H+，加重酸怒化。因此，译将H+成称为堆酸的结呈果，而炉非原因祥。7Yl.斧zhu箩lon饲g.c农om根据我座国土壤械反应的棵实际差得异情况众及其与毫肥力的腥关系，萌可把土苦壤反应萝分为下掌列7级击：强酸性酸性微酸性中性微碱性碱性强碱性pH值＜4.5pH值4.6～5.5pH值5.6～6.5pH值6.6～7.4pH值7.5～8.0pH值8.1～9.0pH值＞9．0Yl.仅zhu暖lon击g.c这om二、土壤桥酸度（一）土舌壤溶液中图氢离子的野来源土壤的酸抖度指土壤鹅酸性的程单度，以p堵H表示。初它是土壤辫溶液中涉H＋浓度的表逐现，H＋浓度愈大援，土壤酸视性愈强。Yl.z喇hulo席ng.c湾om1．动宜植物呼孕吸作用运排出的暖CO2溶解于水秀形成的碳将酸解离产事生的H＋。2．微恼生物分扎解作用永产生的牢有机酸胁、无机聚酸解离丧产生的午H＋。3．土壤叮溶液中活体性铝的作泛用。4.怨吸附性宋H＋和Al3＋的作用。土壤中H＋的来源袋有：Yl.z勉hulo舌ng.c故om（二）凯土壤酸事度类型1．活侍性酸度活性酸雾度是指兴土壤溶千液中的就氢离子回浓度导缩慧致的土蚊壤酸度善，通常良用pH替值来表伴示。2．潜膀性酸度花是赴指土壤丘中交换源性氢离提子、铝璃离子、逼羟基铝云离子被垫交换进迷入溶液厘后引起巡寿的酸度拿，以c们mol请/kg红表示。Yl.价zhu晕lon佳g.c牢om（1）交瞒换性酸度援土壤中通炮过阳离子寇交换反应呆进入溶液问的氢离子择浓度称交瓜换性酸度扭。（2）猫盐置换挤性酸度酸指土壤巡寿中可为穷中性盐夺置换进鸣入溶液勤的氢、浮铝离子衰数量。（3）医水解性凉酸度裁指土壤片中可为善碱性缓柴冲盐解料离的氢际离子浓铸度。Yl.洁zhu舟lon映g.c栋om（三）应活性酸浆与潜性棵酸的关楚系土壤活虚性酸是驳土壤酸读度的根题本起点台，没有列活性酸苗就没有则潜性酸理；潜性酸决榨定着土壤写的总酸度华（以强碱问滴定的土劈燕壤酸度）朴。活性酸与忍潜性酸是汗土壤胶体峰交换体系纤中两种不剑同的形式再，可以互恳相转化。Yl.z府hulo林ng.c恶om土壤的敌酸碱反磁应一、土壤片酸的类型1.活性雾酸：即土蝇壤溶液中刷的H+产生的酸膝度，2.潜逝性酸：妥即土壤英胶体上盯吸附的H+和AI3+所造成任。交换性酸驻：用中性报盐（KC孝I）浸提合，土壤胶锯体上吸写附的H+进入溶再液，AI3+被代换后非水解，释斧放更多的H+AI3++3拨H2O→AI监(OH)3↓+烈3H+水解性鸦酸：用建弱酸强斤碱盐浸骗提土壤无后，H+和AI3+解离更完础全。7Yl.偏zhu鹿lon应g.c截om土壤碱篇性的形现成一、碱零的来源婶：1.碳点酸钙水辱解CaCO3+3收H2O犹Ca2++H既CO3-+3清HO-2.碳酸溉钠的水解3.交饥换性钠肌的水解Na+H2ONa+H++NaO撒H影响土壤础碱化的因斜素1.干燥伙的气候，吴季节性积舅盐脱盐，汁引起碱化2.荒有漠草原芒和荒漠杏植被对朱碱金属裕离子的山富积作角用3.富眼含钙、换镁、钾吴、钠等汤碱性物辉质的基餐性盐、烂超基性狠岩风化取而来的你土壤胶体胶体7Yl.径zhu格lon摊g.c怎om由碳酸仙盐和重粪碳酸盐桂导致土共壤碱性木的程度伪称土壤份碱度。主要决定丙于土壤中崇碳酸钠、箭碳酸氢钠蜓、碳酸钙包以及交换量性Na＋的含量北。三、土壤险碱度Yl.z高hulo鲁ng.c陶om四、土聚壤酸碱锡性对土机壤肥力普的影响（一）左土壤酸后碱性对乌土壤养架分有效照性的影莫响（二）厦指标植飘物土壤的酸题碱反应，类虽然可用兄化学方法涌测定，但气是在野外忌工作时，肯常根据指顾示植物初还步判断土绳壤的酸碱朗性。Yl.z视hulo棒ng.c堵om1．酸性蒸土壤指示胶植物2．钙质烤土的指示芹植物3．盐土凑的指示植元物4．盐碱吼土的指示穴植物（三）主票要木本植真物适宜p洽H值范围大多数欢木本植喂物适宜盆微酸性垄到微碱汗性土壤汪，有些羡植物要办求酸性思土壤，缠在强碱沈性土壤般上一般返树种都守不能生隶长。Yl.宋zhu壶lon兵g.c借om五、土吩壤反应趣的调节（一）酸榜性土的调尸节改良酸乓性土壤禁通常施贴用石灰鸟、石灰我石粉和围碱性、悔生理碱疾性肥料圣。（二）碱微性土的调样节改良碱性吗土可施用蓄石膏、明师矾、硫酸溜亚铁和硫始磺等。此外，改挺良碱土还纱需要采取茄与灌溉、蒸排水、园裳林植物栽榴培以及土苦壤耕作等井相结合遥。Yl.z看hulo亭ng.c吹om图7-3土壤溶液绍及其影响桑因素作用掌模式7Yl.z唐hulo设ng.c排om图7-岭4嗓土壤酸梳碱状况面、形成秆及其对幼植物的键影响示姐意图Yl.棵zhu岂lon血g.c酷om图7-5土壤系吨统中氢欺离子收巾支平衡辜图式7Yl.z浩hulo挡ng.c悦om图7-畏6各不同p骡H值土牺壤中酸梨根离子恶及阳离榨子组成劣图式(服据Mi掌lle朵rR蹲W,熔20翻01)7Yl.z辩hulo零ng.c肢om图7-7土壤pH确值与微生附物及营养忌元素有效哄性的相关岩图式7Yl.豪zhu欠lon侧g.c职omYl.z句hulo远ng.c军om土壤酸始碱度的鲜调节一、土笑壤酸度押的调节1.施用训石灰2.施改用碱性反肥料3.改良轨土壤二、土壤牛碱度的调木节1.施用促石膏2.施用妙碱性肥料3.改街良土壤三、土壤械氧化还原衔状况的调朗节1.加才强灌溉仗或排水2.施积用有机耕肥3.深耕7Yl.z剑hulo赵ng.c勉om土壤对谊酸碱的驳缓冲性吸能是指塑土壤系肿统具有维的抵抗阔因外界疫因子作推用引起巴的酸碱描剧烈变版化的性炸能。氧化还原奴过程对土杨壤形成发脖育有重要孕作用，土榨壤之中存烈在有多种右氧化-还尺原体系，兰如表7-腊2所示。7Yl.节zhu熊lon裤g.c愤om土壤氧肯化还原杨性能一、土乱壤氧化早还原体远系二、土辰壤氧化海还原指换标1.氧化供还原电位2.电魔子活度担负对数三、影丽响土壤深氧化还沟原的因蠢素1.土壤铲通气性2.微生泽物活动3.易分邪解有机质催的含量4.植物妻根系的代崭谢作用5.土页壤的p益H7Yl.z悟hulo断ng.c兔om77-2Yl.老zhu押lon径g.c您om第四节背土壤缓冲渣性能酸性或劫碱性物食质加入巧土壤后抬，土壤具有缓和煎其酸碱反那应变化的侮性能。土壤产生细缓冲作用危的原因主践要有：Yl.伏zhu锦lon继g.c贪om土壤缓冲插性能一|土盏壤抵御骡酸碱物售质、减惯缓pH统变化的渔能力二、土闸壤对营陆养元素辅、污染存物质、乓氧化还虑原等同负样具有渴缓冲性影响土滔壤酸碱防缓冲性派的因素1.土司壤无机旱胶体2.土壤碗质地3.土盯壤有机知质7Yl.责zhu砖lon答g.c重om一、土壤掠具有交换悟作用土壤C嘴a2＋土壤掀H＋胶粒火＋2H美Cl←→胶汽粒H＋＋CaC猪l2土壤宿H＋土壤管Na＋