第四篇土壤胶体.ppt

第四章 土壤胶体和土壤离子交换 3、胶团间溶液 　　　即土壤胶体分散系中的分散介质，也即是土壤溶液。 表面能：由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力不均衡，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。 特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密，内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。多出现于酸性土壤。如高岭石类。 2. 胶体类型 不同土壤胶体阳离子交换量相差很大 3. 土壤pH值： 土壤酸碱度影响胶体表面官能团中H+的解离，因而影响可变电荷的多少。 离子半径大小与晶格孔穴大小的关系： 离子大小与孔径相近，离子易进入孔穴中，且稳定性较大，从而降低了有效性。 如：孔穴半径为1.4埃，钾离子的半径为1.33埃，铵离子的半径为1.42埃，则有效性较低。 一、阴离子吸收的机制 1、静电吸附：土壤带正电荷的胶体表面对阴离子的吸附。 　　具有交换性。 如：Cl-， NO3-的吸附 　　所谓负吸附，指阴离子在土壤胶体表面的浓度低于土壤溶液中的浓度的现象。实际上指土壤胶体对阴离子的排斥现象。 常见阴离子被土壤吸收的难易顺序： F-草酸根柠檬酸根H2PO4-HCO3- H2BO3-CH3COO-SCN-SO42-Cl-NO3- 硝酸根容易被淋失，而磷酸根容易被固定。这是农业生产上十分需要注意的问题。 三、影响阴离子吸附的因素 　　 土壤吸收性能 机械阻留 物理吸附 化学吸附 生物吸收 物理化学吸附 3. 胶体性质 交换量大的胶体（如蒙脱石）结合两价离子的能力强，结合一价离子的能力稍弱； 交换量小的胶体（如高岭石）则结合一价离子能力强，与两价离子的结合能力较弱，即一价离子可将两价离子交换下来。 又如：水云母具有六角形网孔（晶孔），容易吸附与其孔径大小相当的K+和NH4+，这些离子一旦进入六角形孔穴，即可发生配位作用，很难出来，只有当晶层破裂时，被固定的K+、NH4+方可重新释放出来。 阳离子交换 四、土壤阳离子交换量 （一）定义： 在一定土壤pH值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的总量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（ Cation Exchange Capacity， CEC）。 单位：cmol（+）·kg-1 。 注：因为阳离子交换量随土壤pH值变化而变化（因可变电荷变化），一般未特别注明时，是以pH为7的条件下测定土壤的交换量。 阳离子交换量的大小与土壤可能吸附的速效养分（即阳离子）的容量有关，是土壤保肥力的重要指标。 阳离子交换 （二）影响CEC的因素 1. 胶体数量 （土壤质地） 土壤胶体物质越多（包括 矿质胶体、有机胶体和复 合胶体），则CEC越大。 就矿质胶体而言，CEC随 着质地粘重程度增加而增 加，所以粘质土CEC较砂 质土要大的多。 25-30 粘土 7-18 壤土 7-8 砂壤土 1-5 砂土 阳离子交换量 （cmol(+)kg-1) 质地 阳离子交换 - 5-20 100-200 800 700 800-1000 比表面 （m2·g-1) 微量 3-15 20-40 60-100 100-150 150-500 CEC （cmol(+)·kg-1) 含水氧化铁、铝 高岭石 水云母 蒙脱石 蛭石 腐殖质 胶休 种类 有机无机， 2:11:1，粘土矿物含水的氧化物 粘土矿物主要通过两个方面影响CＥＣ： a、粘土矿物的比表面积: 蛭石、蒙脱石水铝英石 、水云母 高岭石 b、粘土矿物所带的电荷数量 阳离子交换 100 95 蒙脱石 10 4 高岭石 pH7 pH2.5-6 590.5 432.9 292.2 黑钙土胡敏酸 508.7 410.0 234.0 灰化土胡敏酸 400.0 286.3 170.0 沼泽土胡敏酸 pH8.1 pH6.4 pH4.5 阳离子交换 4. 土壤有机质含量： 有机质中的腐殖质含有大量-COOH、-OH等官能团，当它们解离出H+时，可使胶体带有大量负电荷，而且腐殖质分散度大，具有很大的吸收表面。所以腐殖质的CEC远远大于无机胶体。 施用有机肥料，增加土壤腐殖质，可以提高CEC，增强土壤保肥性。 阳离子交换 附：主要粘土矿物的ＣＥＣ（pＨ=7）  （cmol（+）·kg-1 ───────────────── 水铝英石 50-100 针铁矿、三水铝石 0.5-1.0 (pH,8.0) 水合氧化硅 4.6(pH,8.0) 高岭石 4.6