第3章土壤的基本性质2013分析.ppt

（2）阳离子交换作用的基本特征 可逆反应：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），才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来； 反应迅速：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。 等量交换：等摩尔交换或等量电荷交换，例如，20克Ca2+可以和39.1克K+交换 土壤 胶粒 土壤 胶粒 Ca2+ NH4+ +3K+ + Ca2+ +NH4+ K+K+K+ （3）阳离子交换能力 Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+ 离子价：高价离子交换能力＞低价离子 离子半径和离子水化半径：同价离子，离子半径大的、水化半径小的交换能力大， 离子的运动速度：H+水化很弱只与1个水分子结合，H3O+半径很小，运动速度快，因此交换能力大于二价离子。 离子浓度：交换能力弱的离子在浓度足够大的情况下，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 小 大 离子对其他离子的交换力 小 大 离子在胶体上的吸着力 0.532 0.537 0.790 1.008 离子的水化半径nm 0.143 0.133 0.098 0.078 离子的真实半径nm NH4+ K+ Na+ Li+ 一价离子种类 （4）阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，CEC )：指在一定pH时每千克干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单位cmol/kg。 土壤CEC大小受这些因素影响： 胶体含量：？？ 胶体类型：？？ 土壤PH值：？？ 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 胶体含量：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。 胶体类型 2:1型矿物1:1型矿物，有机胶体无机胶体 350 200～4500 有机胶体 — 极微 含水氧化铁、铝 10 3～15 高岭石 30 20～40 水云母 80 60～100 蒙脱石 平均CEC CEC一般范围 胶体类型 土壤PH值：影响可变电荷的多少，一般PH值升高，H+解离，可变负电荷逐渐增多，CEC也随之增加。 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 （5）土壤的盐基饱和度（base saturation percentage） ：指土壤中交换性盐基离子（K+、Na+、NH4+、Ca2+ 、Mg2+等）总量占阳离子交换量的百分数。 盐基饱和度（%）= 交换性盐基离子总量（cmol/kg土） 阳离子交换量（cmol/kg土） ×100% 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，如湿热的南方。 思考： 我国土壤的盐基饱和度呈现什么特点？ （6）影响交换性阳离子有效度的因素 交换性阳离子的饱和度 陪补离子效应 阳离子的非交换性吸收 交换性阳离子的饱和度 小 12.5 5 40 乙 大 40 4 10 甲 Ca的有效度 交换性Ca的饱和度% 交换性Ca量cmol/kg 阳离子交换量cmol/kg 土壤 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。 陪补离子效应 陪补离子：与某离子同时存在的其他离子，均称为该离子的陪补离子。 4.36 2.34 40%Ca+60% Na 丙 7.83 2.79 40%Ca+60% Mg 乙 11.15 2.80 40%Ca+60% H 甲 盆中幼苗吸钙量mg 盆中幼苗干重g 交换性阳离子的组成 土壤 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：先吸附的有效性低，后吸附的有效性高 1、无机胶体 （1）层状硅酸盐矿物：其晶型结构由硅氧片和铝氧片组成。粘土矿物硅氧片和铝氧片有1:1型的高岭石，2:1型的蒙脱石。 ① 硅氧片、硅氧四面体 ② 铝氧八面体 由六个氧原子（或氢离子）环绕着一个中心铝离子排列而成，氧原子排列成两层，铝原子居于两层中心孔穴内。 1:1型矿物 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。其胀缩性、粘性和阳离子交换量较小，多出现于酸性土壤。