土壤肥料学通论-第8讲-土壤胶体及其吸附性能剖析.ppt

土壤胶体的构造 土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+ 离子浓度对胶体分散和凝聚作用也有很大影响. 即使是凝集力很强的高价离子,如果浓度很小,同样也不能使处于分散状态的溶胶凝集下来. 相反,电解质浓度较高时,同样可以使处于分散状态的土壤胶体变为凝胶状态. 由高浓度的1价阳离子所凝聚形成的凝胶,大多数都是可逆的,可能再形成溶胶. 而由多价阳离子凝聚所形成的凝胶,则往往是不可逆的,所以由2价或3价阳离子所形成的结构体稳定性高,对土壤其他性质也有较好的作用. 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质，进而影响土壤的肥力状况。 一些农业技术措施，如施肥、中耕、浇水、烤田等都可使土壤中的电解质发生变化，从而使胶体的状态发生改变，或局部发生改变，尤其是施用钙质肥料，有促进土壤形成不可逆凝聚的显著作用。 1.层状硅酸盐黏粒矿物 （1）构造特征 A、基本结构单位 硅氧四面体 铝氧八面体 硅氧四面体：由一个硅原子和四个氧原子构成，硅原子在中央，四个氧原子在四周。即(SiO4)4- 铝氧八面体：由一个铝原子和六个氧原子或氢氧原子团构成。铝原子在中央，上下各为三个氧原子或氢氧原子团相联结，构成一个八面体，（AlO6）9-。 B、单位晶片 从化学式上看，四面体为（SiO4）4-，八面体为（AlO6）9-，电性并未中和，在他们形成黏土矿物之前，四面体通过与其相邻的另一个硅氧四面体共用一个氧原子，如此相连，成为六边形网孔，然后再与另外的六角形网孔通过共用氧原子连结形成硅氧片。 C、单位晶层 由于硅氧片和水铝片都带有负电荷，不稳定，硅氧片和水铝片通过叠合形成稳定的化合物。两种晶片的配合比例不同，形成不同的的矿物。 （2）硅酸盐黏土矿物的种类及一般特征 A、高岭石类（1：1型黏土矿物） 包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等 特点： 由一层硅片和一层铝片构成。 ②晶层间通过氢键连接，（每个晶层一面是氧原子，一面是氢氧原子团），连接力强，晶层间距离小，且距离固定，不能扩展，水分和各种离子很难进入其间。 ③高岭石颗粒较粗，比表面积小，因而其黏着力、黏结力和可塑性较弱。 ④极少同晶代换，故吸附能力小，阳离子代换量3-15 cmol/kg，保肥性较弱。 在我国南方热带、亚热带土壤中广泛分布，而在华北、东北、西北和青藏高原的土壤中含量很少。 B、蒙脱石组（2：1型黏土矿物） 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等 　 特点： ①晶架结构由两层硅氧片和一层水铝片重叠而成而成 ②蒙脱石矿物晶架的顶底两个基面都由Si-O层构成，通过氧键连接，作用力弱，水分和各种离子容易进入,使晶层间距扩大,为膨胀型晶体. ③晶架内部普遍存在同晶代换。如Al3+替代Si4+，Mg2+替代Al3+，替代造成矿物带负电荷，故其具有较强的吸附阳离子的能力，代换量高，阳离子代换量80-100 cmol(+)/kg,保肥力强; ④颗粒微细，比表面积大，因而其黏着力、黏结力和可塑性较强，土壤中其含量多不利于耕作。 在我国东北黑钙土和华北的褐土、栗钙土和西北地区的灰钙土中含量较多。 主要是水化程度不等的各种铁、铝的氧化物及硅的水化氧化物。 其非晶质无定形的物质，一般呈胶膜的形式，包被于土粒的表面。在转变为结晶态的过程中，可起到强韧的胶结作用,形成坚硬的结构体。 含水氧化物一般对阳离子的吸附力弱，保肥力低，铁铝氧化物对磷的固定能力很强。 （二）有机胶体：土壤中的有机物，尤其是腐殖质，是土壤中含有的一类分子量大，结构复杂的高分子化合物，具有明显的胶体性质。 由于腐殖质分子量大，所含功能团多，因而解离后所带电量也大，一般多带负电，对土壤胶体电荷影响很大。 这类胶体稳定性比矿质胶体低，易被微生物分解 ，因而要经常施用有机肥来补充。 有机-无机胶体：土壤中的有机和无机胶体通过物理、化学和物理化学的作用，相互结合在一起形成有机-无机复合体。 通过钙离子、铝离子或铁离子为键桥将二者连接起来。 ① 同晶置换：指在成土过程中，硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片中的配位中心离子被大小相近而电荷符号相同的离子所取代，但其晶层结构未变的现象。 如硅氧片中的Si4+ 被Al3+所取代，水铝片中的Al3+ 被Mg2+、Fe2+所取代，而使晶层产生剩余负电荷。 同晶替代均为负电荷，也称为永久负电荷，这种负电荷的数量决定于晶层中同晶替代的多少，而不受介质PH值的影响。 对2：1型黏土矿物而言，由同晶替代产生的负电荷是其带电的主要原因，而1：1型矿物中很少发生。 所以2：1型黏土矿物如蒙脱石带有较多的永久负电荷，而高岭石中的永久负电荷低得多。 ②断键 硅酸盐粘土矿物在风化破碎时，引起晶层断裂，使硅氧