土壤固相部分基本性质.ppt

* 第三章 土壤固相部分的基本性质 第一节 土壤胶体 那些大小在1-100 nm(在长、宽和高的三个方向，至少有一个方向在此范围内)的固体颗粒 一、土壤胶体的基本性质 1. 土壤胶体比面和表面能 2. 土壤胶体具有带电性 ※ 二、土壤胶体种类 1. 矿物质胶体 土壤次生矿物中的粘土矿物(粘土矿物) 含水铁、铝氧化物 [Fe2O3·nH2O]、[Al2O3·nH2O]或[Fe(OH)3]、Al(OH)3] 2. 有机胶体 腐殖质 3. 有机无机复合体 三、土壤胶体电荷的产生 1. 同晶置换 硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片中的配位中心离子，被大小相近的离子所取代，它使其化学组成发生改变，但其晶层结构未变 2. 表面分子解离 3. 断键 4. 胶体表面从介质中吸附离子 可变电荷 永久电荷 1. 含水氧化硅(SiO2·H2O或H2SiO3) H2SiO3+OH- HSiO3-+H2O HSiO3-+OH- SiO32-+H2O 2.粘粒矿物的晶面OH的解离 OH OH OH O- O- O- +3H+ 3. 腐殖质上的原子团 R-C-OH O R-C-O- O +H+ 4. 含水氧化铁和水铝石表面分子中OH解离 Fe(OH)3 Fe(OH)2++OH- Al(OH)3 Al(OH)2++OH- 土壤胶体结构 四、土壤胶体的结构 第二节 土壤吸收性能 吸附：离子从土壤溶液中转移到胶体表面的过程 解吸：原来吸附到土壤胶体上的离子转移到溶液中的过程 使土壤具有保肥和供肥性 一、土壤对阳离子的吸收与交换 Ca2+ Na+ +3NH4Cl 3NH4+ +CaCl2+NaCl (1) 可逆反应且能迅速达到平衡 (2) 等当量交换 (3) 受质量作用定律支配 1. 阳离子的吸收与交换特征 2. 阳离子的交换能力 一种阳离子将胶体上另一种离子交换出来的能力 (1) 电荷价数的影响 三价离子二价离子一价离子 (2) 离子子半径及水化程度 离子的水化：指在电场的影响下水分定向排列在离子周围。 Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+K+、NH4+Na+ (3) 离子浓度 3. 阳离子交换量(CEC) 反映保持养分的能力 也称吸收量： 指每千克干土所吸收的全部交换性阳离子的厘摩尔数。(cmol kg-1) 20 cmol 保肥力强的土壤 10-20 cmol 保肥力中等的土壤 10 cmol 保肥力差的土壤 影响阳离子交换的因素： (1) 质地 (2) 有机胶体的含量 (3) 无机胶体的种类 - 极微 - 含水氧化铁、铝 10 5-15 2 高岭石 30 20-40 3 水云母 80 60-100 4 蒙脱石 平均交换量 交换量 SiO2/R2O3 无机胶体的种类 风化程度的不同直接影响土壤的保肥能力 (4) 土壤酸碱性 pH 4 6 8 10 20 40 60 100 80 负电荷 (cmol/ kg) 高岭石 蒙脱石 腐殖质 北方土壤阳离子交换量较大，保肥力强。 南方土壤阳离子交换量相对较小，保肥力弱 3. 交换性阳离子的有效度 (1) 离子的饱和度 33% 10 30 乙 75% 6 8 甲 交换性钙的饱和度 交换性钙量(cmol kg-1) 阳离子交换量 (cmol kg-1) 土壤 指土壤中某种交换性阳离子的数量占阳离子交换量的百分数 (2) 互补离子的影响 与某种交换性阳离子共存的其他交换性阳离子为互补离子 (3) 粘土矿物的种类 4.36 2.34 40%Ca+60%Na 丙土 7.83 2.79 40%Ca+60%Mg 乙土 11.15 2.80 40%Ca+60%H 甲土 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 0.040 0.036 0.21 0.15 0.10 伊利石 0.022 0.058 0.18 0.25 0.21 蒙脱石 0.080 0.080 0.25 0.38 0.34 高岭石 Ca2+ H+ NH4+ K+ Na+ 粘土矿物 粘粒矿物类型与交换性交换性阳离子活度系数的关系 6. 土壤对阳离子的非交换性的吸收(阳离子的固定作用) 0.14 nm NH4+ (0.143 nm) K+ (0.133 nm) 2：1型：蛭石＞拜来石＞伊利石＞蒙脱石， 1：1型: 粘粒矿物不能产生固钾作用 4. 土壤阴离子的吸收与交换 根据土壤中阴离子的吸附能力的大小 易被土壤吸附的阴离子 磷酸根离子(H2PO4-, HPO42-, PO43-)；硅酸根离子(HSiO3-, SiO32-)及若干有机酸根(C2O42-) 吸附作用很弱或进行负吸附的离子 氯(Cl-)，硝酸根(NO3-)和亚硝酸根(NO2-) 中间类型的离子 硫酸根(SO42-)，碳酸根(CO32-) 5. 土壤吸收性