土壤胶体与土壤吸收性能
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土壤胶体与土壤吸收性能. Last Class. 1 、土壤孔性 (孔隙度、相对密度、土壤容重、孔隙类型) 2 、土壤结构性 (块状、核状、柱状、片状、团粒) 3 、土壤耕性 (粘结和粘着性、可塑性、胀缩性). 问题. 1 、结合本专业所学,谈谈您对土壤耕性的认识。 2 、计算题: (1) 某土壤测得其烘干土重为 100g ,其吸湿水含量为 20 g/kg ,求其风干土重。

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Last class
Last Class

  • 1、土壤孔性

  • (孔隙度、相对密度、土壤容重、孔隙类型)

  • 2、土壤结构性

  • (块状、核状、柱状、片状、团粒)

  • 3、土壤耕性

  • (粘结和粘着性、可塑性、胀缩性)


问题

  • 1、结合本专业所学,谈谈您对土壤耕性的认识。

  • 2、计算题:

    (1) 某土壤测得其烘干土重为100g,其吸湿水含量为20 g/kg,求其风干土重。

    (2)计算一公顷(10000m2)耕层20cm深度的干土重。(测定土壤容重时,用环刀采取25cm3的土样,称量其湿土重为37.5g,已知其水分含量为250 g/kg。)


胶体的概念

胶体是物质存在的一种状态,是一种分散体系。

根据分散体系中被分散的物质(分散相)的大小,可把分散系分为:粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。


胶体分散系

  • 一般把分散相颗粒直径(非球颗粒则指长、宽、高三向中一个方向的长度)在1-1000纳米范围内的分散系称胶体分散系。其颗粒大小介于粗分散系和分子、离子分散系之间。


举例

  • 胶体分散系可以是固体颗粒分散在液体或气体中,也可以是液粒分散在气体或其他液体中。

  • 日常接触和研究的胶体,大多是固体颗粒分散在液体或液体微粒分散在另一液体介质中,例如氢氧化铁、层状硅酸盐和腐殖质酸的胶体溶液以及蛋白质和胶水等。

  • 思考:土壤泥浆?


一、土壤胶体:

1、概念:

是指大小在1-100毫微米(在长、宽和高的三个方向,至少有一个方向在此范围内)的固体颗粒而言。实际上凡1-1000nm粘粒都具有胶体的特性。


2、胶体的种类、组成

矿物颗粒:铝硅酸盐,铁、铝、锰、钛的氧

化物

有机态颗粒:膜状或游离态的腐殖质


A、无机胶体:

a.含水氧化硅胶体:游离态无定型SiO2.H2O→H2SiO3 带负电

H2SiO3==H++HSiO3-== H++ SiO32-

b.含水氧化铁、铝:两性胶体

Al(OH)3+H+→Al(OH)2++H2O pH<5

+

OH-

Al(OH)2O-+ H2O

c.层状硅酸盐:粘土矿物硅氧片和铝氧片


硅氧片、硅氧四面体

硅四面体可以共用氧原子而形成一层,氧原子排列成为中空的六角形,称硅氧片或硅氧层。


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

铝氧片

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。

硅氧片


2:1型粘土矿物

特点:胀缩性大,吸湿性强,易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+,有时可在硅铝片中,一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。

如蒙脱石,这类矿物多出现于北方土壤。

硅氧片

铝氧片

硅氧片


土壤粘土矿物带电:同晶代换作用

指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。

对于2:1型矿物来说:原来晶格中的中心原子被其大小相近且电性符号相同的而原子价较低的原子所代换。(带负电的原因)


B、有机胶体:

主要指腐殖质及少量的木质素、蛋白质、纤维素等。

特点:颗粒极小,巨大的比表面积,带有电荷高度的亲水性,负电荷量比粘粒矿物大。

C、有机-无机复合体:

有机胶体以薄膜状紧密盖覆于粘土矿物表面通过阳离子与-COOH、-OH等官能团形成复合体。


土壤胶体的构造

本体溶液

双电层结构:当静电引力与热扩散相平衡时,在带电胶体表面与溶液的界面上,形成的由一层固相表面电荷与一层溶液中相反符号离子所组成的电荷非均匀分布的空间结构

扩散层

+ + + + + +

+ - + + - + -+ - + -

+ - - + -

- +

微粒核

+

- +

+ - +

决定电位离子层

非活性补偿离子层


1、微粒核(胶核):核心、基本物质。腐殖质、SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有机无机胶体分子群。

2、双电层:(1)决定电位离子层:是固定在胶核表面,并决定其电荷和电位 一层离子。它是由胶体表面的分子解离为离子,或从溶液中吸附某一种离子而构成。

(2)补偿离子层:由于胶体表面决定电位离子层带电,产生电场和静电引力,吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,形成补偿离子层。


  • A.非活性补偿离子层:补偿离子层的内层,靠近决定电位离子层,受到的静电引力强,离子被牢牢吸引,成平行密实排列,不易自由解离,只能随着胶核移动。

  • B.扩散层:在非活性补偿离子层的外面,受到的静电引力小,活动性大。同时还受使离子均匀分布的热运动的影响,使此层阳离子随离子距胶粒表面距离的增大而减少,由稠密到稀疏,呈扩散状态。


土壤胶体的特性

  • 土壤胶体比表面和比表面能

    比表面:指单位重量或单位体积物体的总表面积(cm2/g,cm2/cm3)。

    2:1型黏土矿物,腐殖质具有巨大的比表面


  • 比表面能(吸附能力产生的主要原因)

    物体内部分子处在周围分子之间,在各个方向上受到吸引力相等而相互抵消,表面分子则不同,由于它们与外界的液体或气体介质相接触,因而在内、外方面受到的是不同分子的吸引力,不能相互抵消,所以具有多余的表面能,这种能量产生于物体表面,故称为表面能。


土壤胶体电荷:

  • 可分为永久电荷和可变电荷两种。

  • 永久电荷(内电荷):粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。

  • 电荷数量取决于同晶替的多少。

  • 特点:不受pH的影响。

  • 2:1型矿物带负电的主要原因。


可变电荷

定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。

可变电荷零点(pH0):土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH

来源:胶核表面分子(或原子团)的解离

1、黏土矿物晶面上-OH的解离

2、含水铁、铝氧化物的解离(Al2O3.3H2O)

3、腐殖质上某些官能团的解离(COOH)

4、含水氧化硅的解离

带电:净电荷


1)黏土矿物晶面上-OH的解离

层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离出H+,带负电。

-OH

-OH

-OH

-O-

-O-

-O-

结晶体

结晶体

+3H+

如高岭石的pH0为5。

1:1型粘粒矿物带电的主要原因。


2)含水氧化铁、氧化铝的解离

如三水铝石的pH0值为4.8。

当土壤pH低于pH0值时:

Al2O3.3H2O 2Al(OH)2++2OH-

当土壤pH高于pH0值时:

Al2O3.3H2O 2Al(OH)2O-+2OH-


3)腐殖质上某些原子团的解离

高pH条件下:

-COOH H+ + COO-

-OH H+ + -O-

低pH条件下:

-NH2 -NH3+


4)含水氧化硅的解离

SiO2.H2O(或H2SiO3)的pH0值为2

在土壤中一般不产生正电荷

所带负电荷的量随土壤pH值的升高而增加。


3 、胶体的凝聚和分散作用

  • 胶体的两种状态

  • (1)胶体微粒均匀分散在水中,呈高度分散状态的溶胶;

  • (2)胶体微粒彼此联结凝聚在一起而呈絮状的凝胶。


  • 凝聚作用:土壤胶体溶液如受某些因素的影响,使胶体微粒下沉,由溶胶变成凝胶。

  • 分散作用:由凝胶分散成溶胶。




4对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。、土壤吸收性能

指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子和离

子,悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。

土壤吸收性能:

1、机械吸收:机械阻隔

2、物理吸收性

3、化学吸收性

4、物理化学吸收性

5、生物吸收性


  • 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。1)机械吸收性:是指土壤对物体的阻留。如施有机肥时,其中大小不等的颗粒,均可被保留在土壤中;污水、洪淤灌溉时,其土粒及其他不溶物,也可固机械吸收性而被保留在土壤中。

  • 主要决定于土壤的孔隙状况。


  • 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。2)物理吸收性:这种吸收性能是指土壤对分子态物质的保持能力,它表现在某些养分聚集在胶体表面,其浓度比在溶液中为大,另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大,前者为正吸附,后者为负吸附。


  • 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。3)化学吸收性:是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程,这种吸收作用是以纯化学作用为基础的。


  • 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。4)物理化学吸收性:是指土壤对可溶性物质中离子态养分的保持能力,由于土壤胶体带有正电荷或负电荷,能吸附溶液中带异号电荷的离子,这些被吸附的离子又可与土壤溶液中的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。

    这一作用是以物理吸附为基础,而又呈现出化学反应相似的特性。


  • 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。5)生物吸收性:是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收,这种吸收作用的特点是有选择性和创造性,并且具有累积和集中养分的作用。

    只有此种吸收才能吸收硝酸盐,生物吸收对于提高土壤肥力方面有着重要意义。


课程回顾对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 1、土壤胶体:概念、种类

    2:1型和1:1型粘土矿物、同晶代换

  • 2、土壤胶体的结构:微粒核、双电层

  • 3、土壤胶体电荷:永久电荷、可变电荷

    可变电荷零点(pH0)

  • 4、土壤的吸收性能


土壤物理化学吸收性能对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 即土壤离子交换作用。土壤离子交换可分为两类:一类为阳离子交换作用,另一类为阴离子交换作用。

    阳离子交换作用:带负电胶体所吸附的阳离子与溶液中的阳离子进行交换。

    阴离子交换作用:带正电胶体吸附的阴离子与溶液中阴离子互相交换的作用。


对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。1) 阳离子交换作用

  • 概念:土壤胶体吸附阳离子,在一定条件下,与土壤溶液中的其他阳离子发生交换,这就是土壤阳离子的交换过程。

  • 能够参与交换过程的阳离子,就成为交换性阳离子。


  • 离子的吸附、解吸:对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

K+

+CaCl2

土壤胶粒

Ca2+ +2KCl=

土壤胶粒

K+


特点:对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 1、是可逆反应 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;

  • 2、等量交换,等摩尔交换,20克Ca2+可以和39.1克K+交换;

  • 3、反应迅速


影响阳离子交换能力的因素对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 电荷的数量

    Fe3+ >Al3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >NH4+ >K+ >Na+

  • 离子半径和离子水化半径

    离子半径大水化半径小,交换性能强

  • 离子浓度


4 cation exchange capacity cec
4对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。、土壤阳离子交换量(Cation Exchange Capacity)CEC

  • 定义:在一定pH值条件下,每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。

    单位:cmol/kg 。


影响因素对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 土壤胶体数量

  • 胶体类型:2:1,1:1

  • 土壤pH值:?pH升高?


  • A.对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。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。


  • B.对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。胶体类型:不同土壤胶体阳离子交换量相差很大。

2:1>1:1,有机>无机


  • C. 对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。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。


阳离子交换量和施肥的密切关系对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。

  • 施肥时不仅要了解作物的需要,同时还要考虑土壤交换量的大小:

    例如在砂土上施用化肥

    土壤交换量?土壤保肥能力?施肥次数?施肥量?

    对于交换量小、保肥力差的土壤,可通过施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土,以增加土壤中的无机、有机胶体,以及通过施用石灰调节土壤pH等来提高土壤的阳离子交换量。



5土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、土壤盐基饱和度

  • 1、盐基饱和度(BSP):土壤胶体上的交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比。

    土壤交换性阳离子可分为二类:

    致酸离子(H+、Al3+)

    盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)

    盐基离子为植物所需的速效养分。


  • 盐基饱和土壤:土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,土壤胶体吸附的阳离子如绝大多数(80%以上)为盐基离子。

  • 盐基不饱和土壤:盐基饱和度在80%以下,H+、Al3+等离子含量较多。


  • 盐基饱和度与土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,pH的关系

  • 从西北、华北到东南、华南逐渐降低

  • 真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若阳离

    子交换量大,而盐基饱和度偏小,需要采取措施对土壤加以改良,如施肥或用石灰中和。


6土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、影响交换性阳离子有效性的因素:

(1)交换性阳离子的饱和度:饱和度大,该离子的有效性大。

饱和度:胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。

施肥一大片,不如一条线


土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,2)陪补离子的种类:

对于某一特定的离子来说,其它与其共存的离子都是陪补离子。(如胶体吸附了H+、Ca+、Mg2+、K+等离子,对H+来说, Ca+、Mg2+、K+是它 陪补离子)

与胶体结合强度大的离子,本身有效性低,但对其它离子的有效性有利。反之亦然。


不同陪补离子对交换性钙有效性的影响土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

各处离子相互抑制的能力如下:

Na+>K+>Mg2+>Ca2+>H+和Al3+


土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,3)无机胶体的种类:

在饱和度相同的前提下,各种离子在无机胶体上的有效性:

高岭石〉蒙脱石〉水云母;

这是因为:

高岭石:阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面;

蒙脱石:吸附点主要在晶层间内表面;

水云母:层间空隙狭窄,易使NH4+、K+等离子产 晶穴固定。


层状铝硅酸盐粘粒矿物土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

(4)阳离子的非交换性吸收:

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。


土壤阴离子的交换作用土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

土壤中带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中阴离子的相互交换作用。


土壤吸收阴离子的原因土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

1、两性胶体带正电荷

酸性 Al(OH)3 +HCl= Al(OH)2++Cl-+H2O

碱性 Al(OH)3 +NaOH= Al(OH)2O-+Na++H2O

2、土壤腐殖质中的—NH2在酸性条件下吸 收H+成为—NH3+而带正电。

3、粘粒矿物表面上的-OH原子团可与土壤 溶液中的阴离子代换。


阴离子吸附类型土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • 1)易于被土壤吸附的阴离子:如磷酸根(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、硅酸根(HSiO3-、SiO32-)及某些有机酸的阴离子。此类阴离子常和阳离子起化学反应产生难溶性化合物。

  • 2)很少或根本不被吸附的阴离子:如Cl-、NO3-、NO2-等。易出现负吸附。

  • 3)介于上述两者之间的阴离子,如SO42-、CO32-、HCO3-及某些有机酸的阴离子,土壤吸收它们的能力很弱。


土壤中各种阴离子代换吸收能力土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

不同阴离子代换吸收顺序如下:

草酸根离子>柠檬酸离子>磷酸根离子>硫酸根

离子>氯离子>硝酸根离子

磷酸根离子和某些有机酸根离子易被土壤吸收。

磷酸根常被某些阳离子如钙、镁、铁、铝所固定,而失去有效性。而土壤氯离子和硝酸根离子代换吸收能力最弱,甚至不能吸收 。


二、土壤的酸碱性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

什么是酸?什么是碱?

1、根据酸碱质子论:凡能给出质子(H+)的物质就是酸,能接受质子的物质就是碱:HB H++B-

2、酸可以是阳离子、阴离子或中性分子;如果一种物质既能提供质子、又能接受质子,则可以是酸又可以是碱。


土壤酸碱性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,是指土壤溶液的反应(soil reaction),它反映土壤溶液中H+浓度和OH-浓度比例,同时也决定土壤胶体上致酸离子(H+或Al3+)或碱性离子(Na+)的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。


(一)土壤酸性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • 土壤酸性(soil acidity),一方面与溶液中H+浓度相关,另一方面更多的是与土壤胶体上吸附的致酸离子(H+或Al3+)有密切关系。

  • 土壤中酸性的主要来源是:胶体上吸附的H+或Al3+、CO2溶于水所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等。


1土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、活性酸(active acidity)

由土壤溶液中游离的H+直接引起的,常用pH值表示,即溶液中氢离子浓度的负对数。

土壤酸碱性主要根据活性酸划分——

酸度分级:〈5 5.0-6.5 6.6-7.5 7.6-8.5 >8.5

我国土壤pH一般在4~9之间。

在地理分布上由南向北pH逐渐增加,大致以长江为界。长江以南的土壤为酸性和强酸性,长江以北的土壤多为中性或碱性,少数为强碱性。


2 potential acidity
2土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、潜性酸(potential acidity)

指土壤胶体上吸附的H+或Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+、Al(OH)2.50.5+所造成的酸性。因为它们进入溶液后才会显示出酸性,所以称之为潜性酸,常用1000克烘干土中氢离子的厘摩尔数表示。

潜性酸与活性酸的动态平衡:

xH

yAl

(x+3y)K+xH++yAl3+

土壤胶粒

+(x+3y)K+=

土壤胶粒


潜性酸可分为两类:土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

(1)交换性酸(exchangeable acidity):

用过量中性盐(氯化钾、氯化钠等)溶液,与土壤胶体发生交换作用,土壤胶体表面的氢离子或铝离子被侵提剂的阳离子所交换,使溶液的酸性增加。测定溶液中氢离子的浓度即得交换性酸的数量。


土壤胶粒土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

H

+KCl=

土壤胶粒

K+HCl

K

K

K

土壤胶粒

Al

+3KCl=

土壤胶粒

+AlCl3

用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜性酸量的大部分,而不是它的全部。


土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,2)水解性酸:

用过量强碱弱酸盐(CH3COONa)浸提土壤,胶体上的氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来的酸性。

CH3COONa水解产生NaOH,pH值可达8.5,Na+可以把绝大部分的代换性的氢离子和铝离子代换下来,从而形成醋酸,滴定溶液中 醋酸的总量即得水解性酸度。


CH土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,3COONa

+H2O=

CH3COOH+NaOH

土壤胶粒

H

+Na+OH- =

土壤胶粒

+H2O

Na

Na

Na

Na

土壤胶粒

Al

+3CH3COONa+3H2O=

土壤胶粒

+Al(OH)3

+3CH3COOH

用碱滴定溶液中醋酸的总量即是水解酸的量。水解性酸度一般要比交换性酸度大得多,但这两者是同一来源,本质上是一样的,都是潜性酸,只是换作用的程度不同而已。


(二)土壤碱性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

1、OH-的来源

(1) 土壤弱酸强碱盐的水解,碳酸及重碳酸的钾、钠、钙、镁等盐类。如Na2CO3、NaHCO3、CaCO3等;

(2)其次是土壤胶体上的Na+的代换水解作用。


2土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、土壤碱性的表示方法

(1) 土壤碱性的高低用pH值表示,越大碱性越强,碱性过强,对植物或微生物(少数耐碱或喜碱的除外)的生长不利。

(2)碱度:Na2CO3和NaHCO3(c mol/kg)

(3)Na+饱和度:碱化度=(交换性钠/阳离子交换量)*100%

碱化度在5%-20%时称碱化土,>20%时称碱土。


(三)土壤缓冲性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • 在自然条件下,土壤pH值不因土壤酸碱环境 条件的改变而发生剧烈的变化,而是保持在一定的范围内,土壤这种特殊的抵抗酸碱度变化的能力称土壤缓冲性。


土壤缓冲作用的机制土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • 土壤胶粒上的交换性阳离子;

  • 土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在;

  • 土壤中两性物质的存在;

  • 酸性土壤中铝离子的缓冲作用


土壤胶粒土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

M

+H =

土壤胶粒

H+M+

  • 机制1:土壤胶粒上的交换性阳离子

当土壤溶液中H+增加时,胶体表面的交换性盐基离子与溶液中的H+交换,使土壤溶液中H+的浓度基本无变化或变化很小。

土壤胶粒

H

+MOH =

土壤胶粒

M+H2O

当土壤溶液中加入MOH时,解离产生M+或OH-,由于M+与胶体上交换性H+交换,H+转入溶液中,同OH-生成H2O,pH变化极小。


机制土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,1是产生缓冲作用的主要原因!

由以上可以得出:

(1)土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量有关。粘质土及有机质含量高的土壤、砂土及有机质含量少的土壤?

(2)不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力是不同的。如果两种土壤阳离子交换量相同,则盐基饱和度大的,对酸的缓冲能力愈?而对碱的缓冲能力愈?


  • 机制土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,2:土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在

H2CO3

+Ca(OH)2=

CaCO3+2H2O

  • 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、腐殖酸以及其他有机酸及其盐类构成一个良好的缓冲体系,故对酸碱具有缓冲作用。

H2CO3+2NaCl

Na2CO3

+2HCl =


  • 机制土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,3:土壤中两性物质的存在

R-CH-COOH

+HCl= R-CH-COOH

NH3Cl

NH2

(氨基酸氯化铵盐)

R-CH-COOH

+NaOH= R-CH-COONa+H2O

NH2

NH2

(氨基酸钠)


  • 机制土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,4:酸性土壤中铝离子的缓冲作用

2Al(H2O)63+

+2OH-1=

[Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O

在极强酸性土壤中(pH<4),铝以正三价离子状态存在,每个Al3+周围有6个水分子围绕,当加入碱类时,6个水分子中即有一二个解离出H+来中和OH-。这时带有OH-的铝离子很不稳定,与另一个相同的铝离子结合,在结合中,两个OH-被两个铝离子所共用,并且代替了两个水分子的地位,结果这两个铝离子失去两个正电荷。


土壤缓冲作用的重要性土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • (1)缓冲性和适宜的植物生活环境

    使土壤pH值在自然条件下不致于因外界条件改变而剧烈变化,有利于营养无素平衡供应,维持一个适宜的植物生活环境。

  • (2)缓冲性和酸碱度改良

    土壤的缓冲性能愈大,改变酸性土(或碱性土)pH所需要的石灰(或硫磺等)数量越多。


(四)土壤酸碱性对植物的影响土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

  • 1、各种植物对土壤酸碱性的要求不同:

    有些植物可在很宽的pH范围内正常生长,大多数植物在pH>9.0或<2.5的情况下都难以生长。

  • 喜酸植物:杜鹃属、越桔属、茶花属、杉木、松

    树、橡胶树、帚石兰

  • 喜钙植物:紫花苜蓿、草木犀、南天竺、柏属、

    椴树、榆树等

  • 喜盐碱植物:柽柳、沙枣、枸杞等


2土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、植物病虫害与土壤酸碱性直接相关

  • 1)地下害虫往往要求一定范围的pH环境 条件,如竹蝗喜酸而金龟子喜碱;

  • 2)有些病害只在一定的pH值范围内发作,悴倒病往往在碱性和中性土壤上发生。


3土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,、土壤活性铝

  • 土壤中的活性铝是土壤胶体上吸附的交换性铝和土壤溶液中的铝离子,它是一个重要的生态因子,对自然植被的分布、生长和演替有重大影响;

  • 在强酸性土壤中含铝多,生活在这类土壤上的植物往往耐铝甚至喜铝(帚石兰、茶树);但对于一些植物来说,铝是有毒性的,如三叶草、紫花苜蓿,土壤中富铝时生长受抑制。


(五)土壤酸碱性对养分有效性的影响土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,

在正常范围内,植物对土壤酸碱性 敏感的原因,是由于土壤pH值影响土壤溶液中各种离子的浓度,从而影响各种元素对植物的有效性。


  • 土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,1)氮在pH6~8时有效性较高,是由于pH在小于6时,固氮菌活动降低,而大于8时,硝化作用受到抑制;

  • (2)磷在pH6.5~7.5时有效性较高,由于在pH小于6.5时,易形成磷酸铁、磷酸铝,有效性降低,在pH高于7.5时,则易形成磷酸二氢钙;


  • 土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,3)酸性土壤的淋溶作用强烈,钾、钙、镁容易流失,导致这些元素缺乏。在pH高于8.5时,土壤钠离子增加,钙、镁离子被取代形成碳酸盐沉淀,因此钙、镁的有效性在 pH6~8时最好。

  • (4)铁、锰、铜、锌、钴五种微量元素在酸性土壤中因可溶而有效性高;钼酸盐不溶于酸而溶于碱,在酸性土壤中易缺乏;硼酸盐在pH5~7.5时有效性较好。


(六)土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,土壤酸碱性的调节

  • 1、调节酸性土壤,最常用的方法是施加石灰,我国多施加氧化钙或氢氧化钙,而国外常用碳酸钙粉末。过量使用石灰,会使有机质过度分解,导致土壤板结。

  • 2、调节碱性土壤,常使用石膏(CaSO4)或硫酸亚铁或硫磺等使用石膏是通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来,在结合灌水使之淋洗出去。