1 / 95

第二章 土壤的基本性质 （ Soil basic characteristics ）

第二章 土壤的基本性质 （ Soil basic characteristics ）. §2- １土壤酸碱反应. §2-2 土壤交换吸收性能. §2-3 土壤养分. §2-4 土壤的结构性与孔隙性. §2-5 土壤的通气性. §2-6 土壤热状况. § 2-1 土壤的酸碱反应. 土壤酸碱性反应 我国土壤的酸碱性反应，大多数在 pH4.5~8.5 之间。在地理分布上有 “ 东南酸西北碱 ” 的规律性。大致可以长江为界（北纬 33  ），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大。. 活性酸度

binh
Download Presentation

第二章 土壤的基本性质 （ Soil basic characteristics ）

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第二章 土壤的基本性质 （Soil basic characteristics）

  2. §2-１土壤酸碱反应 §2-2 土壤交换吸收性能 §2-3 土壤养分 §2-4 土壤的结构性与孔隙性 §2-5 土壤的通气性 §2-6 土壤热状况

  3. §2-1 土壤的酸碱反应

  4. 土壤酸碱性反应 我国土壤的酸碱性反应，大多数在pH4.5~8.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界（北纬33），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大。

  5. 活性酸度 Active acidity 交换性酸度 Exchangeable acidity 土壤酸性 Soil acidity 潜性酸度 Potential acidity 水解性酸度 Hydrolytic acidity 一、土壤酸性（Soil acidity） 由土壤溶液中的H+和土壤胶体上吸附的酸离子（H+和Al3＋）引起的土壤反应。

  6. （一）活性酸度（active acidity） 土壤溶液中游离的H＋所直接显示的酸度。 用pH值表示：pH＝－lg [H＋] 是土壤酸碱性的强度指标

  7. （二）潜性酸度（potential acidity） 土壤胶体上吸附的H＋、Al3＋所引起的酸度，只有转移到土壤溶液中形成游离的H＋才显示出酸性。 用1kg 烘干土中氢离子（或正电荷）的厘摩尔数（cmol）表示：cmol(H+)/kg 或 cmol(+)/kg 是土壤酸性的容量（数量）指标 是土壤酸度的主体

  8. 土壤 胶粒 土壤 胶粒 H + KCl K + HCl K K K 土壤 胶粒 土壤 胶粒 Al + 3KCl + AlCl3 AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl 1. 交换性酸度 (exchangeable acidity) 用过量的中性盐溶液（1mol/L KCl、NaCl等）浸提土壤时，土壤胶体表面上的H+、Al3＋大部分进入到土壤溶液，再用标准碱液滴定测得的酸度。

  9. 水解作用： CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH 交换作用： Na NaNa Na 土壤 胶粒 土壤 胶粒 Al + 4CH3COONa + Al(OH)3+4CH3COOH H 2. 水解性酸度 (Hydrolyticacidity) 用过量的弱酸强碱盐溶液（1mol/L NaOAc）浸提土壤时，从土壤中交换出来的H+、Al3＋进入土壤溶液所产生的酸度。

  10. 实验测得的水解性酸度包括了潜性酸度和活性酸度的总和，可作为酸性土壤改良时计算石灰施用量的依据。实验测得的水解性酸度包括了潜性酸度和活性酸度的总和，可作为酸性土壤改良时计算石灰施用量的依据。

  11. （三）活性酸和潜性酸的关系 活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。由于它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定酸度。它是土壤的酸度的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。  土壤总酸度＝活性酸度＋潜在酸度 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。

  12. 土壤酸碱性产生的原因 （一）气候因素 热带地区气温高、降雨量大，造成土壤中盐基成分的淋失，使土壤逐渐酸化；干旱地区，降雨量远远低于蒸发量，盐基成分易积累，使土壤向碱化方向演化。我国“南酸北碱”。 （二）母岩、母质因素 母岩为酸性岩易发育为酸性土壤，基性岩则相反。 （三）生物因素 生物产生的CO2溶于水产生的H+易导致土壤酸化。植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。 （四）施肥和灌溉 长期施用酸性化肥如 (NH4)2SO4、KCl等造成土壤酸化等。

  13. 二、土壤碱性（Soil basicity/alkalinity） 由土壤中的交换性Na以及Na的弱酸盐（NaCO3、NaHCO3）水解所产生的OH-引起的土壤反应。 表示方法： 1、pH值 2、总碱度 总碱度＝CO32- + HCO3- [cmol(+)/L]

  14. 碱化度＝ ×100％ 交换性钠 阳离子交换量 3、碱化度（degree of alkalisation） 碱化度 5％～10％——轻度碱化土 碱化度10％～15％——中度碱化土 碱化度15％～20％——强碱化土 碱化度>20％——碱土

  15. 四、土壤酸碱反应与生物环境 1.影响土壤养分的有效性

  16. 土壤pH在6.5左右各种营养元素的有效性最大 • N、K、S在中、碱性土壤中的有效性大 • P在pH6～7时有效性最大，pH<5时易形成磷酸铁、铝沉淀；pH>7时易产生磷酸钙沉淀

  17. Ca、Mg在pH6.5～8.5时有效性最大 • Fe、Mn、Cu、Zn在酸性条件下有效性大；Mo在pH>6时有效性增大； • B在pH6.0～7.0的中性土壤和pH>8的强碱性土壤中有效性大，在酸性土壤和石灰性土壤中有效性低

  18. 2.影响土壤微生物的活性 • 细菌和放线菌适于中性－微碱性环境，在pH<5.5的强酸性土壤中活性降低 • 真菌对pH的适应范围很宽 3.影响土壤粘土矿物类型和结构性 • 酸性土中的H+和Na+使土壤颗粒易于分散，结构易破坏 • 酸性条件下易形成高岭石，碱性条件下易形成伊利石

  19. 4.作物的酸碱适应性

  20. 三、土壤缓冲性（Soil buffer power） 土壤抗衡酸、碱物质，减缓土壤pH值变化的能力。 常用土壤缓冲容量表示，即缓冲一个pH单位所需要的酸或碱的数量。 实际上，土壤对营养元素、污染物质、氧化还原及外界环境变化等的减缓能力都属于广义土壤缓冲性的范围。

  21. H ··· H 土壤胶粒 土壤胶粒 M + n H+ + Mn+ 土壤胶粒 + H2O 土壤胶粒 H + MOH H （一）土壤酸碱缓冲作用的机制 1.土壤胶体上的交换性阳离子 加入酸： 加入碱： 影响因素： 阳离子交换量越大，酸碱缓冲能力越强 盐基饱和度越大，对酸的缓冲能力越强； 盐基饱和度越小，对碱的缓冲能力越强

  22. R-CH-COOH + NaOH = R-CH-COONa NH2 NH2 R-CH-COOH + HCl = R-CH-COOH NH2 NH3 Cl 2.土壤溶液中的弱酸及其盐 碳酸及其盐类、硅酸及其盐类 弱酸缓冲碱，弱酸盐缓冲酸 H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O Na2CO3 + 2HCl = H2CO3 + NaCl 3.土壤中的两性物质 同时含有酸性基团(如羧基)与碱性基团(羟基、胺基)

  23. 4.酸性土壤中铝体系 pH<4的极酸性土壤中，Al3+对OH-起缓冲作用 一个Al3+与六个H2O结合，加入OH-后，其中一、两个H2O解离出H+与OH-中和；两个水合Al共用两个OH-代替两个H2O的位置。 2[Al(H2O)6]3++2OH- → [Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O pH>5，Al3+与OH-结合为Al（OH）3沉淀，失去对碱的缓冲能力

  24. （二）土壤酸碱缓冲作用的意义 1.使土壤的pH不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为植物生长和微生物活动创造一个稳定良好的土壤环境条件。 2.土壤酸、碱性改良时应充分考虑到土壤的缓冲性。

  25. 四、土壤酸碱性的改良 1、土壤酸性土改良 经常使用石灰。 达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。 沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉煤灰、草木灰等。 石灰施用量的计算： 生石灰需要量（g/m2 )=阳离子代换量*（1—盐基饱和度）*土壤重量*28*1/1000

  26. 2、中性和石灰性土壤的人工酸化 露地花卉可用硫磺粉（50g/平方米）或硫酸亚铁（150克/平方米），可降低0.5—1个pH单位。也可用矾肥水浇制。 3、碱性土壤 施用石膏，还可用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺粉、酸性风化煤。

  27. §2-2 土壤交换吸收性能

  28. 一、土壤胶体： 直径为1～100 nm的土壤固体颗粒。 直径小于1000 nm（1μm）的土壤颗粒都可以归属为土壤胶粒的范围。

  29. 层状硅酸盐 无机胶体 (inorganic colloids) 无定形硅酸盐 土壤胶体 含水氧化铁、氧化铝胶体 有机胶体 (organic colloids) 有机－无机复合胶体 (organo-mineral complex) （一）土壤胶体的种类

  30. 1:1型 高岭石类 Kandites 层状硅酸盐 蒙脱石类 Smectite 2:1型 蛭石类 Hydrous Mica 水云母类 Vermiculite

  31. 决定电位离子层 胶核 胶体微粒 胶粒 土壤胶体分散系 双电层 非活性补偿离子层 补偿 离子层 土壤溶液 扩散层 （二）土壤胶体的构造

  32. 胶核是胶体的固相部分，由粘粒、腐殖质或两者的复合体等组成。胶核是胶体的固相部分，由粘粒、腐殖质或两者的复合体等组成。 • 胶核表面因分子解离而产生一层离子并带有某种电荷——决定电位离子层（双电层内层）。通常所说的胶体带电既指该层电荷。 • 决定电位离子层吸附介质中与其电荷相反的离子，形成补偿离子层。按吸附力的大小分为非活性层和扩散层。 • 胶核、决定电位离子层和非活性补偿离子层常成为一个整体——胶粒。

  33. 1. 土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 比表面积＝表面积/质量 （三）土壤胶体的特性 由于表面的存在而产生的能量叫做表面能。 胶体的比表面积越大，表面能也越大，吸附能力也越强。

  34. 土粒越细，比表面积越大。

  35. 1mm 2mm 表面积＝2×2×6 ＝24 mm2 表面积＝1×1×6×8 ＝48 mm2

  36. 1. 土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 2.胶体一般带有电荷 （1）永久电荷（内电荷）(permanent/inner charge) ——同晶代换的结果 同晶代换：铝硅酸盐矿物中的配位中心离子（硅或铝），被与其大小相近、电性相同的离子所取代，但其晶层结构未变的现象。 永久电荷数量不受介质pH值的影响

  37. （2） 可变电荷（variable charge） • ——胶核表面分子（原子团）解离的结果 • 粘土矿物晶面上–OH的解离 • 含水铁、铝氧化物的解离 • 含水氧化硅的解离 • 腐殖质上原子团的解离 电荷性质与数量受介质pH值的影响

  38. 凝 聚作用 溶胶 colloidal sol 凝胶 gel 分散作用 带电荷的土壤胶体颗粒之间相互排斥 加入电解质中和土壤胶体的电荷 1. 土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 2. 胶体一般带有电荷 3.土壤胶体有凝聚与分散的作用

  39. KKK 土壤 胶粒 土壤 胶粒 Ca + Ca2+ + NH4+ + 3K+ NH4 二、土壤离子交换作用： 土壤吸收和保持土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的作用。 （一）土壤阳离子交换作用 K+的吸附过程 K+的解吸过程

  40. 1. 阳离子交换作用的特点 （1）可逆反应（Reversible reaction） 土壤胶体表面吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子存在动态的平衡，反应迅速。 （2） 等价离子交换（Equal charge） 以相等电荷数量进行交换 如1 mol Ca2＋ 交换2 mol NH4+ （3） 符合质量作用定律（Mass action law）

  41. 2. 阳离子交换能力 一种阳离子将土壤胶体表面吸附的另一种阳离子交换出来的能力。 由大到小顺序： Fe3+ 、Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+ 影响因素： （1）离子价 X3+>X2+>X+

  42. （2）离子半径、离子水化半径 同价离子，离子半径越大、水化半径越小，交换能力越大。(H+除外) （3）离子浓度 同一种离子，浓度越大、交换能力越大。

  43. 3. 土壤阳离子交换量 (Cation exchange capacity，CEC) 一定pH条件下，每kg 干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单位是 cmol/kg 或cmol(+)/kg。 CEC是土壤保肥性的重要指标。 >20cmol(+)/kg——保肥性强 20－10cmol(+)/kg——保肥性中 <10cmol(+)/kg——保肥性差

  44. 影响因素： （1）胶体数量 土壤胶体物质越多，CEC越大 （2）胶体类型 有机胶体>矿质胶体 2:1型粘土矿物>1：1粘土矿物>铁、铝氧化物 （3）土壤pH值 在一定范围内，土壤pH值越高，土壤胶体上H＋的解离越多，土壤所带的负电荷越多，CEC越大

  45. 4. 盐基饱和度 (Base saturation percentage) 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。 盐基离子(Bases)：K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子。 酸离子（Acidic ions）：H+、Al3+离子。

  46. 盐基饱和度与土壤酸碱性的关系： 我国干旱半干旱的北方地区，土壤盐基饱和度大，土壤的pH值高； 多雨湿润的南方地区，土壤盐基饱和度小，土壤pH值低。 盐基饱和度与土壤肥力的关系： 盐基饱和度>80%——肥沃； 盐基饱和度50%~80%——肥力中等； 盐基饱和度<50%——肥力较低。

More Related