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第八章 土壤交换性能的分析

第八章 土壤交换性能的分析. Email: yangchg@njau.edu.cn. 概述. 阳离子交换量 （ CEC -Cation Exchang Capacity ） 以吸附阳离子总量表示的土壤吸附阳离子的能力。单位： cmol/kg. 交换性离子 盐基饱和度 土壤中一些主要物质的 CEC 量 有机质：200-400 cmol/kg。 2：1 型粘土矿物：60-100 cmol/kg。 1：1 型粘土矿物：10-15 cmol/kg。 土壤 CEC 平均值约15-40 cmol/kg。. 概述. 影响 CEC 数值的因素

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第八章 土壤交换性能的分析

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  1. 第八章 土壤交换性能的分析 Email: yangchg@njau.edu.cn

  2. 概述 阳离子交换量（CEC -Cation Exchang Capacity ）以吸附阳离子总量表示的土壤吸附阳离子的能力。单位：cmol/kg. • 交换性离子 • 盐基饱和度 • 土壤中一些主要物质的CEC量 • 有机质：200-400 cmol/kg。 • 2：1型粘土矿物：60-100 cmol/kg。 • 1：1型粘土矿物：10-15 cmol/kg。 土壤CEC平均值约15-40 cmol/kg。

  3. 概述 • 影响CEC数值的因素 • 粘土矿物的种类与数量、有机质含量。 • 固定电荷与可变电荷 • 交换剂的性质 Al3+﹥Ba2+﹥Mg2+﹥H+﹥NH4+﹥K+﹥Na+ • 盐溶液的浓度 • pH • 其它 • 测定方法 • 操作方法

  4. CEC测定方法的发展 • 酸性土 • 用稀氯化铵饱和土壤，测定NH4+的减少； • 用1M氯化铵淋洗，测定被交换吸附的NH4+； • 乙酸铵交换淋洗，测定被交换吸附的NH4+； • 石灰性土 • 乙酸钠或氯化钡交换，

  5. 一、酸性土CEC和交换性阳离子的测定 • （一）CEC的测定方法 • 1M 中性乙酸铵淋洗法 • 氯化钡-硫酸镁强迫交换法 • 1M 中性乙酸铵离心交换法 • 交换性阳离子 加和法 • 其它方法 • 铵或钡离子浓度降低法。

  6. CEC测定的操作过程 • 用一种指示性离子（ NH4+ ）饱和土壤。 • 有机溶剂洗去多余的指示性离子。 • 用另一种盐把交换到土壤上的指示性离子交换下来。 • 测定指示性离子。 问题： • 如何判断交换是否完全？ • 方法的误差有哪些？

  7. 1. 1M 中性乙酸铵淋洗法 • 操作过程 • 用中性乙酸铵淋洗土壤到用铬黑T检验无钙离子（淋洗液可测定交换性阳离子）。 • 95%乙醇洗去多余NH4+离子纳氏指示剂检验，淋洗液弃去）。 • 用10%酸化氯化钠把交换到土壤上NH4+离子交换下来。 • 半微量开氏法蒸馏测定NH4+离子。 • 方法要点 • 淋洗速度 • 淋洗完全程度的掌握 • 淋洗的仪器组装

  8. 自动淋洗装置 容量瓶 两层滤纸 土+石英砂 少量脱脂棉 承接三角瓶

  9. 2。氯化钡-硫酸镁强迫交换法 • 方法原理 • 用氯化钡饱和土壤。 ［土］（Ca2+、Mg2+、K+、Na+)+ nBaCl 24→ ［土］Ba32++ （Ca2+、Mg2+、K+、Na+)+ (n-3)BaCl2， • 稀氯化钡洗溶液洗大部分交换剂，离心称重求出残留稀氯化钡溶液量。 • 用定量标准硫酸镁溶液交换土壤复合体中的钡。 ［土］xBa2++yBaCl 2（残留量）+zMgSO 4→［土］xMg2++yMgCl2+(z-x-y)MgSO 4+(x+y)BaSO 4↓ • 调节交换后悬浊液的电导率使之与参比液的离子强度一致。 • 加入镁总量-残留于悬浊液中镁量=CEC。 • 方法要点 • 电导率的调节必须一致。 • 各步骤应充分达到平衡。

  10. 3. 1M 中性乙酸铵离心交换法 • 方法原理 • 用中性乙酸铵反复处理土壤，离心弃去（或收集）清液使之饱各以NH4+离子。 • 95%乙醇洗去多余NH4+离子。 • 饱各以NH4+离子的土壤，洗至蒸馏瓶，加入固体氧化镁，蒸馏定氮，据NH4+含量计算CEC。 • 方法要点 • 每次离心后应充分搅匀土壤。 • 氧化镁应除去其所吸收的二氧化碳。

  11. （二）交换性盐基及组成的测定 • 盐基组成的测定 • 钙、镁含量 • EDTA络合滴定法 • AAS法 • 钾、钠含量 • 火焰光度法或AAS法 • 盐基总量的测定 • 残渣法——中和滴定法； • 钙、镁、钾、钠总和法。

  12. （三）土壤活性酸、交换性酸的测定 土壤H（潜性酸） 溶液H（活性酸） 1. 活性酸 • 比色法 • pH计法 • 影响pH测定的因素 • 液土比； • 提取与平衡时间； • 界面电位。 • 问题：为什么pH计测定土壤溶液时，其读数没有测定纯溶液时稳定？

  13. 2.潜性酸（交换性酸） 潜性酸浸提剂 • 潜在总酸度 • pH=8.2 Ba(OH)2-TEA; • Ca(OH)2-BaOAc • BaCl2-TEA • 盐可提取酸：1M中性KCl. • 交换性总酸：1M中性NH4OAc. 提取方法： 淋洗法 平衡法

  14. 交换性总酸的测定——1M中性NH4OAc法 • 方法原理 用1M中性KCl淋洗土壤，活性H+，交换性H+和Al3+被K+交换进入溶液，用酚酞作指示剂，以标准碱滴定得交换性酸总量（包括活性酸）①。 用F-与Al3+络合形成[AlF6]3-后，再用标准碱滴定得交换性H+量②。 交换性Al3+ =①-②

  15. 3. 石灰需要量测定与计算 • 石灰需要量 • 测定方法 • 田间试验法 • 土壤石灰培养法 • 中和滴定法 • CaCl2浸提-Ca(OH)2滴定法。 • 计算方法(CaCl2浸提-Ca(OH)2滴定法) 石灰需要量,CaO(kg/hm2)=cV×0.028×2 250 000×0.5

  16. CaCl2浸提-Ca(OH)2滴定法 • 方法原理 • 用0.2 mol·L-1 CaCl 2溶液交换土壤胶体上的H+和铝离子而进入溶液用0.015 mol·L-1 Ca(OH) 2标准溶液滴定，用pH酸度计指示终点。根据Ca(OH) 2的用量计算石灰施用量。 • 操作过程 • 称1mm土10.00g100mL烧杯中加0.2 mol·L-1 CaCl2溶液40mL 磁力搅拌1分钟放入pH电极缓速搅拌下用0.015 mol·L-1Ca(OH)2滴定至pH 7.0即为终点，记录Ca(OH)2用量。 • 石灰用量 • CaO［kg·(hm2)-1］＝cV/m ×0.028×2250000× 1/2

  17. 二、 石灰性土壤CEC的测定 • 石灰性土壤有哪些特征？ • 石灰性土为什么一般只测CEC？ • 石灰性土测CEC难在什么地方？ 表 石灰性土浸提剂的种类以及其对石灰质的溶解(mol/L)

  18. 石灰性土壤CEC测定方法——pH8.2 乙酸钠-火焰光度法 • 方法原理 • 用pH8.2 乙酸钠处理土壤，使土壤饱和以Na+。 • 95%乙醇或异丙醇洗去多余Na+。 • 用1M NH4(OAc)2把交换下来。 • 火焰光度法测Na+ ，计算CEC。 • 方法要点 • 淋洗速度 • 淋洗完全程度的掌握

  19. 土壤45Ca 土壤Ca 土壤45Ca 加入45Ca - 溶液45Ca 溶液Ca 溶液45Ca 溶液45Ca 溶液45Ca 石灰性土壤CEC测定方法——同位素示踪法 • 方法原理 • 用CaCl2饱和土壤，使土壤饱和以Ca2+。 • 用1.85×104Bq45Ca溶液平衡土壤。 = = × 土壤Ca（交换量） 溶液Ca = × 溶液Ca

  20. 三、 盐碱土CEC及交换性钠的测定 • 盐碱土有哪些特征？ • 盐碱土为什么一般只测CEC和交换性钠？ • 盐碱土测CEC和交换性钠难在什么地方？ 表 盐碱土浸提剂的种类以及其对石灰、石膏的溶解(g/L)

  21. 盐碱土CEC及交换性钠的测定方法 • CEC测定——乙酸钠法 50%乙醇洗去可溶性盐→1mol/L,pH8.2 乙酸钠处理土壤，使土壤饱和以Na+ →95%乙醇或异丙醇洗去多余Na+ →用1M NH4(OAc)2把交换下来→火焰光度法测Na+ ，计算CEC。 • 交换性钠的测定 • CaCO3-CO2交换——火焰光度法。 • NH4(OAc)2 - NH4(OH)——火焰光度法。 • 要点：先除去可溶性盐。

  22. 交换性钠的测定（CaCO3-CO2交换法） • 方法原理 • 在加有足量CaCO 3的土壤与水的分散体系中，通入CO2气体产生大量的Ca(HCO3)2并解离出Ca2+ 与土壤吸附态Na+相互交换： • ［土壤］Na2 + Ca(HCO3)2→［土壤］Ca + 2NaHCO3 • 过量的Ca(HCO3)2与交换产物NaHCO 3在加热的情况下发生以下变化： • Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O2NaHCO3 → Na 2CO3+ CO2↑+H2O • 将干固物溶解过滤，滤液中仅有Na2CO3残存。 • 用标准酸滴定或AES、计算交换性钠。

  23. 交换性钠的测定NH4OAc-NH4OH火焰光度法 • 方法原理:土壤经乙醇和乙二醇-乙醇溶液先洗去水溶盐后，用pH 9的NH4OAC-NH4OH溶液提取土壤吸收复合体上的交换性Na+用火焰光度计测定。 • 操作：称样2.00～5.00g50mL烧杯用200mL·L-1乙二醇—乙醇洗至无Na+再用pH 9.0 NH4OAc－NH4OH淋洗滤液盛于100mL容量瓶中。洗至近刻度后定容用AES测定Na。 • 如何检验无Na+ ？

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