第三章土壤固相部分的基本性质

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Fe2O3nH2O、 Al2O3nH2O或 Fe(OH)3、 Al(OH)32. 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 (SiO2H2O或 H2SiO3)H2SiO3+OH- HSiO3-+H2OHSiO3-+OH- SiO32-+H2O2.粘粒矿物的晶面 OH的解离OHOHOHO-O-O-+3H+3. 腐殖质上的原子团R-C-OHOR-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9.5 极强碱性6.5-7.0 中性土壤酸碱度分级pH： 4.5-8.5之间有南酸北碱的趋势北纬 33为界土壤呈中性至碱性pH： 7.5-8.5碱土： 9.0土壤呈酸pH:4.5-5.52. 潜性酸 由土壤吸收性氢离子和铝离子所引起的H+Al3+ Xn+H+Al3+酸性Al3+H2O Al(OH)2+H+Al(OH)2+H2O Al(OH)2+H+Al(OH)2+H2O Al(OH)3+H+潜性酸 交换性酸度H+H+2KCl K+K+HClAl3+3KCl 3H3+AlCl3AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl水解性酸度 CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOHH+NaOH Na+H2OAl3+3NaOH 3Na+Al(OH)33. 活性酸和潜性酸的关系H+Al3+ 土壤溶液中 H+、 Al3+潜性酸 活性酸改良土壤酸性时，应以潜性酸度来确定石灰的施用量水解性酸度可以指示出土壤中潜性酸和活性酸的总量提供 H+盐基离子盐基离子Al3+淋失加速土壤酸化指土壤中各种交换性盐基离子的总量占阳离子交换量的百分数盐基饱和度：交换性盐基离子总量 (cmol kg-1)阳离子交换量 (cmol kg-1)100=土壤胶体上所吸附的离子H+和 Al3+ (致酸离子 )盐基离子 (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH+等 )我国土壤的盐饱和度有自北向南渐少的趋势土壤盐基饱和度的变化北纬 33为界Ca2+为主其次是 Mg2+H+和 Al3+二、 土壤碱度 土壤碱性强弱的程度OH- 弱酸强碱盐水解 (碳酸根及重碳酸根的钾、钠、钙、镁盐 )NaCO3+2H2O 2Na+2OH-+H2CO3Na+H2O H+ + NaOHNaOH + H2CO3 Na2CO3 + 2H2ONaOH + CO2 NaHCO3Na+15% 土壤呈极强的碱性反应， pH大于 8.5，甚至超过 10土粒高度分散，湿时泥泞，不透水，不通气；干时硬结，耕性极差特点：三、 影响土壤酸碱度的因素1. 气候2. 地形3. 母质4. 植被5. 人类活动6. 盐基饱和度四、 土壤的缓冲性当加酸或碱于土壤时，土壤具有缓和酸碱度改变的能力1. 土壤溶液中弱酸及基盐类的存在碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸以及其它有机酸等弱酸及其盐类M + HCl H + MCl2. 土壤胶体的阳离子交换作用H+ MOH M + H2O3. 酸性土壤中的活性铝或交换性铝离子对碱的缓冲作用2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ 4H2O通过聚合铝离子周围的水分子解离出 H+Na2CO3 + 2HCl H2CO3+ 2NaClH2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3+ 2H2O五、 土壤酸碱性对作物生长的影响1. 土壤酸碱性与植物养分的关系最适 pH范围 植物种类4.0-5.0 兰花、黑云杉4.5-5.0 杜鹃花、石松、白雪松5.0-5.5 茶、马尾松、马铃薯5.0-6.0 甘薯、菠萝、板栗、红松映山红、铁芒箕、兰花酸性指示植物碱性指示作物：蜈蚣草、 柏木土壤酸碱性与植物生长的关系六、 土壤酸碱性的调节原理1. 酸性土壤 (石灰、蚝壳灰及草木灰 )2H+Ca(OH)2 Ca2+ +2H2O2Al3+3Ca(OH)2 3Ca2+ +2Al(OH)32. 碱性土壤 (石膏、硫磺或明矾 )2Na+CaSO42+ Ca2+ +Na2SO4Na2CO3+ CaSO4 Na2SO4+CaCO3第四节 土壤孔隙性与结构性一、土壤 孔隙 性1. 土壤的密度 (g cm-3)单位体积 (不含粒间孔隙的体积 )土壤固体部分的质量。土壤密度是所含固体成分密度的平均值，一般耕地土壤密度近于 2.65 g cm-32. 土壤容重 (g cm-3)单位 体积自然状态 下的土壤 (含粒间孔隙的体积 )的干质量土壤质地、结构和有机质含量及土壤松紧状况而异。土粒或土团之间通过点面的接触所形成大小不等的空间(1) 土壤孔隙度在一定容积的土体内，土壤孔隙容积占整个土体容积的百分数 (土壤总孔隙度 )3. 土壤孔隙性 土壤固体颗粒之间所形成的不同形状和大小孔隙的数量、比例以及分布状况的总称。(2) 土壤孔隙的类型大小和性能毛管孔隙非毛管孔隙毛管孔隙（ 0.06-0.002mm）无效孔隙 (非活性孔隙 )(0.06mm)(3) 理想土壤孔隙性产量缺苗10%0甜菜产量(t)甜菜缺苗率 (%)通气孔隙度 (%)一般作物适宜的土壤孔隙度是50%左右或稍高，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比约为 1： 0.5；无效孔隙要求尽是少。孔隙度 (%) = 孔隙体积土壤体积 100一般砂土孔度 30-45%，壤土 40-50%，粘土 45-60%土粒质量 /比重土粒质量 /容重 =1-容重比重=1-二、土壤结构性土壤颗粒胶结而成