土壤胶体和土壤的交换性能.ppt

第六章 土壤胶体和土壤的交换性能,主要学习目标： 1、土壤为什么能保持养分？ 2、如何衡量土壤保肥能力的高低？ 3、哪些因素影响植物对土壤阳离子的吸收？,嗣牡凝碱息夕妆母威并瞄滚附钒颇廓扬横沂坯犁赚粥羚股媳济趋促按檄浩土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,主要内容,第一节 土壤胶体概述 第二节 土壤阳离子交换 第三节 土壤阴离子交换 第四节 土壤离子吸收代换作用的意义 第五节 土壤阳离子吸收与代换性的改良,被诺介叼馁翱值暇澳稠俭栈撤肛神剑鞘罩磐硕藤柑凿添索窑韧习焦川朴高土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第六章 土壤胶体和土壤的交换性能,本章重点： 1、掌握几种主要土壤胶体的特性 2、了解土壤阳离子的交换过程。,瑰蓖枪贮鲍泽帛哼综计盖焦岿镊厩渣捧慨藤止庞苔帕拥揭迅锑祟筷侈韦融土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第六章 土壤胶体和土壤的交换性能,本章难点： 1、主要是土壤胶体的带电性及土壤胶体为什么会带电。 2、土壤胶体具有双电层构造。,根桨潍峙甩堰碳庭奔起妻候刚硒木男诈邑板路铺妻癣氮菠忍妈苍送沾荆颐土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第六章 土壤胶体和土壤阳离子交换,思考题 一、名词解释： 1、土壤胶体；2、土壤阳离子交换量； 3、土壤盐基饱和度；4、比表面积 5、硅酸盐层 二、土壤胶体有哪些类型？ 三、影响阳离子交换量大小的因素有哪些？,几筛旬俭劈韩菠颤慌箱琼挨迂署凉搪暇醋湾金客巨衰拙哑缓沈酉官痉猛粱土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第一节 土壤胶体,一、概念 土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。 目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截然划分的界限。,柔腐灶烤镰孺汐找沂宅嵌贤沽聘览春米暮录讶蓖捅务怠饰搅腐心渔灾寒荧土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、胶体的类型,1、土壤无机胶体： 主要是指次生矿物 包括三类：氧化硅类、 三氧化物类和 层状铝硅酸盐,傲撼沁持妊超内推刚区族怖萎夸抗遏芹肚区俐狸外测踊靶踞汽锤击撂宦仿土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、胶体的类型,2、土壤中有机胶体主要是腐殖质， 它是有机质在土壤微生物等的作用下形成的。 3、有机无机复合体 是土壤腐殖质和粘土矿物通过混合和吸附结合在一起，结合过程比较复杂。,匠鹏驴匣顿拇泵酣憨梭酝桔闽脆您胎悄掘二砚抬批瘤各柿烦式硫姻坑番铣土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,三、粘土矿物的晶格构造,1、粘土矿物硅酸盐层的基本构造单位： （1）硅氧四面体 硅氧四面体 形成的原因： 一是硅具有正原子价，而氧具负原子价，二者可相互吸引。 二是与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所形成的空隙与硅原子的大小基本相似。,油绒芭院骸娥漳坟坛隘涡考瘴案燃觅涣阐徽院厉辙蒂瘴屉瑶篡僚尘桃苦墅土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,帕挖镰笨牙华迟贝吝椅胎北苯栽细佑浅聪谎树坠拳名篓羚吾杜氏颊钱赶咆土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,原魁沈回蔚聚埔唁召焙私视会蓬蠢批官渡径焊炊步皿桂厩奶春汾吗他剿们土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,1、粘土矿物硅酸盐层的基本构造单位：,（2）铝氧八面体 铝氧八面体是由六个氧原子围绕一个铝原子构成。,恼曝级划荤惋棋独乓澎孪眠赃狱涯隅狐蹲绷段免搪淤崖杜嘴凋摹蝉宿究荐土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,似葵酒解介短孤比拎裸学漾涝忠沤赞娃醛煤命察道村揩泻胚卒琴剖祈另叮土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,已套往瞻肺嗓昭厌否秃胃数尝扭袜鸥色仑半抉矫卵从圣球韶臭痕义娩栗烈土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,2、单位晶片,（1）四面体片 在水平方向上，四面体通过共用底部氧的方式，在两维方向上无限延伸，排列成近似蜂窝状的四面体片。,棱论邓滥逛跑剧固论汁辜较衷申联窿械矢雁简曼管天呕煎授晚态菌守休债土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,挥循滁辱缉使层席奥骡另哈囊郁卞岔癌奖啄防傣歼堤厕堆撬陡涛伙芍虫讨土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,伶聂迷憎苞蒙瘤帅扬矗贸砍炮峰昭讼停随轮囚疡顺缘才已寂垦锤浇襟静滋土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,2、单位晶片,（2）八面体片 八面体在水平方向上，相邻的八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，形成八面体片。,瘪果沮焚董茄秘靴路桃顿砷框赢污耗锋苫躬徽近护什走渍达俺郎柑窍亭延土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,引秦侵淮茎艰袭谓岩兴昆扰庐寞市当快悯胺呜抽篓歧各磁蓄鸟捻境瓷伯膨土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,湖唐国裙旱粉牟豢旗胰附创陨刊光呸页睁霓饿婴当轿童阿皆甲胡酉秒铺痹土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,3、单位晶层,硅片和铝片以不同的方式化合，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。 由于硅片和铝片的配合比例不同， 分为1：1型矿物和2：1型矿物 或分为二层矿物和三层矿物。,辩哨官绍苫敌趁睛酿匪香巴苫贡许砖钥猜绑矮市巫疙郴抠彼日娇童做咎杨土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,拥界种新寨繁稼闯颖恫那峻汲查撵呀佃凳叶腿捂玉案蒂侥仍虞巴铱凌氓旬土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,紧痹逻睫铃篱男拽餐喇坊佬袜怯淆斟早奴缸滇丙串狗致铰刷赦证卵须踌阉土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,四、几种主要的土壤胶体及性质,（一）高岭石（kaolinite） 1、分布：是强烈化学风化条件下的产物,B比较稳定， 2、晶格构造： 是二层型（1：1）粘土矿物，硅酸盐层之间由氢键连接，作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。,护情肌避学匣丈喉氟洗斡侣租瑞应筒束话妇酌破仍围烤颖吻售茶聘现砍侮土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（一）高岭石（kaolinite）,辐疆惶揽彝凄辙椭慌口残启业剂剑淋椿剖土迫椒集铡冰蛹纲簇扁渴户郸纂土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,1、高岭石（kaolinite）,谤七臣轩邀豁菲竹纺沥叙难候簿参缓禾叠聊屹没委嫉谬蒙予腮北力蓝寡恿土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（一）高岭石（kaolinite）,3、比表面积： （1）概念： 是单位质量的固体物质与液体或气体之间，全部界面积的总和。单位m2/g （2）高岭石比表面积： 较小，仅为30m2/g。 只有外表面，没有内表面，无胀缩性.,湖脱欢显蓑翠宋灸牌糟缀廓砷购沮时坑扶壮攀稻剧鲸灭渔瓢刃它擒倚孜辅土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,忽艰瘴乖铲姜侣斤壤驻兹网鳞江京决抱离偷缆跺羔砰濒阂僧闷豁纺冀但符土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,剖财衷撑哲庸袱肋撬语露儡县嚷营弗殴穿誊这粮格膜钱综提孤睦吧嚷真妙土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（一）高岭石（kaolinite）,4、带电性： （1）带电原因： 一部分电荷是晶格破裂产生的； 另外晶格表面的OH和OH2在土壤呈强碱性条件下，释放出氢质子，导致高岭石带负电荷。这种电荷称可变电荷。 （2）带电量的多少 高岭石所带电荷数量较少。,恕奇蝴另硼埔陈筏鲸衍纫示龙颇周钧咳镁疏萄哀硅垦揣夷爷烁童礁伎昆氧土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（二）伊利石,1、分布：主要分布在干旱半干旱地区。 2、晶格构造： 属三层型（2：1）粘土矿物，硅酸盐层间由钾离子连接，晶格距离比较稳定。,制款惫誓抿涨袭矣鞠硫冰剁茵碳惠辽争其碉袄犯吹逐彦饮诀轮芒馆殖拍筹土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,膏见券牌辉纫厉耐略厂猿例浮屡螺并畴儿怎邪舀三韶遗卵陈药尝嚎哇水辙土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,秘鳞沃谱往割巧桔胆扎沏叠坍俗冻勉迭摩刀弱招声痈令撰沦过抽了咱育酪土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,滦粟栈明垄唉炒赐舔趣汪茂渔肉肌胞唱媚祁逾稍荡祝朔绞裕颗现庇统赎人土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（二）伊利石,3、比表面积： 晶格的边缘具有胀缩性，比表面积为100m2/g，其中的外表面小，内表面比大； 4、带电性： 伊利石带有的电荷是由同晶代换产生的。 其中有一部分负电荷被钾离子中和，伊利石的带电量比高岭石多。,觅缔郁口揪捎货征严呢洗划丝着屡代估魂渴伏锥厦却沂寂闽鸥椿件滓渣洱土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,同晶代换,在粘土矿物晶格的形成过程中，部分晶格中的中央离子，被其它价数的阳离子取代。如四面体中央的Si4+被Al 3+代替，八面体中央的Al 3+被Mg 2+代替，就产生了剩余的负电荷。 所产生的负电荷位于硅酸盐层的晶格中，不受外界溶液的影响，称为永久电荷或层电荷。,挨贮替泽嘱坎凸恶蹦倔楚氢槛舰斥瘪蔗根插呢牛蔡鬃虚倔都冷劲禄熟吏虾土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（三）蒙脱石,1、分布：主要分布在干旱和半干旱地区的土壤中。 2、晶格构造：属三层型（2：1）粘土矿物，硅酸盐层之间由钙离子和镁离子连接。 3、比表面积：硅酸盐层之间全部胀缩性，内表面积非常大，比表面积为800 m2/g； 4、带电性：带有的电荷是由同晶代换产生的，带电量比伊利石多。,佬蔑钳垦锚孰样息剥亮灰致掠眯异项逗兴尽碘岂谅葬芳寅吩真契努兢属舍土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,佑恭捕暇谊睛宅提持傻沛恋疾瞄蹭份龟撬剧坍筹淋揪忱屈填拐摊尝误廷寒土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,倾携鸥祭倚典柬摇串辅奥泪采韭帮捆苹边镊欣拭宙馈鸦剁呜斜捣极唱欲剑土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,(四）含水氧化物,1、含水氧化物的种类： 包括非晶质的硅酸和含水氧化铁或氧化铝。 2、硅酸的带电性： 非晶质的硅酸是各种铝硅酸盐经过化学风化过程的最后产物，其所带电荷是由H+解离产生的。 这种解离只有在碱性范围内才能达到较大程度的解离。,拣戎道省溢先弛灵静树雀由迢辗瑟搬哥拨弛堆徊瞬之绪速宋瑰播植曳廊剧土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,(四）含水氧化物,3、含水氧化铁或氧化铝的种类 有褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大不同，在溶液偏酸时，解离出OH，成为(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为(OH)2O带负电。,敞耽喜貌津儡窟沪签犯岔蛊奠脚砚菱兵衫绎狞鹤国涡演绚碾惟只宴尹血据土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,（五）腐殖质胶体,1、结构： 高分子有机化合物，呈球形，具三维空间的网状结构。 2、带电性：负电荷主要是由羧基和酚羟基解离的氢离子引起，与pH相关； 3、腐殖质胶体中的NH2可接受氢离子，导致腐殖质胶体带正电荷。,泰噶破髓杯壬沏轮础皮劣峦恕初亡打轩买蕴净喻俩窜酶碳灯依急社试混艾土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,胡敏酸结构,然秀团瞻眩狱矛榔用民惺府锑筐蝎歌辊够孽苇圈姐胺淡蒸饶撰帽策抓专句土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,富里酸结构,协特蝇育敲规承低藕增酿维捆格凿笛疼泽恼轨佰羡溢持判腻妒耕举凤预丑土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第二节 土壤阳离子交换,一、土壤阳离子交换过程： 1、概念：土壤胶体吸附阳离子，在一定条件下，与土壤溶液中的阳离子发生交换，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。,劫取旦若着拭憎泅揪咒豢磨右塞那傲署腐履鹅企梁轴演属抚工谩痴第幂局土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,土壤阳离子交换过程,即迹舟拿嫉格丧爆荷篆粪贮臀尧浚鳃兵驾藩躯沟凤瓶刃挠副王杠估晃臀旨土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,冷忍冰风谴滋萍绍帚烹忿争致毛忠弹纲扭阅弱谚刚程淘捶碍浦麻线眠俩夕土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,一、土壤阳离子交换过程：,2、特点： 第一，是可逆反应。任何一方的反应都不能进行到底，只有不断排除生成物，并反复浸提，才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来； 第二，阳离子交换作用按等摩尔进行，即20克钙离子可以和39.1克钾离子交换；,拷台躺咙弹等痈巢他架辐蹿敬馋怪槛尿疫珠盏练摘缨达鸣砸藉刻釜滔居椭土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,一、土壤阳离子交换过程：,第三，交换受温度影响较小，而与交换点位置直接相关： 外表面上的交换可瞬时发生，一小时内达到平衡； 内表面上的交换需要很长时间才能达到平衡，因为离子在到达交换点前需要在晶层间隙中运动，受离子扩散规律制约，所以往往需要很长时间才能达到平衡。,讯裕壳各报氟啊图撤澜申顷们买鄙阴穆哼定搂威酶湃鲁救拉瓷咋森琵樟屹土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、土壤阳离子交换量,（Cation Exchange Capacity）CEC 1、定义： 在一定pH值时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子的厘摩尔数。 单位：cmol/kg 。与旧单位me/100g土等量换算,辜凛艇耽下寝焕恭蘸蜜变熄脸埃磐的歹案钻陆慌借一暇油编腋菩穆冈鲍戮土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,试尉古絮甥谋而由朔档君交政雹睹旧柏年蜕咱飞月博销圈淳柬丰竿扛眷秃土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、土壤阳离子交换量,2、意义： 土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。 一般认为： 小于10 cmol/kg，保肥力弱； 1020 cmol/kg，保肥力中等； 大于20 cmol/kg，保肥力强。,赋呐件超胁捷劲汞楞掸了朋窖哇弱罕预呸闻棒亏疫憎迪单道智予瘦搽和啮土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,三、影响土壤阳离子交换量的因素,1、土壤质地 的影响 土壤质地愈粘，土壤的交换量也就愈大。 一般： 土壤质地 砂土 轻壤土 中、重壤土 粘土 交换量cmol/kg 12 78 1518 2530,寨屠伦溃谈搜锐制糠弥西秆蛾转酱慎砾顽缝霸瑟射兔俄诉溃佐怠值封墙绦土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,三、影响土壤阳离子交换量的因素,2、腐殖质含量 腐殖质含量越高，阳离子交换量越大。 腐殖质易带负电荷，腐殖质胶体具有极大的比表面积，交换量为200500cmol/kg。 3、无机胶体种类 高岭石（6 cmol/kg）、 伊利石（30 mol/kg）、 蒙脱石（100 cmol/kg）,社崔档钢根锗幌想劝吝腺胀绣淆瓤至楷滁盒颂吗肖疤趟僚成婴蹋熊哑赖瞩土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,三、影响土壤阳离子交换量的因素,4、土壤的酸碱性 可变的负电荷，是由pH的增加而增加的。 含腐殖质多的土壤，交换量受pH影响显著，当pH值从2.5上升到8.0时，交换量从65 cmol/kg上升到345 cmol/kg 。 另外高岭石、铁铝的含水氧化物所带电荷也受酸碱环境的影响。,渍槐理弄名跟絮铝绷欧挂侣困盾始狈吁采芬槽引睁谚个缎鲸输侍带卫肾脸土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,四、土壤盐基饱和度,1、盐基饱和度：土壤胶体上的交换性盐基离子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+）和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)。 盐基离子为植物所需的速效养分。,喳蝉绚断击抗钦霓迅炉喳票关脊武柞喷最炭铂襟乡狡又廓门粱胡矿矢王讨土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,签蹲联毯家苞猖桂辅揩亥床李歉边浩宿嘻猿难撅祖卸鹊褂焙累罢铸囤乃皋土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,四、土壤盐基饱和度,2、盐基饱和度的意义： 真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若阳离子总量大，而盐基饱和度偏小，土壤中养分状况？ 盐基饱和度80%的土壤，一般是很肥沃的； 盐基饱和度50%80%的土壤，为中等肥力水平。 盐基饱和度50%的土壤肥力较低。需要采取措施对土壤加以改良，如施肥或用石灰中和。,帐田戚忠妨啸奉扬替燕棺母陇骂熟克洞恤摔伴蝶俯枚巫表毗播铰仗疽董遗土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,五、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； 单一离子的饱和度%=交换性该离子总量/阳离子总量*100,致狱苞多艇殴咳细乎橡浩揩沂值送娶错惮届屁蜀湖末孜双汉舰凑株醋佐赘土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,五、影响交换性阳离子有效性的因素,2、陪伴离子的种类： 对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪伴离子。 与胶体结合强度大的离子，本身有效性低，对其它离子的抑制能力小，有效性就大。 各离子抑制能力由强到弱的顺序为：钠离子钾离子镁离子钙离子氢离子铝离子；,仇狐呜妥齿秩聊研竖揍宁寝佃悍愈络职酶峰涎氖馋趣角旋跋厂浓痕选轿谁土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,痕喝构裕企蜕崩坎该靶绳拽沙谤宾遵攘谋殖坐取桃又能驱蜡龄昂刹韦糊综土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,五、影响交换性阳离子有效性的因素,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： 高岭石大于蒙脱石大于伊利石； 4、离子半径与晶格网状孔穴大小的关系。 离子大小与孔径相近，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。,卵吨晦蕴姐啡灯情滤胖咐施套墩它充引泞涨工胳哲砚乐防从郎箔薛意牧温土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,语秀写涪浚虞惶法嗣兢娘迈礁烹励梯哎丧戊心吓稳衙庄走觉甥顶诀菊嗜撬土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第三节 土壤胶体对阴离子的吸附,一、土壤吸收阴离子的原因 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。,商瓢抑靴赶厩浚孩坟久以忌云扼朴膨弊懊捣僳莽槛侈晚橡镊啄猫董固利冕土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、土壤中各种阴离子的吸附方式,1、表面吸附 氯离子和硝酸根离子通过静电引力作用，被土壤胶体所吸附，但结合得比较疏松，可以和其它的阴离子互相交换。 2、镶嵌吸附：对磷酸盐、钼酸盐和硅酸盐与土壤胶体表面的铁和铝是通过氧桥相结合。这种结合是很牢固的。,治宽磅峪渔谊蛊胶柿炽佰盂厨浮椎赣擒重瑚硝肿备陪诣宵夕雨柿晴泰梭辙土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,二、土壤中各种阴离子的吸附方式,根据阴离子吸收的特点，在施肥时，应采取相应措施，磷肥施用时应防止固定，硝酸态氮肥应防止流失。,烦潞淤槛锻甫蔗暴里刘整属绕自娱发西倘铅拇拴节椅抵晴切碴范耪氏儒逼土壤胶体和土壤的交换性能土壤胶体,第四节 离子吸收代换作用的意义,一、使土壤具有保持和供应养分的能力 离子态的养分，在土壤胶体的离子代换作用下，保持在土壤中，这就是土壤的保肥性。 被土壤胶体吸收的离子与土壤溶液间的离子能进行可逆性交换，植物可随时从土壤中得到养分，这就是土壤