土壤与肥料理论课教案12.doc

授课内容：第一章 土壤第十二节 土壤吸收性一、土壤吸收性作用土壤吸收性是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。这种能力在土壤肥力和性质上起着极为重要的作用。1、施入到土壤中的肥料，无论是有机的或无机的，还是固体、液体或气体等，都会因土壤吸收能力而被较长久的保存在土壤中，而且还可随时释放供植物利用，所以土壤吸收性与土壤的保肥供肥能力关系非常密切。2、影响土壤的酸碱度和缓冲能力等化学性质。3、土壤结构性、物理机械性、水热状况等都直接或间接与吸收性能有关。因此土壤吸收性的作用是多方面的，其中最主要的是在土壤保肥能力的大小。二、土壤吸收性类型按照土壤吸收性能产生的机制，分为以下五种类型：1、机械吸收性：机械的吸收是指土壤对物体的机械阻留，这种吸收能力的大小，主要决定于土壤的孔隙状况，孔隙过粗，阻留物少，过细又造成下渗困难，易于形成地面径流和土壤冲刷。故土壤机械吸收性能与土壤质地、结构、松紧度等情况有关。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，前者称为正吸附，后者称为负吸附。3、化学吸收性：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，所以叫做化学吸收性。4、物理化学吸收性：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，所以称之为物理化学吸收性或离子交换作用。5、生物吸收性：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的吸收，并且具有累积和集中养分的作用。上述四种吸收性都不能吸收硝酸盐，只有生物吸收性才能吸收硝酸盐，生物的这种吸收作用，无论对自然土壤或农业土壤，在提高土壤肥力方面也有着重要的意义。三、土壤物理化学吸收性土壤物理化学吸收性能即是土壤离子交换作用。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。前者为带负电胶体所吸附的阳离子与溶液中的阳离子进行交换。后者为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。四、土壤阳离子交换作用土壤胶体通常带有大量负电荷，因而能从土壤溶液中吸附阳离子，以中和电荷，被吸附的阳离子在一定的条件下又可被土壤溶液中其它阳离子从胶体表面上交换出来，此即阳离子交换作用。离子从溶液中转移到胶体上的过程，称为离子的吸附过程；原来吸附在胶体上的离子转移到溶液中的过程，称为离子的解吸过程。1、阳离子交换作用特点（1）可逆反应：当溶液中的离子被土壤胶体吸附到它的表面并与溶液达成平衡后，如果溶液的组成或浓度改变，则胶体上的交换性离子就要与溶液中的离子产生逆向交换，把已被胶体表面吸附的离子重新归还到溶液，建立新的平衡。（2）反应迅速：在土壤水分能使补偿离子充分水化的情况下，一般的交换反应只需几秒钟就可完成，可以说，这几乎是瞬息间的反应。（3）等量交换：它是等量电荷对等量电荷的反应。如一个二价的阳离子可以交换两个一价的阳离子等。2、阳离子交换能力：阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换出来的能力。各种阳离子交换能力大小的顺序为：Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+影响阳离子交换能力的因素有：（1）电荷的数量：根据库仑定律，离子的电荷价愈高，受胶体电性的吸持力愈大，交换能力也愈大。即三价阳离子大于二价的，二价的又大于一价的。（2）离子半径和离子水化半径：同价的离子，离子半径愈大，其水化半径趋于减小，则交换能力愈强。（3）离子浓度：阳离子交换作用受质量作用定律支配，交换力弱的离子，若溶液中浓度增大，也可将交换力强的离子从胶体上交换出来，这就是如盐碱土土壤胶体上的Na+能占显著地位的原因。3、土壤阳离子交换量（CEC）：阳离子交换量（或吸收容量）是指在一定pH值条件下每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（cmol/kg土），它可以作为土壤保肥力的指标，CEC的大小，受下述因素的影响：（1）胶体数量：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。（2）胶体类型：不同土壤胶体阳离子交换量相差悬殊，有机胶体（腐殖质）的CEC远比矿质胶体要大。（3）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。当土壤溶液呈酸性反应时，胶体上的H+不易解离，则胶体所带负电荷减少，CEC随之降低。反之，当pH值增加到一定数值时，H+开始解离，并在一定范围内随着pH值的升高，H+解离越多，即可变负电荷逐渐增多，CEC也随之增加。4、土壤的盐基饱和度：土壤胶体吸附的阳离子分为两类。（1）一类是盐基离子，包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。（2）另一类是致酸离子，即H+ 、Al3+。土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分数称为土壤的盐基饱和度。5、影响交换性阳离子有效度的因素（1）交换性阳离子的饱和度：植物根主要吸收土壤溶液中的离子态养分，但也可通过根部表面离子与胶体上的离子进行接触交换而直接吸收。交换性离子的有效度，不仅与某一种交换性离子的绝对数量有关，而且与该离子的饱和度的关系较大。某离子的饱和度愈大，被交换而解吸的机会愈多，则有效度愈大。（2）陪补离子效应：在土壤胶体上同时吸附着多种阳离子（如Al3+ 、H+ 、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、等），对其中某种离子（如K+）来说，其余的各种离子（Al3+、H+ 、Ca2+、Mg2+、Na+、等）都称为它的陪补离子。这些交换性营养离子的有效度，与陪补离子的种类有关， 陪补离子和被陪补离子吸附的先后顺序也影响有效度。如胶体上K+的饱和度相同，如先施铵盐后施钾盐，因为K+被吸附在外，结合松弛，易于被交换释放，所以K+的有效度高；如先施钾盐而后施铵盐，则NH4+被吸附在外，易于交换释放，从而降低了K+的有效度。所以说，陪补离子的种类和吸附顺序，对于施肥都有一定的参考价值。（3）阳离子的非交换性吸收：土壤中所有阳离子均可发生非交换性吸收或固定，但以K+和NH4+的固定最为明显，而且与植物营养关系密切，在土壤交换性离子总量中，钾（铵）的饱和度愈大，则愈易发生上述的固定作用。五、土壤阴离子交换作用 土壤中带正电荷胶体吸附的阴离子与土壤溶液中阴离子相互交换的作用，同阳离子交换作用一样，服从于质量作用定律。但是土壤中的阴离子往往和化学固定作用等交织在一起，很难截然分开，所以它不具有像阳离子交换作用那样明显的当量关系。1、阴离子吸附类型（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 如氯离子（Cl-）、硝酸根（NO3-）、亚硝酸根（NO2-）等。由于它们不能和溶液中的阳离子形成难溶性盐类，而且不被土壤带负电胶体所吸附，甚至出现负吸附，极易随水流失。（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。2、影响土壤对阴离子吸收的因素（1）阴离子的价数：一般价数愈大，吸收力愈强。土壤对一些常见阴离子的吸收力的大小顺序如下： Cl-、NO3-SO42-PO43-OH-OH-是个例外，虽为一价离子，但土壤对它的吸附力很强。这是因为OH-的离子半径小