第六章土壤胶体与土壤保肥供肥性二节-新-2013-10-16

1、1、本章基本原理是理解土壤吸收保肥性的基础2、重点掌握土壤胶体的构造、性质对土壤理化 性质全面深刻的影响3、重点掌握不同吸收保肥类型的含义和特点4、掌握土壤养分的特点及与土壤供肥性的关系教学目标 第一节第一节 土壤胶体及其性质土壤胶体及其性质 第二节第二节 土壤胶体的吸收保肥性土壤胶体的吸收保肥性 第三节第三节 土壤养分状况土壤养分状况 第四节第四节 土壤的供肥性土壤的供肥性 第六章第六章 土壤胶体与土壤保肥供肥土壤胶体与土壤保肥供肥性性 第一节第一节 土壤胶体及其基本特性土壤胶体及其基本特性 一、土壤胶体的概念及种类一、土壤胶体的概念及种类 二、层状铝硅酸盐矿物的结晶构造和特性二、层状铝硅酸

2、盐矿物的结晶构造和特性 三、土壤胶体的基本构造（电层）三、土壤胶体的基本构造（电层） 四、土壤胶体的特性四、土壤胶体的特性 一、土壤胶体的概念及种类一、土壤胶体的概念及种类（一）（一）土壤胶体的概念土壤胶体的概念 在土壤中，直径小于在土壤中，直径小于2微米（或微米（或1微米）的固微米）的固体土粒为土壤胶体体土粒为土壤胶体。 土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。第一节第一节 土壤胶体及其

3、性质土壤胶体及其性质 1、无机胶体（矿质胶体）无机胶体（矿质胶体） 主要包括成分简单的硅、铁、铝的含水氧化物和主要包括成分简单的硅、铁、铝的含水氧化物和成成分复杂的各种类型的层状硅酸盐（主要是铝硅酸盐）分复杂的各种类型的层状硅酸盐（主要是铝硅酸盐）矿物。矿物。统称为土壤粘粒矿物或粘土矿物统称为土壤粘粒矿物或粘土矿物。 无机胶体在土壤中所占比例最大，它的组成和数无机胶体在土壤中所占比例最大，它的组成和数量量对土壤的理化性质影响较大。对土壤的理化性质影响较大。 （二）土壤（二）土壤 胶体种类胶体种类 土壤胶体按其成分和来源可分为土壤胶体按其成分和来源可分为无机胶体、有机无机胶体、有机胶体和有机无机

4、复合体胶体和有机无机复合体。3有机无机复合体有机无机复合体 在农业土壤的耕层中，有机胶体一般很少单独在农业土壤的耕层中，有机胶体一般很少单独存在，绝大部分与无机胶体通过物理、化学或物理存在，绝大部分与无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用，紧密结合在一起形成有机无机复合体，化学的作用，紧密结合在一起形成有机无机复合体，这一复合体对土壤的保肥供肥性及土壤的孔性、通这一复合体对土壤的保肥供肥性及土壤的孔性、通透性、耕性等多种理化性质产生重要影响。透性、耕性等多种理化性质产生重要影响。 2有机胶体有机胶体 主要是腐殖质，还有少量的木质素、蛋白质、主要是腐殖质，还有少量的木质素、蛋白质、多肽、纤维素等

5、。它们不如无机胶体稳定，较易被微多肽、纤维素等。它们不如无机胶体稳定，较易被微生物分解。生物分解。 （一）构造特征（一）构造特征 1、基本结构单位：、基本结构单位： 硅氧四面体和铝氧八面体硅氧四面体和铝氧八面体 即硅氧片和铝氧片（单位晶片）即硅氧片和铝氧片（单位晶片）二、层状铝硅酸盐矿物的结晶二、层状铝硅酸盐矿物的结晶 构造和特性构造和特性 （1）硅氧四面体和硅氧片）硅氧四面体和硅氧片 硅氧片是由硅四面体连接而成，一个硅四面硅氧片是由硅四面体连接而成，一个硅四面体是由一个硅原子和四个氧原子所组成。体是由一个硅原子和四个氧原子所组成。 两种元素能组成一个结构单位的原因：两种元素能组成一个结构单位

6、的原因： 一方面一方面因为硅原子具有正原子价，而氧原因为硅原子具有正原子价，而氧原子具有负原子具有负原子价，故两者能相互吸引而形成稳子价，故两者能相互吸引而形成稳固的结构单位。固的结构单位。 另一方面另一方面与其原子大小有关，四个氧原子与其原子大小有关，四个氧原子堆积成四面时，堆积成四面时， 其间所形成的空隙半径为其间所形成的空隙半径为0.32AO，硅原子的半径为，硅原子的半径为0.39AO， 硅氧四面体 硅氧四面体 构造图 在所有元素中以硅原子的半径最接近于氧在所有元素中以硅原子的半径最接近于氧间空隙的半径，故硅原子能嵌入四面体中而结间空隙的半径，故硅原子能嵌入四面体中而结构又不致破坏构又不

7、致破坏 许多个四面体共用底层氧原子形成了一许多个四面体共用底层氧原子形成了一层中间有空隙的六角形，称为硅氧片。层中间有空隙的六角形，称为硅氧片。 硅氧片连接方式侧视图 （2）铝氧八面体和铝氧片）铝氧八面体和铝氧片 铝氧片是由铝氧八面体连接而成。铝铝氧片是由铝氧八面体连接而成。铝氧八面体为六个氧原子（或氢氧原子团）围氧八面体为六个氧原子（或氢氧原子团）围绕一个铝原子构成。绕一个铝原子构成。图5-5 铝氧八面体 铝氧八面体构造图 水铝片(铝氧片)连接方式侧视图 六个氧原子相连构成八面体空隙半径为六个氧原子相连构成八面体空隙半径为0.58A0，与铝原子的半径，与铝原子的半径0.59A0相近，铝相近，

8、铝原子即嵌于其中，形成带有九个负电荷的原原子即嵌于其中，形成带有九个负电荷的原子群（子群（AlO6）9-，因有八个面，故称为，因有八个面，故称为铝氧铝氧八面体八面体。 许多铝氧八面体通过共用氧原子相互连许多铝氧八面体通过共用氧原子相互连接成片，称为接成片，称为铝氧片铝氧片。2、单位晶层、单位晶层 由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式在合物。硅片和铝片以不同的方式在C轴方向轴方向堆叠，形成层状铝硅酸盐的晶层。两种晶堆叠，形成层状铝硅酸盐的晶层。两种晶片配合比例不同，构成

9、片配合比例不同，构成1：1和和2：1型晶层。型晶层。图5-9 高岭石(1:1)晶体结构示意图 图 蒙脱石(2:1型)晶体结构示意图（二）主要粘土矿物的构造及性质（二）主要粘土矿物的构造及性质 根据晶体内所含硅氧片与铝氧片的数目和排列方式不同，硅酸盐矿物主要分为以下三类： 1高岭石类高岭石类 这类矿物包括高岭石、迪恺石、埃洛石和珍珠石等，其共同特点有以下几方面：图5-9 高岭石(1:1)晶体结构示意图 。 由一个硅氧片和一个铝由一个硅氧片和一个铝氧片重叠而成。即将铝氧片重叠而成。即将铝氧片中底层的氧重叠于氧片中底层的氧重叠于硅氧片顶层氧离子上，硅氧片顶层氧离子上，再在铝层的顶居氧上接再在铝层的顶

10、居氧上接上一个氢，形成稳定的上一个氢，形成稳定的矿物晶架。又称为二片矿物晶架。又称为二片型。型。 （1）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠而成，故称为而成，故称为1：1型矿物型矿物。 （2）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附阳离子能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量阳离子能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量只有只有3-15cmol.Kg-1。 （3）当晶架重叠时，晶层一面全是）当晶架重叠时，晶层一面全是OH，另一，另一面全是面全是O， 晶层间通过氢键联接，使晶层间晶层间通过氢键联接，使晶层间距离距离固定而不易膨胀，因而水分

11、子和养分离子很难进固定而不易膨胀，因而水分子和养分离子很难进入晶层之间。入晶层之间。 （4）比表面小，仅）比表面小，仅5-20m2/g，因此粘结性、，因此粘结性、粘着性、可塑性均很弱。粘着性、可塑性均很弱。 高岭石类矿物在我国南方热带亚热带土壤中普高岭石类矿物在我国南方热带亚热带土壤中普遍存在。遍存在。 2、蒙脱石类、蒙脱石类 此类矿物包括蒙脱石（亦称微晶高岭石）、此类矿物包括蒙脱石（亦称微晶高岭石）、绿泥石、拜来石和蛭石等。其共同特点是：绿泥石、拜来石和蛭石等。其共同特点是： （1） 晶架结构都是由二层硅氧片夹一层铝氧片晶架结构都是由二层硅氧片夹一层铝氧片相间重叠形成，故称为相间重叠形成，故

12、称为2：1型矿物型矿物。 （2）晶架内普遍存在大量的同晶替代现象。同）晶架内普遍存在大量的同晶替代现象。同晶代换主要发生在两边的硅氧片中，一般以晶代换主要发生在两边的硅氧片中，一般以Al3+替代替代Si4+（如拜来石等）。这样替代的结果，使（如拜来石等）。这样替代的结果，使矿物带有负电荷，因此蒙脱类粘粒矿物一般都有矿物带有负电荷，因此蒙脱类粘粒矿物一般都有较强的吸附阳离子的能力，代换量也高，可达较强的吸附阳离子的能力，代换量也高，可达80-100cmol.Kg-1，保肥力强。，保肥力强。 图 蒙脱石(2:1型)晶体结构示意图 二层硅氧片与一二层硅氧片与一层铝氧片重叠层铝氧片重叠而成。即而成。即

13、1 1：1 1型铝氧片上再型铝氧片上再倒置一层硅氧倒置一层硅氧片与之重叠，片与之重叠，又称三片型。又称三片型。 （3）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分子和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。子和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。 （4）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比表面积为表面积为700-800m2/g。这就使含蒙脱石类矿物。这就使含蒙脱石类矿物多的土壤，其粘结性、粘着性、可塑性都很强，多的土壤，其粘结性、粘着性、可

14、塑性都很强，对耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的对耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的栗钙土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区栗钙土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区的灰褐土中也含有蒙脱石。的灰褐土中也含有蒙脱石。 3水云母类水云母类 此类矿物包括水白云母、水黑云母、伊利此类矿物包括水白云母、水黑云母、伊利石，而以伊利石为代表，其石，而以伊利石为代表，其特点特点是：是： （1）构造上同属构造上同属2：1型，在晶架基面上能型，在晶架基面上能吸附阳离子，这与蒙脱石类相似。但伊利石吸吸附阳离子，这与蒙脱石类相似。但伊利石吸附的阳离子主要是钾离子（也有附的阳离子主要是钾离子（也有Ca2+

15、、 Mg2+、H+等），因此富含伊利石粘土矿物的土壤，钾等），因此富含伊利石粘土矿物的土壤，钾元素储量较丰富。元素储量较丰富。 （2）吸附于伊利石晶层间的钾离子，实际吸附于伊利石晶层间的钾离子，实际上是半陷在硅氧片的六角形晶穴内，它同时受上是半陷在硅氧片的六角形晶穴内，它同时受相邻两晶层负电荷的吸附，使它们不易张开。相邻两晶层负电荷的吸附，使它们不易张开。若晶层间吸附的全是钾离子，伊利石就失去了若晶层间吸附的全是钾离子，伊利石就失去了胀缩性。伊利石的这种不易涨缩的特性，使它胀缩性。伊利石的这种不易涨缩的特性，使它和蒙脱石类矿物有明显的区别。和蒙脱石类矿物有明显的区别。 图图图 水云母(伊利石)

16、晶体结构示意图 晶片结构类似蒙脱石，四面体中的硅部分被铝取代，层间阳离子为K+， K+嵌入四面体层的六角孔隙中，由于强烈的静电作用使相临晶片紧密结合，水化时不膨胀，CEC=0 （3）颗粒为不规则的片状，比表面积为颗粒为不规则的片状，比表面积为100-200m2g。保肥力、吸湿性以及粘结性、粘着性。保肥力、吸湿性以及粘结性、粘着性和可塑性等均介于蒙脱石类和高岭石类之间。和可塑性等均介于蒙脱石类和高岭石类之间。 水云母类矿物广泛存在于我国多种土壤中，水云母类矿物广泛存在于我国多种土壤中，华北干旱地区的土壤里含量较高，南方土壤中含华北干旱地区的土壤里含量较高，南方土壤中含量较低。量较低。 此外，还有

17、其它的粘粒矿物，其中蛭石较为此外，还有其它的粘粒矿物，其中蛭石较为重要，它也属于重要，它也属于2：1型。蛭石的晶层构造与蒙脱型。蛭石的晶层构造与蒙脱石类似，但层间阳离子以石类似，但层间阳离子以Mg2+为主，有大量层间为主，有大量层间水。水。 4、绿泥石组、绿泥石组 富含富含镁铁镁铁及少量及少量铬铬的的硅酸盐黏土矿物硅酸盐黏土矿物。是。是2：1：1型晶层构造。有两个硅片、一个铝片型晶层构造。有两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。性质基本同蒙脱和一个镁片（或铝片）构成。性质基本同蒙脱石。石。 由两层四面体和两层八面体重叠而构成。又称四片层。实际是由2：1型矿物和一层水铝（镁）片相间重叠而成

18、的，又谓之“间层型”矿物。 （一）微粒核（胶核）（一）微粒核（胶核） 这是胶体微粒的核心物质，主要由二氧化硅、这是胶体微粒的核心物质，主要由二氧化硅、氧化铁、铝、铝硅酸盐、腐殖质以及有机无机复氧化铁、铝、铝硅酸盐、腐殖质以及有机无机复合胶体的分子群组成。合胶体的分子群组成。 （二）双电层结构（二）双电层结构 一般是由土壤胶核表面的电荷（主要是净负电一般是由土壤胶核表面的电荷（主要是净负电荷）和交换性离子的反电荷（主要是阳离子的正荷）和交换性离子的反电荷（主要是阳离子的正电荷）所构成。电荷）所构成。 三三、土壤胶体的基本构造（电层）、土壤胶体的基本构造（电层）1决定电位离子层（双电层内层）决定电

19、位离子层（双电层内层） 这是微粒核表面这是微粒核表面 带电荷的部分，由于这一层带电荷的部分，由于这一层带电的离子决定了胶粒的带电的离子决定了胶粒的电荷和电位，因此叫电荷和电位，因此叫决决定电位离子层。定电位离子层。 决定电位离子层的电荷符号和数量是土壤胶体决定电位离子层的电荷符号和数量是土壤胶体吸收代换性能的决定因素。吸收代换性能的决定因素。 2补偿离子层（双电层外层）补偿离子层（双电层外层） 由于微粒核的表面带电荷，能借静电引力由于微粒核的表面带电荷，能借静电引力吸附土壤溶液中相反电荷的离子，形成补偿离吸附土壤溶液中相反电荷的离子，形成补偿离子层。它又可分为两部分：子层。它又可分为两部分：

20、（1） 非活性的补偿离子层非活性的补偿离子层 （2）扩散层）扩散层 扩散层中的离子易与土壤溶液中同扩散层中的离子易与土壤溶液中同 号电荷的离子进行交换。号电荷的离子进行交换。 + + + + + +NH4+ Na+ + + + + 微微 粒粒 间间 溶溶 液液 图 6-1 一般胶体微粒结构示意图NH4 +- - - - - -Na+外微粒核内 胶体微粒胶体微粒 胶粒胶粒 胶核胶核 双电层双电层 决定电位离子（内）决定电位离子（内） 补偿离子层（外）补偿离子层（外） 非活性离子层非活性离子层扩散层扩散层 四、土壤胶体的特性四、土壤胶体的特性 （一）土壤胶体有巨大的比表面和表面能（一）土壤胶体有巨

21、大的比表面和表面能 比表面：指单位重量或单位体积物体的总表面积比表面：指单位重量或单位体积物体的总表面积 （cm2/g，cm2cm3）。）。 即比表面即比表面= 总面积总面积/质量质量 。 从上式可以看出，比表面和颗粒半径成反比，颗粒愈细，则比面愈大。 表表6-1 各级球状土粒的比表面各级球状土粒的比表面颗粒名称颗粒名称 球体直径（球体直径（mm） 比面（比面（Cm2/g） 粗砂粒粗砂粒 1 22.6中砂粒中砂粒 0.5 45.2细砂粒细砂粒 0.25 90.4粗粉粒粗粉粒 0.05 452中粉粒中粉粒 0.01 2264细粉粒细粉粒 0.005 4528粗粘粒粗粘粒 0.001 22641细

22、粘粒细粘粒 0.0005 45283胶粒胶粒 0.00005 452830 从表从表6-1可以看出，砂粒和粗粉粒的比可以看出，砂粒和粗粉粒的比面同粘粒相比是很小的，可以忽略不计，因面同粘粒相比是很小的，可以忽略不计，因此大多数土壤的比面主要决定于粘粒部分。此大多数土壤的比面主要决定于粘粒部分。 不同土壤的胶体组成不同，土壤的比不同土壤的胶体组成不同，土壤的比表面积也不同。表面积也不同。 一般土壤中有机质含量高，一般土壤中有机质含量高，2：1型粘粒矿物多，则比表面积大，如黑型粘粒矿物多，则比表面积大，如黑土。反之有机质含量低，土。反之有机质含量低，1：1型矿物多，型矿物多，则比表面积就小，如红壤

23、、砖红壤。则比表面积就小，如红壤、砖红壤。 （二）土壤胶体的凝聚和分散作用（二）土壤胶体的凝聚和分散作用 土壤胶体有两种不同的状态：土壤胶体有两种不同的状态： 溶胶溶胶 凝胶凝胶 胶体的凝聚作用：胶体的凝聚作用：胶体微粒下沉，由溶胶变胶体微粒下沉，由溶胶变 成凝胶的过程成凝胶的过程 分散作用：分散作用： 由凝胶分散成溶胶由凝胶分散成溶胶 凝聚作用凝聚作用 溶胶溶胶凝胶凝胶 分散作用分散作用 电荷数越多电荷数越多 离子的水化半径离子的水化半径 H+的特殊性的特殊性（单纯的质子，电场强度大，半径极小）（单纯的质子，电场强度大，半径极小） 影响因素是阳离子种类影响因素是阳离子种类 阳离子凝聚力的大小

24、排列顺序：阳离子凝聚力的大小排列顺序： Fe3+ Al3+ Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒土粒凝聚过程土粒凝聚过程 图 6-2 土粒凝聚过程单粒单粒单粒单粒单粒单粒Ca2+腐腐殖殖质质 图 6-3 Ca 2+凝聚作用 （三）土壤胶体的带电性（三）土壤胶体的带电性 1、土壤电荷的种类、土壤电荷的种类 土壤中所有胶粒都带电，一般有正负之分。土壤中所有胶粒都带电，一般有正负之分。 据电荷性质和起源分为永久和可变电荷。据电荷性质和起源分为永久和可变电荷。 永久电荷永久电荷 起源于矿物的同晶代换。电荷形成后，不随土壤环境（如不随土壤环境（如pH、电解质等）

25、变化而变化。、电解质等）变化而变化。可变电荷可变电荷 随介质随介质PH的变化而变化的电荷。的变化而变化的电荷。 可变电荷的产生是由于土壤固相表面从介质中吸附可变电荷的产生是由于土壤固相表面从介质中吸附离子或向介质中释出离子所引起的。离子或向介质中释出离子所引起的。 2、土壤胶体电荷的来源 土壤胶体电荷的来源： 分子解离分子解离同晶代换同晶代换晶格断键晶格断键（1）表面分子的解离）表面分子的解离 R-COOH RCOO- + H+ R-OH R-O- + H+ 高岭石的等电点为高岭石的等电点为5，当介质，当介质PH5时，表面的时，表面的OH基就解离出基就解离出H+，使其带负电。，使其带负电。 而

26、二、三氧化物（而二、三氧化物（R2O3）的解离）的解离 在酸性条件下（在酸性条件下（PHAl3+ H+Ca2+Mg2+ NH4+K+Na 影响阳离子交换能力的因素主要是离子的电荷影响阳离子交换能力的因素主要是离子的电荷数、离子水化半径及离子浓度。数、离子水化半径及离子浓度。 1、根据库仑定律，离子的电荷价愈高，受胶体、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。子大于二价的，二价的又大于一价的。 2、同价离子，离子半径越大，其水化程度越弱，离、同价离子，离子半径越大，其水化程度越

27、弱，离子外围的水膜薄，因而同负电胶体的距离较近，相互子外围的水膜薄，因而同负电胶体的距离较近，相互吸引力较大，而且具有较强的交换能力。吸引力较大，而且具有较强的交换能力。 一价离子种类一价离子种类 Li+ Na+ K+ NH+ Cs+ 未水化离子半径（未水化离子半径（nm）0.060 0.095 0.133 0.143 0.148水化离子半（水化离子半（nm） 1.003 0.790 0.537 0.532 0.509 离子在胶粒上的吸附力离子在胶粒上的吸附力 小小大大离子对其他离子的代换力离子对其他离子的代换力 小小大大表表6-2 离子半径及水化程度与交换能力的关系离子半径及水化程度与交换能

28、力的关系（三）阳离子交换量（三）阳离子交换量（CEC） 在一定在一定PH值（值（pH=7）时，每千克干土所含的）时，每千克干土所含的全 部 交 换 性 阳 离 子 的 厘 摩 尔 数 ， 用全 部 交 换 性 阳 离 子 的 厘 摩 尔 数 ， 用 c m o l（M+）Kg-1来表示来表示。 主要影响因素有：主要影响因素有： 1、胶体数量、胶体数量 质地愈粘重，含粘粒愈多的土壤，其交换量愈质地愈粘重，含粘粒愈多的土壤，其交换量愈大。大。 胶体类型不同交换量也有很大差异。有机胶体的胶体类型不同交换量也有很大差异。有机胶体的交换量最大；交换量最大； 硅铝铁率愈大，交换量也愈大；硅铝铁率愈大，交换

29、量也愈大； 2：1型粘粒矿物交换量大于型粘粒矿物交换量大于1：1型矿物。型矿物。 粘粒矿物的硅铝铁率：粘粒矿物的硅铝铁率： 粘粒矿物中粘粒矿物中SiO2的分子数与的分子数与R2O3（Al2O3+Fe203）的分子数的比率，称为硅铝铁分子率，简称硅铝铁的分子数的比率，称为硅铝铁分子率，简称硅铝铁率。率。 2胶体种类和成分胶体种类和成分3.土壤土壤PH值值 同一土壤，阳离子交换量随土壤PH值的升高而增加，因为土壤的可变负电荷数量随PH值的升高而呈增加趋势。 例 如 ： 某 一 土 壤 的 阳 离 子 交 换 量 为例 如 ： 某 一 土 壤 的 阳 离 子 交 换 量 为 1 5 cmol.Kg-

30、1，其中，其中Ca2+占占80，Mg2+占占15，K+占占5，在土壤耕层中所含，在土壤耕层中所含Ca2+、Mg2+、K+的数量为：的数量为：Ca2+：15 cmol.Kg-18012 cmol.Kg-1 土中含土中含Ca2+的克数为的克数为 1kg122010/1000=2.4gkg土土 每亩耕层中可交换钙的数量为（耕层土重按每亩耕层中可交换钙的数量为（耕层土重按15万万公斤亩计算）：公斤亩计算）： 2.4/1000150000Kg=360公斤亩公斤亩 同样可计算得同样可计算得K+和和Mg2+的数量。的数量。 据阳离子交换量，可计算出土壤胶体所保存的各据阳离子交换量，可计算出土壤胶体所保存的各

31、种阳离子的含量。种阳离子的含量。 （四）土壤的盐基饱和度（四）土壤的盐基饱和度 土壤胶体吸附的阳离子可分为两类：一类是盐基离子 ，包括Ca2+、Mg2+、NH+、K+、Na+等；另一类是致酸离子，即Al3+ 、H+。 土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分数称分数称 为土壤的盐基饱和度，即：为土壤的盐基饱和度，即：盐基饱和度（）盐基饱和度（）=交换性盐基离子总（交换性盐基离子总（cmolKg-）/阳离子交换量（阳离子交换量（cmolKg-） 如土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子，这一如土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子，这一土壤称为土壤称为盐基饱

32、和土壤；盐基饱和土壤； 若部分为交换性若部分为交换性H+和和 Al 3+ 离子时，则称为离子时，则称为盐基不盐基不饱和土壤。饱和土壤。 表6-3 我国几种土壤的盐基不饱和度 土壤类型 地点 PH 阳离子交换量 代换性氢 盐基不饱（表土） （cmol /kg） 和度 % 生草 广西邕宁 4.20 13.01 10.37 73.34 灰化土 四川壁山 4 . 87 6. 37 3. 34 61.86 红壤 广西桂林 5 .00 13.70 6. 61 47.93 棕壤 安徽嘉山 6.00 17.49 2.71 15.00 湖北孝感 7.97 7.85 0.42 2.35 盐基饱和度与土壤的酸碱性有

33、密切关系。一般而盐基饱和度与土壤的酸碱性有密切关系。一般而言，盐基饱和度大的土壤呈中性或碱性；饱和度小的言，盐基饱和度大的土壤呈中性或碱性；饱和度小的土壤呈酸性。土壤呈酸性。 第三节 土壤胶体对阴离子的 吸附交换 土壤胶体对阴离子也有静电吸附和专性吸附土壤胶体对阴离子也有静电吸附和专性吸附作用，但土壤胶体多数是带负电荷的，因此，在作用，但土壤胶体多数是带负电荷的，因此，在很多情况下，阴离子还可出现负吸附。很多情况下，阴离子还可出现负吸附。 虽然，从数量上讲，大多数土壤对阴离子的吸虽然，从数量上讲，大多数土壤对阴离子的吸附量比对阳离子的吸附量少，但由于它在植物营附量比对阳离子的吸附量少，但由于它

34、在植物营养、环境保护甚至矿物形成、演变等方面均有重养、环境保护甚至矿物形成、演变等方面均有重要作用，因此它一直是土壤化学研究中相当活跃要作用，因此它一直是土壤化学研究中相当活跃的领域。本节主要介绍土壤胶体对阴离子吸附的的领域。本节主要介绍土壤胶体对阴离子吸附的基本概念和原理。基本概念和原理。 (一一) 土壤对阴离子的静电吸附土壤对阴离子的静电吸附 当土壤胶体带正电荷时所引起的。有以下特点：当土壤胶体带正电荷时所引起的。有以下特点： 1、产生静电吸附的阴离子主要是、产生静电吸附的阴离子主要是Cl-、NO3-、ClO4-等，发生在双电层外层（扩散层），因此吸持等，发生在双电层外层（扩散层），因此吸

35、持松，易于解吸，是可交换性的。松，易于解吸，是可交换性的。 在阴离子中，磷酸根离子、硅酸根离子和某些有机酸的阴离子等易被土壤吸附；氯离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子很难被吸附或根本不被土壤吸附； 硫酸根、碳酸根等介于二者之间。 2、离子的电荷及其水合半径直接影响着离、离子的电荷及其水合半径直接影响着离子与胶体表面的作用力子与胶体表面的作用力 对于同一土壤，反号离子的价数越高，吸附力越对于同一土壤，反号离子的价数越高，吸附力越强；同价离子中，水合半径较小的离子，吸附力较强强；同价离子中，水合半径较小的离子，吸附力较强3、阴离子吸附与土壤表面正电荷数及密度相、阴离子吸附与土壤表面正电荷数及密度相关。

36、关。 土壤中铁、铝、锰的氧化物是产生正电荷的主要物土壤中铁、铝、锰的氧化物是产生正电荷的主要物质。在一定条件下，高岭石结晶的边缘或表面上的羟质。在一定条件下，高岭石结晶的边缘或表面上的羟基也可带正电荷。此外，有机胶基也可带正电荷。此外，有机胶 体表面的某些带正电体表面的某些带正电荷的基团如一荷的基团如一NH2+等也可静电吸附阴离子。等也可静电吸附阴离子。 4、阴离子吸附数量与土壤、阴离子吸附数量与土壤pH值有关值有关 pH值降低，正电荷增加静电吸附的阴离子增加。值降低，正电荷增加静电吸附的阴离子增加。pH7时，即使是以高岭石和时，即使是以高岭石和 铁、铝氧化物为主要胶铁、铝氧化物为主要胶体物质

37、的可变电荷土壤，其阴离子的静电吸附量也相体物质的可变电荷土壤，其阴离子的静电吸附量也相当低。当低。 (二二) 阴离子的负吸附阴离子的负吸附 电解质溶液加入土壤后，阴离子浓度相对电解质溶液加入土壤后，阴离子浓度相对增大的现象。增大的现象。 大多数土壤胶体一般情况下主要带负电荷，因大多数土壤胶体一般情况下主要带负电荷，因此会造成土壤中的阴离子互相排斥，此会造成土壤中的阴离子互相排斥，距离愈近斥力距离愈近斥力愈大，对阴离子排斥愈厉害，愈大，对阴离子排斥愈厉害，表现出较强的负吸附。表现出较强的负吸附。 1、负吸附的规律是随着土壤胶体数量和交换量、负吸附的规律是随着土壤胶体数量和交换量的增加而增加，随着

38、阴离子价数的增加而增加。的增加而增加，随着阴离子价数的增加而增加。 如在钠质膨润土中，不同钠盐的阴离子所表现出如在钠质膨润土中，不同钠盐的阴离子所表现出的负吸附次序为：的负吸附次序为：C1-=N03-SO4 2- K+、Ca 2+Ba 2+。 3、土壤胶体表面类型不同，对阴离子的负吸附、土壤胶体表面类型不同，对阴离子的负吸附作用也不一样。作用也不一样。 带负电荷愈多的土壤胶体，对阴离子的排斥作用带负电荷愈多的土壤胶体，对阴离子的排斥作用愈强，负吸附作用愈明显。愈强，负吸附作用愈明显。（三）土壤对阴离子的专性吸附（三）土壤对阴离子的专性吸附 指阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，与配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接通过共价键或配位键结合在固体的表面。 这种吸附发生在胶体双电层的内层，。因为这种吸附发生在胶体双电层的内层，。因为直接直接与胶体表面的配位离子（配位基）置换，故又称配与胶体表面的配位离子（配位基）置换，故又称配位基交换（粘粒矿物表面上的位基交换（粘粒矿物表面上的-OH原子团可与土壤溶原子团可与土壤溶液中的阴离子交换）。液中的阴离子交换）。 产生专性吸附的阴离子有产生专性吸附的阴离子有F-离