第三章 土壤的基本性质

第三章土壤的基本性质第1页，课件共129页，创作于2023年2月土壤的基本性质1、土壤孔性2、土壤结构性3、土壤耕性4、土壤胶体5、吸收性能6、酸碱性第2页，课件共129页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性、结构性和耕性第3页，课件共129页，创作于2023年2月一、土壤孔性是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土层中分布情况的综合反映。第4页，课件共129页，创作于2023年2月小孔隙大孔隙第5页，课件共129页，创作于2023年2月（一）、土壤比重和容重1、土壤密度（也叫土粒密度）：单位容积的固体土粒（不含粒间孔隙）的干重。单位g.cm-3。2、土壤比重（也叫土粒比重）：土粒密度与水的密度（4℃时)之比。无量纲。常取2.65。4℃时水的密度为1g.cm-3，因此土壤密度与土壤比重数值相等，但土壤比重无单位。在土壤学中，习惯上两者混用。第6页，课件共129页，创作于2023年2月3、土壤容重：单位容积土体（包括孔隙）的干质量。土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内。紧实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。土壤容重（g/cm3)土壤容重（g/cm3)泥炭蓬松盐土灰化层黑钙土耕层沼泽土0.20~0.500.80~1.000.80~1.001.10~1.301.10~1.30黄土土壤碱化层土壤龟裂层灌溉后土壤结壳1.35~1.501.50~1.701.70~1.901.60~1.90典型土壤容重对于大多数植物来说，土壤容重在1.14—1.26g/cm3之间比较适宜。第7页，课件共129页，创作于2023年2月松紧程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松适合稍紧紧实<1.01.0~1.141.14~1.261.26~1.30>1.30>6060~5656~5252~50<504、容重、孔隙度与土壤松紧程度关系土壤容重一般是比重的一半左右。第8页，课件共129页，创作于2023年2月5、土壤容重作用(1)计算工程土方量

土壤重量=土壤体积×土壤容重(2)估算各种土壤成分储量

(3)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额

(4)计算土壤三相比第9页，课件共129页，创作于2023年2月举例1：设耕层厚度0.2m，容重1.3t/m3，有机质含量，15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。

1hm2（104m2）0.2m土层计：

土壤重量=10000×0.2×1.3=2600t

有机质储量=2600×0.015=39.0t

全氮储量=2600×0.00075=1.95t2、上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为5%，要求灌水后达25%，则每公顷的灌水定额是多少？2600t*（25%-5%）=520t第10页，课件共129页，创作于2023年2月

土壤孔隙是土壤固相部分所占容积以外的空间，也就是液相和气相在土壤中所占的空间。土壤孔（隙）度又叫总孔度。土壤孔隙比是土壤中孔隙容积（液相和气相）与土粒容积（固相）的比值。都是土壤孔隙的数量指标，用以反映土壤孔隙总量的多少。

(二)土壤孔（隙）度和孔隙比一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。第11页，课件共129页，创作于2023年2月土粒容积=

（1—土壤容积

╳）100%

土壤容积

—

土粒容积

=

土壤容积

╳100%

孔隙容积

土壤孔隙度=

土壤容积

╳100%

土壤质量/密度=

（1—土壤质量/容重

╳）100%

容重=

（1—密度

╳）100%

1、第12页，课件共129页，创作于2023年2月2、土壤孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔隙容积/（土壤容积-孔隙容积）=孔隙度/（1-孔隙度）第13页，课件共129页，创作于2023年2月

把孔隙按照孔隙中水分被土壤吸持的力的大小划分为若干级。

（三）土壤中大小孔径的分级第14页，课件共129页，创作于2023年2月1、土壤水吸力和当量孔径土壤学中所说的孔隙直径，是指与一定的土壤水吸力相当的孔径，叫做当量孔径。其与孔隙的形状及其均匀性无关。土壤水吸力与当量孔径的关系：3当量孔径(mm)=

土壤水吸力

注：式中土壤水吸力以kPa或毫巴为单位第15页，课件共129页，创作于2023年2月2、土壤孔隙类型

按当量孔径大小及其作用，分为三类第16页，课件共129页，创作于2023年2月土壤总孔度（%）=非活性孔度（%）+毛管孔度（%）+通气孔度（%）其中：非活性孔度（%）=非活性孔容积/土壤容积毛管孔度（%）=毛管孔容积/土壤容积通气孔度（%）=通气孔容积/土壤容积3、土壤各种孔隙度的计算第17页，课件共129页，创作于2023年2月土壤吸足毛管水而排除重力水的条件下（即在田间持水量时）三种孔度依次代表土壤中的无效水、有效水（毛管水）、空气容量。毛管孔度（%）=（田间持水量-凋萎含水量）╳容重╳100%第18页，课件共129页，创作于2023年2月47.46%24.51%孔隙度大小颗粒相互填充是土壤孔隙度达到了最低值第19页，课件共129页，创作于2023年2月

耕层土壤总孔隙度为50~60%，其中通气孔隙度为8~10%以上，如能达到15~20%为最好；土体内的孔隙垂直分布为“上虚下实”。上部耕层（0~15cm)的孔度为55%左右，通气孔度15~20%，底层土壤（15~30cm）孔度和通气孔度分别为50%和10%左右。上虚有利于通气和种子的发芽，破土。“下实则有利于保水和扎稳根系。“上虚下实”是相对而言，下层必须保证一定孔度，有利于根系伸展，扩大觅水觅肥空间，有利于微生物活动，有利于土壤排水等。4、对于大多数作物适宜的孔隙状况：第20页，课件共129页，创作于2023年2月（四）、土壤孔性的影响因素及其调控

降雨或灌溉

土壤容重变化：灌（降）水前小于灌（降）水后

影响因素

有机质含量

有机质含量高的土壤孔度大，容重小，通气孔多；

土壤结构性

结构体（土团）内部较紧实，多小孔隙；结构体间则多为大孔隙；

不同结构体类型孔隙状况不同；

土壤质地

粘土孔度大，但以小孔隙为主，砂土孔度小，但以通气孔隙为多；

土壤性质

土粒排列方式

不同松紧状况土壤孔度不同；

排列疏松，大孔隙多一些；排列紧实则相反；

施肥

土壤容重变化：施肥前大于施肥后；施有机肥小于施化肥。耕作

土壤容重变化：耕作前大于耕作后；

外界因素

其它

……

第21页，课件共129页，创作于2023年2月二、土壤结构性（一）土壤结构性的概念土壤结构体：土壤中的土粒在内外因素的综合作用下，相互团聚成大小、形态和性质不同的团聚体，这种团聚体称为土壤结构或结构体。土壤结构性：结构体在土壤中的类型、数量、排列形式、孔隙状况以及稳定性的综合特性。第22页，课件共129页，创作于2023年2月土壤结构土壤结构体土壤结构性大小形状不良性状结构体理性结构体块状结构片状结构，鳞片状结构柱状结构，棱柱状结构核状结构团粒结构微团聚体孔性稳定性肥力特性水力学稳定性机械学稳定性生物学稳定性协调水、肥、气、热的能力和改善耕性能力孔隙度和孔隙级别第23页，课件共129页，创作于2023年2月1、长、宽、高三轴平均发展的似立方体型结构体。主要类型：块状结构体和核状结构体；(二)土壤结构体类型及特性肥力特点：块状结构体间粒间孔隙过大，不利于蓄水保水，易透风跑墒，出苗难；出苗后根不着土造成“吊根”现象，影响水、肥吸收；内部紧实，不利于扎根；第24页，课件共129页，创作于2023年2月核状结构：长、宽、高大致相近，边面棱角明显，较块状结构小。蒜瓣土核状结构体小孔隙过多，尤其是非活性孔隙过多，孔性不良，水、气不协调。第25页，课件共129页，创作于2023年2月柱状和棱柱状结构体：在土体中直立，棱角不显的叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体。立土2、垂直轴方向发达的条柱型结构体土壤肥力特点：结构体内部紧实，孔隙小而少，通气不良，根系难以伸入；结构体间易形成大的垂直裂隙，成为水、肥下渗通道，造成跑水、跑肥第26页，课件共129页，创作于2023年2月土壤肥力特点：结构体内部紧实，多为非活性孔隙，有效水少且通气不良，不利于扎根；结构体间裂隙太大，通气虽好，但易漏水、漏肥；卧土、平搓土3、水平轴方向发达的扁平型结构体主要类型：片状结构体；横轴大于纵轴，呈扁平状，出现于老耕地的犁底层。第27页，课件共129页，创作于2023年2月团粒结构：团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚体，直径约为0.25~10mm。微团聚结构指0.25mm以下的团聚体。蚂蚁蛋、米糁子4、近似球形的粒状结构体第28页，课件共129页，创作于2023年2月第29页，课件共129页，创作于2023年2月团粒结构土壤肥力特点：①具有多级孔隙；团粒内部多为毛管孔隙，团粒之间多为通气孔隙。大孔隙通气、透水，小孔隙保水、蓄水。能协调水分和空气的矛盾。（原因与其形成过程有关）第30页，课件共129页，创作于2023年2月②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾；大孔隙有充足的氧气供应，好气性微生物活动旺盛，有机质分解快；小孔隙中有机质进行嫌气分解，速度慢而使养分得以保存。第31页，课件共129页，创作于2023年2月③能稳定土壤温度，调节土壤热量状况；④团粒结构降低了土粒间的粘着性、粘结性，减少了耕作阻力，提高了耕作质量，土壤耕性好；⑤有利于作物根系的伸展和生长；团粒间较疏松，根系穿插容易；团粒内部相对紧密，有利于根系的固着；第32页，课件共129页，创作于2023年2月不良结构体：

块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体总孔隙度小，主要是小的非活性孔隙，结构体之间大的通气孔隙，往往成为漏水漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯断根系。良好结构体：团粒结构体不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。第33页，课件共129页，创作于2023年2月(三)团粒结构体的形成1、团粒结构的形成过程：团粒结构形成的过程有“多级团聚说”和“粘团说”。分两阶段。第一阶段：单粒（或粘粒）在胶体凝聚、水膜粘结以及胶结作用下形成初级复粒或致密的小土团。稳定性差，易分散。第34页，课件共129页，创作于2023年2月第二阶段：各种胶结物质（粘粒、有机物质等）在外力作用（如生物的穿插、分割、挤压等作用、干湿交替、耕作等）下，使初级复粒进一步相互逐级粘合、胶结、团聚，依次形成第二级、第三级……微团聚体，再经多次聚合，最终成为大小形状不同的团粒结构体。因此，团粒结构不仅孔度大，而且具有多级孔隙。第35页，课件共129页，创作于2023年2月第36页，课件共129页，创作于2023年2月单个土粒团聚体微团粒第37页，课件共129页，创作于2023年2月2、团粒结构形成的必备条件（1）胶结物质（成型内力）a,有机胶体。腐殖质，多糖等。b,无机胶体。粘土矿物、铁铝氧化物等。c,胶体凝聚物质。属金属盐类。第38页，课件共129页，创作于2023年2月砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖质第39页，课件共129页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Ca2+腐殖质第40页，课件共129页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Fe2+腐殖质Fe3+Al3+第41页，课件共129页，创作于2023年2月a,土壤生物作用b,干湿交替、冻融交替和晒垡作用：冻融交替作用：c,土壤耕作作用：（2）成型动力（成型外力）第42页，课件共129页，创作于2023年2月立方体型、条柱型、片状型结构体多由单粒直接粘结而成，或由已有结构体在机械力作用下沿一定方向破裂而成，没有经过多次复合和团聚作用。因此，其孔性不良。（四）其它结构体的形成第43页，课件共129页，创作于2023年2月目标：恢复和促进土壤团粒结构的形成，改良不良结构性状。措施：（1）增施有机肥料；（2）合理轮作；（3）正确耕作；（4）科学的土壤管理：合理灌溉、晒垡；酸性土壤施用石灰，碱性土壤施用石膏改良等；（5）应用土壤结构改良剂；(五)土壤结构的改善和恢复第44页，课件共129页，创作于2023年2月(一)土壤耕性:土壤在耕作时所表现的特性。内容：①耕作时的难易程度；②耕作质量的好坏；③适宜耕作时间的长短；影响因素：土壤物理性质，尤其是土壤物理机械性；三、土壤物理机械性与耕性第45页，课件共129页，创作于2023年2月概念:是多项土壤动力学性质的统称，主要包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性等。1、粘结性和粘着性土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。土壤干燥：由土粒本身的分子引力引起；土壤湿润：土粒-水–土粒间的分子引力；(二)土壤物理机械性第46页，课件共129页，创作于2023年2月土壤粘着性：土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着在外物表面的性能。由土粒-水–外物间的分子引力引起；粘结性和粘着性：耕作时产生阻力的主要原因。第47页，课件共129页，创作于2023年2月2、影响因素(1)土壤质地：土粒愈细，粘结性和粘着性愈强；(2)土壤含水量：含水量愈少，粘结性愈强（纯砂土干燥时无粘结性）；土壤干燥时无粘着性，随含水量增加而增加，超过一定含量后则下降。(3)土壤有机质含量(4)土壤结构：团粒结构减少了土团的接触面，使粘结性和粘着性有所降低；(5)土壤代换性阳离子的组成第48页，课件共129页，创作于2023年2月概念:是土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当在外力解除和土壤干燥后，仍能保持该种形状的性能。影响因素：(1)、土壤含水量：干土没有可塑性，当水分含量增加，土壤才表现可塑性。重要概念：下塑限、上塑限、塑性值（塑性指数)；3、土壤可塑性第49页，课件共129页，创作于2023年2月(2)、土壤质地：土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑性愈强；(3)、土壤有机质含量：可以提高土壤上、下塑限，但一般不改变塑性值。(4)、土壤矿物组成：蒙脱石类分散度高，塑性值大，高岭石类分散度低，塑性值小。(5)、土壤代换性阳离子的组成土壤在塑性范围内不宜耕作，一方面阻力大，另方面耕作时形成的土团、土块容易保持，不易散碎；第50页，课件共129页，创作于2023年2月概念:土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩的性能。影响因素：土壤胶体类型；4、土壤胀缩性各种阳离子对膨胀的作用次序如下:第51页，课件共129页，创作于2023年2月含水量情况

干燥

湿润

潮湿

泥泞

饱和

过饱和

土壤状态

坚硬

酥软

软

粘韧

浓浆

粘滞

液态流动

粘结性

强

少

粘着性

无

无

弱

有

有

无

土壤物理性质

可塑性

无

无

有

有

无

无

耕作阻力

大

小

大

大

大

小

耕作质量

成土块不散碎

易碎

土块

土块

浓泥浆

稀泥浆

宜耕性

不宜

宜旱耕

不宜

不宜

不宜

水耕

土壤物理机械性与耕性的关系第52页，课件共129页，创作于2023年2月第二节土壤胶体与土壤的吸附性能要点:土壤胶体的概念及基本特性；土壤胶体的组成；土壤胶体产生电荷的原因；土壤的阳离子交换作用；土壤的阴离子交换作用；第53页，课件共129页，创作于2023年2月一、土壤胶体的概念土壤胶体通常是指直径小于1µm的固体颗粒。也有人把直径为0.001—2µm的土粒称为土壤胶体。

第54页，课件共129页，创作于2023年2月1、无机胶体：包括层状硅酸盐类的粘土矿物和铁、铝、硅等的氧化物及其水合类的粘土矿物。（1）层状硅酸盐矿物。是土壤粘粒的主要矿物，由两个基本单元构成，即硅氧四面体和铝氧八面体。二、土壤胶体的种类第55页，课件共129页，创作于2023年2月铝硅酸盐黏粒矿物的基本结构单元硅氧四面体：硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。（SiO44-→Si2O52-→Si4O104-）中心孔0.32nmSi-0.39nm[SiO4]4-第56页，课件共129页，创作于2023年2月硅氧片第57页，课件共129页，创作于2023年2月铝氧八面体铝氧八面体：(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44-)[AliO6]9-铝原子的半径0.057nm中心孔隙为0.058nm第58页，课件共129页，创作于2023年2月铝氧片共用上下两层氧原子形成片第59页，课件共129页，创作于2023年2月层状硅酸盐矿物的晶层由硅氧片和水铝片叠合而成，由于叠合方式不同，形成不同的层状硅酸盐矿物。由一个硅片和一个铝片叠合而成的，称1:1型矿物，主要有高岭石组矿物；另一类由两层硅片中间夹一层铝片叠合而成的，称2:1型矿物，主要有蒙脱石组矿物。第60页，课件共129页，创作于2023年2月高岭石组粘粒矿物（1：1型矿物）1:1型单位晶层:由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。第61页，课件共129页，创作于2023年2月包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等特点：(1)1:1型单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8(2)膨胀性小晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键(3)电荷数量少同晶替代极少(4)颗粒较大（有效直径0.2～2μm）可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱高岭石组黏粒矿物（1：1型矿物）第62页，课件共129页，创作于2023年2月2:1型单位晶层：由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。蒙脱石组黏粒矿物（2：1型矿物）第63页，课件共129页，创作于2023年2月蒙脱石组黏粒矿物（2：1型矿物）包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等特点：(1)2:1型单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O

(2)膨胀性大晶层以分子引力联结，晶层间距：蒙脱石0.96～2.14nm蛭石0.96～1.45nm(3)电荷数量大同晶替代现象普遍(4)颗粒较细，呈片状可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利第64页，课件共129页，创作于2023年2月

（2）含水铁、铝氧化物。是硅酸盐矿物彻底风化的产物。热带亚热带土壤中，这类矿物占优势。第65页，课件共129页，创作于2023年2月2、有机胶体：土壤中的有机物，尤其是腐殖质，是土壤中含有的一类分子量大，结构复杂的高分子化合物，具有明显的胶体性质。第66页，课件共129页，创作于2023年2月3、有机-无机胶体土壤中的有机和无机胶体通过物理、化学和物理化学的作用，相互结合在一起形成有机-无机复合体。通过钙离子、铝离子或铁离子为键桥将二者连接起来。COO-Ca-O-SiSi-O-Ca-OOCSi-O-Ca-OOCCOO-Ca-O-SiR第67页，课件共129页，创作于2023年2月三、土壤胶体的构造+++++++-++-+-+-+-+-++--+--++-+本体溶液扩散层双电层结构：当静电引力与热扩散相平衡时，在带电胶体表面与溶液的界面上，形成的由一层固相表面电荷与一层溶液中相反符号离子所组成的电荷非均匀分布的空间结构决定电位离子层非活性补偿离子层微粒核第68页，课件共129页，创作于2023年2月1、微粒核（胶核）：核心、基本物质。腐殖质、SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有机无机胶体分子群。2、双电层：（1）决定电位离子层：是固定在胶核表面，并决定其电荷和电位一层离子。它是由胶体表面的分子解离为离子，或从溶液中吸附某一种离子而构成。（2）补偿离子层：由于胶体表面决定电位离子层带电，产生电场和静电引力，吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，形成补偿离子层。第69页，课件共129页，创作于2023年2月A.非活性补偿离子层：补偿离子层的内层，靠近决定电位离子层，受到的静电引力强，离子被牢牢吸引，成平行密实排列，不易自由解离，只能随着胶核移动。B.扩散层：在非活性补偿离子层的外面，受到的静电引力小，活动性大。同时还受使离子均匀分布的热运动的影响，使此层阳离子随离子距胶粒表面距离的增大而减少，由稠密到稀疏，呈扩散状态。第70页，课件共129页，创作于2023年2月四、土壤胶体的特性1、土壤胶体比表面和比表面能

比表面：指单位重量或单位体积物体的总表面积（cm2/g，cm2/cm3）。2:1型黏土矿物,腐殖质具有巨大的比表面

第71页，课件共129页，创作于2023年2月比表面能（吸附能力产生的主要原因）物体内部分子处在周围分子之间，在各个方向上受到吸引力相等而相互抵消，表面分子则不同，由于它们与外界的液体或气体介质相接触，因而在内、外方面受到的是不同分子的吸引力，不能相互抵消，所以具有多余的表面能，这种能量产生于物体表面，故称为表面能。第72页，课件共129页，创作于2023年2月2、土壤胶体电荷：可分为永久电荷和可变电荷两种。永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。可变电荷定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。第73页，课件共129页，创作于2023年2月

①同晶置换：指在成土过程中，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而电荷符号相同的离子所取代，但其晶层结构未变的现象。如硅氧片中的Si4+被Al3+所取代，水铝片中的Al3+被Mg2+、Fe2+所取代，而使晶层产生剩余负电荷。土壤胶体产生电荷的原因第74页，课件共129页，创作于2023年2月②断键

硅酸盐粘土矿物在风化破碎时，引起晶层断裂，使硅氧片和水铝片的断裂边角上出现电性未中和的键，如Si—O--,Al—O--。

一般认为断键是引起高岭石带电的主要原因，对2：1型矿物也有一定的重要性。腐殖质胶体也常发生碳键断裂，从而产生剩余负电荷，这也是引起腐殖质胶体带电的原因。第75页，课件共129页，创作于2023年2月③表面分子的解离：指土壤胶体上的一些基团，如粘粒矿物晶格表面的OH基，腐殖酸分子的酸性含氧基团和羧基、以及粘粒中的无定形胶体随介质pH值的改变，发生解离。是大多数土壤胶体产生电荷的原因。表面分子解离产生的电荷数量和电荷符号，受介质pH的影响。第76页，课件共129页，创作于2023年2月④胶体表面从介质中吸附离子：如铁铝氢氧化物在低于其等电点的介质中，吸附H+而带正电；腐殖质上-NH2的质子化等；第77页，课件共129页，创作于2023年2月具有分散性和凝聚性：由土壤胶体的动电电位引起。由于胶粒有一定的动电电位，有一定厚度的扩散层相隔，而使胶粒均匀分散在粒间溶液中，使胶体表现出分散性；当加入电解质时，动电电位降低趋近于零，扩散层变薄进而消失，使胶粒相聚成团，表现出凝聚。三、土壤胶体的基本特性：第78页，课件共129页，创作于2023年2月土壤胶体分散性和凝聚性的调节：与电解质种类和浓度密切相关。不同电解质使胶体呈现出不同的动电电位。一价离子的电动电位大于二价大于三价；电动电位大的，分散性强，凝聚性弱；按照凝聚力的大小，土壤溶液中最常见的阳离子排列顺序：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+

电解质浓度增大，也可降低电动电位,使溶胶变为凝胶。第79页，课件共129页，创作于2023年2月四、土壤胶体对离子的吸附作用土壤胶体的收性能：土壤能吸附并保持一些物质的性质。吸附类型：①机械吸附：指土壤对进入其中的固体物质的机械阻留作用。②物理吸附：借助土壤表面张力而吸附在土壤颗粒表面的物质分子。吸收性能的概念及吸收性能类型:第80页，课件共129页，创作于2023年2月③化学吸附：是指进入土壤溶液的某些成分经过化学作用，生成难溶性化合物或沉淀，而保存于土壤中的现象。主要是土壤溶液中的阴离子发生此种吸附。④生物吸附：借助于生活在土壤中的生物的生命活动，把有效性养分吸收、积累、保存在生物体中的作用，又称为生物固定。第81页，课件共129页，创作于2023年2月⑤物理化学吸附：发生在土壤溶液和土壤胶体界面上的物理化学反应。土壤胶体借助于极大的表面积和电性，把土壤溶液中的离子吸附在胶体的表面上保存下来，避免这些水溶性的养分的流失，被吸附的养分离子还可被解吸附下来被利用，也可通过根系接触代换被利用。包含阳离子吸附和阴离子吸附第82页，课件共129页，创作于2023年2月五、土壤的阳离子交换作用阳离子交换作用：土壤溶液中的阳离子将胶体上吸附的阳离子代换下来，即溶液中的离子与胶体表面的离子互换位置，这种作用称为~。包含两个同时进行的过程：离子吸附：溶液中的离子被吸附到胶体表面上。离子解吸附：胶体表面的离子脱离胶体进入溶液。第83页，课件共129页，创作于2023年2月（一）阳离子交换作用的基本特征①可逆反应：

这对植物营养的供应有重要的意义。当植物从土壤溶液中吸收了阳离子后，胶体上的交换性阳离子会迅速补给到土壤溶液中。②等当量进行：以离子价为依据的等当量交换。H+土壤胶体土壤胶体NH4+NH4+H+Mg2+2K++3Ca2+Ca2+Mg2+Ca2+Ca2++2K++2NH4++2H+第84页，课件共129页，创作于2023年2月③受质量作用定律的支配：可逆反应，在特定温度有平衡常数。离子价数低、交换能力较弱的阳离子，如提高浓度则可交换离子价数高、交换能力较强的阳离子。④交换过程迅速。第85页，课件共129页，创作于2023年2月（二）影响阳离子交换能力的因素1)离子的电荷数量:M3+>M2+>M+;2）离子半径及水化程度：同价离子，离子半径越大，水化程度越弱，则水化半径越小，其代换能力越强，如K+>Na+。2)离子浓度：阳离子交换作用受质量作用定律支配。交换力弱的离子如果浓度足够大，也可以交换吸着力很强而浓度小的离子。第86页，课件共129页，创作于2023年2月衡量土壤保肥能力强弱的重要指标

——阳离子交换量（CEC）概念：是指在一定pH值条件下，每千克干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。因CEC随pH而变化，一般控制在pH7条件下测定。

CEC（Cmol/kg）

1010～20

20保肥力弱中等强

第87页，课件共129页，创作于2023年2月

土壤胶体

CEC[cmol(+).kg-1]

腐殖质蛭石蒙脱石伊利石高岭石倍半氧化物200100-15070-9510-403-152-4不同类型土壤胶体的阳离子交换量第88页，课件共129页，创作于2023年2月（1）胶体的数量；（2）胶体的种类：有机与无机胶体；粘土矿物类型；（3）土壤pH值：影响离子的解离；（三）影响CEC的因素：第89页，课件共129页，创作于2023年2月盐基离子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等（四）土壤胶体上吸附的阳离子种类：致酸离子：H+、Al3+；第90页，课件共129页，创作于2023年2月土壤的盐基饱和度：土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分数。

盐基饱和度与土壤的酸碱性密切相关。盐基饱和度基本上决定着土壤的酸碱性。一般而言，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。相关概念

100%第91页，课件共129页，创作于2023年2月阳离子交换量和盐基饱和度都受土壤pH值影响；在pH5至6范围的暖湿地区的矿质土壤，pH每变动0.10，盐基饱和度相应变动5%。第92页，课件共129页，创作于2023年2月盐基饱和度≥80%的土壤，一般认为是很肥沃的土壤盐基饱和度为50~80%的土壤为中等肥力水平盐基饱和度低于50%的土壤肥力水平较低，因为阳离子组成单一。（五）盐基饱和度也可以作为判断土壤肥力水平的指标第93页，课件共129页，创作于2023年2月（六）交换性阳离子的有效度1、植物对土壤胶体上的交换性阳离子的吸收方式：（1）根毛直接和土壤胶体接触交换：根在生长过程中释放出的H+直接与土壤胶体上的交换性盐基离子直接交换；（2）通过溶液吸收：交换性阳离子被交换到溶液中，然后被植物吸收；土壤胶体NH4+NH4+2K++4H+土壤胶体4H++2K++2NH4+第94页，课件共129页，创作于2023年2月（1）植物的呼吸强度；（2）根毛的CEC；（2）土壤胶体上交换性阳离子的有效性；2、植物吸收交换性阳离子的能力和下列因素密切相关：第95页，课件共129页，创作于2023年2月（1）交换性阳离子的饱和度概念：指土壤中某种交换性阳离子的数量占CEC的百分数。离子的饱和度愈高，被交换解吸的机会愈多，有效度愈高；3、影响交换性阳离子有效度的因素：土壤CEC[Cmol(+)/kg]交换性钙[Cmol(+)/kg]饱和度(%)A8675B301033土壤阳离子交换与离子饱和度第96页，课件共129页，创作于2023年2月在生产上的应用：要使有限的肥料在短期内发挥较大的效果，则因使肥料相对集中在根系施用（如条施或穴施），而不宜分散撒施；相同数量的化肥，砂土上的肥效见效快，而粘土见效慢。原因就在于该养分离子的有效度砂土大于粘土。第97页，课件共129页，创作于2023年2月3、影响交换性阳离子有效度的因素：（2）土壤中的陪补离子效应在土壤胶体上同时吸附着多种阳离子，对其中某种离子来说，其余的各种阳离子都称为它的陪补离子。土壤胶体NH4+NH4+H+Mg2+H+2K+陪补离子不同，对某一指定离子的有效度也不同。陪补离子与土壤胶体之间的吸附力愈大，与之共存的阳离子愈易解吸，有效性愈高。第98页，课件共129页，创作于2023年2月（3）粘土矿物类型的影响不同类型的粘粒矿物，由于晶体构造特点不同，吸附阳离子的位置各不相同，释放的难易也不同。在离子饱和度相同的情况下，蒙脱石吸附的钙的有效度低于高岭石，原因在于蒙脱石吸钙是在晶层间，高岭石则在表面。要发挥相同的效果，对不同类型的粘粒矿物应要求不同的离子饱和度。3、影响交换性阳离子有效度的因素：第99页，课件共129页，创作于2023年2月（4）阳离子的非交换性吸收指层状铝硅酸盐粘粒矿物晶层表面的六个硅氧四面体联成的六角型网穴，其半径与K+和NH4+相接近。当粘粒矿物脱水收缩时，晶层表面所吸附的K+和NH4+极易陷入上述网穴中而成为非交换性阳离子，使其有效性降低。3、影响交换性阳离子有效度的因素：第100页，课件共129页，创作于2023年2月六、土壤的阴离子交换作用阴离子交换作用：土壤中带正电荷的胶体所吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。特点：（1）属静电吸附，发生在双电层外层，易解吸。（2）受质量作用定律支配：离子价数低、交换能力较弱的阴离子，如提高浓度则可交换离子价数高、交换能力较强的阴离子。（3）无明显的等当量关系，原因在于阴离子吸附往往与化学固定作用相伴生。如FePO4、Ca3(PO4)2沉淀等。第101页，课件共129页，创作于2023年2月1、阴离子吸附类型：（1）易被吸附的阴离子：如H2PO4-、HPO42-和PO43-、HSiO3-以及某些有机酸的阴离子等。（2）很少或根本不被吸附的阴离子：如Cl-、NO3-等，易流失。（3）介于上述两者之间的阴离子：如SO42-

、HCO3-等。第102页，课件共129页，创作于2023年2月2、影响土壤对阴离子吸收的因素：（1）阴离子的价数；（2）胶体类型：土壤中铁、铝氧化物愈多，对阴离子的吸收也愈多。（3）土壤pH;第103页，课件共129页，创作于2023年2月七、离子交换对土壤肥力的影响土壤离子交换对土壤养分状况的影响：影响土壤的保肥性，黏性土吸收能力强，可以一次多施，沙性土，吸收能力弱，应少量多次；影响离子的供肥程度。影响土壤的酸碱性氢离子和铝离子较多的盐基不饱和土壤呈酸性，而盐基饱和土壤则呈中性或碱性。影响土壤的缓冲性：土壤胶体和土壤溶液组成一个缓冲体系。影响土壤的物理性质：土壤胶体的聚散特性受土壤胶体上的阳离子影响很大，从而影响土壤的结构性、耕性等。第104页，课件共129页，创作于2023年2月第三节土壤的酸碱性第105页，课件共129页，创作于2023年2月一、土壤的酸性土壤酸性的概念：当土壤溶液中H+浓度大于OH-时，土壤呈酸性反应；H+浓度小于OH-时，呈碱性反应，两者相等时则为中性反应。酸性的来源：土壤中含有致酸物质如酸性盐、有机酸、无机酸所致。第106页，课件共129页，创作于2023年2月(一)土壤酸化的机理1.氢离子的来源（1）水的解离：HOH⇌H++OH-

土壤胶体对氢离子吸附使得水的电离平衡被破坏。（2）碳酸解离：H2CO3⇌H++HCO3-（3）有机酸的解离：有机酸→H++R-COO-（4）酸雨：(干沉降和湿沉降—酸雨）（5）其它无机酸:施入土壤中生理酸性肥料产生的无机酸2.土壤中铝的活化当土壤胶体上交换性氢离子饱和度达到一定程度时，晶架结构解体，八面体中解体，铝离子释放出来成为活性铝，被胶体吸附称为潜性酸。第107页，课件共129页，创作于2023年2月1、活性酸度：由土壤中自由扩散于溶液中的H+浓度直接反映出来的酸度。2、潜在酸：由土壤胶体上所吸附的H+和Al3+所决定的酸度。(二)土壤酸度的类型：第108页，课件共129页，创作于2023年2月(1)交换酸土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反映出的酸度。

Al3++3H2OAl(OH)3+3H+用1mol/L的KCl(pH5.5～6.0)处理土壤，K+交换出氢离子或铝离子，通过滴定得到的酸度。交换性酸是酸度的容量因素，单位Cmol/kg。第109页，课件共129页，创作于2023年2月(2)水解酸

具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所产生的酸度。CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH

水解酸的测定是用1mol/L的CH3COONa(pH8.3)处理土壤。第110页，课件共129页，创作于2023年2月交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因用pH

8.3的CH3COONa，既测定出羟基化表面解离的H+，也测出了因Na+交换出的氢离子和铝离子产生的交换酸度，还包括了土壤溶液中的活性酸，因此测定结果是土壤总酸度。第111页，课件共129页，创作于2023年2月第112页，课件共129页，创作于2023年2月土壤溶液有弱酸强碱性盐的存在而使土壤呈碱性。土壤胶体没有致酸离子H+和Al3+，主要是碱金属或碱土金属离子。土壤碱性过高对植物生长不利，由于Na+过高，土壤物理性质恶化，黏性大，塑性强，造成“干时硬棒棒，湿时水汪汪”，生产力低下。二、土壤的碱性第113页，课件共129页，创作于2023年2月三、土壤酸碱性反应对作物生长的主要影响影响土壤中养分的转化和供应：（1）影响微生物的活性；（2）影响养分的溶解、释放与淋失；影响土壤理化性质；直接影响作物生长;第114页，课件共129页，创作于2023年2月四、土壤的酸碱性与养分有效性的关系第115页，课件共129页，创作于2023年2月

①土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。②pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。③pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH<5时，因土壤中的活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。而在pH>7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效