第八章树林.ppt

1、第八章土壤胶体与土壤交换性能，第一节土壤胶体，一、概念土壤胶体是指粒径小于0.001mm或小于0.002mm的土壤微粒。 现在的土壤胶体粒径的大小范围不是绝对的。 这是因为，胶体性质的出现，随着粒径变小而逐渐变强。 没有明确划分的界限。 二、胶体类型，一、土壤无机胶体：主要次级矿物为氧化硅类，三氧化物类和层状硅酸盐，二、胶体类型，二、土壤中的有机胶体主要是腐殖质，它是有机质在土壤微生物等作用下形成的。 3 .有机无机复合物是土壤腐殖质和黏土矿物通过混合和吸附结合，结合过程比较复杂。 三、黏土矿物的晶格结构，1、黏土矿物硅酸盐层的基本结构单元： (1)形成硅酸四面体片硅酸四面体片的原因：一个是硅

2、具有正原子价，氧具有负原子价，两者可以相互吸引。 第二个是关于原子的大小，4个氧原子堆积在四面体片上，其间形成的空隙与硅原子的大小基本相似。1、黏土矿物硅酸盐层的基本结构单元：(2)铝氧八面体铝氧八面体构成6个氧原子包围1个铝原子。2、单位晶片、(1)四面体片片在水平方向上，四面体片通过共有底部氧，在二维方向上无限延伸，排列成大致蜂窝抢先版状的四面体片片。2、单位晶片、(2)八面体片的八面体通过共有2个氧络离子，在平面二维方向上无限延伸，形成八面体片。3、单位晶体层、硅片和铝片以不同的方式化合，形成层状硅酸铝的单位晶体层。 根据硅片和铝片的配比，可以分为11型矿物和21型矿物，也可以分为两层矿

3、物和三层矿物。四，一些主要的土壤胶体和性质，(一)高岭石(kaolinite) 1，分布：是强化学风化条件下的产物，b是比较稳定的，2，晶格结构：二层型(1:1)，(1)高岭石(kaolinite )，1，高岭石(kaolinite )，(1) 小至高岭石(kaolinite )，3，比表面积： (1)概念单位m2/g (2)高岭石比表面积： 30m2/g。 (1)高岭石(kaolinite )、4、带电性： (1)带电原因：一部分电荷是晶格破裂引起的，且晶格表面的OH和OH2在土壤呈现强碱性的条件下放出氢质子，高岭石带有负电荷。 这种电荷称为可变电荷。 (2)带电量的多少高岭石带电量少。 (

4、二)伊利石，1，分布：主要分布于干燥半干旱地辖区。 2 .晶格结构：三层型(21 )黏土矿物中，硅酸盐层间由钾元素络离子连接，晶格距离比较稳定。 (二)伊利石，3，比表面积：晶格边缘具有膨胀收缩性，比表面积为100m2/g，其中外表面小，内表面比大4 .带电性：伊利石具有的电荷是通过同晶置换产生的。 其中一部分负电荷被钾元素络离子中和，伊利石的带电量比高岭石多。 该晶取代是在黏土矿物晶格的形成过程中，一部分晶格中的中央络离子被其他价数的阳络离子取代。 当四面体片中央的Si4置换为Al 3，八面体中央的Al 3置换为Mg 2时，将产生剩馀的负电荷。 产生的负电荷存在于硅酸盐层的晶格中，不受外界溶

5、液的影响，称为永久电荷或层电荷。 (三)蒙脱土，1，分布：主要分布于干旱和半干旱地辖区的土壤。 2 .晶格结构：三层型(2:1)黏土矿物，硅酸盐层间由钙元素络离子和镁络离子连接。3 .比表面积：硅酸盐层间的全部膨胀收缩性，内表面积非常大，比表面积为800 m2/g.带电性：带电的电荷通过同晶置换产生，带电量比伊利石多。 (4)含水氧化物、1 )含水氧化物的种类：含有非晶质的硅酸和含水氧化铁元素或氧化铝。 2 .硅酸的带电性：无定形的硅酸是各种铝硅酸盐经过化学风化过程的最后产物，其带电电荷是通过h解离产生的。 这种解离只能在碱性范围内达到很大的解离。 (四)含水氧化物、3、含水氧化铁元素或氧化铝

6、的种类为褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 这些个均为两性胶体，带电的电荷根据pH变化有很大差异，溶液发生偏振时，OH解离，变成(OH)2带正电。 溶液偏在于碱中时，h解离，变成(OH)2O带负电。 (五)腐殖质胶体，1，结构：高分子有机化合物，呈球形，具有三度空间网状结构。 2 .带电性：负电荷主要起因于羧基化学基和酚性羟基化学基解离出的氢络离子，与pH有关3 .腐殖质胶体中的NH2可以接受氢络离子，腐殖质胶体带正电荷。 胡敏酸结构、富里酸结构、第二节土壤阳络离子交换、一、土壤阳络离子交换过程： 1、概念：土壤胶体吸附阳络离子，在一定条件下与土壤溶液中的阳络离子交换是土壤阳络离子的交

7、换过程。 可参与交换过程的阳络离子为交换性阳络离子。土壤阳络离子交换过程，一、土壤阳络离子交换过程：二、特征：第一、可逆反应。 两种反应都不能进行到最后，只需不断地排除生成物，反复提取，就可以与胶体表面的钙元素络离子和钾元素络离子全部交换。其次，正络离子交换作用以等摩尔进行，即，钙元素络离子20g可以与钾离子39.1交换，一、 土壤阳络离子交换过程：第三，交换对温度的影响很小，与交换点的位置直接相关：外表面上的交换瞬间发生，一个小时内达到平衡，内表面上的交换达到平衡需要很长时间，但络离子在到达交换点前必须在晶体层的间隙中运动，受到络离子扩散规律的制约，因此需要达到平衡二、土壤阳络离子交换量、(

8、Cation Exchange Capacity)CEC 1，定义：在一定的pH下，土壤每1千克中所含的总交换性阳络离子的分摩尔数。 单位：公厘/公斤。 与旧单位me/100g土等量换算，二、土壤阳络离子交换量，二，意义：土壤交换量可以以土壤保肥力为做评估指标。 一般来说，小于10 cmol/kg，保肥力弱，大于1020 cmol/kg，保肥力中等20 cmol/kg，保肥力强。 三、影响土壤阳络离子交换量的因素有： 1、土壤质量的影响土壤质量越粘着，土壤的交换量变得越大。 一般：土壤质地砂土轻壤土中，重土壤粘土交换量cmol/kg 12 78 1518 2530，三，影响土壤阳络离子交换量的

9、因素2，腐殖质含量腐殖质含量越高，阳络离子交换量越大。 腐殖质容易带负电荷，腐殖质胶体具有极大的比表面积，交换量是200500cmol/kg。 3 .无机胶体种高岭石(6 cmol/kg )、伊利石(30 mol/kg )、蒙脱土(100 cmol/kg )、三、影响土壤阳络离子交换量的因素4、土壤的酸盐化学基性可变的负电荷腐殖质多的土壤，交换量受pH的影响变得显着，pH从2.5变成8.0 另外，高岭石、铁元素铝的含水氧化物中带电的电荷也受到酸碱环境的影响。 四、土壤盐化学基饱和度，1，盐化学基饱和度：土壤胶体上交换性盐化学基络离子占交换性阳络离子总量的比例。 土壤交换性阳络离子可分为酸络离子

10、(h，Al3 )和盐化学基络离子(k，Na，Ca2，Mg2等) 2种。 盐化学基络离子是植物必需的速效养分。、四、土壤盐化学基饱和度、二、盐化学基饱和度的意义：真实反映土壤有效速效养分含量大小。 在阳络离子总量大、盐化学基饱和度小的情况下，土壤中养分状况为盐化学基饱和度的80%的土壤，一般肥沃的盐化学基饱和度50%的土壤，处于中肥力水平。 盐化学基饱和度50%的土壤肥力低。 有必要采取施肥和石灰中和等措施改良土壤。 五、影响可交换性阳络离子有效性的因素，一、可交换性阳络离子的饱和度：饱和度大且该络离子有效性大的单个络离子的饱和度%=可交换性该络离子总量/阳络离子总量*100，五、影响可交换性阳

11、络离子有效性的因素，二、伴随络离子类型：对某些离子而言，与其共存的其他离子与胶体的键强度大的络离子，其自身的有效性低，对其他络离子的抑制能力小，有效性大。 各络离子抑制能力由强到弱依次为：纳金属钍络离子钾元素络离子镁络离子钙元素络离子氢离子铝，五，影响交换性阳离子有效性的因素，三，无机胶体种类：在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体上的有效性：高岭石比蒙脱石更红络离子的大小接近孔径，有效性降低。 例如，对于孔的半径是1.4埃，钾元素络离子的半径是1.33埃，铵根离子的半径是1.42埃，有效性低。第三节土壤胶体对阴络离子的吸附，一、土壤吸收阴络离子的原因1、两性胶体带正电荷的酸性Al(OH)3

12、 HCl=Al(OH)2 Cl- H2O盐化学基性al(oh)3naoh=al(oh )二、土壤中各种阴络离子的吸附方式为： 1、表面吸附络离子和硝酸伊2 .嵌入吸附：磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐和土壤胶体表面的铁元素和铝通过氧桥结合。 这个结合非常牢固。 二、土壤中各种阴络离子的吸附方式，根据阴络离子吸收的特点，施肥时采取相应措施，防止磷肥施用固定，防止硝态氮流失。 第四节络离子吸收置换作用的意义是：一、具有给土壤养分供给能力的络离子状态养分，在土壤胶体的络离子置换作用下保持在土壤中，这就是土壤的保肥性。 被土壤胶体吸收的络离子和土壤溶液之间的络离子可以可逆的交换，植物可以随时从土壤中获得养分，这

13、就是土壤的供肥性。 如果土壤具有较高的络离子置换吸收量，土壤也具有较高的养分保持和供应能力。 二、调节土壤物理状况的土壤胶体颗粒之间的絮凝作用是土壤结构的根本原因，土壤胶体表面吸收大量的纳金属钍络离子，促进胶体颗粒的分散。 另一方面，如果土壤胶体吸附钙元素，则胶体粒容易凝集，形成土壤结构体。 碱性土壤加石膏可以改善土壤的不良性状。 第四节络离子吸收置换作用的意义，第五节土壤阳络离子吸收和置换性的改良，一、提高阳络离子置换量1、增加矿物质胶体的北方地辖区质量粗糙的土壤中，应增加阳络离子置换量高的粘土。 南方地辖区土壤以高岭石为主，置换量低，应增加富蒙脱土、蛭石的土壤。 蛭石是云母系矿物脱钾元素而成，在北方的土壤中含量高，化学成分的变化大，与蒙脱石的不同是层间连接强。 第五节土壤阳络离子吸收和置换性的改良，使2 .有机胶体有机胶体的置换量(200500cmol/kg )增加到矿物质胶体的数倍。 对任何土壤都可以增加腐殖质