6土壤的保肥性与供肥性.ppt

1、第六章 土壤的保肥性与供肥性,第一节 土壤胶体及其基本特性 第二节 土壤的吸附保肥作用 第三节 土壤的供肥性 第四节 影响土壤供肥性的化学条件,土壤的保肥性与供肥性,（一）概念 分散体系是由两种或两种以上物质组成的，一种物质呈连续分布状态，量相对也比较大，称为分散介质(分散剂）；另一种物质分子不连续，量也比较小，称为分散相（质）。 土壤胶体主要是指土壤中那些细微的固体颗粒（直径小于1微米）可以均匀地分布在土壤溶液中，形成一种分散系。,一、土壤胶体的概念及种类,无机胶体 有机胶体 有机无机复合胶体,土壤胶体,按照胶体体系的化学-矿物学组成与来源划分,（二）种类,（1）有机胶体 指土壤中一类分子量

2、大，结构复杂的高分子化合物。以土壤腐殖质为主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类高分子化合物。,（2）无机胶体 主要指由无机成分所构成的细微颗粒，包括较复杂的次生铝硅酸盐（高岭石、蒙脱石等）和简单的铁、铝、锰氧化物及硅胶等黏粒矿物。,（3）有机无机复合胶体 有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用，相互结合在一起形成有机-无机复合体。 是土壤胶体的主体。,（一）巨大的比表面 土壤胶体具有丰富的比表面和巨大的表面能，这使土壤具有其他一些独特的性质，如带电性、膨胀与收缩性、凝聚与分散性等的主要原因。 （1）比表面：单位质量或单位容积某种物质的表面积之和，（cm2/g或cm2/m

3、3）。 （2）胶体表面能：界面上的物质分子（表面分子）所具有的多余的不饱和的能量。 表面能大小与表面积成正相关，表面积愈大，表面能愈高，产生的吸附能力愈强。,二、土壤胶体的性质,（二）土壤胶体的带电性 依据土壤电荷产生的机制分为两类： （1）永久电荷：也叫内电荷，不受土壤溶液pH值变化而影响的电荷类型称为永久电荷、恒电荷或结构电荷。 产生的原因：同晶替代作用。 电荷种类：取决于同晶替代过程中离子的价数。 特点：不受pH的影响。,（2）可变电荷：也叫外电荷，随着土壤溶液pH值变化而变化的电荷叫可变电荷。 产生的原因：主要是胶体表面分子解离。 电荷种类：环境pH值大于胶体等电点时，胶体解离带负电，

4、当环境pH值小于胶体等电点时，胶体解离带正电。 特点：受pH的影响,SiO4-4,AlO6-9,2：1型,1：1型,也称同型异质替代。是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。 如四面体中的Si被AI替代，八面体中的AI被Mg替代、被Fe替代等较为常见。,同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。,同晶替代作用,（三）土壤胶体凝聚与分散 土壤胶体有两种存在的状态： 一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一种外观颇似溶液的胶体溶液，称为溶胶。 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的处于凝聚状态的胶体，

5、称为凝胶。 溶胶转变为凝胶，这一过程称为凝聚；凝胶也可以转变为溶胶，这一过程称为分散。,胶体的分散和凝聚主要与加入的电解质种类和浓度有关。电解质种类对胶体凝聚性影响的一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强，同价阳离子中，离子半径大的，水膜厚度小的离子凝聚作用强。 土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+ 电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加大，其凝聚作用也增强。,（一）土壤吸附 土壤是一个多孔体，同时在土壤表面具有大的表面能及电荷，使土壤具有明显的吸附性能，表现在土壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物质的能力，称土壤的

6、吸附性能。 土壤由于具有吸附性能，使土壤起到“库”的作用，避免了土壤养分的淋失，从而达到保蓄养分的能力，这对于植物营养、土壤肥力以及污染土壤的自净能力等方面起极其重要的作用。,一、土壤胶体吸附性能,（二）土壤吸附的类型 1、交换性吸附 是土壤胶粒带有电荷，借静电引力从溶液中吸附带异号电荷的离子或极性分子。土壤固相从溶液中吸附离子的同时，也伴随着固相表面上交换离子的解吸。 2、专性吸附 是非静电因素引起的土壤对离子的吸附作用。它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用1个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。 3、负吸附是指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶液中该离子或分子的浓度的现象。,二

7、、土壤阳离子吸附与交换作用 （一）基本概念 1.阳离子交换作用：土壤胶体上吸附的阳离子与周围溶液中的阳离子进行等当量交换过程。 2.交换性阳离子：能与溶液中的阳离子进行等量交换的胶体上吸附的阳离子。 H+、Al3+是致酸离子，与土壤的酸度有密切关系。 Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等称为盐基离子。,（二）阳离子交换的基本特征 1.阳离子交换是一种可逆反应。 大多数粘土矿物，Ca-k、Mg-k、Ca-Na、Mg-Na间的交换速度很快，几秒钟即可达到平衡。 2.阳离子交换遵循等价离子交换的原则 如：用Ca2+去交换k+，则1mol Ca2+ 可交换2mol k+ 3.阳离子交换服从质量作用定律

8、 土壤溶液中某离子浓度增加，必然会增加土壤胶体对该离子的吸附量（保肥性概念）。同时,对于离子价数较低、交换力弱的离子只要提高溶液中其浓度，就能增加土壤胶体对它的吸附量（集中施肥依据）。,（三）影响阳离子交换能力的因素 1.电荷的影响：根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能力也越大。 三价二价一价 2.离子的半径及水化程度：同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。,土壤中常见阳离子的交换能力顺序： Na+ K+NH4+Mg2+Ca2+H+Al3+Fe3+,3.离子浓度 由于离子交换作用受质量作用定律支配，交换能力较弱的离子如果浓度足够大时，也可以把交换力较强而

9、浓度较小的离子从胶粒上代换出来。,（四）土壤阳离子交换量 1.阳离子交换量的概念 CEC：在pH为情况下，测得每公斤干土所吸附阳离子的厘摩尔数。（cmol(+)/kg干土)，也叫阳离子代换量。 注意： （）pH，因为pH值影响土壤电荷总量，为了统一测定标准，以便各地资料能够互比进行人为规定的。测定时要用缓冲液保证测定基本条件 （）阳离子交换量是指土壤胶体上吸附所有阳离子总量。 CEC交换性阳离子（ cmol(+)/kg干土） （）过去用毫克当量100克土表示（me/100克干土） （）阳离子交换量实际上是土壤颗粒带电荷总量,（1）作为土壤保肥性能的评价指标 阳离子交换量是评价土壤肥力的一个指标

10、。它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。,（2）作为制定施肥计划的参考 CEC高的土壤，稳肥，耐肥性好，可以少次多量 CEC低的土壤，性燥，耐肥性差，可以少量多次,2.阳离子交换量的意义,100%,在土壤胶体上所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所吸附交换性阳离子总量的百分比叫盐基饱和度。,盐基饱和度常常被作为判断土壤肥力水平的重要指标之一。盐基饱和度大于80%的土壤，一般被认为是肥沃的土壤，盐基饱和度50%80%的为肥力中等，如果小于50%则土壤肥力较低。,（五）盐基饱和度（BSP）,三、土壤对阴离子的吸附与交换作用 （一）阴离子的静电吸附：发生在双电层外

11、层，吸持松，易解吸。主要离子有Cl-、NO3-、ClO4-等，但Cl-、NO3-不易被胶体吸附；阴离子浓度、离子价、互补离子等对阴离子交换作用的影响和阳离子的吸附与交换相似；阴离子吸附数量与土壤pH值有关。 （二）阴离子的负吸附 大多数土壤主要带负电荷，对土壤中的阴离子有排斥作用，表现出较强的负吸附。 （三）阴离子的专性吸附：胶体表面不一定带有正电荷，或正电荷已为阴离子所中和，甚至带有负电荷。被吸附的阴离子不是存在于胶体的外表面，而是进入胶体的内层，并交换金属离子氧化物表面的配位阴离子。因此，专性吸附又称为配位体交换。,一、土壤的供肥性 土壤的供肥性是指土壤供应作物所必须的各种速效养分的能力。

12、土壤供肥性能的强弱可用土壤供肥能力的大小来衡量，土壤供肥能力表现的主要内容有： 1土壤供应速效养分的数量 2缓效养分转变为速效养分的速率 3速效养分持续供应的时间,二、土壤养分的有效化过程 土壤胶体上吸附的养分离子对作物的有效性，不完全决定于该种吸附离子的绝对数量，而在很大程度上取决于解离和被交换的难易。 影响土壤胶体吸附离子有效性，应考虑以下几个方面 1、离子的饱和度 离子的饱和度越大，被解吸和交换的机会越多，有效性越大。 2、互补离子的影响 如果互补离子与胶粒的吸附力强，则与之共存的阳离子更易于解吸，有效性高，反之，有效性则低。 3、粘土矿物的种类 蒙脱石类，有效性低；高岭石类，有效性高。

13、,三、土壤供肥性的调节 土壤供肥性的调节包括增加速效养分的数量，加快供肥速度，延长供肥时间，使作物所需的各种养分能够全面、充分、持续地供应，以保证作物的高产、优质。具体措施有：,1、合理施肥，提高供肥性能 建立有机肥料为基础，有机无机相结合，并配合各种肥料的施肥体系，对土壤供肥性和保肥性的调节均有意义。 2、合理耕作和灌溉，促进养分的转化供应 精耕细作，疏松耕层，以耕促肥 合理灌排，调节水、热、气状态，以水促肥 3、用养结合，进行合理的轮、间、套作 4、消除有害物质，改善养分的供应状况 具体包括：消除酸害和碱害；消除盐害；消除还原性物质毒害；消除污染的毒害。,中国土壤酸碱性分布规律,中国土壤的

14、酸碱性反应，大多数在pH4.58.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以以长江为界（北纬3335），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。,1、气候因素 高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作用和盐基离子强烈的淋溶作用，而干旱半干旱地区，盐基淋溶少，水分蒸发量大，使土壤呈石灰反应，因此，所形成的自然土壤有东南酸西北碱的分布趋势。,一、土壤酸碱性,2、生物因素 生物的呼吸作用、土壤中一些专性微生物作用、植被影响,3、母质因素 其他成土条件相同，母岩pH不同，形成土壤酸碱性也不同。,4、人为活动

15、 施肥、灌溉、环境状况也会影响土壤的酸碱性,（一）土壤酸碱性的形成因素,（二）土壤酸碱的存在形式和表示方法,（1）土壤活性酸度 土壤溶液中的氢离子浓度。用pH表示,测定时的水土比为1：1浸提测定溶液中氢离子浓度，所以，也有人表示为pHH2O. （2）土壤潜性酸度 指由土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子所可能产生的酸度。,1、存在形式,（3）活性酸和潜性酸的关系,一个平衡体系中的两种酸度，可以互相转化,土壤总酸度活性酸度潜在酸度，潜性酸活性酸； 潜性酸是容量指标，活性酸是强度指标。,2、表示方法 （1）活性酸度-pH值：代表与土壤固相处于平衡的溶液中的H+离子浓度的负对数。 依据对植物的影响程度将土

16、壤pH分为以下等级,（2）潜性酸度,交换性酸度（pHKCl) 当用中性盐溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl2溶液(pH=7)浸提土壤时，土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，此时，不仅交换性氢离子进入溶液变酸，交换性铝离子由于水解作用也增强了溶液酸性。 Al3+3H2OAl(OH)3+3H+ 浸出液中氢离子及其有铝离子水解产生的氢离子，用标准碱液滴定，根据消耗的碱量换算，为交换性氢与交换性铝的总量，即为交换性酸量(包括活性酸)。以厘摩尔（）/千克为单位，它是土壤酸度的数量指标。 阳离子交换反应是一种可逆反应，所以，所测定的交换性酸度仅是潜性酸度

17、的一部分。,水解性酸度(pHNaoAc) 用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的1mol NaOAc溶液）浸提, 再以0.1molNaOH标准液滴定浸出液，根据所消耗的NaOH的用量换算为土壤酸量，这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。 水解性酸度测定时交换反应是一种不可逆反应，所以，土壤水解性酸度几乎是土壤所有酸度容量。也就是说，水解性酸度大于交换性酸度。,碱化度（钠碱化度；ESP） 概念： 碱化度是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。,应用: 我国以碱化层的碱化度30%，表层含盐量9.0定为碱土(alkaline soil) 。而将土壤碱化度为510定为轻度碱化土壤

18、，1015为中度碱化土壤，1520为强碱化土壤。 美国把ESP15%的土壤叫碱土，515%的土壤叫碱化土；俄罗斯把ESP20%，印度把ESP30%为定为碱土。,（三）土壤酸碱性对土壤肥力和作物生长的影响,植物营养元素的有效性与pH的关系,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。,1. 影响土壤中养分物质的转化和有效性,2.土壤酸碱性影响土壤微生物活性 微生物的活动对土壤 pH是很敏感的，对于土壤中有机质的分解，氮、硫等元素及其化合物的转化，关系非常密切。土壤细菌和放线菌适应于中性范围，真菌最适宜酸性条件下活动。 3.土壤酸碱性影响土壤的理化性质 土壤过酸和过碱均不利于土壤良好结构的形成，不利于耕作和作物的生长发育。,4.土壤酸碱性影响作物生长,大多数植物适宜生长在中性至微碱性土壤上。有些植物对土壤酸碱性有一定的指示作用，可作为土壤酸碱性的“指示植物”,（四）土壤酸碱性的调节,1、调节酸性土壤，最常用的方法是施加石灰，我国多施加氧化钙或氢氧化钙，而国外常用碳酸钙粉末。过量使用石灰，会使有机质过度分解，导致土壤板结。 2、调节碱性土壤，常使用石膏（CaSO4）或硫酸亚铁或硫磺等，使用石膏是通过离子代