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1、第六章土壤胶体与与土壤吸收性能本讲稿第一页，共五十五页一、一、土壤胶体的概念及种类土壤胶体的概念及种类 二、层状硅酸盐粘土矿物二、层状硅酸盐粘土矿物三、土壤胶体的构造三、土壤胶体的构造四、四、土壤胶体的性质土壤胶体的性质五、五、土壤的吸收性能土壤的吸收性能六、六、土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用本讲稿第二页，共五十五页一、土壤胶体的概念及种类一、土壤胶体的概念及种类 概念：概念：土壤胶体：土壤胶体：大小在大小在1-100nm1-100nm的土壤固体颗粒。的土壤固体颗粒。实实际际上上直直径径小小于于1000nm1000nm的的土土壤壤粘粘粒粒都都具具有有胶胶体体的的性性质质。所所以以在在土土
2、壤壤学学中中，通通常常把把粒粒径径在在1000nm1000nm以以下下的的土土壤壤粘粘粒粒都都作作为为土土壤壤胶胶体体颗颗粒粒，比比化化学学上上的的胶胶体体颗颗粒粒上上限限大大1010倍倍本讲稿第三页，共五十五页土壤无机胶体土壤无机胶体层状硅酸盐粘层状硅酸盐粘土矿物土矿物2 2：1 1型如蒙脱石型如蒙脱石1 1：1 1型如高岭石型如高岭石氧化物及其水氧化物及其水合物合物Al Fe Si Al Fe Si 的氧化物及水合氧的氧化物及水合氧化物，常呈胶膜被覆于土化物，常呈胶膜被覆于土粒表面粒表面土壤有机胶体土壤有机胶体主要是腐殖质主要是腐殖质主要是腐殖质主要是腐殖质少量的蛋白质或氨基酸少量的蛋白质
3、或氨基酸少量的蛋白质或氨基酸少量的蛋白质或氨基酸 多肽，多糖类化合物多肽，多糖类化合物多肽，多糖类化合物多肽，多糖类化合物土壤有机无机复合体土壤有机无机复合体类型类型本讲稿第四页，共五十五页（一）土壤无机胶体（一）土壤无机胶体 无机胶体存在土壤粘粒之中，包括：无机胶体存在土壤粘粒之中，包括：层状（铝）硅酸盐矿物层状（铝）硅酸盐矿物：是无机胶体的主要部：是无机胶体的主要部分，包括高岭石类、蒙脱石类及水化云母类。分，包括高岭石类、蒙脱石类及水化云母类。含水氧化硅胶体含水氧化硅胶体；成分为；成分为SiOSiO2 2.H.H2 2O O（H H2 2SiOSiO3 3）.含水氧化铁、铝胶体含水氧化铁、
4、铝胶体；褐铁矿、针铁矿、水铝；褐铁矿、针铁矿、水铝石、三水铝石等石、三水铝石等.本讲稿第五页，共五十五页（二）土壤有机胶体（二）土壤有机胶体土壤有机胶体主要指腐殖质。土壤有机胶体主要指腐殖质。胶体表面的基团在胶体表面的基团在pHpH升高时带负电荷，升高时带负电荷，pHpH降低时带正电荷。降低时带正电荷。有机胶体会被微生物分解。有机胶体会被微生物分解。本讲稿第六页，共五十五页（三）有机（三）有机-无机复合胶体无机复合胶体由有机胶体与无机胶体互相结合而形成由有机胶体与无机胶体互相结合而形成的复合胶体。的复合胶体。在土壤中，有机胶体和无机胶体很少独在土壤中，有机胶体和无机胶体很少独立存在，大部分是以
5、有机立存在，大部分是以有机-无机复合胶体无机复合胶体的形式存在的。的形式存在的。本讲稿第七页，共五十五页二、二、层状铝硅酸盐粘土矿物层状铝硅酸盐粘土矿物1 构造特征构造特征基本结构单位基本结构单位 构成层状硅酸盐粘土矿物晶格构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。硅氧四面体硅氧四面体（简称四面体）（简称四面体）四面体的基本四面体的基本结构是由一个硅原子和四个氧原子所构成。结构是由一个硅原子和四个氧原子所构成。硅原子位于中央，氧原子占据四个顶点。硅原子位于中央，氧原子占据四个顶点。铝氧八面体铝氧八面体 （简称八面体）（简称八面体）
6、八面体的基本八面体的基本结构是结构是6 6个氧原子围绕个氧原子围绕1 1个铝原子所构成。铝个铝原子所构成。铝原子位于中央，氧原子占据六个顶点。原子位于中央，氧原子占据六个顶点。本讲稿第八页，共五十五页硅氧四面体结构示意图本讲稿第九页，共五十五页硅四面体硅四面体本讲稿第十页，共五十五页铝氧八面体结构示意图本讲稿第十一页，共五十五页铝氧八面体铝氧八面体本讲稿第十二页，共五十五页硅氧片和铝氧片硅氧片和铝氧片 硅氧四面体和硅氧四面体之间通过共用氧原硅氧四面体和硅氧四面体之间通过共用氧原子互相联结就形成了子互相联结就形成了硅氧片硅氧片。(底层氧离子电性得底层氧离子电性得到中和，成为稳定结构，而顶层氧的电
7、荷没变，还到中和，成为稳定结构，而顶层氧的电荷没变，还是是-1-1价这样的氧成为活性氧）价这样的氧成为活性氧）铝氧八面体与铝氧八面体通过共用氧原子互相铝氧八面体与铝氧八面体通过共用氧原子互相连接就形成了连接就形成了水铝片水铝片。（氧原子的电荷由。（氧原子的电荷由-1.5-1.5价价变成变成-1-1价）价）硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。本讲稿第十三页，共五十五页硅氧片硅氧片硅硅氧氧四四面面体体本讲稿第十四页，共五十五页硅氧四面体互相联结示意图本讲稿第十五页，共五十五页硅氧四面体联结成硅氧片,在平面上形成六角形网眼本讲稿第十六页，共五十五页铝氧片铝氧片
8、铝氧八面体：铝氧八面体：铝氧八面体：铝氧八面体：AlOAlO6 69-9-本讲稿第十七页，共五十五页单位晶层单位晶层由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，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合必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。物。硅片和铝片以不同的方式堆叠，形成层硅片和铝片以不同的方式堆叠，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配合比例不同，而构成合比例不同，而构成1 1：1 1型、型、2 2：1 1型。型。本讲稿第十八页，共五十五页高岭石结构示意图高岭石结构示意图本讲稿第十九页，共五十五页高岭石结构示意图高岭石结构示意图本讲
9、稿第二十页，共五十五页蒙脱石结构示意图蒙脱石结构示意图本讲稿第二十一页，共五十五页粘粒矿物晶格内的粘粒矿物晶格内的同晶异质替代同晶异质替代同晶替代同晶替代是指在是指在铝硅酸盐形成过程中铝硅酸盐形成过程中，硅氧片中的，硅氧片中的si以及铝氧以及铝氧片中的片中的AL，都可被电性相同、大小相近的其他离子所替代，都可被电性相同、大小相近的其他离子所替代，而晶格构造保持不变的现象。而晶格构造保持不变的现象。替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替代后的晶形不发生改变代后的晶形不发生改变。同晶异质替代同晶异质替代同晶异质替代同晶异质替代大部分是以低价
10、离子代替高价离子，比如：大部分是以低价离子代替高价离子，比如：硅氧四面体中的硅氧四面体中的si 4+可被可被AL3+或或Fe3+代替。代替。铝氧八面体中铝氧八面体中的的AL3+可被可被Mg2+或或Fe2+代替。由于低价离子取代了高价代替。由于低价离子取代了高价离子的位置，这样就少了一个正电荷，也就是多了一个负离子的位置，这样就少了一个正电荷，也就是多了一个负电荷，从而胶体带上了负电。电荷，从而胶体带上了负电。同晶异质替代的结果是晶型不变，但使晶体带电，并且同晶异质替代的结果是晶型不变，但使晶体带电，并且带负电。带负电。本讲稿第二十二页，共五十五页2 2 主要的层状铝硅酸盐矿物主要的层状铝硅酸盐
11、矿物高岭石：高岭石：单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成。故称成。故称1 1：1 1型矿物型矿物。晶层之间以晶层之间以氢键连接氢键连接，联结力强。，联结力强。比表面积小，比表面积小，可塑性、粘结性、粘着性、可塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱。膨胀性很弱。晶层中晶层中很少或没有同晶替代很少或没有同晶替代作用，对水作用，对水和阳离子的吸附力弱，和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15 CEC=3-15 cmol(+)/kgcmol(+)/kg。主要存在于风化程度较高的土壤中。主要存在于风化程度较高的土壤中。本讲稿第二十三页，共五十五页高岭石结构示意图本讲稿第二十四页，
12、共五十五页 蒙脱石蒙脱石：两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。2 2：1 1型矿物型矿物。晶层之间通过晶层之间通过范德华力连接相连，联结力弱。范德华力连接相连，联结力弱。水分子和养分离子易于进入晶层之间。水分子和养分离子易于进入晶层之间。比表面积大，胀缩性、粘结性、粘着性、可塑比表面积大，胀缩性、粘结性、粘着性、可塑性很强。性很强。晶格内普遍存在晶格内普遍存在同晶替代同晶替代作用，作用，对水和阳离子对水和阳离子的的吸附力强吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kgCEC=60-100 Cmol(+)/kg。主要存在于风化度低的土壤中。东
13、北的黑钙土主要存在于风化度低的土壤中。东北的黑钙土 和华北的栗钙土。和华北的栗钙土。本讲稿第二十五页，共五十五页蒙脱石结构示意图本讲稿第二十六页，共五十五页三、土壤胶体的构造三、土壤胶体的构造土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散系土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散系统由统由胶体微粒胶体微粒（分散相）和（分散相）和微粒间溶液微粒间溶液（分散（分散介质）两大部分构成。介质）两大部分构成。胶体微粒在构造上可分为胶体微粒在构造上可分为微粒核微粒核、决定电位离决定电位离子层子层和和补偿电位离子层补偿电位离子层三部分，三部分，决定电位离子决定电位离子层与补偿电位离子层共同组成胶体微粒的双电层与补偿电位离
14、子层共同组成胶体微粒的双电层。层。本讲稿第二十七页，共五十五页土壤胶体颗粒的构造土壤胶体颗粒的构造土壤胶体颗粒的构造土壤胶体颗粒的构造土壤胶体分散系土壤胶体分散系土壤胶粒土壤胶粒土壤溶液土壤溶液胶核胶核双电层双电层决定电位离子层决定电位离子层（内层）（内层）补偿离子层补偿离子层非活性层非活性层扩散层扩散层本讲稿第二十八页，共五十五页四、土壤胶体的性质四、土壤胶体的性质土壤胶体特性对土壤理化性质和肥力状土壤胶体特性对土壤理化性质和肥力状况起着巨大影响其中影响最大的特性有况起着巨大影响其中影响最大的特性有三个：三个：（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和 表面能表面能
15、（二）胶体带有电荷（二）胶体带有电荷（三）土壤胶体存在可改变的状态（三）土壤胶体存在可改变的状态 凝聚与分散凝聚与分散 本讲稿第二十九页，共五十五页（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（或体积）物体的总表面积。比面积总表（或体积）物体的总表面积。比面积总表面积面积/重量重量 S=1.13*1/r（cm2/g)单位为单位为m2/g、cm2/g。相同重量的物体，颗。相同重量的物体，颗粒分得越小，其比面积越大。粒分得越小，其比面积越大。由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。由于表
16、面的存在而产生的能量，叫做表面能。由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。物质的物质的比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。表面能是因为物体表面分子所处的特殊条件引起的。表面能是因为物体表面分子所处的特殊条件引起的。表面能是因为物体表面分子所处的特殊条件引起的。表面能是因为物体表面分子所处的特殊条件引起的。本讲稿第三十页，共五十五页（二）土壤胶体的带电性（二）土壤胶体的带电性 永久电荷永久电荷 可可变电荷变电荷土壤胶体的电荷土壤胶体的
17、电荷1.1.永久电荷：永久电荷：不受土壤溶液不受土壤溶液pHpH值变化而影响的电值变化而影响的电荷类型称为永久电荷荷类型称为永久电荷.由于层状硅酸盐矿物由于层状硅酸盐矿物晶格中的同晶替代作用所产生，晶格中的同晶替代作用所产生，2 2：1 1型的蒙脱石和伊利石同晶替代离子比较多，型的蒙脱石和伊利石同晶替代离子比较多，电荷以永久负电荷为主。电荷以永久负电荷为主。本讲稿第三十一页，共五十五页2.2.可变电荷可变电荷 ：随着土壤溶液随着土壤溶液pHpH变化而变化变化而变化的电荷叫可变电荷。的电荷叫可变电荷。可变电荷产生的原因：可变电荷产生的原因：主要是胶体表面分子主要是胶体表面分子或者或者原子团的解离
18、原子团的解离。（1 1）含水氧化硅分子解离）含水氧化硅分子解离（2 2）粘土矿物晶面上羟基解离（）粘土矿物晶面上羟基解离（1:11:1型粘土型粘土矿物解离）矿物解离）（3 3）腐殖质上某些原子团的解离）腐殖质上某些原子团的解离（4 4）含水氧化铁铝表面解离出）含水氧化铁铝表面解离出OHOH-或或H H+，带正，带正电荷或负电荷（在电荷或负电荷（在pH5pHAl3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+离子价越大，其凝聚作用越强，同价阳离子中，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。离子半径大的，水膜厚度小的离子凝聚作用强。2.电解质的浓度影响凝聚作用
19、电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加大，随着浓度的加大，其凝聚作用也增强。其凝聚作用也增强。本讲稿第三十五页，共五十五页胶体凝聚有可逆的也有不可逆的胶体凝聚有可逆的也有不可逆的由一价阳离子凝聚形成的凝胶，如反复用水淋由一价阳离子凝聚形成的凝胶，如反复用水淋洗，凝胶可再分散形成溶胶，这叫做洗，凝胶可再分散形成溶胶，这叫做可逆凝聚可逆凝聚。由二价以上的阳离子凝聚形成的凝胶，很难或由二价以上的阳离子凝聚形成的凝胶，很难或不能再变成溶胶的凝聚称为不能再变成溶胶的凝聚称为不可逆凝聚（可形不可逆凝聚（可形成水稳性团粒结构）。成水稳性团粒结构）。本讲稿第三十六页，共五十五页五、五、土壤的吸收性能土壤的吸收
20、性能土壤吸收性能土壤吸收性能是指土壤能吸收和保持土是指土壤能吸收和保持土壤溶液中的分子、离子、悬液中的悬浮壤溶液中的分子、离子、悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。颗粒、气体以及微生物的能力。土壤吸收性能的类型土壤吸收性能的类型（一）机械吸收作用（一）机械吸收作用 机械吸收作用机械吸收作用是指土壤对进入其中的固是指土壤对进入其中的固体物质的机械阻留作用。体物质的机械阻留作用。机械吸收作用机械吸收作用对养分的保存只能起部分极其有限的作对养分的保存只能起部分极其有限的作用。用。本讲稿第三十七页，共五十五页（二）物理吸收作用（二）物理吸收作用物理吸收作用是指土壤对物理吸收作用是指土壤对分子态物质
21、的吸附分子态物质的吸附保持保持作用作用。土壤物理吸收性能是由表面能所引起的，任土壤物理吸收性能是由表面能所引起的，任何物体都有减少其表面能以求稳定的趋势。何物体都有减少其表面能以求稳定的趋势。正吸附正吸附：可以使土壤中的许多养分，避免随：可以使土壤中的许多养分，避免随着土壤溶液而流失，或成气体而挥发。起到着土壤溶液而流失，或成气体而挥发。起到保肥作用。保肥作用。负吸附：负吸附：使土壤中的许多养分，离开土粒，使土壤中的许多养分，离开土粒，随着土壤溶液而流失。随着土壤溶液而流失。CLCL-SO4 SO42 2-NO NO3 3-本讲稿第三十八页，共五十五页（三）化学吸收作用（三）化学吸收作用化学吸
22、收作用是指易溶性盐在土壤中转化学吸收作用是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而保存在土壤中的过程。变为难溶性盐而保存在土壤中的过程。这种吸收是以纯化学反应为基础的，也这种吸收是以纯化学反应为基础的，也称为称为化学固定化学固定。如过磷酸钙施入北方石灰性土壤中形成如过磷酸钙施入北方石灰性土壤中形成磷酸钙沉淀。磷酸钙沉淀。化学吸收作用易造成养分的无效化，在化学吸收作用易造成养分的无效化，在农业生产上应避免这种固定作用的发生农业生产上应避免这种固定作用的发生。本讲稿第三十九页，共五十五页（四）物理化学吸收作用（四）物理化学吸收作用土壤的物理化学吸收作用土壤的物理化学吸收作用也叫离子交换也叫离子交换作用，
23、作用，是指土壤胶体扩散层中的离子与是指土壤胶体扩散层中的离子与 土壤溶液中的离子进行交换，并经常保土壤溶液中的离子进行交换，并经常保持动态平衡的作用。持动态平衡的作用。物理化学吸收作用对保肥供肥有着极其物理化学吸收作用对保肥供肥有着极其重要的意义。重要的意义。如，施入各种化肥，其中有大量的钾离如，施入各种化肥，其中有大量的钾离子、氨离子均可被吸附保存，而等量交子、氨离子均可被吸附保存，而等量交换出原吸附在土壤胶体上的离子，如钙换出原吸附在土壤胶体上的离子，如钙离子、镁离子、氢离子等。离子、镁离子、氢离子等。本讲稿第四十页，共五十五页（五）生物吸收作用（五）生物吸收作用生物吸收作用是指土壤借助生
24、活于其中生物吸收作用是指土壤借助生活于其中的微生物、植物根系的生命活动，把植的微生物、植物根系的生命活动，把植物营养元素积累保存于土体中的作用。物营养元素积累保存于土体中的作用。生物吸收具有三个特点：生物吸收具有三个特点：（1 1）选择性（）选择性（2 2）表聚性（）表聚性（3 3）创造性）创造性本讲稿第四十一页，共五十五页六、土壤阳离子交换作用六、土壤阳离子交换作用（一一）概概念念：土土壤壤中中带带负负电电的的胶胶体体所所吸吸附附的的阳阳离离子子与与土土壤壤溶溶液液中中的的阳阳离离子子互互相相交交换换，称称为为阳阳离离子子交交换作用换作用离离子子从从溶溶液液中中转转移移的的胶胶体体上上的的过
25、过程程，称称为为离离子子的的吸吸附附过过程程；原原来来吸吸附附在在胶胶体体上上的的离离子子转转移移到到溶溶液液中中的的过过程程，称为称为离子的解吸过程离子的解吸过程。土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒Ca2+NH4+3K+Ca2+NH4+K+K+K+本讲稿第四十二页，共五十五页（二）阳离子交换作用的基本特征（二）阳离子交换作用的基本特征 1 1、可逆反应、可逆反应 阳离子交换反应阳离子交换反应同时向两个相反方向进行同时向两个相反方向进行，而，而任何一个方向的反应都不能进行完全。达到的平衡是一种动态任何一个方向的反应都不能进行完全。达到的平衡是一种动态平衡，如果溶液的组成或浓度改变，则反应又在新的
26、情况下重平衡，如果溶液的组成或浓度改变，则反应又在新的情况下重新达到平衡。新达到平衡。2 2、等当量交换、等当量交换 和其它化学反应相同，土壤阳离子交换反和其它化学反应相同，土壤阳离子交换反应是应是等当量电荷对等当量电荷等当量电荷对等当量电荷的反应。的反应。3 3、受质量作用定律的支配、受质量作用定律的支配 根据质量作用定律，离子价数根据质量作用定律，离子价数较低，交换能力较弱的离子，如果提高它的浓度，也可以交换出离较低，交换能力较弱的离子，如果提高它的浓度，也可以交换出离子价数较高，吸附力较强的离子。子价数较高，吸附力较强的离子。本讲稿第四十三页，共五十五页阳阳离离子子交交换换能能力力是是指
27、指一一种种阳阳离离子子将将胶胶体体上上另另一一种种阳阳离离子子交交换换出出来来的的能能力力。各各种种阳阳离离子交换能力大小的顺序为：子交换能力大小的顺序为：FeFe3+3+AlAl3+3+H H+CaCa2+2+MgMg2+2+NHNH4 4+K K+NaNa+（三）阳离子交换能力（三）阳离子交换能力本讲稿第四十四页，共五十五页影响阳离子交换的因素影响阳离子交换的因素(1)(1)离子价：离子价：高价离子交换能力低价离子高价离子交换能力低价离子 (2)(2)离子半径和离子水化半径离子半径和离子水化半径 同价离子，半径越大，水化度越小，离子交换能力越强。同价离子，半径越大，水化度越小，离子交换能力
28、越强。(3)(3)离子的运动速度离子的运动速度 运动速度越快，越易被胶粒吸附，运动速度越快，越易被胶粒吸附，交换能力越强交换能力越强。(4)(4)离子浓度离子浓度 受质量作用定律的支配，交换能力较弱的离受质量作用定律的支配，交换能力较弱的离子，如果提高它的浓度，也可以把交换能力强的离子从胶体子，如果提高它的浓度，也可以把交换能力强的离子从胶体上交换出来。上交换出来。本讲稿第四十五页，共五十五页（四）阳离子交换量（四）阳离子交换量（CEC)CEC)在在一一定定的的pHpH值值条条件件下下，土土壤壤所所含含有有的的交交换换性性阳阳离离子子的的最最大大量量，就就称称为为土土壤壤的的阳阳离离子子交交换
29、换量量，简简称称CECCEC。测定测定CECCEC时通常将土壤时通常将土壤pHpH控制为控制为7 7CECCEC的表示单位是是每公斤土壤交换性阳离子的厘的表示单位是是每公斤土壤交换性阳离子的厘摩尔数，摩尔数，Cmol(+)/kg.(me/100g)Cmol(+)/kg.(me/100g)本讲稿第四十六页，共五十五页 阳离子交换量是评价土壤肥力的阳离子交换量是评价土壤肥力的一个指标。一个指标。它直接反应土壤可以提供它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。能力、缓冲能力的大小。CEC 20 CEC 20 保肥能力保肥能力低中高本讲
30、稿第四十七页，共五十五页影响阳离子交换量的主要因素有：影响阳离子交换量的主要因素有：（1 1）质地）质地：质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子：质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子交换量也越大交换量也越大。（2 2）有机质：）有机质：有机质含量高，有机质含量高，CECCEC也高；也高；（3 3）无机胶体种类：）无机胶体种类：蒙脱石蒙脱石 水云母水云母 高岭石高岭石 氧化铁、铝氧化铁、铝（4 4）土壤酸碱度：）土壤酸碱度：在一般情况下，随着在一般情况下，随着pHpH的升高，土的升高，土壤的可变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。壤的可变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。质地砂土砂壤土壤土粘
31、土CEC157815182530本讲稿第四十八页，共五十五页土壤阳离子交换量大小的地带性规律土壤阳离子交换量大小的地带性规律：我国土壤我国土壤CECCEC大小，大小，由南向北，由西向东由南向北，由西向东逐渐增加。逐渐增加。南北差异南北差异主要由于主要由于粘土矿物组成不同粘土矿物组成不同造造成。北方土壤以蒙脱石和水云母为主，成。北方土壤以蒙脱石和水云母为主，CECCEC大，南方以高岭石及含水氧化铁铝为大，南方以高岭石及含水氧化铁铝为主，主，CECCEC小。小。东西部土壤东西部土壤CECCEC大小差异大小差异，是由于，是由于质地质地不不同造成，西部土壤质地粗，东部土壤质同造成，西部土壤质地粗，东部
32、土壤质地较细。地较细。本讲稿第四十九页，共五十五页（五）盐基饱和度（五）盐基饱和度 盐基离子盐基离子:K+,Na+,Ca2+,Mg2+,土壤胶体土壤胶体 吸附的吸附的 NHNH4 4+阳离子阳离子 致酸离子致酸离子:Al:Al3+3+,H,H+土壤中盐基离子占交换性阳离子总量的百分率土壤中盐基离子占交换性阳离子总量的百分率,称为称为盐基饱盐基饱和度和度.盐基饱和的土壤具有盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应中性或碱性反应；而盐基不饱和的土壤则具有酸性反应，为而盐基不饱和的土壤则具有酸性反应，为酸性土壤酸性土壤；100%我国土壤盐基饱和度具有地带性规律我国土壤盐基饱和度具有地带性规律我国土壤盐基饱和
33、度具有地带性规律我国土壤盐基饱和度具有地带性规律.本讲稿第五十页，共五十五页(六六)影响影响交换性阳离子有效度的因素交换性阳离子有效度的因素 交换性阳离子对植物的有效性如何，在很大程度上取决于交换性阳离子对植物的有效性如何，在很大程度上取决于它们从胶体上解吸或交换的难易。它们从胶体上解吸或交换的难易。1 1、交换性阳离子的饱和度交换性阳离子的饱和度交换性阳离子的交换性阳离子的有效度有效度一方面与某种交换性离子的绝对一方面与某种交换性离子的绝对数量有关，但与该离子的饱和度的关系更大。数量有关，但与该离子的饱和度的关系更大。离子的饱离子的饱和度越大，被解吸的机会就越大，有效度就越大和度越大，被解吸
34、的机会就越大，有效度就越大交换性阳离子的饱和度与土壤阳离子交换量的大小有关，交换性阳离子的饱和度与土壤阳离子交换量的大小有关，施同样数量的化肥与砂、粘两种土壤上，哪个有效度大、见施同样数量的化肥与砂、粘两种土壤上，哪个有效度大、见效快？效快？本讲稿第五十一页，共五十五页本讲稿第五十二页，共五十五页2 2、陪补（伴）离子效应、陪补（伴）离子效应陪补离子陪补离子:在土壤胶体上同时吸附这多种离子（如，在土壤胶体上同时吸附这多种离子（如，K K+、NaNa+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、NHNH4 4+、AlAl3+3+、H H+等），对其中某种离等），对其中某种离子（如，子（如，K K+）来
35、说，其余各种离子都称为它的陪补离子。）来说，其余各种离子都称为它的陪补离子。交换性阳离子的有效度与陪补离子的种类有关交换性阳离子的有效度与陪补离子的种类有关。由于陪补离。由于陪补离子不同，对某种指定离子的有效度也不同。子不同，对某种指定离子的有效度也不同。陪补离子与土壤胶粒之间的吸附力越大，则愈能提高指陪补离子与土壤胶粒之间的吸附力越大，则愈能提高指定离子的有效度。定离子的有效度。陪补离子与指定离子吸附的先后顺序也影响有效度。陪补离子与指定离子吸附的先后顺序也影响有效度。本讲稿第五十三页，共五十五页本讲稿第五十四页，共五十五页土壤中的阳离子（土壤中的阳离子（K+K+、NHNH4 4+）所发生的
36、非所发生的非交换性吸收交换性吸收交换性吸收交换性吸收或固定。或固定。或固定。或固定。3 3、阳离子的非交换吸收、阳离子的非交换吸收 发生机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物的晶层表面，吸附的可发生机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物的晶层表面，吸附的可发生机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物的晶层表面，吸附的可发生机制：层状铝硅酸盐粘粒矿物的晶层表面，吸附的可被交换的被交换的被交换的被交换的K+K+、NH4+NH4+,当粘粒矿物脱水收缩时，极易被挤压当粘粒矿物脱水收缩时，极易被挤压当粘粒矿物脱水收缩时，极易被挤压当粘粒矿物脱水收缩时，极易被挤压陷入粘粒矿物晶层的网穴中，陷入粘粒矿物晶层的网穴中，陷入粘粒矿物晶层的网穴中，陷入粘粒矿物晶层的网穴中，成为非交换性离子，降低成为非交换性离子，降低成为非交换性离子，降低成为非交换性离子，降低对植物的有效性，对植物的有效性，对植物的有效性，对植物的有效性，在土壤交换性离子总量中，在土壤交换性离子总量中，在土壤交换性离子总量中，在土壤交换性离子总量中，K+K+、NH4+NH4+的饱和度越大，则越易发生固定作用。的饱和度越大，则越易发生固定作用。本讲稿第五十五页，共五十五页