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1、土壤固相部分的基本性质第1页，共42页，编辑于2022年，星期五第一节 土壤胶体那些大小在1-100 nm(在长、宽和高的三个方向，至少有一个方向在此范围内)的固体颗粒一、土壤胶体的基本性质1.土壤胶体比面和表面能2.土壤胶体具有带电性 二、土壤胶体种类1.矿物质胶体土壤次生矿物中的粘土矿物(粘土矿物)含水铁、铝氧化物Fe2O3nH2O、Al2O3nH2O或Fe(OH)3、Al(OH)3第2页，共42页，编辑于2022年，星期五2.有机胶体腐殖质3.有机无机复合体三、土壤胶体电荷的产生1.同晶置换硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片中的配位中心离子，被大小相近的离子所取代，它使其化学组成发生改变，但其
2、晶层结构未变2.表面分子解离3.断键4.胶体表面从介质中吸附离子可变电荷永久电荷第3页，共42页，编辑于2022年，星期五1.含水氧化硅(SiO2H2O或H2SiO3)H2SiO3+OH-HSiO3-+H2OHSiO3-+OH-SiO32-+H2O2.粘粒矿物的晶面OH的解离OHOHOHO-O-O-+3H+3.腐殖质上的原子团R-C-OHOR-C-O-O+H+4.含水氧化铁和水铝石表面分子中OH解离Fe(OH)3Fe(OH)2+OH-Al(OH)3Al(OH)2+OH-第4页，共42页，编辑于2022年，星期五土壤胶体结构四、土壤胶体的结构第5页，共42页，编辑于2022年，星期五第二节 土壤
3、吸收性能吸附：离子从土壤溶液中转移到胶体表面的过程解吸：原来吸附到土壤胶体上的离子转移到溶液中的过程使土壤具有保肥和供肥性一、土壤对阳离子的吸收与交换Ca2+Na+3NH4Cl3NH4+CaCl2+NaCl(1)可逆反应且能迅速达到平衡(2)等当量交换(3)受质量作用定律支配1.阳离子的吸收与交换特征第6页，共42页，编辑于2022年，星期五2.阳离子的交换能力一种阳离子将胶体上另一种离子交换出来的能力(1)电荷价数的影响三价离子二价离子一价离子(2)离子子半径及水化程度离子的水化：指在电场的影响下水分定向排列在离子周围。Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+K+、NH4+Na+(3)离子浓度3
4、.阳离子交换量(CEC)反映保持养分的能力也称吸收量：指每千克干土所吸收的全部交换性阳离子的厘摩尔数。(cmol kg-1)20 cmol 保肥力强的土壤10-20 cmol 保肥力中等的土壤10 cmol 保肥力差的土壤第7页，共42页，编辑于2022年，星期五影响阳离子交换的因素：(1)质地(2)有机胶体的含量(3)无机胶体的种类无机胶体的种类SiO2/R2O3交换量平均交换量蒙脱石460-10080水云母320-4030高岭石25-1510含水氧化铁、铝-极微-风化程度的不同直接影响土壤的保肥能力第8页，共42页，编辑于2022年，星期五(4)土壤酸碱性pH468102040601008
5、0负电荷(cmol/kg)高岭石蒙脱石腐殖质北方土壤阳离子交换量较大，保肥力强。南方土壤阳离子交换量相对较小，保肥力弱3.交换性阳离子的有效度(1)离子的饱和度土壤阳离子交换量(cmol kg-1)交换性钙量(cmol kg-1)交换性钙的饱和度甲8675%乙301033%指土壤中某种交换性阳离子的数量占阳离子交换量的百分数第9页，共42页，编辑于2022年，星期五(2)互补离子的影响 与某种交换性阳离子共存的其他交换性阳离子为互补离子(3)粘土矿物的种类土壤交换性阳离子的组成盆中幼苗干重(g)盆中幼苗吸钙量(mg)甲土40%Ca+60%H2.8011.15乙土40%Ca+60%Mg2.797
6、.83丙土40%Ca+60%Na2.344.36粘土矿物Na+K+NH4+H+Ca2+高岭石0.340.380.250.0800.080蒙脱石0.210.250.180.0580.022伊利石0.100.150.210.0360.040粘粒矿物类型与交换性交换性阳离子活度系数的关系第10页，共42页，编辑于2022年，星期五6.土壤对阳离子的非交换性的吸收(阳离子的固定作用)0.14 nmNH4+(0.143 nm)K+(0.133 nm)2：1型：蛭石拜来石伊利石蒙脱石，1：1型:粘粒矿物不能产生固钾作用第11页，共42页，编辑于2022年，星期五4.土壤阴离子的吸收与交换 根据土壤中阴离子
7、的吸附能力的大小易被土壤吸附的阴离子磷酸根离子(H2PO4-,HPO42-,PO43-)；硅酸根离子(HSiO3-,SiO32-)及若干有机酸根(C2O42-)吸附作用很弱或进行负吸附的离子氯(Cl-)，硝酸根(NO3-)和亚硝酸根(NO2-)中间类型的离子硫酸根(SO42-)，碳酸根(CO32-)5.土壤吸收性能的重要性(1)保持和供应植物养分(2)土壤吸收性能对土壤结构性的影响(3)土壤吸收性能对土壤酸碱性的影响(4)土壤吸收性能和施肥的关系第12页，共42页，编辑于2022年，星期五第三节 土壤酸碱性一、土壤酸度的类型及来源1.土壤活性酸度：由土壤溶液中游离的氢离子所决定的CO2(1)C
8、O2+H2OH2CO3H+HCO3-(2)有机质分解或氧化作用产生的H+pH酸碱度分级pH酸碱度分级9.5极强碱性6.5-7.0中性土壤酸碱度分级第13页，共42页，编辑于2022年，星期五pH：4.5-8.5之间有南酸北碱的趋势北纬33为界土壤呈中性至碱性pH：7.5-8.5碱土：9.0土壤呈酸pH:4.5-5.5第14页，共42页，编辑于2022年，星期五第15页，共42页，编辑于2022年，星期五2.潜性酸由土壤吸收性氢离子和铝离子所引起的H+Al3+Xn+H+Al3+酸性Al3+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)3+H
9、+潜性酸交换性酸度H+H+2KClK+K+HClAl3+3KCl3H3+AlCl3AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl水解性酸度CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOHH+NaOHNa+H2OAl3+3NaOH3Na+Al(OH)3第16页，共42页，编辑于2022年，星期五3.活性酸和潜性酸的关系H+Al3+土壤溶液中H+、Al3+潜性酸活性酸改良土壤酸性时，应以潜性酸度来确定石灰的施用量水解性酸度可以指示出土壤中潜性酸和活性酸的总量 提供H+盐基离子盐基离子Al3+淋失加速土壤酸化第17页，共42页，编辑于2022年，星期五指土壤中各种交换性盐基离子的总量占阳离子交换量的百
10、分数盐基饱和度：交换性盐基离子总量(cmol kg-1)阳离子交换量(cmol kg-1)100=土壤胶体上所吸附的离子H+和Al3+(致酸离子)盐基离子 (Ca2+,Mg2+,K+,Na+,NH+等)我国土壤的盐饱和度有自北向南渐少的趋势第18页，共42页，编辑于2022年，星期五土壤盐基饱和度的变化北纬33为界Ca2+为主其次是Mg2+H+和Al3+第19页，共42页，编辑于2022年，星期五第20页，共42页，编辑于2022年，星期五二、土壤碱度土壤碱性强弱的程度OH-弱酸强碱盐水解(碳酸根及重碳酸根的钾、钠、钙、镁盐)NaCO3+2H2O2Na+2OH-+H2CO3Na+H2OH+Na
11、OH NaOH+H2CO3Na2CO3+2H2ONaOH+CO2NaHCO3Na+15%土壤呈极强的碱性反应，pH大于8.5，甚至超过10土粒高度分散，湿时泥泞，不透水，不通气；干时硬结，耕性极差特点：第21页，共42页，编辑于2022年，星期五三、影响土壤酸碱度的因素1.气候2.地形3.母质4.植被5.人类活动6.盐基饱和度第22页，共42页，编辑于2022年，星期五四、土壤的缓冲性当加酸或碱于土壤时，土壤具有缓和酸碱度改变的能力1.土壤溶液中弱酸及基盐类的存在碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸以及其它有机酸等弱酸及其盐类M+HClH+MCl2.土壤胶体的阳离子交换作用H+MOHM+H2O3.酸性土壤
12、中的活性铝或交换性铝离子对碱的缓冲作用2Al(H2O)63+2OH-Al2(OH)2(H2O)84+4H2O通过聚合铝离子周围的水分子解离出H+Na2CO3+2HClH2CO3+2NaClH2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O第23页，共42页，编辑于2022年，星期五五、土壤酸碱性对作物生长的影响1.土壤酸碱性与植物养分的关系第24页，共42页，编辑于2022年，星期五最适pH范围植物种类4.0-5.0兰花、黑云杉4.5-5.0杜鹃花、石松、白雪松5.0-5.5茶、马尾松、马铃薯5.0-6.0甘薯、菠萝、板栗、红松映山红、铁芒箕、兰花酸性指示植物碱性指示作物：蜈蚣草、柏木 土壤酸碱性
13、与植物生长的关系第25页，共42页，编辑于2022年，星期五六、土壤酸碱性的调节原理1.酸性土壤(石灰、蚝壳灰及草木灰)2H+Ca(OH)2Ca2+2H2O2Al3+3Ca(OH)23Ca2+2Al(OH)32.碱性土壤(石膏、硫磺或明矾)2Na+CaSO42+Ca2+Na2SO4Na2CO3+CaSO4Na2SO4+CaCO3第26页，共42页，编辑于2022年，星期五第四节 土壤孔隙性与结构性一、土壤孔隙性1.土壤的密度(g cm-3)单位体积(不含粒间孔隙的体积)土壤固体部分的质量。土壤密度是所含固体成分密度的平均值，一般耕地土壤密度近于2.65 g cm-32.土壤容重(g cm-3)
14、单位体积自然状态下的土壤(含粒间孔隙的体积)的干质量土壤质地、结构和有机质含量及土壤松紧状况而异。土粒或土团之间通过点面的接触所形成大小不等的空间(1)土壤孔隙度在一定容积的土体内，土壤孔隙容积占整个土体容积的百分数(土壤总孔隙度)3.土壤孔隙性土壤固体颗粒之间所形成的不同形状和大小孔隙的数量、比例以及分布状况的总称。第27页，共42页，编辑于2022年，星期五(2)土壤孔隙的类型大小和性能毛管孔隙非毛管孔隙毛管孔隙（0.06-0.002mm）无效孔隙(非活性孔隙)(0.06mm)(3)理想土壤孔隙性产量缺苗10%0甜菜产量(t)甜菜缺苗率(%)通气孔隙度(%)一般作物适宜的土壤孔隙度是50%
15、左右或稍高，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比约为1：0.5；无效孔隙要求尽是少。孔隙度(%)=孔隙体积土壤体积100一般砂土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%土粒质量/比重土粒质量/容重=1-容重比重=1-第28页，共42页，编辑于2022年，星期五二、土壤结构性土壤颗粒胶结而成的大小不一、形状不同的土团、土块和土片。土壤结构体：土壤结构性：指土壤中结构体的形状、大小及其排列情况。(一)土壤的结构类型C.A.察哈罗夫xyz1.块状和核状结构2.团粒结构近似球形，粒径约0.25-10 mm(粒径小于0.25 mm的为微团粒)。3.柱状或棱柱状结构4.片状结构第29页，共42页，编辑于2022年，星期五第30页，共42页，编辑于2022年，星期五块状、核状：块状、核状：10 cm 大块状大块状 5-10 cm 小块状小块状 0.5-5cm 碎块状碎块状柱状、棱柱状：柱状、棱柱状：5 cm 大大 3-5cm 中中 3 cm 小小团团 粒粒：10-0.25mm微团粒微团粒:H+粘粒含量注意：1.改良土壤质地，使之向壤质的方向发展2.提高和维持土壤有机质的含量水平3.改善土壤的结构性第42页，共42页，编辑于2022年，星期五