土壤的基本化学性质与过程

，常呈胶膜被覆于土粒表面。 常呈胶膜被覆于土粒表面。
主要是腐殖质及其各种组分， （二）土壤有机胶体 主要是腐殖质及其各种组分，此外还有少量的蛋白质 或氨基酸，多肽，多糖类化合物。 或氨基酸，多肽，多糖类二、土壤胶体的构造
土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散 土壤胶体是一种分散系统。 系统由胶体微粒（分散相） 系统由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液 分散介质）两大部分构成。 （分散介质）两大部分构成。 胶体微粒在构造上可分为微粒核、 胶体微粒在构造上可分为微粒核、决定电 位离子层和补偿电位离子层三部分， 位离子层和补偿电位离子层三部分，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。 体微粒的双电层。
由于表面的存在而产生的能量，叫做表 由于表面的存在而产生的能量， 面能。表面能可以做功， 面能。表面能可以做功，能够吸附其他 物质，物质的比面积越大， 物质，物质的比面积越大，吸附能力也 越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积， 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。 因而具有巨大的表面能。
pH值对土壤胶体带电状况影响很大，通 pH值对土壤胶体带电状况影响很大， 值对土壤胶体带电状况影响很大 常自然界中土壤pH值大多在 值大多在5 之间， 常自然界中土壤pH值大多在5－9之间， 等电点， 高于土壤胶体大部分组分的 等电点，所 以大部分土壤胶体在通常条件下带负电， 以大部分土壤胶体在通常条件下带负电， 但强酸性条件下的土壤及某些两性胶体 的某些部位也会出现正电荷。 的某些部位也会出现正电荷。
（二）胶体带有电荷 1、胶体带电的原因 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性。 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性。 造成胶体带电的原因主要有以下三种： 造成胶体带电的原因主要有以下三种： （1）同晶代换 （2）断键 （3）表面分子的解离 土壤胶体能解离出H 而带负电的胶体称为酸胶基 土壤胶体能解离出H+,而带负电的胶体称为酸胶基 或负胶体； 或负胶体； 能解离出OH 胶体称为碱胶基或正胶体 碱胶基或正胶体， 能解离出OH-而带正电的 胶体称为碱胶基或正胶体， 能解离出H 也能解离出OH 的则称为两性胶体 两性胶体。 能解离出H+也能解离出OH-的则称为两性胶体。
（四）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 作用， 作用，是指土壤胶体补偿离子层中的离 土壤溶液中的离子进行交换的作用。 子与 土壤溶液中的离子进行交换的作用。 土壤的物理化学吸收作用是由于土壤胶 体带电而引起的， 体带电而引起的，土壤中胶体的物质越 带电量越多， 多，带电量越多，其物理化学吸收性能 也就越强。 也就越强。
（二）物理吸收作用 物理吸收作用是指土壤对分子态物质的 吸附保持作用。 吸附保持作用。它是由土壤颗粒界面上 表面能引起的， 表面能引起的，有机肥料中一些液态的 分子物质如尿酸、氨基酸、醇类、 分子物质如尿酸、氨基酸、醇类、有机 碱类及农药中的一些分子等以这种吸收 方式而保存在土壤中， 方式而保存在土壤中，一些气体 分子如 NH3、CO2也属于这种吸收类型。 也属于这种吸收类型。
第
三
章
土壤的基本化学性质与过程
第一节 土壤的离子吸附与交换 第二节 土壤的酸碱性 第三节 土壤的氧化还原反应 第四节 土壤的保肥供肥性
第一节 土壤的离子吸附与交换
一、土壤胶体的概念及种类
土壤胶体：大小在1-100nm（在长、宽和高三个方向上，至少有一 土壤胶体 ：大小在 （在长、宽和高三个方向上， 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。分三种类型 （一）土壤无机胶体 1、 1、层状硅酸盐粘土矿物 2、氧化物及其水合物 、 1：1型如高岭石 2：1型如蒙脱石 型如高岭石， 有 1：1型如高岭石，2：1型如蒙脱石 Al Fe Si Ca Mn Ti的氧化物及水合氧化物 的氧化物及水合氧化物
以上顺序中H 的情况是特殊的，可能与它半径小， 以上顺序中H+的情况是特殊的，可能与它半径小， 电场强度大有关。 电场强度大有关。 电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加大，其 电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加大， 凝聚作用也增强。 凝聚作用也增强。 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。 由等浓度的一价阳离子凝聚形成的凝胶，如反复用 由等浓度的一价阳离子凝聚形成的凝胶， 水淋洗，凝胶可再分散形成溶胶，这叫做可逆凝聚 可逆凝聚。 水淋洗，凝胶可再分散形成溶胶，这叫做可逆凝聚。 由二价以上的阳离子凝聚形成的凝胶， 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可逆凝聚 不可逆凝聚。 再变成溶胶的凝聚称为不可逆凝聚。 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质， 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质，进 而影响土壤的肥力状况。一些农业技术措施， 而影响土壤的肥力状况。一些农业技术措施，如施 中耕、浇水、 肥、中耕、浇水、烤田等都可使土壤中的电解质发 生变化，从而使胶体的状态发生改变， 生变化，从而使胶体的状态发生改变，或局部发生 改变，尤其是施用钙质肥料， 改变，尤其是施用钙质肥料，由促进土壤形成不可 逆凝聚的显著作用。 逆凝聚的显著作用。
因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多， 因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多， 作用。 所以加入阳离有使胶体凝聚的 作用。但多 种阳离子促使胶体凝聚作用的大小并不同。 种阳离子促使胶体凝聚作用的大小并不同。 一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强， 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， 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。 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: 起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
（三）化学吸收作用 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。 这种吸收是化学反应为基础的， 这种吸收是化学反应为基础的，也称为 化学固定。 化学固定。 化学吸收虽然减少了一些养分的流失， 化学吸收虽然减少了一些养分的流失， 但同时却降低了它们的有效性。因此， 但同时却降低了它们的有效性。因此， 对供给植物养分是不利的， 对供给植物养分是不利的，应加以人为 控制，避免其发生。 控制，避免其发生。
土壤胶体颗粒的构造
胶核 土壤胶团 土壤胶体分散系 土壤溶液 双电层 补偿离子层 定位离子层（内层） 非活性层 扩散层 反离子 层 胶粒
胶体微粒核也称作胶核，是胶体的固相部分，由粘 胶体微粒核也称作胶核，是胶体的固相部分， 粒或腐殖质等所组成。 粒或腐殖质等所组成。 在胶核表面因为分子的解离而产生一层离子并带有 某种电荷， 某种电荷，这个离子层称为决定电位离子层或双电 层内层。 层内层。 由于决定电位离子层的存在， 由于决定电位离子层的存在，必然吸附介质中与其 电荷相反的离子围绕在其周围，形成补偿离子层。 电荷相反的离子围绕在其周围，形成补偿离子层。 补偿离子层按其被决定电位离子层吸引的力的大小 和活动力的强弱又可分为两部分：非活性层和扩散 和活动力的强弱又可分为两部分： 层。 因此，胶体微粒是由微粒核和双电层构成的。 因此，胶体微粒是由微粒核和双电层构成的。胶体 微粒是电中性的。胶体通常所说的胶体带电， 微粒是电中性的。胶体通常所说的胶体带电，是指 胶粒带电，而胶粒是由微粒核、 胶粒带电，而胶粒是由微粒核、决定电位离子层和 非活性层一起构成的。 非活性层一起构成的。微粒核与决定电位离子层一 起组成微粒团，其也带电。 起组成微粒团，其也带电。
三、土壤胶体的性质 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 三个： 三个： （一）土壤胶体的比表面积和表面能 （二）胶体带有电荷 （三）土壤胶体存在可改变的状态 ―――凝聚与分散 ―――凝聚与分散
（一）土壤胶体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（或 比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（ 体积）物体的总表面积：比面积＝表面积/ 体积）物体的总表面积：比面积＝表面积/重量 主单位为m /g、 主单位为m2/g、cm2/g。相同重量的物体，颗粒分 /g。相同重量的物体， 得越小，其比面积越大。 得越小，其比面积越大。 土壤在风化及成土因素作用下， 土壤在风化及成土因素作用下，其固相颗粒都是 在不断破碎，粒径逐渐变小， 在不断破碎，粒径逐渐变小，比面积都是在不断 增加的。此外，土壤胶体，尤其是2 增加的。此外，土壤胶体，尤其是2：1型的粘粒 矿物和腐殖质内部的特殊构造也造成了很大的内 表面。如只考虑外表面积， 表面。如只考虑外表面积，高岭石比面积的典型 值是10－ /g，蒙脱石是40－ /g， 值是10－30m2/g，蒙脱石是40－100m2/g，但若将 那表面计算在内，蒙脱石的比面积则高达800m /g。 那表面计算在内，蒙脱石的比面积则高达800m2/g。
四、 土壤的吸收的性能 1、土壤吸收性能的类型 土壤吸收性能是指土壤能吸收和保持土 壤溶液中的分子和离子悬液中的悬浮颗 气体以及微生物的能力。 粒、气体以及微生物的能力。 （一）机械吸收作用 机械吸收作用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 对养分的保存只能起部分极其有限的作 用。
（三）土壤胶体存在可改变的状态―凝聚与分散 土壤胶体存在可改变的状态― 状态， 土壤胶体由两种存在的 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。 体溶液，称为溶胶。 另一种是在外因作用下， 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。 的 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。 胶体的两种存在状态， 胶体的两种存在状态，在一定条件才可以进行某种 程度的转化即溶胶可以转变为凝胶， 程度的转化即溶胶可以转变为凝胶，凝胶也可以转 变为溶胶，这一过程称为分散。 变为溶胶，这一过程称为分散。 土壤胶体之所以能成为溶胶状态， 土壤胶体之所以能成为溶胶状态，是由于其带电荷 和胶体微粒表面水膜的存在， 和胶体微粒表面水膜的存在，因土壤胶粒在同样的 土壤环境中带有同种电荷促使胶粒互相排斥与分散 状态，而水膜的存在能阻止胶粒的互相碰撞， 状态，而水膜的存在能阻止胶粒的互相碰撞，较少 凝聚的机会。由此可见， 凝聚的机会。由此可见，若向溶液中加入电解质以 中和胶粒上的电性，并减少土壤水分， 中和胶粒上的电性，并减少土壤水分，可促使溶液 凝聚。 凝聚。