第3章_土壤的基本性质

生物吸收具有三个特点： （1）选择性（2）表聚性（3）创 造性
五、土壤阳离子交换作用
（一）概念：土壤胶体吸附阳离子，在一 定条件下，与土壤溶液中的其他阳离子发 生交换，这就是土壤阳离子的交换过程。 这是土壤中普遍存在的一种胶体现象，是
土壤能保存养分并且向植物提供养分的主
要原因。
交换性阳离子可分两种： ①致酸离子 H+ Al3+ ②盐基离子Ca2+ 、Mg2+、K+、NH4+、 Na+ 交换反应示意图如上。
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） 胶粒
非活性层
扩散层
反离子 层


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： （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
南
黄 柑 杏 苹
瓜
瓜 梅
6.5—8.0
6.0—8.0 5.0—6.0 6.0—8.0
松
栋 泡 油 榆 掸 冷 银 云
树
树 桐 桐 树 树 杉 杏 杉
5.0—6.0
5.0—6.0 6.0—8.0 6.0—8.0 6.0—8.0 5.0—6.0 5.0—6.0 6.0—7.0 5.0—6.0
马铃薯 向日葵 甘 花 烟 蔗 生 草
（二）土壤缓冲作用的机制



1.交换性阳离子的缓冲作用 由于土壤胶体表面 吸 附有各种阳离子，当土壤溶液中的H+增加时，胶 体表面的交换性盐基离子与其交换使土壤溶液中的 H+浓度基本不变。 当土壤溶液中的OH-增加时，胶体表面的致酸离子 与其交换，使土壤溶液中OH-浓度基本不变。致酸 离子中的Al3+水解后可产生3个H+，对碱的缓冲能 力特别强。 2.弱酸及其盐类的缓冲作用 土壤中大量存在的碳 酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及其盐类构 成许多缓冲对，也可以缓冲酸和碱的作用。


土壤结构： 土壤腐殖质： 粘土＞腐殖质＞砂质土

土壤代换性阳离子的组成： Na+、K+——土壤分散→粘着性增大 Ca2+ 、 Mg2+——土壤团聚→团粒→粘结、粘着 性减小
2、土壤可塑性
指土壤在一定含水量范围内，可被外力任 意改变成各种形状，当在外力解除和土壤 干燥后，仍能保持这种变形的特性。
特点：最细的孔隙，束缚水，非活性，无效孔，
移动慢，难被植物吸收，粘质土中非活性孔隙多，
耕性差，粘着力强。
②毛管孔隙： d 在 0.02~0.002mm ，土壤水吸力为 1.5 ╳ 104 ~1.5 ╳ 105Pa。 具有毛管作用，孔隙中水的毛管传导率大，易 于被植物利用。
③通气孔隙：孔隙粗大，d>0.02mm 孔隙中的水分在重力作用下排出，或为通气的 通道，称通气孔隙（空气孔隙）。 旱地土壤通气孔隙在 8~10% 以上，植物正常生 长。
土壤 胶粒 Ca2+
NH4+
+3K+
土壤 胶粒
K+ 2+ + K+ + Ca +NH4 K+
（二）阳离子交换作用的基本特征
1、可逆反应 2、迅速平衡 3 、等价交换 ( 受质量作用定律的支
配
表3—3 主要栽培植物生长适宜的pH范围
大田作物 园艺作物 林业植物
名
水 小 大
称
稻 麦 麦
适宜pH
6.0—7.0 6.0—7.0 6.0—7.5
果
6.0—8.0 6.0—8.0 6.0—8.0 5.0—5.5 5.0—6.0
桃、梨 核 茶 板 栗 桃
紫花苜蓿
图：植物营养元素的有效性与pH的关系
4 5 PH 6 N Ca&Mg P K S Fe、Mn、Zn、Cu、Co Mo B 7 8 9
二、土壤缓冲性与缓冲容量

(一）土壤缓冲性与缓冲容量 当加入致酸或致碱物质于土壤中时，土 壤具有缓和酸碱度的能力称为土壤缓冲 性。也就是说，当向土壤中加入少量酸 性或碱性物质时，土壤原来的pH值不会 发生较大的改变，如果加入量多时，则 pH仍会改变，这表明土壤的缓冲能力是 有限的。常用缓冲容量来表示土壤缓冲 酸碱能力的大小，即缓冲一个pH单位所 需要的酸或碱的数量。
第三章 土壤的基本性质
3.1土壤孔性、 结构性和耕性
1.土壤孔性 重点：掌握土壤孔隙的概念、类型及调控。 难点：各级孔隙的计算及土壤比重和容重的区别。 2.土壤结构性 重点：土壤结构性的评价，尤其是团粒结构对土壤 肥力的调节作用。 难点：土壤团粒结构的形成机制。 3.土壤的物理机械性与耕性 重点：对粘结性、粘着性及可塑性的理解；土壤物 理机械性与耕性的关系。 难点：土壤水分对土壤粘结性和可塑性的影响。
特点：土壤的紧实程度，适宜范围1.14~1.26g/cm3
土壤孔隙度=孔隙容积/土壤容积╳100%
=（土壤容积-土粒容积）/土壤容积╳ 100% = （1-土粒容积/土壤容积） ╳ 100% =（1-（土壤重量/相对密度）/（土壤重量/容 重）） ╳ 100%
=（1-容重/相对密度） ╳ 100%


（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，是指土壤胶体补偿离子层中的离 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，土壤中胶体的物质越 多，带电量越多，其物理化学吸收性能 也就越强。

（五）生物吸收作用

生物吸收作用是指土壤借助生活于其中 的微生物、植物根系以及一些小动物的 生命活动，把植物营养元素积累保存于 土体中的作用。



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 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。机械吸收作用 对养分的保存只能起部分极其有限的作 用。
（二）物理吸收作用
影响因素：

（1）含水量：
下塑限：土壤开始呈现可塑状态的含水量
上塑限：土壤失去可塑性，开始呈现流动时的
土壤含水量
塑性指数：上塑限与下塑限之差

（2）质地：粘粒越多、质地愈细、塑性愈强 质地粘 砂，上塑限 ？ ？，下塑限 ？ ？

（ 3 ）代换性阳离子： Na+ 水化度大， 土 壤分散，可塑性大。 （4）有机质：提高上、下限，但不能 提高塑性，本身塑性小，吸水性强。 土壤在塑性范围内不易耕作
2.土壤物理机械性
粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性
等。
（1）粘结性、粘着性

粘结性：土粒间由于分子引力而相互粘
结在一起。

粘着性：土壤在一定含水量的情况下，土 壤粘着外物表面的性能。
影响因素

土壤质地：质地粗细有关，土壤愈细， 接触面愈大。 水分含量：干燥时，无粘着性，随含水 量增加粘着性增加，当含水量超过土壤 饱和持水量的80%。土壤呈流体，粘着 性消失。
这种团聚体称为土壤结构或结构体。
1、土壤结构类型
（1）块状结构：立方体型，纵轴与横轴大体相 等，内部紧实，多出现于有机质含量低，耕
性不良的粘质土壤中。
坷垃
（ 2 ）柱状和棱柱状结构体：在土体中
直立，棱角不显的叫做柱状结构，棱
角明显的叫棱柱状结构体。
立土
（3）核状结构：长、宽、高大致相近，边 面棱角明显，较块状结构小。
粘聚+成型动力作用 团聚体
（2）团粒结构对土壤肥力的作用
多级孔性

a、协调土壤中养分的供应、积累与消耗：
供肥保肥能力强，供肥较平稳

b、协调土壤温度状况
c、改善土壤耕性
（3）创造团粒结构的措施
a、农业措施： 精耕细作，增施有机肥料： 合理灌溉： 合理轮作：
b、土壤改良剂的应用：
一、土壤的孔性 （一）土壤孔性:
土壤孔隙总量及大小孔隙的分布。
几个概念
土壤孔隙：土壤中土粒或团聚体之间及团聚体内
部形成空隙。
土壤总孔隙度：指单位容积土壤中孔隙容积占整个
土体容积的百分数。
土壤总孔隙度=孔隙容积 ╳100% /土壤容积
=（1-容重/相对密度）╳100%
土壤容重：单位容积土体（包括孔隙在内的 原状土）的干重，g/cm3。
土壤孔性的影响因素及其调控
1、影响土壤孔性的内因及其调控 ①土壤有机质的质量分数 ②土壤结构性 ③土粒的排列方式 2、影响土壤孔性的外因 降雨、施肥、灌溉及耕作等外界条件影响 土壤孔性。
正立方体是排列是最松散的
三斜立方体排列是最紧密的
2、土壤孔隙类型
①非活性孔隙：当量孔径<0.002mm，土壤水吸力 >1.5 ╳105Pa。




当加入酸时：CaCO3+H2SO4 →CaSO4+H2CO3 当加入碱时：H2CO3＋KOH →KHCO3+H2O 3.两性物质的缓冲作用 土壤中的一些两性胶体物质， 对酸、碱都有中和缓冲作用。 4.铝离子的缓冲作用 在强酸性土壤中，游离的Al3+ 对碱有缓冲作用，这是由于Al3+结合的六个水分子 能解离出2个H＋以中和土壤溶液和增加的OH-,而本 身形成复合铝离子的结果。反应式如下： 2[Al(H2O)6]3++2OH- → [Al2(OH)2(H2O)5]4++4H2O 当pH>5时，复合铝离子及游离Al3+开始互相结合， 成为沉淀而失去对碱的缓冲能力。

（4）改良土壤耕性
土壤的耕作管理措施：
a、防止压板土壤；
b、在宜耕期内耕作:保持土壤适宜的含水量
c 、改良土壤耕性：质地（土粒比表面）、水 分（土粒间的水化膜）、有机质（比表面，疏 松多孔）
3.2土壤胶体与土壤吸收性能
1、土壤胶体 重点和难点：掌握土壤胶体及性质；难点是 土壤胶体的基本构造。 2、土壤的吸附性能 重点：掌握土壤吸附保肥性及阳离子的交换 作用 难点：阳离子的交换 3、 土壤酸碱性 重点：掌握土壤酸碱性、土壤的缓冲性、土 壤的酸碱反应与植物生长
蒜瓣土
（4）片状结构：横轴大于纵轴，呈扁平状，
出现于老耕地的犁底层。
卧土、 平搓土
（5）团粒结构：
团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚 体，直径约为0.25~10mm。 微团聚结构指0.25mm以下的团聚体。
蚂Βιβλιοθήκη Baidu蛋、
米糁子
2、土壤团粒结构的形成
单粒→微凝聚体 微团聚体团粒
胶结 粘合
总体分两个阶段：
一、土壤胶体
（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，至少有一个 方向在此范围内）的土壤固体颗粒。 分三种类型
1、土壤无机胶体 2、土壤有机胶体
3、土壤有机矿质复合体
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。 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，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。


腐殖酸、纤维素、木质素、多糖、羰酸等
人工合成高分子聚合物制剂：水解聚丙烯睛、 聚乙烯醇 无机制剂：硅酸钠，膨润土，沸石，氧化钛

三、土壤耕性
1.含义：
a.耕作难易程度：耕作时土壤对农具操作的机
械阻力。
b.耕作质量的好坏：耕作后与植物生长有关的
土壤物理性状。 c.宜耕期： 土壤含水量适宜耕作的时段范围。宜耕期受 水分的影响。
3、土壤的分级孔度
土壤总孔度（%）=非活性孔度（%）+毛 管孔度（%）+通气孔度（%）
其中： 非活性孔度（%）=非活性孔容积/土壤容积 毛管孔度（%）=毛管孔容积/土壤容积 通气孔度（%）=通气孔容积/土壤容积
二、土壤结构性
土壤中的土粒在内外因素的综合作用下，
相互团聚成大小、形态和性质不同的团聚体，
名
番 西
称
茄 瓜
适宜pH
5.0—6.0 6.0—7.0 6.0—7.0
名
槐 白 洋
称
树 杨 槐
适宜pH
6.0—7.0 6.0—8.0 6.0—8.0
胡萝 卜
大
玉 棉
豆
米 花
7.0—8.1
6.0—7.5 6.0—8．0 4.8—— 5.4 6.0—— 8.0 6.0—7.0 5.5—6.5 5.0—6.0 7.0—8.5

物理吸收作用是指土壤对分子态物质的 吸附保持作用。它是由土壤颗粒界面上 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、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，一些气体 分子如 NH3、CO2也属于这种吸收类型。


（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。 这种吸收是化学反应为基础的，也称为 化学固定。 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， 对供给植物养分是不利的，应加以人为 控制，避免其发生。