第三章_土壤的保肥性与供肥性
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土壤胶体一般可分为无机胶体、有机胶 体、有机—无机复合胶体。下面我们介 绍这三类胶体。
（一）无机胶体
无机胶体：无机胶体在数量上远比有机胶 体要多，主要是土壤粘粒，它包括氧化硅 类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等各种类 型，又称粘土矿物，多为结晶态。
1.粘粒矿物的结晶单位 （1）硅氧四面体和硅氧片 （2）铝氧八面体和铝氧片
（三）有机—无机复合胶体
在土壤中有机胶体一般很少单独存在，绝大部分与 无机胶体紧密结合在一起形成有机—无机复合胶体， 有机胶体与无机胶体的连接方式是多种多样的，但 主要是通过二价、三价等多价阳离子（Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Al3+等）作为桥梁把腐殖质与粘土矿物连在 一起，或者通过腐殖质表面的功能团比如— COOH、—OH以氢键的方式与粘土矿物连在一起。
1、微粒核（胶核）：核心、基本物质。腐殖质、 SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有 机无机胶体分子群。
2、双电层：（1）决定电位离子层：是固定在胶 核表面，并决定其电荷和电位 一层离子。它是由 胶体表面的分子解离为离子，或从溶液中吸附某 一种离子而构成。
（2）补偿离子层：由于胶体表面决定电位离子层 带电，产生电场和静电引力，吸附土壤溶液中带 相反电荷的离子，形成补偿离子层。
第四节 土壤胶体及特性
上节课内容复习
1、土壤孔性 （孔隙度、相对密度、土壤容重、孔隙
类型） 2、土壤结构性 （块状、核状、柱状、片状、团粒） 3、土壤耕性 （粘结和粘着性、可塑性、胀缩性）
一、土壤的各种胶体
土壤胶体是土壤中最活跃的部分，它们 的质和量对土壤理化性质和肥力水平具 有明显的影响和作用。
物体内部分子处在周围分子之间，在 各个方向上受到吸引力相等而相互抵消， 表面分子则不同，由于它们与外界的液 体或气体介质相接触，因而在内、外方 面受到的是不同分子的吸引力，不能相 互抵消，所以具有多余的表面能，这种 能量产生于物体表面，故称为表面能。
（二）土壤胶体的电性
可分为永久电荷和可变电荷两种。
越高，排斥力愈强，溶胶状态。 越低，当吸引力大于排斥力时，凝胶状态。
面积。 特点： 1.它是由C、H、O、N、S、P组成的有机化合物，是无
定形的物质。 2.腐殖质是亲水胶体，具有高度的亲水性 。
3.腐殖质组成中有很多的功能团，比如R—COOH、 R—CH2—OH等这些功能团解离后能带有大量的负电 荷，腐殖质所带负电荷的数量比粘土矿物要大得多， 所以保存阳离子的能力也比粘土矿物要大得多。 另外腐殖质功能团中R—NH2的质子化，还能使腐殖质 带正电荷。 4.带有大量的负电荷 5.有机胶体易受微生物的作用而分解，不如无机胶体 稳定
二、土壤胶体的构造
本体溶液 扩散层
微粒 核
+ +
+-
+
+ +-+-
+-+
+ +-+- +-
+ +
+-+
-+ -+
决定电位 非活性补 离子层 偿离子层
双电层结构：当静电引 力与热扩散相平衡时， 在带电胶体表面与溶液 的界面上，形成的由一 层固相表面电荷与一层 溶液中相反符号离子所 组成的电荷非均匀分布 的空间结构
永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶 代换所产生的电荷。
➢ 电荷数量取决于同晶替的多少。 ➢ 特点：不受pH的影响。 ➢ 2：1型矿物带负电的主要原因。
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可变电荷
定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。 可等变时电的荷p零H点(pH0): 土壤的可变正、负电荷数量相
来源：胶核表面分子（或原子团）的解离 1、黏土矿物晶面上-OH的解离 2、含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3.3H2O) 3、腐殖质上某些官能团的解离（COOH） 4、含水氧化硅的解离 带电：净电荷
（三 ）胶体的凝聚和分散作用
胶体的两种状态 （1）胶体微粒均匀分散在水中，呈高
度分散状态的溶胶； （2）胶体微粒彼此联结凝聚在一起而
呈絮状的凝胶。
凝聚作用：土壤胶体溶液如受某些因素的 影响，使胶体微粒下沉，由溶胶变成凝胶。
分散作用：由凝胶分散成溶胶。
胶体的凝聚或分散决定于电动电位的高低：
①硅氧片、硅氧四面体
硅四面体可以共用氧原子而形成一层，氧原子排列成为 中空的六角形，称硅氧片或硅氧层。
②铝氧八面体
由六个氧原子（或氢离子）环绕着一个
中心铝离子排列而成，氧原子排列成两层，铝原子居于两层中心孔穴内。
（二)有机胶体
有机胶体主要指的是土壤中的腐殖质。 有机胶体的共性：腐殖质颗粒很细小，具有巨大的比表
2Al(OH)2++2OH-
当土壤pH高于pH0值时:
Al2O3.3H2O
2Al(OH)2O-+2OH-
（3）腐殖质上某些原子团的解离
高pH条件下：
-COOH
H+ + COO-
-OH
H+ + -O-
低pH条件下：
-NH2
-NH3+
（4）含水氧化硅的解离
SiO2.H2O（或H2SiO3）的pH0值为2 在土壤中一般不产生正电荷 所带负电荷的量随土壤pH值的升高而增加。
A.非活性补偿离子层：补偿离子层的内层，靠 近决定电位离子层，受到的静电引力强，离子 被牢牢吸引，成平行密实排列，不易自由解离， 只能随着胶核移动。
B.扩散层：在非活性补偿离子层的外面，受到 的静电引力小，活动性大。同时还受使离子均 匀分布的热运动的影响，使此层阳离子随离子 距胶粒表面距离的增大而减少，由稠密到稀疏， 呈扩散状态。
三、土壤胶体的性质
（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 （二）胶体带电性 （三）土壤胶体凝聚与分散
三、土壤胶体的特性
（一）土壤胶体比表面和比表面能
比表面：指单位重量或单位体积物体的总 表面积（cm2/g，cm2/cm3）。 2:1型黏土矿物，腐殖质具有巨大的比表面
比表面能（吸附能力产生的主要原因）
（1）黏土矿物晶面上-OH的解离
层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离 出H+，带负电。
结 -OH 晶 -OH 体
-OH
结 -O晶 -O体 -O-
+3H+
如高岭石的pH0为5。
1：1型粘粒矿物带电的主要原因。
（2）含水氧化铁、氧化铝的解离
如三水铝石的pH0值为4.8。 当土壤pH低于pH0值时:
Al2O3.3H2O
（一）无机胶体
无机胶体：无机胶体在数量上远比有机胶 体要多，主要是土壤粘粒，它包括氧化硅 类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等各种类 型，又称粘土矿物，多为结晶态。
1.粘粒矿物的结晶单位 （1）硅氧四面体和硅氧片 （2）铝氧八面体和铝氧片
（三）有机—无机复合胶体
在土壤中有机胶体一般很少单独存在，绝大部分与 无机胶体紧密结合在一起形成有机—无机复合胶体， 有机胶体与无机胶体的连接方式是多种多样的，但 主要是通过二价、三价等多价阳离子（Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Al3+等）作为桥梁把腐殖质与粘土矿物连在 一起，或者通过腐殖质表面的功能团比如— COOH、—OH以氢键的方式与粘土矿物连在一起。
1、微粒核（胶核）：核心、基本物质。腐殖质、 SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有 机无机胶体分子群。
2、双电层：（1）决定电位离子层：是固定在胶 核表面，并决定其电荷和电位 一层离子。它是由 胶体表面的分子解离为离子，或从溶液中吸附某 一种离子而构成。
（2）补偿离子层：由于胶体表面决定电位离子层 带电，产生电场和静电引力，吸附土壤溶液中带 相反电荷的离子，形成补偿离子层。
第四节 土壤胶体及特性
上节课内容复习
1、土壤孔性 （孔隙度、相对密度、土壤容重、孔隙
类型） 2、土壤结构性 （块状、核状、柱状、片状、团粒） 3、土壤耕性 （粘结和粘着性、可塑性、胀缩性）
一、土壤的各种胶体
土壤胶体是土壤中最活跃的部分，它们 的质和量对土壤理化性质和肥力水平具 有明显的影响和作用。
物体内部分子处在周围分子之间，在 各个方向上受到吸引力相等而相互抵消， 表面分子则不同，由于它们与外界的液 体或气体介质相接触，因而在内、外方 面受到的是不同分子的吸引力，不能相 互抵消，所以具有多余的表面能，这种 能量产生于物体表面，故称为表面能。
（二）土壤胶体的电性
可分为永久电荷和可变电荷两种。
越高，排斥力愈强，溶胶状态。 越低，当吸引力大于排斥力时，凝胶状态。
面积。 特点： 1.它是由C、H、O、N、S、P组成的有机化合物，是无
定形的物质。 2.腐殖质是亲水胶体，具有高度的亲水性 。
3.腐殖质组成中有很多的功能团，比如R—COOH、 R—CH2—OH等这些功能团解离后能带有大量的负电 荷，腐殖质所带负电荷的数量比粘土矿物要大得多， 所以保存阳离子的能力也比粘土矿物要大得多。 另外腐殖质功能团中R—NH2的质子化，还能使腐殖质 带正电荷。 4.带有大量的负电荷 5.有机胶体易受微生物的作用而分解，不如无机胶体 稳定
二、土壤胶体的构造
本体溶液 扩散层
微粒 核
+ +
+-
+
+ +-+-
+-+
+ +-+- +-
+ +
+-+
-+ -+
决定电位 非活性补 离子层 偿离子层
双电层结构：当静电引 力与热扩散相平衡时， 在带电胶体表面与溶液 的界面上，形成的由一 层固相表面电荷与一层 溶液中相反符号离子所 组成的电荷非均匀分布 的空间结构
永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的同晶 代换所产生的电荷。
➢ 电荷数量取决于同晶替的多少。 ➢ 特点：不受pH的影响。 ➢ 2：1型矿物带负电的主要原因。
Βιβλιοθήκη Baidu
可变电荷
定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。 可等变时电的荷p零H点(pH0): 土壤的可变正、负电荷数量相
来源：胶核表面分子（或原子团）的解离 1、黏土矿物晶面上-OH的解离 2、含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3.3H2O) 3、腐殖质上某些官能团的解离（COOH） 4、含水氧化硅的解离 带电：净电荷
（三 ）胶体的凝聚和分散作用
胶体的两种状态 （1）胶体微粒均匀分散在水中，呈高
度分散状态的溶胶； （2）胶体微粒彼此联结凝聚在一起而
呈絮状的凝胶。
凝聚作用：土壤胶体溶液如受某些因素的 影响，使胶体微粒下沉，由溶胶变成凝胶。
分散作用：由凝胶分散成溶胶。
胶体的凝聚或分散决定于电动电位的高低：
①硅氧片、硅氧四面体
硅四面体可以共用氧原子而形成一层，氧原子排列成为 中空的六角形，称硅氧片或硅氧层。
②铝氧八面体
由六个氧原子（或氢离子）环绕着一个
中心铝离子排列而成，氧原子排列成两层，铝原子居于两层中心孔穴内。
（二)有机胶体
有机胶体主要指的是土壤中的腐殖质。 有机胶体的共性：腐殖质颗粒很细小，具有巨大的比表
2Al(OH)2++2OH-
当土壤pH高于pH0值时:
Al2O3.3H2O
2Al(OH)2O-+2OH-
（3）腐殖质上某些原子团的解离
高pH条件下：
-COOH
H+ + COO-
-OH
H+ + -O-
低pH条件下：
-NH2
-NH3+
（4）含水氧化硅的解离
SiO2.H2O（或H2SiO3）的pH0值为2 在土壤中一般不产生正电荷 所带负电荷的量随土壤pH值的升高而增加。
A.非活性补偿离子层：补偿离子层的内层，靠 近决定电位离子层，受到的静电引力强，离子 被牢牢吸引，成平行密实排列，不易自由解离， 只能随着胶核移动。
B.扩散层：在非活性补偿离子层的外面，受到 的静电引力小，活动性大。同时还受使离子均 匀分布的热运动的影响，使此层阳离子随离子 距胶粒表面距离的增大而减少，由稠密到稀疏， 呈扩散状态。
三、土壤胶体的性质
（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 （二）胶体带电性 （三）土壤胶体凝聚与分散
三、土壤胶体的特性
（一）土壤胶体比表面和比表面能
比表面：指单位重量或单位体积物体的总 表面积（cm2/g，cm2/cm3）。 2:1型黏土矿物，腐殖质具有巨大的比表面
比表面能（吸附能力产生的主要原因）
（1）黏土矿物晶面上-OH的解离
层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离 出H+，带负电。
结 -OH 晶 -OH 体
-OH
结 -O晶 -O体 -O-
+3H+
如高岭石的pH0为5。
1：1型粘粒矿物带电的主要原因。
（2）含水氧化铁、氧化铝的解离
如三水铝石的pH0值为4.8。 当土壤pH低于pH0值时:
Al2O3.3H2O