第4章_1土壤物质的迁移转化

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中的某些物质不断减少,并逐渐形成了土壤的淋溶层(A:或E)。
淀积作用(illuviation):土壤形成中的淀积作用,系指土壤中物质的
移动并在土壤某部位相对集聚的过程。淀积过程形成的土层,称淀积 层(B),也是土壤中普遍存在的基本过程。在土壤剖面中,淀积层一 般位于淋溶层之下。根据淀积物质的差异,可以将土壤淀积作用细分 为:碳酸盐与石膏的淀积、黏粒淀积、腐殖质淀积、灰化淀积和碱化 淀积;因土壤氧化还原条件的变化,铁锰氧化物因氧化还原作用可随 水向下、向上或侧向移动和淀积;可溶盐类则随土壤毛管水向土壤表 层聚积。
结果:在土体中、下层形成一个碳酸钙和碳酸镁相对富集的钙积层
(Bk)。星散状、结核、钙版
发生条件:在干旱或者极端干旱地区,因缺乏淋溶过程难以使土壤剖面中
的碳酸钙向下层淋移富集,故钙化过程较弱;而在湿润气候条件下,
则因强烈的淋溶过程使得碳酸钙难以在土壤剖面中、下层淀积,故也 无钙化过程。
脱钙过程:指碳酸钙从土层中被溶解淋失的过程。
③ 是一种动态平衡,可逆过程 土壤阳离子交换量:土壤阳离子交换量(简称CEC)是指土壤胶体所能吸 附各种阳离子的总量。单位mol/kg。
4. 影响土壤的阳离子交换量的因素
① 土壤胶体类型。不同土壤胶体的阳离子交换量差异较大,其阳离子交换量顺序 为:有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。 ② 土壤质地。愈细,其阳离子交换量愈高。 ③ 土壤黏土矿物的SiO2/R203比率。实际土壤中,黏土矿物的SiO2/R203比率愈 高,表明土壤以2:1性矿物为主(如蒙脱石、水化云母),其交换量也愈大; 当Si02/R203比率<2.0时,表明土壤以1:1性矿物为主(如高岭石和含水氧化 铁、铝),其交换量就愈小。 ④ 土壤溶液pH值。土壤胶体微粒表面的羟基(OH)的解离受介质pH值的影响,当介 质pH值降低时,土壤胶体微粒表面所带负电荷也减少,其阳离子交换量也降低; 反之,交换量增大。
呈中性或碱性环境,盐基离子和硅酸随风化液大量淋失,而铝、铁(锰)
等元素却在碱性风化液中发生沉积,滞留于原来的土层中。 结果:结果造成铝、铁(锰)氧化物在土体中残留或富集,而使土体呈鲜 红色。由富铁铝化过程形成的土层称铁铝层(Bs)。 发生条件:
铁铝土剖面
(4)钙化过程
过程:指碳酸盐(CaC03、MgC03)在土体中淋溶、淀积的过程。在半干旱气 候或者半湿润季风气候条件下,土壤剖面上部遭受季节性淋溶作用, 矿物风化过程中释放出的易溶盐类大部分被淋失,而硅铁铝等氧化物 基本上不发生移动,相对活跃的元素钙(镁)的碳酸盐在土体中发生淋 溶、淀积。
它是与钙化相反的过程,多发生于淋溶作用较 强、气候相对湿润或者气候变化趋于湿润的地 区。
钙化过程图解
盐化过程和脱盐化过程:
盐化过程:是指土体中易溶性盐类随毛管上升水向表层移动与聚积的过程。除
滨海地区外,盐化过程多发生于干旱或半干旱地区。地下水和成土母质中的
溶性盐类,在干旱条件下,使盐分向土体表层集聚,形成盐化层。
件下,一般在土体内部(20~50cm左右)发生较强烈的原生矿物
分解和次生黏土矿物的形成,或表土层黏粒向下机械地淋溶和 淀积过程。 结果:一般在土体心部黏粒有明显聚集,形成了一个相对较黏重的 层次,称黏化层(Bt)。 发生条件:
(3)富铁铝化过程:
过程:是指土体中脱硅、富铁铝氧化物的过程。 在热带、亚热带高温多雨并有一定干湿季节的条件下,由于土壤矿物被 高度风化,硅酸盐发生了强烈的水解,释出大量的盐基物质,使风化液
影响因素:供水的速度和数量、土壤对水分的吸收能力
1、土壤水的渗吸过程
2 、 土 壤 中 液 态 水 的 运 动
3、土壤中气态水的运动
气态水的运动形式:
扩散作用-主要形式 蒸发作用
3.1 扩散作用
3.2 土壤水分蒸发作用
二、土壤物质(溶质)的机械运移过程
土壤物质(溶质)的来源:母质风化、人类各种活动
② 阳离子交换受到阳离子交换能力的制约。 一般来说,阳离子所带电荷数愈多,其交换能力愈强; 同价阳离子中,离子半径愈大,水化离子半径就愈小,其交换能力就 愈强。 常见阳离子交换能力顺序: Fe3+>Al3+>H+>Ba2+>Sr+2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。
CaCO3= Ca2+ +CO32-
第二节 机械运移过程
一、土壤中水分的运动特征 二、溶质的运移 1.对流 2.扩散 3.机械弥散 4.水动力弥散
一、土壤中水分的运动
包括:渗吸过程→土壤内部运动 土壤水的渗吸过程 渗吸过程:水分从土壤表面进入土壤的过程。 渗吸速率:是变化的,从快倒慢,最后趋于稳定。
土壤胶体的絮凝:由于土壤环境条件和理化性质的变化,土壤中的部分胶体会 发生絮凝而沉淀。
发生条件是:
①胶体微粒的电动电位降低、离子水化程度下降; ②土壤由于过量蒸散使得土壤中盐分浓度上升,特别是Fe3+、Al3+、Ca2+、 Mg2+等盐基离子浓度的增加。 土壤胶体絮凝过程:可逆和不可逆
二、溶解/沉淀作用
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体上部,从而在表土层形成了一个灰白色淋溶层次,称为灰化层
(A2或E层)。 结果:在土壤剖面下部则形成了一褐色或红褐色灰化与淀积层。
发生条件:
P代表年均降水量;PE代表年均陆面蒸发量 灰化过程图解
灰化层
(2)黏化过程:
过程:土壤形成中的黏化过程,是指土体中黏土矿物、次生层状硅
酸盐的生成和聚积过程。尤其指在温带和暖温带的生物气候条
土壤有 机质
矿质化过程 (mineralization): 土壤形成中有机物的矿质化过程,是指在微生物作用 下,有机态物质中所含有的碳、氮、磷、硫等元素被分解、氧化、转变为无机态物质 的过程。
腐殖质过程(humification):土壤形成中的腐殖质化过程是指各种动植物残体在微生物
作用下,通过一系列的生物化学和化学作用变为腐殖质,并且这些腐殖质能够在土体表 层积累的过程。它包括两个过程,一是动植物和微生物细胞内部的各种高分子和低分子 成分,以及它们代谢产物的分解过程;二是土壤微生物利用上述代谢产物合成腐殖质的 过程,腐殖质化的结果,使土体发生分化并在土体上部形成了暗色腐殖质层(即A层)
5. 土壤盐基饱和度
土壤胶体微粒表面上的交换性阳离子有两类:一类是酸性阳离子,包括H+和 A13+;一类是盐基离子,主要包括Ca2+、Mg2+、NH4+、K+、Na+等。
土壤盐基饱和度:在土壤全部交换性阳离子总量中盐基离子所占的百分数 称为土壤盐基饱和度(简称BSP)。( BSP=交换性盐基离子总量/阳离 子交换量) 当土壤胶体微粒表面吸附的阳离子全部为盐基离子时,该土壤称为盐 基饱和土壤;当土壤胶体微粒表面吸附的阳离子中有一部分为致酸离子时,
则这种土壤称为盐基不饱和土壤。
土壤阳离子交换量CEC和盐基饱和度BSP是土壤的重要物理化学性状指标和土 壤分类的诊断特性,成土环境、土壤发育程度和成土母质是其重要的影响因素。 实例: 温带半湿润地区的土壤表层CEC可达0.35 mol/kg以上,且BSP>90%; 热带湿润区土壤表层CEC多数不足0.25 mol/kg,且BSP<30%; 温带荒漠区土壤表层CEC多数不足0.10 mol/kg,且8SP高达100%。
盐化过程图解
盐成土景观图
3. 土壤水分状况有关的成土过程
潜育化过程
潴育化过程
水文条件
白浆化过程
3. 土壤水分状况有关的成土过程
潜育化过程:土壤形成中的潜育化过程,即指土体在水分饱和、强烈
泥炭化过程(peat formation):土壤形成中的泥炭化过程,即指有机质以不同分解程
度的植物残体形式在土壤上层不断累积的过程。主要发生于地下水位较高,或地表有积 水的沼泽地段,特别是在低温潮湿环境中,湿生植物的残体在嫌气条件下不能被彻底分 解与转化,而是以未分解、半分解状态的有机物形式累积于地表,形成一个暗灰色的泥 炭层(有机层H)的过程。 矿质化过程(mineralization):土壤形成中有机物的矿质化过程,是指在微生物作用下,有机 态物质中所含有的碳、氮、磷、硫等元素被分解、氧化、转变为无机态物质的过程。它
广泛发生于好气环境条件下的土壤之中,是与有机质累积过程相互对立的土壤形成过程,
也是土壤中营养元素物质循环与再利用不可缺少的重要一环。
2. 土壤矿物迁移转换
淋滤作用(eluviations):土壤的淋滤作用,是指土壤物质随水流由上
部土层向下部土层或侧向移动的过程,亦称淋溶作用。它是土壤中普
遍存在的成土过程,由于淋溶作用的持续进行,从而使土壤剖面上层
第四章 土壤物质的迁移转化(14-16)
第一节 化学运移 第二节 机械运移
第三节 土壤物质运移特征
第四节 土壤中典型污染物的迁移转化
混合置换
砂土中混合置换的特征(实验室)
黏壤土混合置换的特征(实验室)
有化学反应或吸附交换情况下土中混合置换(实验室)
第一节 化学运移
一、离子吸附与交换作用
阳离子吸附-交换作用的概念 阳离子吸附-交换的机理 阳离子吸附-交换的的影响因素 衡量阳离子的参数
1. 离子交换吸附个概念: 在土壤胶体双电层的扩散层中, 补偿离子可以和介质溶液中相同电荷的离子以离子价为 依据进行等价交换,称为离子交换(或代换)。
2. 离子交换类型:根据离子类型可分为:阳离子交换吸附作用和 阴离子交换吸附作用。
3. 土壤胶体的阳离子交换吸附的原则:
①土壤胶体阳离子交换吸附过程以离子价为依据进行等价交换; Na-胶体一Na+ + Ca2+ = 胶体-Ca2+ + Na+
溶质运移-以水为介质,其主要方式有:对流-扩散-弥散 对流作用:土壤水分运动总是从水势高的地方向低的地方运移。 扩散作用: 机械弥散作用:
水动力弥散:
1、对流作用
2 、 扩 散 作 用
3 、 机 械 弥 散
4 、 水 动 力 弥 散
第三节 土壤物质运移与成土过程
因此,根据土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的特点, 划分出以下类型 1、与有机质有关的成土过程 2、与物质迁移转化有关的成土过程 3、与土壤熟化有关的成土过程
6. 土壤胶体的分散与凝聚
土壤胶体的分散:在自然土壤介质中,土壤胶体微粒之间相互排斥、并呈现布 朗运动的状态称为胶溶状态。土壤胶体微粒从聚积絮凝状态转化为胶溶状
态的过程称为胶溶作用。
土壤胶体呈胶溶状态的主要条件: ①胶体微粒的电动电位车增大,使得胶体微粒相互排斥,同时胶体微粒水化 阻碍相互絮凝; ②可溶性盐分浓度降低至絮凝阈值以下; ③介质中 Na+ 、 NH4+ 的比例相对增多以取代起絮凝作用的 Fe3+ 、 Al3+ 、 Ca2+ 、 Mg2+等; ④土壤碱性增强。
脱盐化作用:即盐化土(盐土)中的可溶性盐类被大气降水或灌溉水溶解,随土
壤下渗水流从土体中淋失的过程。
碱化过程和脱碱化过程:
碱化过程:是指由于土壤中强碱弱酸盐碳酸钠或者碳酸氢钠相对 富集,导致土壤溶液中的Na+进入土壤胶体交换出一定量钙 离子、镁离子和铵离子等的过程。使土壤呈强碱性反应,并 形成了土壤物理性质很差的碱化层(Btn)。碱化过程往往与 脱盐化过程相伴发生。 脱碱化则:是土壤胶体吸附的交换性Na+被其他阳离子(Ca2+、H+) 所交换,致使土壤非碱化的作用。
碱化过程
富铁铝化过程
盐化过程
矿物质
钙化过程
黏化过程
灰化过程
(1)灰化过程:
过程:土壤形成中的灰化过程,是指在土体表层Si02的残留、R2O3及 腐殖质淋溶与淀积的过程。主要发生在寒冷湿润、郁闭的针叶林 植被下,由于土壤有机酸(主要是富里酸)溶液的下渗过程,使上 部土体的碱金属和碱土金属淋失,土壤矿物中的硅铝铁发生分离, 铁铝胶体遭到淋失,并淀积于土体下部,而二氧化硅则残留在土
4、与土壤退化有关的成土过程
1. 土壤有机质形成、分解和迁移
腐 殖 质 过 程 (humification) : 土 壤形成中的腐殖质化过程是指各 种动植物残体在微生物作用下, 通过一系列的生物化学和化学作 用变为腐殖质,并且这些腐殖质 能够在土体表层积累的过程。
泥 炭 化 过 程 (peat formation) : 土壤形成中的泥炭化过程,即指 有机质以不同分解程度的植物残 体形式在土壤上层不断累积的过 程。
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