第六章 二、土壤阳离子交换作用
土壤_阳离子交换量的测定_三氯化六氨合钴浸提-分光光度法
土壤阳离子交换量的测定三氯化六氨合钴浸提-分光光度法1. 引言1.1 概述土壤作为地球表面的重要组成部分，对于维持生态平衡和人类农业生产具有至关重要的作用。
土壤中存在着多种离子，其中阳离子（包括铵离子、镁离子、钾离子等）在土壤肥力和植物生长过程中起着关键作用。
了解土壤中阳离子的含量及其交换情况对于科学合理地管理土地资源和实现可持续农业发展具有重要意义。
本文将讨论一种常用的测定土壤阳离子交换量的方法——三氯化六氨合钴浸提-分光光度法，并探讨其实验原理、步骤以及该方法在阳离子交换量测定中的应用与优势。
1.2 文章结构本文将依次介绍土壤阳离子交换量的重要性、三氯化六氨合钴浸提法原理及步骤、分光光度法在该方法中的应用与优势，并进行结论总结。
通过这些内容的详细阐述，旨在向读者清晰传达该测定方法以及其在土壤研究领域的重要性。
1.3 目的本文的目的是通过分析和探讨三氯化六氨合钴浸提-分光光度法用于测定土壤阳离子交换量的原理和应用，进一步认识阳离子交换量对土壤肥力及农业生产的影响，并评估该方法在实际应用中的可行性和局限性。
同时，为进一步研究和改进土壤相关领域提供方向与建议。
2. 土壤阳离子交换量的重要性2.1 土壤中阳离子的作用土壤中的阳离子是指带正电荷的离子，包括钙离子（Ca2+）、镁离子（Mg2+）、钾离子（K+）等。
这些阳离子在土壤中起着至关重要的作用。
首先，它们参与了植物养分的吸收和利用过程。
阳离子作为植物体内的必需养分之一，能够调节并影响植物体内的生理代谢过程，如细胞分裂和叶绿素合成等。
其次，阳离子还对土壤团聚体结构和土壤孔隙度有重要影响。
通过与负电荷表面上带有阴离子吸附位点的交换，阳离子能够稳定土壤团聚体，并维持适宜的土壤结构，从而调节土壤水分保持能力和通气性。
此外，阳离子还与有机质结合形成颗粒及对酸性条件下提供缓冲作用等。
2.2 阳离子交换量对土壤肥力的影响阳离子交换量是指土壤中负电荷表面吸附能力大小的量化指标，通常以阳离子表面吸附的阴离子量来衡量。
【学习】第六章土壤胶体与土壤保肥供肥性一节-新
举 例：
-1
-1
-1
-1
Al+3
Si
Si
Al
-1
-1
-1 -1
-1
-1 -1
-1
-1
图 6-4
整同理pp晶t 代换过程
代换条件
中心离子 大小相近
电性相同(电价不同） 改变了化学组成， 代换结果 不破坏晶形构造。 产生的电荷：永久电荷
整理ppt
（3）矿物晶格断键
矿物在风化破碎的过程中，化学价 健断裂，其晶格边缘的离子，有一部分 未被中和，这就产生了剩余价键，它以 负电荷居多。
在土壤中，直径小于2微米（或1微米）的固 体土粒为土壤胶体。
土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分 散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、 吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。
整理ppt
（二）土壤 胶体种类
土壤胶体按其成分和来源可分为无机胶体、有机 胶体和有机无机复合体。
1、无机胶体（矿质胶体）
整理ppt
（1）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠而 成，故称为1：1型矿物。
（2）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附阳 离子 能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量 只有3-15cmol.Kg-1。
（3）当晶架重叠时，晶层一面全是OH，另一 面全是O， 晶层间通过氢键联接，使晶层间距离固 定而不易膨胀，因而水分子和养分离子很难进入晶 层之间。
二层硅氧片与一 层铝氧片重叠 而成。即1：1 型铝氧片上再 倒置一层硅氧 片与之重叠， 又称三片型。
（3）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上 下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分子 和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。 （4）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比 表面积为700-800m2/g。这就使含蒙脱石类矿物 多的土壤，其粘结性、粘着性、可塑性都很强，对 耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的栗钙 土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区的灰褐 土中也含有蒙脱石。
第六章 二、土壤阳离子交换作用
Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K + > Na
+
二、土壤阳离子交换作用
4、土壤阳离子交换量：
CEC(cation exchange capacity)
指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，用每千 克土壤的一价离子的厘摩尔数表示即cmol(+)/kg， CEC与土壤胶体的比表面（S） 和表面电荷密度（δ）有关
（+）/kg，则
10+5+10+5[cmol(+)/kg]
盐基饱和度＝ _________________________ ×100℅ 50 [cmol(+)/kg] ＝ 60％
致酸离子：H+ 、Al3+
盐基离子：K+、Na 等
+
、Ca
2+
、Mg2+、NH4+
当土壤胶体上吸附的阳离子全部是盐基离子 时,土壤成盐基饱和状态,,称之为盐基饱和 的土壤。
ESP—exchangeable sodium percentage 指交换 性钠离子占交换性阳离子总量的百分数。 ESR—exchangeable sodium ratio 指溶液中交
换性钠与交换性Ca2+、Mg2+离子浓度之 和的比值。
SAR—sodium adsorption ratio 指溶液中Na+
浓度与Ca2+、Mg2+浓度之和的平方根的 比值。
四、 土壤胶体对阴离子的吸附
第6章-土壤的保肥性与供肥性
第六章土壤的保肥性与供肥性土壤的保肥性与供肥性是土壤的重要性质之一。
它直接影响植物生长发育、产量和品质。
了解土壤的保肥性和供肥性能，对于指导合理施肥夺取作物高产优质是非常重要的。
第一节土壤保肥性和供肥性与植物生长一、土壤的保肥性与供肥性1.土壤的保肥性-----指土壤吸持和保存植物养分的能力。
其中离子交换作用是影响土壤保肥性能中最重要的因素之一。
2.土壤的供肥性----指土壤向植物提供有效养分的能力。
它与土壤养分的强度因素和容量因素关系密切。
土壤养分的容量因素是指土壤液相中能桩植物利用吸收的有效养分的总量；土壤养分的强度因素是指土壤溶液中的养分浓度。
两者的比值可用来表征土壤养分的缓冲容量(B)，B值大，表明保持土壤溶液中养分浓度稳定的能力强，即该土壤能平稳而持久地向植物提供营养物质。
根据植物对各种营养元素吸收利用的难易程度，一般可把土壤养分分成两大类：一类是速效养分，又称有效养分；另一类是缓效养分。
把缓效养分转化为速效养分是土壤供肥性能的表现，相反，把速效养分转化为贮藏形态的养分就是土壤保肥性能的表现。
因此土壤的保肥性和供肥性是相互矛盾的。
但同时，土壤的保肥性与供肥性又是相互统一的。
二、土壤保肥性、供肥性对植物生长的影响土壤的保肥性和供肥性对植物生长有重要的影响。
土壤的保肥性差，施到砂土中的肥料就容易被淋失，造成植物生长后期脱肥，。
对于这种土壤，施肥时应少量多次，防止后期脱肥。
土壤的供肥性好是指土壤的供肥速度适中。
因此，一般要求土壤既有较强的保肥能力，又有较强的供肥能力。
第二节土壤胶体及其基本特性胶体颗粒的上限为0.001mm,下限为＜1nm.0.001mm = 1μm微米, (1mm=1000μm=1000,1000nm).＜1nm属于溶液。
因此粘粒又称为胶粒。
土壤中最重要的是小于2 μm的土粒和土壤溶液组成的土壤胶体分散系。
土壤胶体是土壤中最活跃的部分，很多重要的土壤性质都发生在土壤胶体和土壤溶液的界面上。
土壤胶体的离子交换作用
土壤胶体的离子交换作用离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。
一、土壤阳离子交换吸附作用的概念1.土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。
2.当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即供肥过程。
二、土壤阳离子交换吸附作用的特点1. 可逆反应：在自然状况下，很难把土壤胶体上某一阳离子完全彻底地代换到溶液中去。
同时，土壤胶体上吸附的阳离子也必然是多种多样的，不可能为单一种离子所组成。
在湿润地区的一般酸性土壤中，吸附的阳离子有Al3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+等；在干旱地区的中性或碱性土壤中，主要的吸附性阳离子是Ca2+，其次有Mg2+、K+、Na+等。
2. 等量交换：以等量电荷关系进行，如一个Ca2+可交换两个Na+；一个二价的钙离子可以交换两个一价的氢离子。
3. 速度受交换点位置和温度的影响：①位置：如果溶液中的离子能直接与胶粒表面代换性离子接触，交换速度就快；如离子要扩散到胶粒内层才进行交换，则交换时间就较长，有的需要几昼夜才能达成平衡。
高岭石类矿物交换作用主要发生在胶粒表面边缘上，所以速率很快；蒙脱石类矿物的离子交换大部分发生在胶粒晶层之间，其速率取决于层间间距或膨胀程度；水云母类的交换作用发生在狭窄的晶层间，所以交换速率较慢。
（高岭石〉蒙脱石〉水云母）②温度：高温可加快离子交换反应的速率，因为温度升高，离子的热运动变得更为剧烈，致使单位时间内碰撞固相表面的次数增多。
三、影响阳离子交换作用的因素1.阳离子的交换能力：（指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。
）主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。
a.离子电荷价：M3+> M2+> M+（M表示阳离子）b.离子的半径及水化程度：同价离子，离子半径大水化半径小，交换能力越强。
土壤胶体和土壤交换性能
第六章土壤胶体和土壤交换性能主要学习目的：要求学生理解土壤胶体的晶格构造，掌握土壤胶体的性质。
本章是今后学习肥料学的根底。
因为土壤胶体的行为影响着土壤的发生开展、土壤的理化性质及土壤保肥供肥才能。
第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于01mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。
这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。
没有截然划分的界限。
二、土壤中的胶体主要分为三类1、土壤无机胶体：主要是矿物在化学风化过程中产生的次生矿物，包括氧化硅类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等。
有时将无机胶体称为粘土矿物。
粘土矿物的来源有以下几个途径：〔1〕由白云母、黑云母演变而来；〔2〕在一定条件下有矿物的分解产物合成形成；〔3〕由一种粘土矿物演变成另一种粘土矿物。
2、土壤中有机胶体主要是腐殖质，它是有机质在土壤微生物等的作用下形成的。
3、有机无机复合体是土壤腐殖质和粘土矿物通过混合和吸附结合在一起，结合过程比较复杂。
三、硅酸盐粘粒的晶格构造1、粘土矿物的根本单位：有2个即硅氧片和铝氧片〔1〕硅氧片：由硅氧四面体连接而成。
硅、氧两元素能组成一个单位的原因：一是硅具有正原子价，而氧具负原子价，二者可互相吸引。
二是与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所形成的空隙与硅原子的大小根本相似。
但四面体的键价并不平衡〔SiO44-〕，因此许多四面体可共用氧原子形成一层。
此时键价仍不平衡，可与铝水八面体结合形成各类粘土矿物。
〔2〕铝氧片，又称铝氧八面体。
由六个氧原子围绕一个铝原子构成。
六个氧原子所构成的八面体空隙与铝原子的大小相近似。
许多铝八面体互相连接，形成铝氧片。
铝氧片有两个层面的电价不平衡，可与氢原子连接形成水铝矿，或与硅氧片通过不同方式的连接结合成为铝硅酸盐。
粘土矿物分为二层矿物和三层矿物；四、粘土矿物负电荷的来源〔本章的重点是土壤的电化学特性〕1、同晶取代：晶格构造中的中央离子被其他阳离子取代后会产生负电荷〔被电荷比它低的取代〕。
土壤胶体
(4)离子浓度
Fe3+ ＞ Al3+ ＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+ ＞Na+
（四）阳离子交换量（CEC) 是指在一定PH 时每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子 的厘摩尔数。 1、胶体含量 2、胶体类型 3、土壤PH值
（五）盐基饱和度 指土壤中交换性盐基离子 （K+、Na+、NH4+、Ca2+ 、Mg2+等）总量占 阳离子交换量的百分数
（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（或体积）物体的总表面积：比面积＝ 表面积/重量 主单位为m2/g、cm2/g。相同重量的物体， 颗粒分得越小，其比面积越大。
（二）胶体带有电荷 1、胶体带电的原因 （1）同晶替代 （永久电荷） （3）表面分子的解离 （可变电荷）
高岭石结构示意图
高岭石结构示意图
蒙脱石： 两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱 石晶层。2：1型矿物。 晶层之间通过范德华力连接相连，联结 力弱。 胀缩性、粘结性、可塑性很强。 对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kg。 主要存在于风化度低的土壤中。
蒙脱石结构示意图
土壤化学性质
第五章 土壤胶体与与土壤吸收性能 第六章 土壤的酸碱性
一、土壤胶体的概念及种类 二、层状硅酸盐粘土矿物
三、土壤胶体的构造 四、土壤胶体的性质 五、 土壤的吸收性能 六、土壤阳离子交换作用
第一节土壤胶体与与土壤吸收性能
一、土壤胶体的概念及种类
土壤胶体：大小在1-1000nm（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 （一）土壤无机胶体
土壤的离子交换
土壤胶体的表面积，可分为外表面积和内 表面积。内表面积指膨胀性粘粒矿物晶层之间 的表面积。
表 3-1土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1）
胶体种类
内表面积 外表面积 总表面积
蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石
ห้องสมุดไป่ตู้
700-750 400-750
0-5 0 0 400 130-400
永久电荷不受介质pH的影响，因而电荷量比 较恒定。
(二) 可变电荷 (pH-dependent charge ， variable charge ） 土壤可变电荷，是数量随介质pH值升降而改
1、胶核表面分子的解离 如腐殖质具有羧基、酚羟基和羟基，这些功
能团若存在于腐殖质胶粒的表面，可产生解离， 使胶粒上负电荷增加。
三、土壤胶体的构造
胶核 胶体微粒
双电层
胶粒
决定电位离子层（内） 非活性离子层
补偿离子层（外） 扩散层
（一）微粒核（胶粒） 由无机胶体和有机胶体等分子群组成。
（二）决定电位离子层 是固定在微粒核表面的一层离子，由微
粒核表面分子解离，或从溶液中吸附的离子 构成，使微粒核带电。
（三）补偿离子层 由于微粒核表面带电，它能从土壤溶液中
主要形式。
(一) 永久电荷 (Permanent charge)
铝硅酸盐粘土矿物的基本结构单位，是硅 氧四面体和铝氧八面体。硅氧四面体中的硅和 铝氧八面体中的铝，都可被离子半径相近而离 子价不同的其他离子所代替，从而使粘土矿物 的晶格中出现剩余电荷。
由同晶异质代替作用而产生的电荷，称为永 久电荷。
吸附在土壤胶体上的阳离子被K+、Ba++或NH4+ 交换，然后测定消耗掉的K+、Ba++或NH4+的数 量，即可求出土壤阳离子交换量。
第六章土壤保肥性与供肥性
2、阳离子的交换能力
主要与阳离子本身的特性即该离子与胶体表面之间的 吸附力及浓度有关：
①电荷价的影响：高价阳离子的交换能力大于低价离 子；就同价离子而言，水化半径较小的阳离子的交 换能力较强。土壤中常见的几种交换性阳离子的交 换能力的顺序为： Fe3+、Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+
(organo-mineral colloidal complex)
无机有机胶体结合的方式有：
➢ 极性吸附 腐殖质的羧基端带正电，可以吸附带负电的粘土 矿物
➢ 分子吸附 多糖类与胶土矿物的结合主要靠分子引力进行分 子吸附
➢ 氢键作用 有机胶体OH和粘土矿物中O之间的氢键而进行 结合 以上三种属于直接结合，经过高温，干燥，冰冻，氧化等 作用把有机胶体凝固在矿质胶体的外边，形成一层有机胶膜。
▪ R-COOH·H2O
R-COO- + H3O+
R-NH2H2O
R-NH3+ + OH-
▪ 电荷的产生取决于功能基的离解常数和介
质的pH。
土壤中有机质的成分大都属于有机表面类型。 例如:
➢胡敏酸(humic acid) ➢富啡酸(fulvic acid) ➢胡敏素(humin)
（三）有机矿质复合体
▪ 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。
▪ 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形 成的 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。
▪ 溶胶转变为凝胶，这一过程称为凝聚；凝胶也可 以转变为溶胶，这一过程称为分散。
▪ 因土壤中的胶体一般情况下带负电的阳离子促 使胶体凝聚作用的大小并不同。
第六章土壤保肥性和供肥性
3.有机无机复合体 (organo-mineral complex)
土壤无机胶体和有机胶体可以通过多种方式进 行结合，但大多数是通过二、三价阳离子（如 钙、镁、铁、铝等）或功能团（如羧基、醇羟 基等）将带负电荷的粘粒矿物和腐殖质连接起 来。这种结合可形成良好的团粒结构，改善土 壤保肥性能和多种理化性质。
（2）、土壤胶体带电性
可变电荷(variable charge)*** ： 电荷的的数量 和性质随介质pH而改变的电荷。
可变电荷的成因主要是胶核表面分子或 原子团 的解离：
A. 含水氧化硅的解离
B. 粘粒矿物的晶面上的 OH 和 H 的
解离
C. 腐殖质上某些官能团的解离
D. 含水氧化和水铝石表面的分子中 OH的解离； pH< 3.2
Ca2+
土粒
土粒
腐 殖 质
土粒
二、 土壤胶体的构造及特性
（一）土壤胶体构造：* 土壤胶体分散系包括胶体微粒（为分散相）和 微粒间溶液（为分散介质）两大部分。
胶核 胶体微粒 双电层 补偿离子层（外） 扩散层 决定电位离子层（内） 非活性离子层
（二）、土壤胶体带电性
（1）土壤电荷的起因和种类 同晶置换：指硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片 中的配位中心离子，被大小相近而电性符号相 同的离子所取代，使其晶层结构未变而带上电 荷。 永久电荷(permanent charge)*** ：它是由于粘 粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。 这种电荷不受介质的pH值的影响，主要发生 在2：1型粘粒矿物中，在1：1型矿物中极少。
影响阳离子交换能力的因素有：
电荷的数量
离子半径和离子水化半径
离子浓度
表8－2 离子半径与吸附力
土壤学第六章总结
土壤学第六章总结第六章第一节土壤保肥性与供肥性的含义土壤保肥性：土壤吸持、保存植物养分的能力。
土壤供肥性：土壤向植物提供有效养分的能力第二节土壤胶体soil colloid及其基本特性一、土壤胶体的概念**土壤胶体：直径小于0.001mm的土壤固体颗粒二、类型1、土壤无机胶体：层状硅酸盐粘土矿物（1：1型如高岭石、2：1型如蒙脱石）、氧化物及其水合物土壤有机胶体：主要是腐殖质及其各种组分土壤有机矿质复合体2、高岭石：单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成。
故称1：1型矿物晶层之间以氢键连接，联结力强,分散度低，多出现于酸性土壤。
塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱对水和阳离子的吸附力弱主要存在于风化程度较高的土壤中蒙脱石：两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。
2：1型矿物。
晶层之间通过氧相连，联结力弱。
胀缩性、粘结性、可塑性很强。
对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kg。
主要存在于风化度低的北方土壤中。
3、粒径越小，比面积越大如高岭石比面积《蒙脱石4、由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。
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，因而具有巨大的表面能。
三、胶体带有电荷1、土壤胶体电荷的种类（1）永久电荷（2）可变电荷2、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。
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3、永久电荷由于同晶代换的作用产生的电荷，叫永久负电荷。
4、可变电荷指胶体随土壤溶液pH值的变化而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。
原因有二：主要是由胶体表面分子的电离引起的，其次来自矿质胶体晶格的断键。
高岭石>蒙脱石四、土壤胶体凝聚与分散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。
另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。
6.2-1土壤的缓冲性
四.土壤缓冲性的容量 土壤缓冲性的容量
（三）影响土壤缓冲能力的因素 1.土壤胶体类型与交换量 有机胶体>无机胶体； 蒙脱石>伊利石>高岭石>含水氧化铁、铝 粘土>壤土>砂土 2.盐基饱和度 在交换量相同情况下，盐基饱和度高，对酸缓冲能力强； 盐基不饱和度高，对碱的缓冲能力强。 土壤中广泛分布的碳酸盐类物质，铁、铝、钙的磷酸盐， 铁、铝、锰的氧化物毒具有抗酸化的能力
Байду номын сангаас
-H +MOH⇋
胶粒
-M +H20
土壤阳离子交换量愈大，缓冲能力愈大；盐基饱和度愈高， 对酸的缓冲能力强；盐基不饱和度愈高，对碱的缓冲能力愈强
三.土壤缓冲性的机理 土壤缓冲性的机理
(三）酸性土壤中活性铝离子或交换性铝离子对碱的缓冲作用 由R.K.Schofield 提出的模型（条件：pH<5)
OH-
四.土壤缓冲性的容量 土壤缓冲性的容量
（四）确定缓冲容量实际意义 1.在评价灌溉土壤和灌溉水质量时，必须考虑土壤 的缓冲性。碱性水灌溉土壤的后果取决于土壤中石膏 含量多少。无石膏的土壤在弱碱性水灌溉时，很快被 碱化。 2.土壤的缓冲性高时，缓冲性引起了“抗拒”化学 改良（施石灰施石膏)土壤的不良作用，必须加大使用 量。
二.土壤缓冲性的概念 土壤缓冲性的概念
狭义：把少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化 却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能 或缓冲作用。 广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染 物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化 的能力。 土壤是一个巨大的缓冲体系，土壤缓冲能力可以看作 表征土壤质量及土壤肥力的指标-。
三.土壤缓冲性的机理 土壤缓冲性的机理
土壤肥料学第六章
（2）蒙脱石类（ ２：１型铝硅酸盐矿物）
由两片硅氧片和一片水铝片 结合成的一个晶片（层）单 元，再相互叠加而成的。
每个晶层的两面均由O离子
组（硅氧片上的），因而叠
加时晶层间不能形成氢键， 而是通过“氧桥”联结，这 种联结力弱，晶层易碎裂， 其晶粒比高岭石小。
土壤胶体的类型
特点：
胀缩性大，吸湿性强， 易在两边硅氧片中以Al3+ 代Si4+ ，有时可在硅铝片 中，一般以Mg2+代Al3+→ 带负电→吸附阳离子。 如 蒙脱石 ， 这类矿 物多 出现于北方土壤。如东 北、华北的栗钙土、黑 钙土和褐土等。
有机胶体以薄膜状紧密盖覆于粘土矿物表面通过阳离子
与-COOH、-OH等官能团形成复合体。
游离松结态腐殖质---通过Ca2+而结合。
结合方式
吸着联结态腐殖质---有机胶体与铁铝胶体的结合。
紧结态腐殖质---有机胶体与无机胶体的直接结合。
二、土壤胶体的基本构造
胶核 胶体微粒 土壤胶体分散系 土壤溶液 双电层 补偿离子层
决定电位离子层
非活性层 扩散层
胶粒
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
（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（或体积） 物体的总表面积：比面积＝表面积/重量 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，比面积都是在不断增加的。如高岭石比 面积的典型值是10－20m2/g，蒙脱石是600－800m2/g， 由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。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，因而具有巨大的表面能。
影响阳离子交换作用的因素
影响阳离子交换作用的因素阳离子交换作用是指在土壤或其他离子交换体系中，阳离子与土壤颗粒表面的负电荷之间发生的吸附和解吸过程。
以下是影响阳离子交换作用的几个重要因素：
1. pH值：pH值是指土壤或溶液的酸碱性程度。
土壤的pH值对阳离子交换作用有重要影响。
通常，在较低的pH值下（酸性条件），土壤颗粒表面的负电荷较多，可以吸附更多的阳离子。
而在较高的pH 值下（碱性条件），土壤颗粒表面的负电荷减少，阳离子交换作用相对较弱。
2. 离子浓度：离子浓度是指土壤或溶液中阳离子的浓度。
较高的阳离子浓度会增加阳离子与土壤颗粒表面负电荷之间的竞争，减少阳离子的吸附量。
相反，较低的阳离子浓度有利于阳离子的吸附。
3. 阳离子的离子半径和电荷：阳离子的离子半径和电荷大小也会影响其与土壤颗粒表面的吸附能力。
通常，离子半径较小、电荷较大的阳离子更容易与土壤颗粒表面的负电荷发生吸附。
4. 土壤类型和性质：不同类型和性质的土壤对阳离子交换作用的影响也不同。
例如，粘性土壤和有机质含量高的土壤具有更多的负电荷，因此对阳离子的吸附能力较强。
5. 温度：温度对阳离子交换作用的影响较小，但在极端温度条件下可能会有一定的影响。
较高的温度可以增加土壤颗粒表面的电荷密度，从而影响阳离子的吸附和解吸过程。
这些因素相互作用，共同影响着阳离子交换作用的强度和效果。
了解和掌握这些因素对于理解土壤肥力、植物营养和土壤污染等方面具有重要意义。
土壤阳离子交换作用PPT94页
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5ห้องสมุดไป่ตู้虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
土壤胶体与离子交换作用-PPT文档资料
不同土壤矿物组成不同，比表面积也不同。一般土壤中有 机质含量高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。反 之，如果有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则其表面积就较 小，如红壤、砖红壤。
（二）土壤胶体的带电性 土壤胶体带电性是其主要的特性。
土壤胶体的电荷
永久电荷 可变电荷
1.永久电荷：不受土壤溶液pH值变化而影响的 电荷类型称为永久电荷，也叫恒电荷或结构电 荷。 同晶替代是产生永久电荷的原因。
交 换 性 盐 基 离 子 总 量 （ c m o l / k g ± ） 盐 基 饱 和 度 （ % ） = × 1 0 0 % 阳 离 子 交 换 量 （ c m o l / k g ± ）
它与土壤酸碱反应关系密切
当土壤胶体吸附的阳离子全部或大部分为盐基离子时， 则土壤呈盐基饱和状态，这一土壤称为盐基饱和土壤。 （呈中性或碱性反应） 当土壤胶体所吸附的阳离子仅部分地为盐基离子，而其余 一部分为H+和Al3+时, 则这一土壤胶体呈盐基不饱和状态,
二、阳离子交换量
是指在一定pH时每1000g干土所能 吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。 影响土壤CEC大小的因素： • 1、胶体含量 质地粘重CEC大。 • 2、胶体类型 有机胶体CEC远比矿质胶 体大，施有机肥可大幅度提高土壤保肥 能力。 • 3、土壤pH值 影响可变电荷的多少，一 般pH值升高，H+解离，可变负电荷逐渐 增多，CEC也随之增加。
3.阳离子交换作用：通过吸附和解吸，引起离 子位置相互交换的作用。 4.交换性阳离子：被吸附的阳离子。 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+ 交换反应示意图如下：
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