土壤胶体和土壤交换性能
第八章 土壤胶体与土壤离子交换-胶体性质
土壤胶体的结构和性质
4. 土壤胶体的吸附性和交换能力
由于胶体的巨大表面能，使其对周围分 子或离子有很强的吸附力，同样胶体的电 性使其扩散层的离子与土壤溶液中的离子 有交换能力。
比表面积 （cm2·g-1）
45,200
226,000
452,000
2,260,000
很显然,土粒越细比表面越大,土壤中颗粒的形状多种多样. 只有砂粒近 似球形,但其表面大多不平,大部分粘粒多为片状,棒状,针状, 实际上胶 体的表面积比光滑的球体大得多。
由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。
立方体数 目 1 103 106 109 1012 1015 1018 1021
总表面积
6cm2 60cm2 600cm2 6000cm2 6m2 60m2 600m2 6000m2
比表面积 （cm2·cm-3）
6 6×10 6×102 6×103 6×104 6×105 6×106 6×107
土壤胶体的结构和性质
土壤干燥、冻结过程中，水膜消失，也就加大了电解质浓度，减 小扩散层厚度，使胶粒互相凝聚而形成结构。生产上晒垡、冻垡等 措施也就起了这个作用，所以晒、冻垡有利于土壤形成结构； 相反，土壤水分过多，土壤溶液电解质浓度相应减小，扩散层加厚， 胶粒互相排斥而成溶胶状。 常年泡水的沤水田、烂泥田，土粒分散，缺少结构，通气性差， 栽秧后易产生浮秧，就是因为胶粒分散，土壤不沉实。这种情况下， 施用石灰（CaO）、石膏（CaSO4），增加Ca2+浓度，对沉实土壤， 改良土性，有明显效果。
H2SiO3
HSiO3- +H+
SiO32-+H+ （带正电）
土壤胶体的结构和性质
土壤学期末复习资料
vvvvvvV绪论1、名词解释土壤：是一种自然体，它是在母质、气候、生物、地形和时间5个自然因素综合作用下形成和发展的，受人类活动和其自身发生发展规律的影响。
土壤肥力：是指土壤能够在多大程度上满足植物对于来自土壤的生活要素需求的能力，水分、养分、空气和热量是土壤肥力的4个要素。
土壤厚度:土壤剖面：就是土壤的垂直切面，通常挖到1-2米的深度，在土层总厚度较薄的情况下，则挖到较硬的母质层为止。
如何挖掘土壤剖面：土壤肥力的生态相对性：针对某种植物而言，土壤能够在多大程度上满足植物对于来自土壤的生活要素需求的能力，不同植物对土壤条件的具体要求不同，有些甚至差别很大。
土壤的物质组成：主要有四种物质组成——矿物质、有机质、水和空气土壤具有哪些特征：土壤肥力和土壤生产力第一章什么是矿物：狭义：指地壳（岩石圈）中的化学元素在各种地质作用下形成的自然体；广义：包括地壳矿物、地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物。
什么是原生矿物和次生矿物：由地壳深处的岩浆冷凝而成的矿物称为原生矿物；有原生矿物经过化学变化形成的新矿物，称为次生矿物。
试述下列矿物含有的主要营养元素正长石（钾）、斜长石（钙）、白云母（钾）、黑云母（铁）角闪石（钙、铁、镁）、辉石（钙、铁、镁）、橄榄石(铁)、方解石、白云石矿物的物理性质有哪些：形状、颜色与条痕、光泽与透明度、硬度、解理及断口、比重、其它物理性质什么是解理和断口：矿物受外力作用后，沿一定方向平行裂开的性能为解理；如果矿物受力后不延一定的方向裂开，而是不规则破碎，那么破碎后形成的面叫断口。
第二章什么是岩石:在各种地质作用下形成的，由一种或多种矿物以一定规律结合而成的矿物集合体。
岩浆岩：地壳和上地幔中岩浆流动或喷出地表冷却结晶而成的岩石沉积岩：岩石在地表经风化、破碎，搬运沉积下来，又经成岩作用而形成的一类新的岩石变质岩：先成岩石受地球力和地热作用发生重新排列，结晶增大等变质作用而形成的新一类岩石。
土壤学论述题
土壤学论述题江西农大1、试题内容简述土壤圈的地位及其与其它圈层的关系。
土壤圈处于其它圈层的交接面上，成为它们连接的纽带，构成了结合无机界和有机界——即生命和非生命联系的中心环境。
土壤圈被视为地球表层系统中最活跃、最富有生命力的圈层。
关系：①土壤圈与大气圈的关系，土壤与大气间在近地球表面表层进行着频繁的水、热、气的交换和平衡。
②土壤与生物圈的关系，地球表面的土壤，不仅是高等动植物乃至人类生存的基底，也是地下部分微生物的栖息场所。
③土壤与水圈的关系，由于土壤的高度非均质性，影响降雨在地球陆地和水体的重新分配，影响元素的表生地球化学行为及水圈的化学成分。
④土壤是岩石经过风化过程和成土作用的产物，从地球的圈层位置看，土壤位于岩圈和生物圈之间，属于风化壳的一部分。
2、试题内容成土母质的形成大致可以经过几个阶段？各有何特点？成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，通过成土过程可发育为土壤。
成土母质的形成大致经过4个阶段：（1）碎屑阶段这是岩石风化的最初阶段，物理风化占优势，化学风化不明显，只有氯和硫元素发生移动，母质中主要是碎屑物质，其成分基本上与母岩一致。
（2）钙积阶段这一阶段大部分氯和硫已淋失，Ca、Mg、K、Na 等元素大部分保留下来，有些钙游离出来，形成碳酸钙，往往沉积在碎屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。
黑钙土、栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段。
（3）酸性铝硅阶段（硅铝化类型）这一阶段的母质中Ca、Mg、K、Na都受到淋失，同时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失，母质呈酸性反应，颜色以棕或红棕色为主，黄棕壤及部分棕色成土母质的发育至此阶段。
（4）铝阶段（富铝化类型）这一阶段母质中的盐基和硅酸全部淋失，残留的只是硅和铝的氧化物，形成鲜明的红色，母质呈酸性至强酸性。
我国华南的红壤、砖红壤的成土母质发育至此阶段。
3 试题内容论述土壤有机质在土壤肥力上的作用及调节措施。
有机质泛指以各种形态和状态存在于土壤的各种含碳化合物。
东北农业大学土壤学专业考研真题库1
东北农业大学土壤学专业考研真题库1土壤试题库一、填空:1、土壤的四大肥力因素是水、肥、气、热。
2、成土岩石可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三种类型。
3、土壤腐殖质包括胡敏酸、富里酸、胡敏素三类。
4、沉积岩最主要的构造是层理构造，其次为层面构造。
5、花岗岩具有结晶粒状结构；玄武岩具有气孔状或杏仁状构造；页岩具有页理构造；片麻岩具有片麻状构造。
6、岩石风化作用分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。
7、冲积母质弟地点是成层性、成带性、矿质养分丰富，主要分布在河南省黄淮海冲积平原及各地区河流沿岸地区。
8、森林土壤有机质分解的速度主要决定于有机质组成、环境条件两个方面。
9、我国现行的土壤分类系统包括土类、亚类、土属、土种和变种五级。
10、土壤有机质转化是在微生物作用下的有机质矿质化过程和腐殖质化过程两个过程。
11、在土壤有机质测定中，重铬酸钾的作用是氧化作用，用硫酸亚铁滴定剩余的重铬酸钾时颜色的变化是橙黄色→绿色→棕红色。
12、土壤农化样品采集时的选点方法是对角线法、棋盘式法、蛇型法。
13、影响阳离子交换能力大小的因素有①电荷数量②离子半径及水化程度③土壤酸碱度。
14、“施肥一大片不如一条线”依据的原理是：离子饱和度效应。
15、根据土壤水性质，土壤水可分为吸湿水、膜状水、毛管水、重力水四种类型。
16、(NH4)2SO4属生理性酸性肥料石灰性土壤中长期施用会引起土壤板结。
17、土壤有效水的范围是凋萎系数到田间持水量之间的含水量。
18、碳酸氢铵施用时必须深施覆土。
硝酸铵由于易淋失原因不能施于稻田。
19、过磷酸钙的主要成份有磷酸二氢钙、硫酸钙。
20、施肥的方式一般分为基肥、追肥、种肥三种21、土壤垂直地带性是由于海拔高度变化引起的。
22、土壤分布水平地带性包括纬度地带性和经度地带性两种。
23、在扩散法测定土壤水解氢时氢氧化钠应放入扩散皿的外室而硼酸则放入内室。
24、中性和石灰性土壤速效磷测定用碳酸氢钠作为浸提剂。
土壤阳离子交换性能的分析
土壤阳离子交换性能的分析1.1概述土壤中阳离子交换作用，早在19世纪50年代已为土壤科学家所认识。
当土壤用一种盐溶液（例如醋酸铵）淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子的能力，同时释放出等量的其它阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等。
它们称为交换性阳离子。
在交换中还可能有少量的金属微量元素和铁、铝。
Fe3+ (Fe2+)一般不作为交换性阳离子。
因为它们的盐类容易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物。
土壤吸附阳离子的能力用吸附的阳离子总量表示，称为阳离子交换量[cation exchange capacity，简作（Q）]，其数值以厘摩尔每千克（cmol·kg-1）表示。
土壤交换性能的分析包括土壤阳离子交换量的测定、交换性阳离子组成分析和盐基饱和度、石灰、石膏需要量的计算。
土壤交换性能是土壤胶体的属性。
土壤胶体有无机胶体和有机胶体。
土壤有机胶体腐殖质的阳离子交换量为200～400cmol·kg-1。
无机胶体包括各种类型的粘土矿物，其中2:1型的粘土矿物如蒙脱石的交换量为60～100cmol·kg-1，1:1型的粘土矿物如高岭石的交换量为10～15cmol·kg-1。
因此，不同土壤由于粘土矿物和腐殖质的性质和数量不同，阳离子交换量差异很大。
例如东北的黑钙土的交换量为30～50cmol·kg-1，而华南的土壤阳离子交换量均小于10cmol·kg-1，这是因为黑钙土的腐殖质含量高，粘土矿物以2:1型为主；而红壤的腐殖质含量低，粘土矿物又以1:1型为主。
阳离子交换量的测定受多种因素影响。
例如交换剂的性质、盐溶液的浓度和pH等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。
作为指示阳离子常用的有NH4+、Na+、Ba2+，亦有选用H+作为指示阳离子。
各种离子的置换能力为Al3+> Ba2+>Ca2+> Mg2+> NH4+> K+> Na+。
土壤离子吸附和交换
第七章土壤离子吸附与交换第一节土壤胶体一、土壤胶体土壤胶体是土壤中高度分散的部分，是土壤中最活跃的物质，其重要性犹如生物中的细胞，土壤的许多理、化现象，例如土粒的分散与凝聚、离子吸附与交换、酸碱性、缓冲性、粘结性、可塑性等都与胶体的性质有关。
所以，只有深入研究土壤胶体的性质，才能了解土壤理、化现象发生的本质。
二、土壤胶体的种类和构造在胶体化学中，一般指分散相物质的粒径在1—100毫微米之间的为胶体物质，而土壤胶体微粒直径的上限一般取2000毫微米。
1.胶体的种类土壤胶体按其成分和特性，主要有三种：1）土壤矿质胶体：包括次生铝硅酸盐（伊利石、蒙脱石、高岭石等）、简单的铁、铝氧化物、二氧化硅等。
2）有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物等大分子有机化合物。
3）有机-无机复合胶体：土壤有机胶体与矿质胶体通过各种键（桥）力相互结合成有机-无机复合胶体。
在土壤中有机胶体和无机胶体很少单独存在，只要存在这两类胶体，它们的存在状态总是有机-无机复合胶体。
2.土壤胶体的构造胶体的构造有两种形式。
若胶体内部组成的分子或离子排列组合有严格规律的为晶形胶粒；若排列无严格规律的则属非晶形胶粒。
土壤无机胶体多属晶形胶体，有机胶体多属非晶质胶体。
土壤胶体微粒构造，从内向外可分为几个圈层：胶核是胶粒的核心，土壤胶体胶核的成分由二氧化硅、氧化铁、氧化铝、次生铝硅酸盐腐殖质等的分子团所组成的微粒核。
微粒核表面的分子向溶液介质解离而带有电荷，形成一个内离子层；在内离子层外面，由于电性吸引，形成带有相反电荷的外离子层。
这两个电性相反组成的电层，称为双电层。
在双电层中，由于内离子层决定着胶体的电位，故又称决定电位离子层；双电层的外层，由于其电荷符号与内层相反，故又称反离子层，亦称补偿离子层。
补偿离子层的离子，因距离内层远近不同，所受的电性引力的大小也不同。
距离近者受吸引力大，不能自由活动，这一部分的离子层，称为非活性补偿离子层。
土壤的性质
土壤的氧化还原性
土壤的氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh) 来衡量，其值是以氧化态物质与还原性物质的相对浓度比为 依据的。 影响Eh大小的因素：土壤的通气性、微生物活性、易分解有 机质的含量、根系的代谢作用、土壤的PH等 土壤中的氧是主要的氧化剂，通气性好、水分含量低的Eh较高， 为氧化性环境-----Eh为400—700mV 淹水土壤的电位较低，为还原性环境-----Eh为-200—300mV
土壤的性质
第十组：杨楠 组长：娄昀璟
一、土壤的化学性质
1.土壤的吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生 物，他们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要的作 用。
（1）土壤胶体的性质
胶体体系
粒子：即胶粒或分散相 粒子大小在一维方向上至少为30~10000Å
介质：即分散介质或连续相
土壤胶体（soil colloid)具有巨大的比表面积和表面能
根据测定潜性酸度所用的提取液，可以把潜性酸度分为 代换性酸度和水解酸度。 代换性酸度：用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土 壤，溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+ 发生离子交换 作用，而表现出的酸度。
土壤胶体−H+ + KCl←→土壤胶体−K+ + HCl R -COOH + KCl←→R -COOK + H+ + Cl-
阳离子交换吸附
土壤胶体
Na+
Na+
+Ca2+
土壤胶体=Ca2++2Na+
影响因素： 1.土壤溶液中阳离子价位越高，其与土壤胶体的亲和力越 强，阳离子交换能力越强 2.离子半径越大，水合离子半径越小，交换能力越强
第七章 土壤胶体和土壤交换性.
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第七章土壤胶体和土壤交换性第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm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。
土壤胶体的成分比较复杂，按化学成分和来源，可分无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三类。
土壤胶体的一系列性质的表现都是由于具有巨大的比表面和带有电荷的原因。
二、几种主要的胶体类型（一）土壤无机胶体土壤无机胶体存在于极微细的土壤粘粒部分。
包括成分较简单的次生含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅等，以及成分较复杂的结晶层状次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）。
1、含水氧化硅胶体其分子式为SiO2•H2O或H2SiO3。
在一般情况下，含水氧化硅的外层分子发生解离，解离出H+，而把HSiO3-或SiO32-留在胶核表面，组成决定电位离子层，使胶粒带负电。
土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。
2 、含水氧化铁、铝胶体此类胶体包括褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）、水赤铁矿（3Fe2O3•H2O）、针铁矿（Fe2O3•H20）、水铝矿（Al2O3•H2O）、三水铝矿（Al2O3•3H2O）等晶质矿物和氢氧化铁[Fe(OH)3]、氢氧化铝[Al(OH)3]等非晶质矿物。
这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶体，其电荷随土壤溶液酸碱反应的变化而变化。
当环境反应在它的等电点的酸性方面时，它带正电；反应在等电点的碱性方面时，它带负电。
纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1，氢氧化铝等电点为pH8.1。
所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。
但土壤中氢氧化铁、氢氧化铝胶体都覆被有机胶体。
因此，测定这些胶体的等电点时，其pH值都大大低于纯净氢氧化铁、铝的等电点。
未经去除腐殖质的砖红壤胶体的等电点大约在pH4~5之间。
铁铝氧化物常以胶膜状态包被土壤颗粒，使其成为稳定性很强的土壤结构。
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。
土壤的组成和性质
土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的疏松层，它是一个复杂的体系。
它的组成包括固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。
按容积计，在较理想的土壤中，矿物质约占38—45%,有机质约占5—12%, 土壤孔隙约占50%, 土壤水分和空气存在于土壤孔隙内，三相之间亦经常变动而相互消长。
按重量计，矿物质可占固相部分的90—95%以上，有机质约占1 —10%左右。
（一）土壤矿物质土壤矿物质来源于地壳岩石（母岩）和母质，它对土壤的性质、结构和功能影响很大。
土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒（或土粒）组成的。
自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒，按不同的比例组合而成，各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成，也叫土壤质地。
（二）土壤有机质进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质，土壤腐殖质是土壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50—65%。
腐殖质不是单一分子的有机质，而是在组成、结构和性质上具有共同特征，又有差异的一系列高分子有机化合物，腐殖质在土壤中可以呈腐殖酸或腐殖酸盐类存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-无机复合体等形态存在。
这些存在形态对土壤一系列的物理化学性质有很大影响，对土壤肥力有重大作用。
土壤有机质的化学组成包括：糖类（碳水化合物）、木质素、有机氮、脂肪、蜡质、单宁、木栓质、角质、有机磷及灰分等。
土壤中的有机质组成二、土壤的物理化学性质一）土壤的物理性质土壤结构：一般把土壤颗粒（包括单独颗粒、复粒和团聚体）的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
土壤中的ca\卩6!3+等多价阳离子及有机质，腐殖质都有胶结剂的作用，参与土壤颗粒的团聚。
土壤学复习资料
（0）绪论1、土壤肥力的生态性相对性（1）土壤肥沃或者不肥沃是针对植物而言的，应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力的生态相对性。
（2）如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质和能量，植物也不能利用或利用很少。
（3）通俗意义上讲的土壤肥力高低，如果不指明植物，一般只能说明其有机质和养分的高低及适宜的物理性质。
2、土壤肥力的量化指标（1）以地上部分生物量来评价（2）以土壤的某些性质和养分数值来评价如：土层厚度、土壤质地、pH值、有机质含量、养分含量、全氮等。
3、肥力的影响因素水气热：受土壤中不同粗细颗粒的控制。
土壤颗粒的粗细取决于母岩中稳定性矿物和易分解矿物的比例。
养分：(1)受母岩释放的养分多少控制。
土壤养分取决于母岩中含有的盐基离子即金属离子的数量。
(2)受土壤细粒部分吸持养分能力的影响。
一、土壤矿物质1、层状硅酸盐粘土矿物（是胶体的主要成分）（一）构造特征：（1）硅氧四面体，硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位。
（2）铝氧八面体3、单位晶层：1:1型单位晶层:由一个硅片和一个铝片构成。
硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。
这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。
2:1型单位晶层：由两个硅片夹一个铝片构成。
两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。
这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。
2:1:1型单位晶层：在2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。
4、同晶替代：同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。
2、土壤中同晶替代的规律1）高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。
《土壤学》(必背)
土壤学复习题1一、名词解释1、土壤：土壤就是指地球陆地表面能够生产植物收获物的疏松表层。
其本质特征是具有肥力。
2、土壤肥力：在植物生活期间，土壤供应和调节植物生长所需要的水份、养分、热量、空气和其它生活条件的能力3、矿物：是一类天然产生于地壳中且具有一定的化学组成、物理特性和内部构造的化合物或单质化学元素。
4、原生矿物：是指起源于岩浆，而存在于岩浆岩中的矿物。
5、次生矿物：是指原生矿物经过风化作用，使其组成和性质发生改变，而形成的新矿物。
6、成土母质：岩石矿物的风化产物，就是成土母质。
7、风化作用：地表的岩石在外界因素的作用下，发生形态、组成和性质变化的过程。
包括物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
8、物理风化：指岩石崩解破碎成大小不同颗粒而不改变其化学成分的过程。
9、化学风化：岩石中的矿物在化学作用（水、二氧化碳、氧气等）的影响下，发生化学成分和性质的变化、以及产生新矿物的过程。
10、水解作用：矿物中的盐基离子被水所解离的H+置换，分解形成新矿物的作用。
11、水化作用：岩石中的矿物与水化合成为新的含水矿物的过程。
12、生物风化：岩石在生物的作用下发生破碎、分解的过程称为生物风化。
13、地质大循环：指从岩石——风化产物——岩石的长期循环过程。
14、生物小循环：指由风化释放出的无机养分转变为生物有机质，再转变为无机养分的循环。
15、土壤剖面：是指从地面向下挖掘而裸露出来的垂直切面，它是土壤外界条件影响内部性质变化的外在表现。
16、机械组成：土壤中土粒的大小及其比例状况就称为土壤的机械组成。
17、土壤质地：按照土壤机械组成人为地划分的若干土壤类别，就称为土壤质地。
18、土粒分级：是根据土粒直径的大小及其性质上的变化，人为划分的若干个等级。
19、壤粒级（粒组）：土壤颗粒按粒径大小和性质不同分成若干级别20、有机质：是指存在于土壤中的所有含碳有机物质，它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。
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〕。
05第五章土壤胶体与土壤吸收性能
诸葛玉平制作
外表面积 15－50 90－150 10－20 1－50 70－300 －
总表面积 600－800 90－150 10－20 600－800 70－300 800－900
诸葛玉平制作 8
3.有机一无机复合胶体 土壤中有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化 学的作用，相互结合在一起形成有机一无机复合体（o rgano-mineral complex）。 结合方式：通过Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋或功能团 （如羧基、醇基等）将带负电荷的粘粒矿物与腐殖质 连接起来；有机胶体主要以薄膜状紧密覆盖于粘粒矿 物的表面上，还可能进入粘粒矿物的晶层之间。 通常牢固程度分为水散微团聚体、钠分散微团聚体和 钠质机械分散团聚体三组。 一般把土壤的有机—无机复合体中含碳量占土壤总碳 量的百分数称为有机无机复合度，作为衡量土壤有 机—无机复合体的数量指标。 土壤的肥沃程度同有机胶体与无机胶体的复合程度有 关，有机胶体与无机胶体结合得愈紧密则土壤愈肥沃。
诸葛玉平制作 13
根据补偿离子的活性又可把补偿离子层分为非活性补 偿离子层和扩散层两层：靠近胶核表面的决定电位离 子层的补偿离子被吸附得很紧，活性很小，难以解离， 不起交换作用，故称为非活性补偿离子。另一层距胶 核表面较远，吸附的较松，有较大的活动性，可以和 周围的离子交换，称为扩散层。 非活性补偿离子和胶核决定电位离子层是一个整体， 故称为胶粒。代换作用大都发生在胶粒表面，故胶粒 是起胶体作用的基本单位。 由决定电位离子层到扩散层外缘的电位差，称之为全 电位（ξ 0），取决于胶核表面的电荷数量和电荷密度 由整个不活动的胶粒的表面到扩散层的外缘的电位， 称为电动电位（ξ ），是表现双电层特性的重要指标，
土壤胶体和土壤的吸收性能
离子半径与吸附力
一价离子 离子的真实半径(nm) 离子的水合半径(nm) 离子在胶体上的吸着力
离子对其他离子的交换力
Li+ 0.078 1.008
小 小
Na+ 0.098 0.790
K+ 0.133 0.537
NH4+ Rb+ 0.143 0.149 0.532 0.509
① 高岭(石)组 ( Kaolinite )--包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。
单位晶胞（层）理论化学式： Al4Si4O10 (OH)8 特点： • 1:1型，硅片和铝片之间存在氢键，膨胀性小，晶层间距约0.72nm； • 同晶替代极少，电荷数量少； • 颗粒较粗，可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱。
特点：非极性的疏水表面。主要电荷来源为同晶置换（Al3+→Si4+）， 少部分是边角断键。
② 羟基化表面 (R-OH)
主要存在于水铝（镁）片，铁、铝氧化物表面及硅片边角断键上： 金属离子(M--OH）、铝醇（Al--OH）、铁醇（Fe--OH）、 硅醇（ Si--OH）。
特点：极性的亲水表面。电荷来源为表面--OH基质子的缔合或解离： --OH + H+ →--OH2+ ； --OH + OH- →--O- + H2O 电荷为可变电荷。
第六章
土壤胶体与土壤吸收性能
6.1 土壤胶体
土壤胶体：
指土壤中存在的一类颗粒直径处于1-100 nm的细微固体 颗粒（长、宽、高三个方向上，至少有一个方向在此范围内），它 们对土壤的化学性质和养分供应特点起着极其重要的作用。
土壤学习题及答案
绪论部分：一、名词解释：1、土壤；2、土壤肥力；3、土壤肥力的生态相对性；4、园林土壤二、土壤与土地有什么区别？三、怎样才能充分利用土壤的肥力？四、土壤具有哪些特征？第一章地学基础知识一、什么是原生矿物和次生矿物？二、试述下列矿物含有的主要营养元素正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石。
三、什么是岩浆岩、沉积岩、变质岩？四、酸性岩包括哪几种岩石？五、基性岩包括哪几种岩石？六、主要的沉积岩有哪几种？七、主要的变质岩有哪几种？八、运积母质包括那些层次？九、第四纪沉积物包括哪几类？十、试述常见的地质内力作用和地形。
十一、试述常见的地质外力作用和地形。
第二章岩石风化和土壤的形成及土壤剖面一、矿物岩石风化作用的类型有哪些？二、化学风化包括哪几种作用？三、风化产物的主要物质组成是什么？四、简述矿物抵抗风化的相对稳定性顺序。
五、从土壤肥力角度出发，简述土壤成土母质与岩石的区别？六、岩石风化物的母质类型有哪些？七、什么叫土壤剖面？如何挖掘土壤剖面？八、土壤颜色能反映哪些物质组成？九、土壤的剖面形态特征包括哪些？十、自然土壤剖面包括哪些层次？十一、耕作土壤剖面包括哪些层次？第三章土壤生物一、土壤微生物包括哪些类？二、土壤细菌有哪些生理类群？它们在土壤中的功能是什么？三、菌根对林木的生长有什么作用？四、名词解释1、氨化作用；2、硝化作用；3、反硝化作用；4、根际效应五、林木根系的类型有哪些？六、试述常见的土壤动物类型。
第四章土壤有机质一、土壤有机质的化学组成包括哪些类？二、土壤腐殖质是由哪些物质组成的？三、简述土壤腐殖质的形成过程？四、论述土壤有机质的作用。
五、名词解释1、土壤矿质化过程；2、土壤腐殖化过程六、森林土壤腐殖质类型有哪些？七、影响土壤有机质分解的因素有哪些？第五章土壤物理性质一、名词解释1、单粒；2、土壤机械组成；3、土粒密度；；4、土壤容重（土壤密度）；5、土壤孔隙度；6、物理性砂粒；7、物理性粘粒；8、土壤结构二、土壤质地分类的主要依据是什么？三、简述土壤矿物颗粒各粒级的性质。
土壤基本性质2
土壤胶体的特性：
土壤胶体的带电性 胶体的分散性和凝聚性 土壤胶体的吸收代换性
颗粒直径 （ mm） 2.00-1.00 1.00-0.50 0.50-0.25 0.25-0.10 0.10-0.05 0.05-0.002 < 0.002 表面积 （ cm2/g ） 11 23 45 91 227 454 8 000 000
→
Si–O-
土壤胶体所带的电荷可以分为永久电荷和可变电荷。
2:1 型粘土矿物中的同晶替代
sheet charges sheet charges
永久电荷：
指由于层状硅酸盐矿物晶格中的同晶替代作用所产 生的剩余负电荷。 这种负电荷不受介质pH值的影响。
5+
-1
Permanent & Variable Charge
巨大的比表面和表面积
常见粘粒矿物的比表面积（m2/g）
胶体成分 蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 内表面积 700-750 400-750 0-5 0 0 400 130-400 外表面积 15-150 1-50 90-150 5-40 10-45 25-30 130-400 总表面积 700-850 400-800 90-150 5-40 10-45 430 260-800
第二节 土壤胶体 三 土壤基本性质
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第六章土壤胶体和土壤交换性能主要学习目标：要求学生了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基础。
因为土壤胶体的行为影响着土壤的发生发展、土壤的理化性质及土壤保肥供肥能力。
第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm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、粘土矿物的基本单位：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，二者可相互吸引。
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基本相似。
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。
许多铝八面体相互连接，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）。
2、晶格断裂产生电荷。
3、胶体表面分子解离产生电荷。
随pH变化改变而产生的电荷称可变电荷五、几种主要土壤胶体1、高岭石（kaolinite）是二层型（1：1）粘土矿物，是强烈化学风化条件下的产物（南方）（教材p178 8-3构造图）晶格较稳定，硅酸盐层之间由氢键连接，作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。
因此只有外表面，没有内表面，无胀缩性（陶器不会太大），比表面积较小，为30m2/g。
高岭石带有的电荷一部分是晶格破裂产生的，另外晶格表面的—OH在土壤酸度变化时带有可变电荷，但高岭石的带电量较少；2、伊利石属三层型（2：1）粘土矿物，主要分布在干旱半干旱地区。
硅酸盐层间由钾离子连接，晶格距离比较稳定。
晶格的边缘具有胀缩性，比表面积外表面小，内表面比大，表面积为100m2/g，；伊利石带有的电荷是由同晶代换产生的，其中有一部分负电荷被钾离子中和，伊利石的带电量比高岭石多。
3、蒙脱石属三层型（2：1）粘土矿物，主要分布在干旱和半干旱地区的土壤中。
硅酸盐层之间由钙离子和镁离子连接，硅酸盐层之间全部胀缩性，内表面积非常大，比表面积为800 m2/g，带有的电荷是由同晶代换产生的，带电量比伊利石多。
4、含水氧化物包括非晶质的硅酸和含水氧化铁或氧化铝。
非晶质的硅酸是各种铝硅酸盐经过化学风化过程的最后产物，其所带电荷是由H+解离产生的。
含水氧化铁或氧化铝的种类有褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。
它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大不同，在溶液偏酸时，解离出—OH—，成为(OH)2+带正电，在溶液偏碱时，解离出H+，成为(OH)2O—带负电。
5、腐殖质胶体高分子有机化合物，呈球形，具三维空间的网状结构。
负电荷主要是由羧基和酚羟基解离的氢离子引起，与pH相关，腐殖质胶体中的NH2可接受氢离子而带正电荷。
六、土壤胶体的性质土壤胶体是物理化学性质最活泼的部分。
土壤的保肥性、供肥性、酸碱反应、缓冲性能，以及土壤的结构、土壤的物理机械性质等，都与土壤胶体有密切关系。
1、巨大的比表面积和表面能颗粒小，有巨大的比表面积。
表面巨大的表面能能吸附大量的水分子、养分和其他分子态物质。
有些微生物也被吸附在表面。
2、带电性和离子吸收代换性能一般胶体带负电，可吸附大量的阳离子。
而且大部分的离子，具有代换能力。
这对养分的供应与保存以及土壤的酸碱、缓冲性有很大的意义。
3、分散性和凝聚性土壤胶体，在一定条件下，可以分散在介质中，呈溶胶状态。
有时又可以相互凝聚，呈凝胶状态。
这种凝聚一般是在阳离子的作用下产生的。
不同阳离子的凝聚能力：Fe3+>Al3+>>Ca2+>Mg2+>>K+>NH4+>Na+ , 凝聚作用对土壤结构的形成极为重要。
4、物理机械性质土壤胶体具有粘结性、粘着性和可塑性等一系列的性质。
第二节土壤阳离子交换一、土壤阳离子交换过程：1、概念：土壤胶体吸附阳离子，在一定条件下，与土壤溶液中的阳离子发生交换，这就是土壤阳离子的交换过程。
能够参与交换过程的阳离子，就成为交换性阳离子。
2、特点：第一，是可逆反应。
任何一方的反应都不能进行到底，只有不断排除生成物，并反复浸提（交换性阳离子测定），才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来；第二，阳离子交换作用按等摩尔进行，即20克钙离子可以和39.1克钾离子交换；第三，交换受温度影响较小，而与交换点位置直接相关：外表面上的交换可瞬时发生，一小时内达到平衡；内表面上的交换需要很长时间才能达到平衡，因为离子在到达交换点前需要在晶层间隙中运动，受离子扩散规律制约，所以往往需要很长时间才能达到平衡。
二、土壤阳离子交换量（Cation Exchange Capacity）CEC定义：在pH值为7时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子的厘摩尔数单位：cmol/kg 。
与旧单位me/100g土等量换算土壤交换量的大小，基本上代表了土壤的保持养分数量，也就是平常所说的保肥力高低；交换量大，也就是保存养分的能力大，反之则弱。
所以，土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。
一般地：小于10 cmol/kg，保肥力弱；10~20 cmol/kg，中等；大于20 cmol/kg，强。
三、影响土壤阳离子交换量的因素1、土壤质地土壤质地愈粘，土壤的交换量也就愈大，一般：土壤质地砂土轻壤土中、重壤土粘土交换量cmol/kg 1~2 7~8 15~18 25~302、腐殖质含量腐殖质易带负电荷，腐殖质胶体具有极大的比表面积，交换量为200—500cmol/kg，比无机胶体的交换量大得多。
因此，腐殖质含量越高，阳离子交换量越大。
3、无机胶体种类高岭石（6 cmol/kg）、伊利石（30 cmol/kg土）、蒙脱石（100 cmol/kg）4、土壤的酸碱性土壤腐殖质所带电荷为可变电荷，其-COOH,-OH的解离强度，是由pH的变化决定的，含腐殖质多的土壤，交换量受pH影响显著，当pH值从2.5上升到8.0时，交换量从65 cmol/kg 上升到345 cmol/kg 。
另外高岭石、铁铝的含水氧化物所带电荷也受酸碱环境的影响。
四、土壤盐基饱和度1、盐基饱和度：土壤胶体上的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分比。
土壤交换性阳离子可分为二类：致酸离子（H+、Al3+）和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)，盐基离子为植物所需的速效养分。
2、盐基饱和度的意义：真正反映土壤有效速效养分含量的大小。
若阳离子总量大，而盐基饱和度偏小，需要采取措施对土壤加以改良，如施肥或用石灰中和。
4、单一离子的饱和度%=交换性该离子总量/阳离子总量*100五、影响交换性阳离子有效性的因素：1、交换性阳离子的饱和度：饱和度大，该离子的有效性大；2、陪伴离子的种类：对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪伴离子。
与胶体结合强度大的离子，本身有效性低，但对其它离子的有效性有利。
各离子抑制能力由强到弱的顺序为：钠离子>钾离子>镁离子>钙离子>氢离子>铝离子；3、无机胶体的种类：在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体上的有效性：高岭石大于蒙脱石大于伊利石；4、离子半径大小与晶格孔穴大小的关系。
离子大小与孔径相近，离子易进入孔穴中，且稳定性较大，从而降低了有效性。
如：孔穴半径为1.4埃，钾离子的半径为1.33埃，铵离子的半径为1.42埃，则有效性较低。
第三节土壤阴离子吸附一、土壤吸收阴离子的原因1、两性胶体带正电荷酸性Al(OH)3 +HCl= Al(OH)2++Cl--+H2O碱性Al(OH)3 +NaOH= Al(OH)2O--+Na++H2O2、土壤腐殖质中的—NH2在酸性条件下吸收H+成为—NH3+而带正电。
3、粘粒矿物表面上的—OH原子团可与土壤溶液中的阴离子代换。
二、土壤中各种阴离子代换吸收能力不同阴离子代换吸收顺序如下：草酸根离子>柠檬酸离子>磷酸根离子>硫酸根离子>氯离子>硝酸根离子磷酸根离子和某些有机酸根离子易被土壤吸收。
实际上，磷酸根常被某些阳离子如钙、镁、铁、铝所固定，而失去有效性。
而土壤氯离子和硝酸根离子代换吸收能力最弱，甚至不能吸收。
根据阴离子吸收的特点，在施肥时，应采取相应措施，磷肥施用时应防止固定，硝酸态氮肥应防止流失第四节离子吸收代换作用在园林土壤肥力上的意义一、具有较好的保持和供应养分的能力离子态的养分，在土壤胶体的离子代换作用下，保持在土壤中，这就是土壤的保肥性。
被土壤胶体吸收的离子与土壤溶液间的离子能进行可逆性交换，植物可随时从土壤中得到养分，这就是土壤的供肥性。
土壤具有一定数量的胶体，较高的离子代换吸收量，土壤也就具备了较好的养分保持与供应能力，使土壤保肥性和供肥性矛盾得到统一。
二、使土壤具备较佳的缓冲性对园林土壤来说，局部的酸碱污染是经常发生的，土壤胶体的缓冲作用很重要。
另一方面，在施用无机肥料时，局部的养分浓度过高，会导致烧根现象，较高的离子代换量可使此种危害减轻或消除。
在一定范围内，此作用能协调植物对土壤营养的吸收，使土壤能较稳、均、足、适地供应植物生长所需的养分，使园林植物既不疯长，又不脱肥。
三、使土壤的物理状况得到调节土壤胶粒之间的凝聚作用，是土壤具有结构的根本原因，当土壤胶体表面吸收大量钠离子时，因钠离子的水膜厚，带电量少，胶体扩散层厚度大，促使胶粒分散。
而当土壤胶体特别是有机胶体吸附钙后，因钙离子带电量高，水膜薄，胶粒易于凝聚，形成土壤结构体。
在碱性土壤上施石膏，可改良土壤的不良性状。
第五节土壤阳离子吸收与代换性的改良包括两个方面：一、提高阳离子代换量1、增加矿质胶体在北方地区质地粗的土壤中，增加阳离子代换量高的粘土。