第3章 土壤基本性质

3、同晶替代
是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小 相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。
＊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。
土壤中同晶替代的规律：
1、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八 面体中Al3+被Mg2+替代。 2、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿 物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对 较少。
主要存在于一些漠境、半漠境地带的某些黄土母质发 育的土壤里。我国土壤中含量较少
绿泥石粘粒矿物结构示意图 由两层四面体与两层八面体构成2：2型矿物
非硅酸盐粘土矿物 （一）氧化铁 （二）氧化铝 （三）氧化硅
起重要作用的主要是非晶质（无定形）的铁铝 氧化物。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子 ，如土壤中磷酸根离子的吸附，使磷被固定， 失去其有效性。
高，蛭土石壤的比表400面-75积0 越大。1-50
400-800
水云母
0-5
90-150
90-150
高岭石
0
5-40
5-40
埃洛石
0
10-45
10-45
水化埃洛石
400
25-30
430
水铝英石
130-400
130-400 260-800
1、粘土矿物胶体 土壤中最主要的粘土矿物有高岭
石、伊利石、蒙脱石，还有蛭石、 绿泥石、水铝英石等。
第3章 土壤基本性质
本章要点 •掌握几种主要的粘土矿物的性质 •掌握胶体带电原因 •掌握几种主要的土壤胶体类型（粘土矿物、含水氧 化物、腐殖质等） •掌握土壤氧离子交换量、盐基饱和度的概念及意义
３．１ 土壤的吸附性能（土壤胶体）
一、土壤胶体
无机胶体
土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗 粒直径土小壤于胶体2μm或者有小机胶于体1μm的土壤微
3种主要类型硅酸盐粘粒性质比较
性质
蒙脱石
粘粒类型
伊利石
高岭石
大小（nm） 0.01～1.0 0.l～2.9 0.l～5.0
形状
不规则片状 不规则片状 六方型晶体
比表面（m2/g）700～800 100～120 5～20
介于高岭石和蒙脱石之间。
因无胀缩性，结合较近，层间 较小，使其总的接触面变小
伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区 的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。
伊利石的结构示意图
绿泥石组（2:1:1型）
绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物
特征： （1）2:1:1型晶层结构 （2）同晶替代较普遍 （3）颗粒较小
（因两基面均为Si-O, 相互间无吸引力，故
有较大的胀缩性
蒙脱石的矿物结构
水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）
特征：
（1）2:1型晶层结构，主要代表伊利石
（2）无膨胀性
（3）同晶替代：主要在Si-O层 （4）胶体特性一般 其保肥力、吸湿性、可塑性、粘结性都
在伊利石矿物层间吸附有 钾离子，对相邻两晶层产 生了很强的键联效果，使 晶层不易膨胀
（二）粘土矿物基本类型 与特性
硅氧片和铝氧片如何联结？
硅氧四面体
铝氧八面体
硅氧片
铝氧片
晶层
1:1型粘土矿物 2:1型粘土矿物
晶体颗粒
层状铝硅酸盐矿物
四个类组：
高岭石类 蒙脱石类 水云母类 绿泥石组矿物
高岭石类（1:1型矿物）
包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等
特点：(1）1:1型的晶层结构 （2）膨胀性差 （3）同晶替代极少或没有，保肥力差 （4）胶体特性较弱，主要是晶架上的-OH在一定条件下，H+ 向外解离，使其带负电 （5）六角片状，粘着力和可塑性较弱（与蒙脱石比）
高岭组粘土矿物是 南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在 华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
高岭石的矿物结构
单位晶层
内表 面 （无）
高岭石
瞧：氢键在这里 （牢固）
外表面
蒙脱石类（2:1型膨胀性矿物
包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
特征：
（1）晶层结构为2:1型，蒙脱石是其典型代表。
1:1型单位晶层: 由一个硅片和一个铝片构成。
Si-O Al-O Si-O
2:1型单位晶层 由两个硅片夹一个铝片构成。
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。
2：1
水镁片或水 铝片
二、土壤胶体的共同特性****
（1）具有巨大的比表面积和表面能 （2）带电性 （3）分散性和凝聚性 （4）吸附代换性
土壤胶体的比表面积
土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1）
胶体成分
内表面积
外表面积 总表面积
总之蒙脱：石2：1型粘700土-75矿0 物和有15-机150质的含700量-85越0
硅氧四面体 tetrahedra
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
硅氧四面体片 tetrahedral sheet
公用底角氧原子
硅氧四面体 片底层有六 角形网眼要 记住！谁会被
陷进去？
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
（2）胀缩性大 ，吸湿能力强
胀缩性对土壤肥力的影响
（3）同晶替代现象普遍（主要在Al-O层)， 保肥力强
a 若膨胀，土壤内的养 分可出来被作物利用； b 若收缩，养分不易流
（4）片状结构，且颗粒微细，
通，可保肥
故粘结性、粘着性显著，
不利耕作
蒙脱石组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广
2：1
矿物层间Βιβλιοθήκη Baidu
粒。
有机无机复合胶体
胶体电子 显微图像
无机胶体
粘土矿物
粘粒矿物的概念 组成粘粒的次生矿物叫粘粒矿物。
主要包括∶ 层状的硅酸盐矿物和氧化物类。 前者是晶型矿物，后者有晶型的，也非晶型的。
粘土矿物分类
层状硅酸盐粘土矿物
（一）构造特征
1、基本结构单位
（1）硅氧四面体
（2）铝氧八面体
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
铝氧八面体 octahedra
每个氧原子带 1.5个负电荷
六个氧组成
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
铝氧八面体片 octahedral sheet
氧还有一个 负电荷未得
到平衡， 怎么办？
公用上下l两层氧原子形成片
2、单位晶层
硅片
铝片
Si-O Al-O