土壤吸收性能

土壤 胶粒
Ca2＋＋K2SO4
土壤
胶粒 K＋ ＋CaSO4
有利于向生成物方向进行的条件： 生成物不断被移走（生物吸收、淋溶） 形成沉淀（矿物固定）不溶物或难溶物 形成气体
8
3.6.2 影响阳离子交换作用的因素
3 胶体性质
交换量大的胶体,结合两价离子的能力强。
9
3.6.3 土壤的阳离子交换量
土壤的阳离子交换量：每千克土壤或胶体吸附或代换周围溶液
8 酸碱性
3.7
物理性质 化学性质
2
3.6 土壤的离子交换作用
土壤肥力的高低
本节重点：
1 土壤阳离子交换作用及其主要特点 施肥的理论与实践 2 影响阳离子交换量的因素 3 影响交换性阳离子有效度的因素 施肥一大片不如一条线？
3
3.6 土壤的离子交换作用
土壤肥力的高低
离子交换作用可分为阳离子交换作用和阴离子交换作用。
土壤学 知识模块
第一章 绪论 第二章 土壤的基本物质组成 第三章 土壤的基本性质 第四章 土壤分类与分布 第五章 农田土壤生态与保护
1
第三章 土壤的基本性质
土壤的 基本性质
1 土壤质地 2.1
2 土壤孔性 3.1
3 土壤结构性 3.2
4 土壤耕性 3.3
5 氧化还原性 3.4
6 土壤胶体 3.5
7 离子交换 3.6
1 阳离子交换能力:一种阳离子将它种阳离子从胶粒上交换
下来的能力。（运动速度快，交换能力大） 离子电荷价 三价＞二价＞一价 离子半径及水化程度 土壤中常见离子交换能力： Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞ NH4＋＞ K＋＞Na＋
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3.6.2 影响阳离子交换作用的因素
2 阳离子的相对浓度及交换生成物的性质
100％
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3.6.4 土壤盐基饱和度
盐基饱和土壤：土壤胶体吸附的阳离子绝大多数（80%以上） 为盐基离子。
盐基不饱和土壤：盐基饱和度在80%以下，H+、Al3+等离子 含量较多。
土壤盐基饱和度与雨量、母质、植被等自然条件有密切关系。 一般干旱地区大，多雨地区则小。
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3.6.5 交换性阳离子的活度及影响因素
土壤胶体表面总是同时吸附着多种交换性阳离子。
表. 不同陪补离子对交换性钙有效性的影响
土壤处理
交换性离子组成
盆中幼苗干重(g)
盆中幼苗吸钙量 (mg)
甲
40%Ca+60%H
2.80
11.15
乙
40%Ca+60%Mg
2.79
源自文库7.83
丙
40%Ca+60%Na
2.34
4.36
抑制能力：Na+>K+>Mg2+>Ca2+>H+和Al3+（竞争吸附）
Ca2＋
＋
Mg2＋
＋
Al3＋
＋
K＋
＋
2H＋
交换性阳离子：能够参与交换过程的阳离子。
5
3.6.1 土壤阳离子交换作用的特点
1 可逆反应，迅速平衡
(反复浸提才能全部交换)
2 等量电荷对等量电荷的交换
(如20克Ca 2+可以和39.1克K+交换)
3 反应速度受交换点位置和温度的影响
6
3.6.2 影响阳离子交换作用的因素
可变电荷的多少？
带电量？
CEC (cmol/kg)
沼泽土胡敏酸 灰化土胡敏酸 黑钙土胡敏酸
pH4.5 170.0 234.0 292.2
pH6.4 286.3 410.0 432.9
pH8.1 400.0 508.7 590.5
pH2.5-6
pH7
高岭石
4
10
蒙脱石
95
100
12
3.6.4 土壤盐基饱和度
胶休 种类 CEC (cmol/kg)
腐殖质 蛭石 蒙脱石 150-500 100-150 60-100
水云母 20-40
高岭石 含水氧化 铁、铝
3-15
微量
比表面 800-1000 700
(m2g-1)
800 100-200 5-20
-
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影响土壤阳离子交换量的因素：
3 土壤酸碱反应：胶体表面官能团中H+的解离
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土壤阳离子交换量与肥力
土壤交换量的大小，基本上代表土壤能保持养分的数量，即 保肥力高低。
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，保肥力中等； 大于20 cmol/kg，保肥力强。
我国由南向北，由西向东，CEC逐渐增多。
盐基饱和度 (BSP base saturation percentage) 就是土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数。
交换性阳离子分2类：盐基离子为植物所需的速效养分. 致酸离子（H+、Al3+） 盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、 NH4＋等)
盐基饱和度 （％）
=
交换性盐基离子总量（cmol／kg） 阳离子交换量（cmol／kg）
活度（有效度）：实际能解离的交换性阳离子的数量。 影响活度的因素：
1 交换性阳离子饱和度：胶体上某阳离子占整个阳离子交换量的%。
土壤
CEC /(cmol/kg)
交换性Ca量 /(cmol/kg)
交换性Ca的饱 和度%
Ca的有效度
甲
10
4
40.0
大
乙
40
5
12.5
小
施肥一大片，不如一条线？
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3.6.5 交换性阳离子的活度及影响因素 2 陪补离子的种类
在砂土上施用化肥要少量多次
土壤胶体的特性
4
3.6.1 阳离于交换作用 (CEC, Cation Exchange Capacity)
阳离子交换作用指带负电的胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中 的阳离子相互交换的过程。
2H＋
土壤 胶粒
Mg2＋
Al3＋ ＋ 10NH4＋
K＋ Ca2＋
土壤 胶粒
10NH4＋＋
土壤腐殖质中的—NH2
在酸性条件下吸收H+成为—NH3+ 而带正电。
粘粒矿物表面上的-OH原子团
与土壤溶液中的阴离子代换。
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3.6.6 土壤阴离子交换作用
土壤中各种阴离子代换吸收能力
阴离子吸附的相对顺序为： PO43－＞SiO32－＞CO32－＞SO42－＞Cl － ＞NO3－
草酸根离子>柠檬酸离子>磷酸根离子
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3.6.6 土壤阴离子交换作用
带正电的土壤胶体吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换。 土壤阴离子吸附的类型 静电吸附 负吸附 专性吸附
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3.6.6 土壤阴离子交换作用
土壤吸收阴离子的原因
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++H2O
施肥一大片不如一条线？
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中阳离子的厘摩尔数，单位为 cmol/kg土。 影响土壤阳离子交换量的因素：
1 胶体数量(土壤质地)
土壤质地
砂土 砂壤土 壤土 粘土
阳离子交换量 1~5 7~8 7~18 25~30
单位：cmol(+)/kg
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影响土壤阳离子交换量的因素：
2 胶体种类：有机>无机， 2:1>1:1
矿质胶体：蒙脱石＞伊利石＞高岭石。
离子大小与晶格孔穴孔径相近，易进入孔穴中，稳 定性较大，有效性降低。
如：K+半径1.33A，NH4+半径1.43A，晶格孔穴半径1.40A。 过渡金属离子Pb2+、Cu2+、Zn2+、Hg2+等能穿过扩散层进 入内层，取代氧化铁、铝胶体表面OH基中的H+，这种结合 态的阳离子为非交换性吸收。减毒、失毒？
3.6.5 交换性阳离子的活度及影响因素 3 无机胶体的种类
饱和度相同时，各离子有效性： 高岭石〉蒙脱石〉水云母； 高岭石：阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面； 蒙脱石：吸附点主要在晶层间内表面； 水云母：层间空隙狭窄，易使NH4+、K+等离子产生 晶穴固定。
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3.6.5 交换性阳离子的活度及影响因素 4 阳离子的非交换性吸收: (专性吸附 vs 静电吸附)
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3.6 土壤的离子交换作用
土壤肥力的高低
砂土上施用化肥时少量多次 相同施肥量下，砂土肥效快于粘土 对于保肥力差的砂土，
常施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土，或施用石灰
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3.6 土壤的离子交换作用
土壤肥力的高低
本节重点：
1 土壤阳离子交换作用及其主要特点 施肥的理论与实践 2 影响阳离子交换量的因素 3 影响交换性阳离子有效度的因素