土壤的保肥性与供肥性

第三节
土壤的吸附保肥性能
一、土壤的吸附性能的一般概念 1．土壤吸附 土壤是一个多孔体 土壤是一个多孔体，同时在土壤表面具有大的表 面能及电荷，是土壤具有明显的吸附性能， 面能及电荷，是土壤具有明显的吸附性能，表现在土 壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、 壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物 质的能力，称土壤的吸附性能。 质的能力，称土壤的吸附性能。
（三）土壤胶体凝聚与分散 状态， 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。 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 另一种是在外因作用下 ， 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。 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； 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。 可以转变为溶胶，这一过程称为分散。
（二）胶体带有电荷
1、胶体带电的原因 （1）同晶代换 （2）断键 （3）表面分子的解离 （4）胶体表面从介子中吸附离子 酸胶基或负胶体； 酸胶基或负胶体； 碱胶基或正胶体， 碱胶基或正胶体， 两性胶体。 两性胶体。
2．土壤胶体电荷的种类 （1）永久电荷 由于同晶代换的作用产生的电 荷，叫永久负电荷。 叫永久负电荷。 指胶体随土壤溶液pH pH值的 （2）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。 化而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。 其主要是由胶体表面分子的电离引起的， 其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。 来自矿质胶体晶格的断键。
第二节 土壤胶体及其基本特性
一、土壤胶体的概念及种类
土壤胶体：直径小于1µm的土壤固体颗粒。分三种类型： 土壤胶体：直径小于1 的土壤固体颗粒。分三种类型： （一）土壤无机胶体 1、层状硅酸盐粘土矿物（2：1型和 ：1型等粘土矿物） 、层状硅酸盐粘土矿物（ ： 型和 型和1： 型等粘土矿物 型等粘土矿物） 2、氧化物及其水合物 、
Fra Baidu bibliotek
可交换 阳离子
致酸阳离子（Al3+、H+） 致酸阳离子（ 盐基阳离子 （Ca2+、Mg2+、K+、Na+等）
4、盐基饱和度(BS) 盐基饱和度(BS) 土壤中交换性盐基离子总量占阳离子交换量的百分 数称为盐基饱和度。 数称为盐基饱和度。
盐基饱和度
交换性盐基 % = CEC 代换性 H + 、Ａl３＋
一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强， 一般规律是 ： 离子价越大 ， 其凝聚作用越强 ， 同价阳离子中，离子半径大的， 同价阳离子中 ， 离子半径大的 ， 水膜厚度小的 离子凝聚作用强。 离子凝聚作用强 。 土壤中常见的阳离子引起胶 体凝聚作用大小的顺序为: 体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
主要是腐殖质及其各种组分， （二）土壤有机胶体 主要是腐殖质及其各种组分，此外还有少量的蛋白质 或氨基酸，多肽，多糖类化合物。 或氨基酸，多肽，多糖类化合物。
（三）土壤有机无机复合体
晶体) （1）层状硅酸盐粘土矿物 晶体 ）层状硅酸盐粘土矿物(晶体 A：构造特征 ： a、硅氧四面体和硅氧片 、
硅氧四面体：SiO4- 正四面体形状。 正四面体形状。 硅氧四面体：
× 100 %
盐基不饱和度 % =
ＣＥＣ
×１００％
第四节 土壤的供肥性
一、土壤的供肥性
土壤供肥能力表现的主要内容有： 土壤供肥能力表现的主要内容有： 1．土壤供应速效养分的数量 ． 2．缓效养分转变为速效养分的速率 3．速效养分持续供应供应的时间 ．
二、土壤养分的有效化过程 1．离子的饱和度 2．互补离子的影响 3．粘土矿物的种类
硅氧片：（单位晶片） 硅氧片：（单位晶片） ：（单位晶片
b、铝氧八面体和铝氧片 、
铝氧八面体：AlO69铝氧八面体：
铝氧片
c、单位晶层 、
1： 1型
2： 1型
d、同晶替代 、 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。 离子所替代，而晶格构造保持不变的现象。 例如： 例如：Al3+与Fe3+ Si4+被Al3+ Al3+被Mg2+由于 同晶替代作用产生负电荷，称为永久电荷。 同晶替代作用产生负电荷，称为永久电荷。
讨论内容 三、土壤供肥性的调节
第五节
影响土壤供肥性的化学因素 影响土壤供肥性的化学因素 供肥性
单位： 单位：cmol／kg土 ／ 土
土 壤 阳离子 交换量
砂土 1～5 ～
砂壤土 7～8 ～
壤 土 7～18 ～
粘 土 25～30 ～
影响因素： 影响因素： 1）胶体种类：有＞蒙＞伊＞高 胶体种类： 土壤质地： 有机质多， 2）土壤质地：细，有机质多，粘土矿物多 pH： pH下降 CEC降低 下降， 3）pH： pH下降，CEC降低
2．土壤吸附的类型 （1）交换性吸附 是土壤胶粒带有电荷借静电引力从溶液中吸附带 异号电荷的离子或极性分子。 异号电荷的离子或极性分子。 （2）专性吸附 它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用1 它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用 1 个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。 个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。 （3）负吸附 是指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶液中 该离子或分子的浓度的现象。 该离子或分子的浓度的现象。
二、土壤阳离子吸附与交换作用 1．阳离子的静电吸附 2．阳离子的交换作用 ①概念 是指土壤胶体表面能吸附的阳离子（ 是指土壤胶体表面能吸附的阳离子（主要是扩 散层中的阳离子） 散层中的阳离子）与土壤溶液中的阳离子相互交 换的作用。 换的作用。 ②阳离子的交换能力 是指一种阳离子将胶体另一种阳离子交换出 来的能力。 来的能力。
影响阳离子交换能力的因素： 影响阳离子交换能力的因素： a. 离子电荷数量的影响 b. 离子的半径及水化程度 c. 离子浓度
离子半径及水化程度与交换力的美系 离子 Na＋ NH4＋ K＋ Mg2＋ Ca2＋ H＋ 价数 1 1 1 2 2 1 离子半径（A） 交换力 离子半径（ 原子量 顺序 未水化 水化 23.00 18.01 39.10 24.23 40.08 1.00 0.93 1.43 1.33 0.78 1.06 － 7.90 5.37 5.32 13.30 10.00 0 6 5 4 3 2 1
3、土壤的阳离子交换量 是指pH 值为7 时每kg pH值为 kg干土所吸收的全部交换 是指 pH 值为 7 时每 kg 干土所吸收的全部交换 性阳离子的厘摩尔数， cmol（ /kg表示 表示。 性阳离子的厘摩尔数，以cmol（+）/kg表示。一 般用CEC表示。 CEC表示 般用CEC表示。
不同质地土壤的阳离子交换量
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（ 比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（或体 物体的总表面积：比面积＝表面积/ 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 土壤在风化及成土因素作用下， 断破碎，粒径逐渐变小，比面积都是在不断增加的。 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 10－ /g，蒙脱石是600 600－ 高岭石比面积的典型值是10－20m2/g，蒙脱石是600－ /g， 800m2/g， 由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。 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， 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。 大的表面积，因而具有巨大的表面能。
O3Si2O2·OHAl2(OH)3········ O3Si2O2·OHAl2(OH)3
b、蒙蛭组 [Al4 Si8 O20(OH)4] 、
2：1型膨胀型粘土矿物，蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石，东 ： 型膨胀型粘土矿物 蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石， 型膨胀型粘土矿物， 西北较多。 北 华北 西北较多。 1）2：1型 ） ： 型 2）胀缩性大，层间分子引力 ）胀缩性大， 3）电荷数量多：CEC：80-120cmol(+)/kg 发生铝片 3+被 发生铝片Al ）电荷数量多： ： Mg2+替代。 替代。 替代 4）胶体性质突出：颗粒细小。 0.01-1µm ）胶体性质突出：颗粒细小。
第
六
章
土壤的保肥性与供肥性
第一节 土壤保肥性与供肥性含义 第二节 土壤胶体及其基本特性 第三节 土壤的吸附保肥作用 第四节 土壤的供肥性 第五节 影响土壤供肥性的化学条件
土壤保肥性 供肥性的含义 保肥性与 第一节 土壤保肥性与供肥性的含义 土壤保肥性：土壤吸持、 土壤保肥性：土壤吸持、保存植物养分的 保肥性 能力。 能力。 土壤供肥性 供肥性： 土壤供肥性：土壤向植物提供有效养分的 能力。 能力。
我国粘土矿物的分布规律
1、水云母区： 、水云母区： 水云母为主， 绿泥石。 新疆、内蒙高原西部、柴达木盆地、 水云母为主，其次蒙脱石 绿泥石。 新疆、内蒙高原西部、柴达木盆地、青 藏大部 2、水云母蒙脱石区 、 蒙脱石增加，内蒙高原东部、 蒙脱石增加，内蒙高原东部、东北 3、水云母蛭石区 、 青藏高原东南边缘山地、黄土高原、华北平原西部有绿泥石，东部有蛭石、 青藏高原东南边缘山地、黄土高原、华北平原西部有绿泥石，东部有蛭石、 蒙脱石 4、水云母 蛭石——高岭石区 、水云母——蛭石 蛭石 高岭石区 秦岭山地、长江中下游平原狭长地带、适宜条件都可单独为主要成分。 秦岭山地、长江中下游平原狭长地带、适宜条件都可单独为主要成分。 5、蛭石 、蛭石——高岭石区 高岭石区 四川盆地、云贵高原、 东部蛭石多， 四川盆地、云贵高原、喜玛拉雅东南 东部蛭石多，三水铝石多 西部蛭石少， 西部蛭石少，氧化物多 6、高岭石 、高岭石——水云母区 水云母区 赣及奥、 浙、闽、湘、赣及奥、桂大部 7、高岭区 、 贵州南部、 奥东南沿海、南海诸岛、 贵州南部、闽、奥东南沿海、南海诸岛、台湾
O3Si2O2·OHAl2OH·O2Si2O3······ O3Si2O2·OHAl2OH·O2Si2O3
c、水化云母组：[(OH)4 K9(AI4 Fe4 Mg4 Mg6)(Si8-y Al9)O20] 、水化云母组：
2：1型非膨胀性粘土矿物，青藏高原 东北 西北 华北 ： 型非膨胀性粘土矿物 型非膨胀性粘土矿物， 1）2：1型 ） ： 型 2）无膨胀性：k+位六边形晶六中，起键联作用，层 ）无膨胀性： 位六边形晶六中，起键联作用， 3）电荷数量较多：同晶替代普遍，发生硅片 4+被 ）电荷数量较多：同晶替代普遍，发生硅片Si Al3+替代，CEC：20-40cmol(+)/kg 替代， ： 4）胶体特性：大小介于前二者之间，力学性质介于 ）胶体特性：大小介于前二者之间， 前二者之间。 前二者之间。
B：硅酸盐类粘土矿物的种类及一般特性 ： a、高岭组： [Al4Si4O10(OH)8] 、高岭组：
1：1型非膨胀型粘土矿物，高岭石、珍珠陶土、迪 ： 型非膨胀型粘土矿物 高岭石、珍珠陶土、 型非膨胀型粘土矿物， 恺石、埃洛石，热带、亚热带土壤中多。华中、华南、 恺石、埃洛石，热带、亚热带土壤中多。华中、华南、 西南。 西南。 1）1：1型 ） ： 型 2）无膨胀性，氢键作用，膨胀性小于 ）无膨胀性，氢键作用，膨胀性小于5% 3）电荷数量少，同晶替代弱或无，负电荷来源断 ）电荷数量少，同晶替代弱或无， 键，CEC：3-15cmol(+)/kg ： 4) 胶体性较弱，较其它粘土矿物粗，塑性，粘结 胶体性较弱，较其它粘土矿物粗，塑性， 吸湿性弱。 性，吸湿性弱。