土壤的阳离子交换

第二节 土壤的保肥性与供肥性
主要内容 1.土壤的吸收保肥方式（重点） 2.土壤的阳离子交换（重点、难点） 3.土壤阴离子交换（了解） 4.土壤供肥性（重点、难点）
一、 土壤吸收性能的概念、类型
土壤吸收性能的概念：
土壤吸收性能：土壤能吸收和保持土壤溶液中的分子 和离子悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。
同晶置换：是指铝硅酸盐矿物中硅氧片或水铝片中的 配位中心离子，被与其大小相近而电性符号相同的离子 所取代，但其晶层结构未变的现象。
（2）可变电荷：主要是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。 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。
（三）土壤胶体凝聚与分散 土壤胶体由两种存在的状态，一种是胶体微粒均 匀地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。
（二）胶体带有电荷 1、胶体带电的原因 主要有以下三种： （1）同晶代换 （2）晶格断键 （3）表面分子的解离
土壤胶体能解离出H+,而带负电的胶体称为酸胶基或负胶体；
能解离出OH-而带正电的 胶体称为碱胶基或正胶体； 能解离出H+也能解离出OH-的则称为两性胶体。
2．土壤胶体电荷的种类 （1）永久电荷 ：主要是同晶代换。
胶体可逆凝聚：由等浓度的一价阳离子凝聚形成的 凝胶，如反复用水淋洗，凝胶可再分散形成溶胶， 这叫做可逆凝聚。 胶体不可逆凝聚：由二价以上的阳离子凝聚形成的 凝胶，很难或不能再变成溶胶的凝聚称为不可逆 凝聚。
注意区分松散与分散
作业
1.概念：土壤胶体、同晶代换。 2.土壤胶体的种类，说明层状铝硅酸盐 中的蒙脱石的性质特点。 3.土壤胶体的构造。 4.土壤胶体的性质。
分子引力 化学沉淀 静电引力
化学吸收 作用
物理化学 吸收作用 生物吸收 作用
养分失效
百度文库
土壤生物
选择吸收
有效养分
选择性、创新 性、暂时性
二、土壤阳离子交换作用
（一）概念：
1、 阳离子交换作用：土壤溶液中的阳离子与胶体表面的
阳离子相互交换的作用。 包含两个同时进行的过程：
离子吸附：溶液中的离子被吸附到胶体表面上。
层状铝硅酸盐基本构造
硅氧四面体
硅氧片
铝氧八面体 （水铝八面体）
铝氧片
（水铝片）
1:1型矿物
铝氧片
硅氧片
特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密，内部空
隙小，电荷量少，单位个体大，分散度低。多出现
于风化强烈的酸性土壤。如高岭石类。
2:1型矿物
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→吸附负离子。 颗粒细小，比表面大。 如蒙脱石，这类矿物多出现于 北方土壤。
长、宽、高三个方向中有一个方向在这个范围）。
一般把土壤中1——1000nm的细粒均称为土壤
胶体或土壤准胶体。
二、 土壤胶体的种类
胶体
无机胶体
含 水 氧 化 硅 含 水 氧 化 铁 、 铝 层 状 铝 硅 酸 盐
有机胶体
腐殖质、蛋白质、纤维素等 1： 1型 2：1型胀缩性 2：1型非胀缩性
有机无机 复合胶体
在农业土壤上，有机胶体一般很少单
独存在，约有50%-90%是与矿质胶体结 合，形成有机无机复合体（又称吸收 性复合体）。
三、 土壤胶体的构造
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
四、土壤胶体的性质与作用
（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
土壤胶体带负电的为多，加入阳离子有使胶体凝
聚的作用。
影响胶体分散与凝聚的因素主要有：
①电解质的种类。离子价越大，其凝聚作用越强；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。 ②电解质的浓度。浓度越大，其凝聚作用越强。
土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小的顺
序为: Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
离子解吸：胶体表面的离子脱离胶体进入溶液。 K+ 2+ + K+ + Ca +NH4 K+
土壤 胶粒
Ca2+
NH4+
+3K+
土壤 胶粒
（二）阳离子交换作用的基本特征
1、可逆反应 2、等价交换 3、受质量作用定律的支配
（三）影响阳离子交换的因素
1、离子价： M3+ > M2+ >M+ ; 2、离子半径和离子水化半径，同价离子，离子半径大的、水化半 径小的交换能力大， K+ > Na+ （离子的运动速度
（一）土壤胶体的比表面积和表面能
比表面：是指每单位重量（或体积）物体的总表面 积。比面积＝表面积/质量
如高岭石比面积的典型值是10－20m2/g，蒙脱石是 600－800m2/g，有机胶体的比表面可达1000m2/g以 上。
由于表面的存在而产生的能量（表面分子的引力或张力），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。 。
1 .机械吸收作用
机械吸收作用是指土壤对进入其中的固体物质的机械 阻留作用。机械吸收作用对养分的保存只能起部分极
其有限的作用。
土壤吸收性能的类型
类型
机械吸收 作用
物理吸收 作用
作用主体 作用机制
土壤细孔
土壤细粒 活性离子 土壤胶体
作用对象
颗粒状外来物质
分子态物质 外来活性离子 活性离子
特点
机械阻挡
硅氧片
铝氧片 硅氧片
2.有机胶体
有机胶体主要是腐殖质，还包括少量的木质 素、蛋白质、纤维素等。腐殖质胶体含有多种官 能团（羧基和酚羟基），属两性胶体，在土壤中 一般带负电，对土壤胶体电荷影响较大，因而影 响到土壤的保肥与供肥性。但有机胶体的稳定性 低于无机胶体，容易被微生物所分解。
3.有机 - 无机（矿质）复合体
第三章 土壤化学性质
第一节 土壤胶体 第二节 土壤吸收保肥性 第三节 土壤酸碱性与缓冲性
第一节
土壤胶体
1.土壤胶体的概念（重点） 2.土壤胶体的种类（重点） 3.土壤胶体的构造（难点、难点） 4.土壤胶体的性质、作用（重点、难点）
一、土壤胶体的概念
胶体化学中胶体的范围是1——100nm（至少在