第六章 二土壤阳离子交换作用

2．吸附作用很弱或进行负吸附的阴离子
3．中间类型的离子： SO42CO32-
各种阴离子被土壤吸收的次序如下：
F- > 草酸根 > 柠檬酸根 > H2PO4- > HCO3- > HBO3- > SO42- > Cl - > NO3-
（二）阴离子的非专性吸附 带正电荷的胶粒因静电引力吸附 阴离子于双电层外层（扩散层）作 为平衡离子，称为阴离子的非专性 吸附。为交换吸附，被吸附的阴离 子居于双电层的外层，以中和内层 的正电荷。
CEC = Sδ
土壤交换性阳离子及CEC的测定方法
NH4+ Na+
Ca2+ Mg2+ K+ Na+
NH4+
NH4+
Na+
Ca2+ Mg2+ K+ Na+ NH4+
CEC是土壤的一个很重要的化 学性质，直接反应了土壤的保肥 供肥性能和缓冲能力。一般认为 CEC ＞20cmol(+)/kg 保肥力强
带负电荷愈多的土壤胶体，对阴离子
蒙脱石 ＞ 伊利石 ＞ 高岭石
（三）阴离子专性吸附
阴离子专性吸附是指阴离子进入粘土矿
物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，与 配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接 通过共价键或配位键结合在固体的表面。这 种吸附发生在胶体双电层的内层，也称为配 位体交换吸附。
产生专性吸附的阴离子有F-离子以及磷 酸根、硫酸根、钼酸根、砷酸根等含氧酸根 离子。

当土壤胶体上吸附的阳离子全部是盐基离子 时,土壤成盐基饱和状态,,称之为盐基饱和 的土壤。

当土壤胶体吸附的阳离子仅部分为盐基离子， 而其余部分则为致酸离子时，该土壤呈盐基 不饱和状态，称之为盐基不饱和土壤。
盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应，而盐 基不饱和的土壤则呈酸性反应。

盐基饱和度－土壤肥力水平的重要指标之一
+
影响阳离子交换能力的因素
（1）电荷的影响；
根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能力也 越大。
（2）离子的半径及水化程度
同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半 径及离子的水化程度的不同而不同的。
（3）离子浓度和数量因子。
离子半径与吸附力
一价离子 Li+ Na+ K+ NH4+ Rb+
离子的真实半径(nm)
（三）阴离子的负吸附
所谓阴离子的负吸附，是指距带负电荷的 胶体表面越近，阴离子数量越少的现象。
负吸附现象也受土壤特性影响，其它条件 相同，则负吸附现象随着土壤胶体的数量和阳 离子代换量的增加而增加。但随陪伴阳离子价 数的增加而减少，不同的粘粒矿物对负吸附的 影响也不同，他们递减的次序为：
这种情况也可归因于胶体负电荷数量不同 的排斥作用愈强，负吸附作用愈明显。 的缘故。
影响阴离子吸附的因素： 溶液浓度 阴离子种类
pH
离子交换对土壤肥力的影响
1. 2.
土壤离子交换对土壤养分状况的影响 影响土壤的酸碱性
3.
4.
影响土壤的缓冲性
影响土壤的物理性质
6、影响交换性阳离子有效度的因素
（1）交换阳离子的饱和度 （2）陪补离子效应
互补离子与交换性钙的有效性
土壤 交换性阳离子 组成
40%Ca+60%H 40%Ca+60%Mg 40%Ca+60%Na
小麦幼苗干 重(g)
小麦幼苗吸钙量 (mg)
A B C
2.80 2.79 2.34
11.15 7.83 4.36
在土壤胶体上各种交换性盐 基离子之间的 相互影响的作用—互补离子效应（陪伴离子 效应）
三、土壤的盐基饱和度

致酸离子：H+ 、Al3+ 盐基离子：K+、Na
+
、Ca
2+
、Mg2+、NH4+等
盐基饱和度：交换性盐基离子占阳离子交换量的 百分数。 盐基饱和度＝
交换性盐基[cmol(+)/kg] ______________________ ×100℅ CEC [cmol(+)/kg]
0.078 0.098 0.133 0.143
0.149
离子的水合半径(nm)
1.008 0.790 0.537 0.532 强
0.509 弱
二、土壤阳离子交换作用
4、土壤阳离子交换量：
CEC(cation exchange capacity)
指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，用每 千克土壤的一价离子的厘摩尔数表示即cmol(+)/kg， CEC与土壤胶体的比表面（S）和表面电荷密度（δ） 有关
换性钠与交换性Ca2+、Mg2+离子浓度之 和的比值。
SAR—sodium adsorption ratio 指溶液中Na+
浓度与Ca2+、Mg2+浓度之和的平方根的 比值。
四、 土壤胶体对阴离子的吸附
带正电的土壤胶体，主要是铁和铝的氢
氧化物和氧化物，可以吸附阴离子。
土壤胶体带正电荷的方式：
1．通过土壤胶体表面的（Al、Fe）－OH基，附着
5、影响CEC的因素 (1) 胶体的类型 (2) 胶体数量
二、土壤阳离子交换作用
5、影响CEC的因素 (1) 胶体的类型 (2) 胶体数量 (3) 土壤质地
土壤质地对阳离子交换量的影响
质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳 离子交换量也越大。cmol(+)/kg
质地 CEC 砂土 1~5 砂壤土 7~8 壤土 15~18 粘土 25~30
二、土壤阳离子交换作用
5、影响CEC的因素 (1) (2) (3) (4) 胶体的类型 胶体数量 土壤质地 土壤PH
不同pH值下粘粒矿物的交换量
不同pH值
粘土矿物 2.5-6 蒙脱石 高岭石 95 4 7 100 10 阳离子交换量* cmol(+)/kg 5 6
* pH等于7时的增加值
二、土壤阳离子交换作用

盐基饱和度 ≥ 80％ 土壤肥沃 盐基饱和度 50％～ 80％ 中等肥力水平

盐基饱和度 ＜ 50 土壤肥力较低
ESP—exchangeable sodium percentage 指交换 性钠离子占交换性阳离子总量的百分数。 ESR—exchangeable sodium ratio 指溶液中交
20~10cmol(+)/kg
＜10cmol(+)/kg 弱
中等
二、土壤阳离子交换作用
5、影响CEC的因素 (1) 胶体的类型
不同类型土壤胶体的CEC
土壤胶体 腐殖质
蛭石 蒙脱石 伊利石 高岭石
Fra Baidu bibliotek
CEC cmol(+)/kg 200
100-150 70-95 10-40 3-15
二、土壤阳离子交换作用
一个质子（H+），从而产生正电荷（可变电荷）。
2．腐殖质胶体的－NH2基，在酸性条件下也能带正 电荷。 R-NH2 + H+ + Cl- = R-NH3+ + Cl- = RNH3Cl
（一）土壤吸附的阴离子
土壤中的阴离子依其吸附能力的大小可分为三类： 1．易被吸附的阴离子 最重要是： H2PO4- HPO42- PO43HsiO3- SiO32ClNO3NO2C2O42-
二、土壤阳离子交换作用
1、定义
2、阳离子交换作用的特点
1）阳离子交换作用是可逆反应。
2）交换是等当量进行的。 3）阳离子交换受质量作用定律的支配。
二、土壤阳离子交换作用
1、定义
2、阳离子交换作用的特点
3、阳离子交换能力大小顺序
Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K + > Na
例：CEC=50 cmol(+)/kg 交换性Ca2+, Mg2+,
K+, Na+的含量分别为10，5, 10，5，cmol
（+）/kg，则 盐基饱和度＝_________________________ ×100℅ 50 [cmol(+)/kg] ＝ 60％
10+5+10+5[cmol(+)/kg]