1、土壤膠體 土壤中最細微的顆粒 膠體顆粒的直徑普通在1-100nm長、寬、高三個方向上，至少有一個方向在此范圍內土壤吸收性能類型 機械吸收性機械吸收性 指土壤對物體的機械阻留指土壤對物體的機械阻留 物理吸收性物理吸收性 指土壤對分子態物質的堅持才干指土壤對分子態物質的堅持才干 化學吸收性化學吸收性 指易溶性鹽在土壤中轉變為難溶性鹽而指易溶性鹽在土壤中轉變為難溶性鹽而沉淀保管在土壤中的過程沉淀保管在土壤中的過程 物理化學吸收性物理化學吸收性 指土壤對可溶性物質中離子態營養指土壤對可溶性物質中離子態營養的堅持才干的堅持才干 生物吸收性生物吸收性 指土壤中植物根系和微生物對營養物質指土壤中植物根系和微

2、生物對營養物質的吸收的吸收 土壤膠體的種類 無機膠體無機膠體 含水氧化硅膠體含水氧化硅膠體 含水氧化鐵、氧化鋁膠體含水氧化鐵、氧化鋁膠體 層狀硅酸鹽層狀硅酸鹽(phyllosilicate,layer silicate)(phyllosilicate,layer silicate)礦物礦物 有機膠體有機膠體 有機無機復合體有機無機復合體organo-mineral organo-mineral complexcomplex 層狀硅酸鹽構造 硅氧片和硅四面體硅氧片和硅四面體 硅氧片是由硅四面硅氧片是由硅四面體銜接而成，一個硅四面體是由四個氧體銜接而成，一個硅四面體是由四個氧原子和一個硅原子所組成

3、。原子和一個硅原子所組成。 鋁氧片與鋁八面體鋁氧片與鋁八面體 鋁氧片由鋁八面體鋁氧片由鋁八面體銜接而成，鋁八面體為六個氧原子圍繞銜接而成，鋁八面體為六個氧原子圍繞一個鋁原子而構成鋁八面體。一個鋁原子而構成鋁八面體。 硅氧四面體硅氧四面體鋁氧八面體鋁氧八面體硅氧片硅氧片水鋁片水鋁片1:1型型2:1型型高嶺石高嶺石蒙脫石蒙脫石水化云母水化云母硅氧四面體硅氧四面體的構造圖示法硅氧四面體硅氧四面體的構造圖示法 1 1、根本構造單位、根本構造單位( (結晶學結晶學, , 不是化合物不是化合物(1)(1)硅氧四面體硅氧四面體SiO44-Si2O52-SiO44-Si2O52-Si4O104- Si4O10

4、4- 硅氧四面體硅氧四面體 鋁氧八面體鋁氧八面體 鋁氧八面體的構造圖示法鋁氧八面體的構造圖示法(2)鋁氧八面體鋁氧八面體(AlO69-Al4O1212-Al4OH8O44- )2、單位晶片、單位晶片(硅氧片、水鋁片硅氧片、水鋁片) Si2O52-硅氧四面體硅氧四面體 硅氧片硅氧片蜂窩狀蜂窩狀共用氧單位晶胞鋁氧八面體鋁氧八面體 Al2O6-6 水鋁片疏散狀水鋁片疏散狀立體側視圖共用共用2個氧原子個氧原子3、單位晶層、單位晶層 1:1型層狀硅酸鹽(高嶺石)晶體構造表示圖 11:1型型 一層硅層與一層鋁層重疊而成一層硅層與一層鋁層重疊而成2:12:1型層狀硅酸鹽蒙脫石晶體構造表示圖型層狀硅酸鹽蒙脫石

5、晶體構造表示圖 22:1型型 兩層硅層中間夾一鋁層兩層硅層中間夾一鋁層 2:1:12:1:1型層狀硅酸鹽綠泥石構造表示圖型層狀硅酸鹽綠泥石構造表示圖 32:1 :1型型 2:1型根底上添加一鋁層型根底上添加一鋁層(或鎂層或鎂層) 1:1型礦物 2:1型礦物 脹縮型 非脹縮型 晶層構造、膨脹性、電荷及膠體特性土壤膠體的構造 膠體微粒膠體微粒 膠粒膠粒 膠核膠核 雙電層雙電層 決議電位離子層決議電位離子層內內 補償離子層外補償離子層外 非活性離子層非活性離子層分散層分散層 土壤膠體的特性 土壤膠體比外表和外表能土壤膠體比外表和外表能 土壤膠體電荷土壤膠體電荷 土壤膠體有凝聚和分散的作用土壤膠體有凝

6、聚和分散的作用 土壤膠體的外表積土壤膠體的外表積土壤中常見粘土礦物的比外表積m2g-1膠體成分內外表積外外表積總外表積蒙脫石蛭 石水云母高嶺石埃洛石水化埃洛石水鋁英石700-750400-7500-500400130-40015-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800土壤膠體的比外表和外表積土壤膠體的比外表和外表積 土壤外表電荷和電位土壤外表電荷和電位 土壤電荷的原因和種類土壤電荷的原因和種類 1、永久電荷(permanent charge)* 永久電荷來源于礦物晶格內部離子的同晶置換。

7、 2、可變電荷(variable charge)* 隨pH的變化而變化的土壤電荷，這種電荷 稱為可變電荷。 零點電荷：假設在某個pH值時，粘土礦物外表上即不帶正電荷，也不帶負電荷，其外表電荷等于零，此時的pH值稱為零點電荷ZPC。可變電荷的成因主要是膠核外表分子或原子團 的解離：A. 含水氧化硅的解離B. 粘粒礦物的晶面上的OH和H的解離C. 腐殖質上某些官能團的解離D. 含水氧化和水鋁石外表的分子中OH的解離； pH 3.2 從上述四種情況來看，土壤膠體所帶的電荷從上述四種情況來看，土壤膠體所帶的電荷數量和性質與介質的數量和性質與介質的pH值有親密關系。值有親密關系。*影響土壤電荷數量的要素

8、主要有：影響土壤電荷數量的要素主要有： C. pH值值 主要影響可變電荷的數量。主要影響可變電荷的數量。 B. 土壤膠體的種類土壤膠體的種類 土壤質地完全一樣的兩種土壤，土壤質地完全一樣的兩種土壤，它們所帶的電荷數量可以完全不同。這是有膠體它們所帶的電荷數量可以完全不同。這是有膠體類型不同所致。類型不同所致。A. 質地普通來說，土壤的質地越粘，土粒越細，質地普通來說，土壤的質地越粘，土粒越細，其電荷總量也越多。所以粘土的電荷數量要比壤其電荷總量也越多。所以粘土的電荷數量要比壤土類和砂土類高得多。土類和砂土類高得多。陽離子交換作用* 在土壤中，被膠體靜電吸附的陽離子，普通都可以被溶液中另一種陽離

9、子交換而從膠體外表解吸。對這種能相互交換的陽離子叫做交換性陽離子，而把發生在土壤膠體外表的陽離子交換反響稱之為陽離子交換作用*。 陽離子交換陽離子交換作用特點 a、可逆反響 b、反響迅速 c、等量交換 陽離子交換才干 陽離子交換才干是指一種陽離子將膠體上另一種陽離子交換出來的才干。各種陽離子交換才干大小的順序為： Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+影響陽離子交換才干的要素有：a、電荷的數量 b、離子半徑和離子水化半徑， H+的交換力比兩價的Ca2+、Mg2+離子大。 c、離子濃度 離子半徑與吸附力離子半徑與吸附力 一價離子一價離子Li+Na+K+NH+4Rb+離子的真實半徑

10、離子的真實半徑(nm)0.0780.0980.1330.1430.149離子的水合半徑離子的水合半徑(nm)1.0080.7900.5370.5320.509強強 弱弱 陽離子交換量是評價土壤肥力的一個目的。它直接反響土壤可以提供速效營養的數量，也能表示土壤保肥才干、緩沖才干的大小。 CEC 20 *土壤陽離子交換量土壤陽離子交換量(cation exchange capacity)-CEC 是指土壤溶液為中性是指土壤溶液為中性pH = 7時，時，每千克土所含的全部交換性陽離子的厘摩爾每千克土所含的全部交換性陽離子的厘摩爾數稱為土壤的陽離子交換量。數稱為土壤的陽離子交換量。CEC：cmol(+

11、)kg-1 保肥才干低中高* * * *影響土壤陽離子交換量的要素有：影響土壤陽離子交換量的要素有：1 1質地質地 質地越粘重，含粘粒越多質地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽離子交換量也越大。的土壤，其陽離子交換量也越大。2有機質 OM % CEC3膠體的性質及構造蒙脫石 高嶺石4pH值 在普通情況下，隨著pH的升高，土壤的可變電荷添加，土壤的陽離子交換量也添加。質地砂土砂壤土壤土粘土CEC157815182530 不同類型土壤膠體的陽離子交換量不同類型土壤膠體的陽離子交換量 土壤膠體 CECcmol(+).kg-1 腐殖質蛭 石蒙脫石伊利石高嶺石倍半氧化物 200100-15070-9510-

12、403-152-4鹽基離子與鹽基飽和度鹽基離子與鹽基飽和度鹽基離子與致酸離子鹽基離子與致酸離子* * * * 在土壤里，被膠體吸附著的陽在土壤里，被膠體吸附著的陽離子，可以分為兩類：離子，可以分為兩類： 第一類是氫離子和鋁離子，它們是第一類是氫離子和鋁離子，它們是致酸離子，與土壤的酸度有親密關系。致酸離子，與土壤的酸度有親密關系。 第二類是其他的一些金屬離子，如第二類是其他的一些金屬離子，如Ca+2Ca+2、Mg+2Mg+2、K+K+、NH4+NH4+等，在古典等，在古典化學上，它們都稱為鹽基離子。化學上，它們都稱為鹽基離子。鹽 基 飽 和 度鹽 基 飽 和 度 ( b a s e s a t

13、 u r a t i o n ( b a s e s a t u r a t i o n percentage)BSPpercentage)BSP 在土壤膠體所吸附的陽離子中，鹽基在土壤膠體所吸附的陽離子中，鹽基離子的數量占一切吸附的陽離子的百分比，叫離子的數量占一切吸附的陽離子的百分比，叫鹽基飽和度鹽基飽和度* * * *。鹽基飽和的土壤具有中性或堿性反響；鹽基飽和的土壤具有中性或堿性反響；而鹽基不飽和的土壤那么具有酸性反響，為酸而鹽基不飽和的土壤那么具有酸性反響，為酸性土壤；性土壤； 克土）量陽離子交換量（毫克當克土）當量交換性鹽基總量（毫克鹽基飽和度100/100/ 100% 交換性離子

14、的有效度交換性離子的有效度 * * *影響交換離子有效度的要素主要有：影響交換離子有效度的要素主要有： 1 1陽離子飽和度陽離子飽和度 離子的飽和度越大，被解吸的時機就越離子的飽和度越大，被解吸的時機就越大，有效度就越大大，有效度就越大 2 2土壤中的互補離子效應土壤中的互補離子效應 3 3由交換性離子變為非交換性離子的有由交換性離子變為非交換性離子的有效度問題效度問題 互補離子與交換性鈣的有效性 土壤 交換性陽離子組成 小麥幼苗干重(g) 小麥幼苗吸鈣量(mg) ABC 40%Ca+60%H40%Ca+60%Mg40%Ca+60%Na 2.802.792.34 11.157.834.36 在

15、土壤膠體上各種交換性鹽在土壤膠體上各種交換性鹽 基離子之間的相互影響的基離子之間的相互影響的作用作用互補離子效應陪伴離子效應互補離子效應陪伴離子效應土壤膠體對陰離子的吸附與交換土壤膠體對陰離子的吸附與交換一土壤吸附的陰離子土壤中的陰離子依其吸附才干的大小可分為三類：1易被吸附的陰離子 最重要是：H2PO4- HPO42- PO43-HSiO3- SiO32- C2O42- 2吸附作用很弱或進展負吸附的陰離子Cl- NO3- NO2- 3中間類型的離子：SO42- CO32- 各種陰離子被土壤吸收的次序如下：F- 草酸根 檸檬酸根 H2PO4- HCO3- HBO3- SO42- Cl - NO

16、3-陰離子的負吸附陰離子的負吸附所謂陰離子的負吸附，是指距帶負電荷的膠所謂陰離子的負吸附，是指距帶負電荷的膠體外表越近，陰離子數量越少的景象。體外表越近，陰離子數量越少的景象。負吸附景象也受土壤特性影響，其它條件一負吸附景象也受土壤特性影響，其它條件一樣，那么負吸附景象隨著土壤膠體的數量和陽離子樣，那么負吸附景象隨著土壤膠體的數量和陽離子代換量的添加而添加。但隨陪伴陽離子價數的添加代換量的添加而添加。但隨陪伴陽離子價數的添加而減少，不同的粘粒礦物對負吸附的影響也不同，而減少，不同的粘粒礦物對負吸附的影響也不同，他們遞減的次序為：他們遞減的次序為： 蒙脫石蒙脫石 伊利石伊利石 高嶺石高嶺石這種情況也可歸因于膠體負電荷數量不同的這種情況也可歸因于膠體負電荷數量不同的緣故。緣故。帶負電荷愈多的土壤膠體，對陰離子的排斥作用愈強，負吸附作用愈明顯。陰離子專性吸附陰離子專性吸附 陰離子專性吸附是指陰離子進入粘土礦物或氧化物外表的金屬原子的配位殼中，與配位殼中的羥基或水合基重新配位，并直接經過共價鍵或配位鍵結合在固體的外表。這種吸附發生在膠體雙電層的內層，也稱為配位體交換吸附。產生專性吸附的陰離子有F-離子以及磷酸