1、名詞解釋1.硅氧四面體和鋁氧八面體：硅氧四面體：簡稱四面體，其基本結構是由一個硅離子（Si4+）和四個氧離子（O2-）所構成，排列方式是以三個氧離子構成三角形為底，硅離子位于底部三個氧離子之上的中心低凹處，第四個氧則位于硅離子的頂部，恰恰把硅離子蓋在氧離子的下面。像這樣的構造單位，若鏈接相鄰的三個氧離子的中心，可構成假想的四個三角形的面，硅離子位于這四個面的中心，所以我們稱這種結構單位為硅氧四面體。鋁氧八面體：八面體基本的結構是由一個鋁離子（Al3+）和六個氧離子（O2-）或氫氧離子所構成。六個氧離子或氫氧離子排列成兩層，每層都由三個氧離子或氫氧離子排列成三角形，但上層氧的位置與下層氧交錯排列

2、，鋁離子位于兩層氧的中心空穴內。像這樣的構造單位，若連接相鄰的三個氧離子的中心，可構成假想的八個三角形的面，鋁離子位于這八個面的中心，所以我們稱這種單位為鋁氧八面體。2.永久電荷和可變電荷：永久電荷：成礦過程中由不同價離子在礦物晶格內相互同晶置換所產生的電荷，不受介質pH值和電解質濃度的影響而被稱為永久電荷。（具有這種電荷的表面叫帶永久電荷的表面）可變電荷：土壤中的有機質、金屬氧化物、水合氧化物和氫氧化物的表面以及層狀硅酸鹽礦物的斷鍵邊面，從介質中吸附離子或向介質中釋放質子所產生的，隨介質pH和電解質濃度變化而變化的電荷，稱為可變電荷。2 / 163.專性吸附（化學吸附）和物理吸附專性吸附（化

3、學吸附）：在含大量濃度的介質離子時（103倍以上），或在吸附自由能中非靜電因素的貢獻比靜電因素貢獻大時，土壤對痕量待測離子的吸附作用稱為專性吸附。（其特性有：1）專性吸附是依靠化學作用/非靜電因素，包括化學鍵（共價鍵、配位鍵）、氫鍵；2）發生在雙電層內層，吸附離子在表面形成化學鍵，可發生于同電性表面；3）其反應不可逆或不完全可逆，不遵守質量作用定律；4）專性吸附可改變體系pH值和表面電荷，吸附陽離子，代換出H+，使體系的pH值降低，表面正電荷增加，吸附陰離子，代換出OH-,使體系pH值升高，表面負電荷增加；5）主要影響因素有被吸附離子，膠體本性和pH值；6）主要載體：有機質和氧化物，專性吸附是

4、pH值函數，整個曲線為S形；7）代表離子:H2PO4-,Cu2+/Zn2+,Ni2+,Pb2+）物理吸附：這種類型吸附是通過土壤離子間的靜電引力和熱運動的平衡作用，將離子保持在雙電層的外層，即擴散層；具有可逆性，可以等當量互相置換，并遵守質量作用定律。（一般高價離子比低價離子易吸附，同價離子，水合半徑小的優先被吸附，非專性吸附的吸附量大小除隨本身濃度增加而增加外，主要受電荷和電位決定；在可變電荷表面，電荷受pH值影響，電解質和陪伴離子的類型、共價離子及其濃度、溶劑的價電常數和溫度等，都對非專性吸附有不同程度的影響。）4.擴散和質流擴散：當根系截獲和質流作用不能向植物提供足夠的養分時，根系不斷的

5、吸收可使根表有效養分的濃度明顯降低，并在根表垂直的方向上出現養分濃度梯度差，從而引起土體養分順濃度梯度向根表運輸，這種養分的遷移方式叫養分的擴散作用。一般來講，只要出現養分的濃度梯度，就會發生養分從高濃度區向低濃度區的擴散轉移，這種遷移一般具有速度慢距離短的特點。質流：植物的蒸騰作用和根系吸水造成根表土壤與土體之間出現明顯水勢差，土壤溶液中的養分隨著水流向根表遷移，稱為質流。養分通過質流方式遷移的距離比擴散的距離長，某種養分通過質流到達根部的數量，取決于植物的蒸騰率和土壤溶液中該養分的濃度。5.土壤有機質的礦質化和腐殖質化土壤有機質的礦質化與腐殖質化：土壤有機質的轉化包括礦質化和腐殖化兩個過程

6、，前者是復雜的有機質分解轉化為簡單的無機物的過程，后者是分解中間產物合成復雜的膠體狀態的高分子聚合物的過程。礦化過程：有機化合物在微生物酶的作用下發生氧化反應，徹底分解而最終釋放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等營養元素在一系列特定反應后，釋放成為植物可利用的礦質養料，這一過程稱為有機質的礦化過程。腐殖質化：各種有機化合物通過微生物的合成或在原植物組織中的聚合轉變為組成和結構比原來有機化合物更為復雜的新的有機化合物，這一過程稱為腐殖質化過程。6.硝化和反硝化硝化：指銨態氮轉化為硝態氮的氧化過程總稱為硝化作用。其過程分為兩個階段進行，第一步由亞硝酸細菌把銨態氮氧化為亞硝態氮；第二步是由硝化細

7、菌把亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽。反硝化：是指通過微生物把硝態氮還原為氣態氮的過程。反硝化作用通常在嫌氣條件下進行，一般是微生物得不到必須的氧氣時，利用硝態氮作為電子受體，而產生還原性氮。反硝化過程首先是把硝態氮還原為亞硝態氮，這是通過硝酸還原酶進行的，然后經過一系列中間產物，最后生成氧化亞氮或氮氣。5.吸附和交換：吸附：離子吸附指土壤顆粒與離子之間的相互作用，土壤膠體本身帶有負電荷，可以將溶液中的陽離子吸附在自己表面，這種吸附式通過靜電引力進行的。交換：離子交換是離子與離子之間的相互作用。土壤膠體吸附的陽離子，在土壤溶液中存在著其他陽離子，溶液中的陽離子可以將膠體中的陽離子代換下來，即溶液中的離子與

8、膠體表面的陽離子互換位置，這種現象稱為離子交換。1. 土壤中的層狀硅酸鹽有哪幾類？試以高嶺石、伊利石和蒙脫石為例，說明土壤中的常見硅酸鹽礦物的性質？答：層狀硅酸鹽根據其構造特點和性質，分為4個類組：高嶺組（1：1型礦物）、蒙蛭組（2：1型膨脹性礦物）、水化云母組（2：1型非膨脹性礦物、或伊利組礦物）、綠泥石組。高嶺石：屬1：1型礦物，晶層有一層硅片和一層鋁片重疊而成，硅片和鋁片的比例為1：1，晶層電荷為零，晶層與晶層間沒有陽離子，氧和氫氧離子是通過氫鍵直接連接的，所以高嶺石膨脹性非常小。由于晶層內部硅片和鋁片中沒有或極少同晶替代現象，其負電荷來源主要是晶體外表面斷鍵或是晶體邊面IH基在堿性及中

9、性條件下的離解，因此陽離子代換量較低，一般只有3-15cmol（+）/Kg。高嶺石膠體性質弱，顆粒膠其它的硅酸鹽粘土礦物粗，可塑性、粘結性吸濕性都較弱。高嶺石在我國南方熱帶和亞熱帶土壤中普遍存在。蒙脫石：屬于2：1型晶層礦物，有二層硅片夾一層鋁片構成，硅片和鋁片的比例為2：1。該組礦物晶層的頂層和底層兩個基面都由Si-O面所構成，當兩個晶層相互重疊時，晶層相互間只能形成很小的分子引力。晶層間的結合力很弱，故晶層的脹縮性很大。蒙脫石同晶替代現象普遍，主要發生在鋁片中，一般是Mg2+代替Al3+，使粘土礦物帶有大量的負電荷，其陽離子交換量可高達80-120 cmol（+）/Kg。同時由于蒙脫石顆粒

10、呈片狀，其總表面積大，80%為內表面，因此可塑性、粘結性和吸濕性都很顯著，對耕作不利，蒙脫石在我國東北、華北和西北地區土壤中分布廣泛。伊利石：晶層結構與蒙脫石相似，由兩層硅片夾一層鋁片組成，硅片和鋁片的比例也為2：1。伊利石晶層間吸附有鉀離子，鉀離子半陷在晶層層面6個氧離子所構成的晶穴內，它同時受相鄰兩晶層負電荷的吸附，因而對相鄰兩晶層產生了很強的鍵聯效果，連接力很強，使晶層不易膨脹。伊利石同晶替代較普遍主要發生在硅片上，但部分電荷被K+所中和，陽離子交換量介于高嶺石和蒙脫石之間，20-40 cmol（+）/Kg。由于伊利石顆粒大小介于高嶺石和蒙脫石之間，因此其可塑性、粘著性和吸濕性都介于高嶺

11、石和蒙脫石之間。伊利石廣泛分布于我國多種土壤上，尤其在西北、華北干旱地區土壤上含量較高。2什么是土壤膠體電荷零點（PZC）？金屬離子價數和土壤離子的專性吸附對PZC有什么影響？電荷零點：在土壤可變電荷中，溶液偏酸或是偏堿都會使粘粒表面電荷發生變化，若在某一個pH值時，粘粒表面既不帶正電荷，也不帶負電荷，其表面電荷等于零，這時的體系pH值稱為電荷零點。電荷零點是具有羥基化可逆表面膠體的一項重要參數。當溶液的pHPZC時，表面-OH失去H+，在氧化物表面上帶負電荷。1） 金屬離子價數對PZC的影響：PZC首先決定于金屬離子（M）對電子親和力的大小，M價數與PZC有一定關系：一價離子氧化物（M2O）

12、PZC11.5;二價離子氧化物（MO）8.5PZC12.5三價離子氧化物（M2O3）6.5PZC10.5四價離子氧化物（MO2）0PZC7.5其他離子氧化物（M2O5 、MO3）PZC52）土壤中主要粘粒和氧化物的PZC：PZC有一定范圍，因為受水化程度的影響。2） 土壤PZC取決于礦物組成。PZC受專性吸附影響：專性吸附陰離子（H2PO4，F-）,PZC降低專性吸附陽離子（Cu2+，Zn2+）,PZC升高3根據土壤磷酸平衡關系，說明酸性土壤和堿性土壤中磷酸根的主要形態；并分析說明為什么土壤溶液中磷酸根的含量通常不會超過1ppm？ 答：1）土壤溶液中以正磷酸鹽（H3PO4）為主，其形態也最為穩

13、定。H3PO4是三元酸，可逐步解離，形成3種磷酸根：H3PO4 =（K1） H2PO4- + H+ =(K2) HPO42- + H+ =(K3) PO43- + H+25 oC 時的解離常數分別為：K1= H+ H2PO4-/ H2PO4-=7.5 10-3 (1)K2= H+ HPO42-/ H2PO4-=6.3 10-8 (2)K3= H+ PO43-/ HPO42-=4.4 10-13 (3)從這些式子可看出，解離常數不但決定于各個酸根之間的濃度比，而且還和氫離子的濃度有關，把上式還算為pK值，可得出：可見，解離常數不僅取決于各磷酸根的濃度比，而且與H+濃度有關。取負對數，得：pK1=

14、pH-lg H2PO4-/ H2PO4-=2.16 (4) pK2=pH-lg HPO42-/ H2PO4-=7.20 (5) pK3=pH-lg PO43-/ HPO42-=12.32 (6)可見，各種磷酸根離子在溶液中的濃度比和pH有關。在不同的pH溶液中，各種磷酸根離子的濃度時不相等的。游離酸根只在pH4一下的溶液中存在，在pH3-7范圍內，以H2PO4-為主。在pH7-12范圍內，以HPO42-為主，一般土壤在pH4-9，因此可以認為，在酸性土壤溶液中以H2PO4-為主，而在堿性土壤中以HPO42-為主。2）磷酸鐵、鋁是酸性土壤上主要的固相磷酸鹽礦物。土壤溶液中的磷酸離子的濃度在很大程

15、度上也決定于磷酸鐵、鋁礦物的溶解度。土壤中的磷酸鐵、鋁礦物主要是磷鋁石、粉紅磷鐵礦和其中間產物磷鋁鐵石，都是溶解度很小的化合物，只有10-3510-29，在pH5左右條件下，與固相平衡的H2PO4-濃度也不會超過10-510-6mol/L（相當于0.3-0.03mg/Kg）,4.試以土壤氮轉化-損失的某一途徑（硝化、反硝化、氨揮發）為例，論述怎樣合理施肥才可有效控制氮的損失？反硝化作用是通過微生物把硝態氮還原為氣態氮的過程。這一過程通常導致土壤有效氮的損失。反硝化過程通常在嫌氣條件下進行，一般是微生物得不到必需的氧氣時，利用硝態氮作為電子接受體，而產生還原性氮。反硝化作用進行的條件包括通氣性、

16、酸度和溫度，其中通氣性是最關鍵的條件，因此保持良好的排水條件是減少氮肥損失的重要條件。此外pH在酸性條件下，發生較弱，隨著pH升高而逐漸增強，pH7.5-8.2時最快，大于8.2時又抑制反硝化作用。溫度也是影響反硝化的因素之一，在小于2-3C時，很少有反硝化現象產生，但在10C以上則反硝化隨溫度上升而加強，直至75C后才開始下降，因此在田間，反硝化作用隨溫度升高會逐漸加強。因此，在旱地土壤中，加強排水和不斷松土，使土壤含水量保持在田間持水量以下，并增加土壤的通氣性，能有效地控制反硝化作用。而在水田中，由于經常漬水，還原性較強，由于反硝化作用造成的氮素損失每天多達10mgKg以上，防止氮素損失的

17、主要途徑，主要是減少硝態氮的形成，如氮肥深施、耘田破壞氧化層等，對減少反硝化作用有一定效果。5試根據粘粒礦物的結構特點，說明伊利石類礦物層間K有效性較低（屬于非交換態）伊利石的構造和蒙脫石很相似，不同之處為：由同晶代換引起的凈電荷，伊利石每晶胞為1.3-1.5，蒙脫石大約為0.65，伊利石上剩余電荷的位置多半在四面體片中，與單位晶層的表面接近，把持平衡離子的力量強，平衡離子是鉀離子，而鉀離子是12配位，正好鑲嵌在上、下硅氧片的六角網孔之中，故伊利石構造單位晶層是比較固定的，極性離子不容易進入層間，其平衡的陽離子不能交換，所以不能引起膨脹。蒙脫石的同晶代換作用主要是在八面體片中，即在單位晶層的中央，對平衡離子的吸附能力較弱，故代換性和膨脹性都比伊利石強。 6南方土壤和北方土壤有機硫礦化有什么不同？試從元素態硫氧化的環境因素，分析說明硫磺的合理施用技術。1）南方土壤一般pH較低，同時降雨也較多，不利于有機硫的礦化，有機硫礦化需要較高的pH值，一般在pH7以下，礦化速率和pH值呈直線相關；pH以上，礦化速率更快，因此在南方酸性土壤上施用石灰，有利于有機硫的釋放。而北方土壤pH值較南方土壤高，且多為旱作或灌溉農業，土壤通氣狀況良好，有利于有機硫的礦化。2）元素態S的氧化需要較好的通氣條件，土壤通氣條件好，有利于元素S氧化，因此施用S肥后要保持土壤通氣，減少漬水。其次是溫度，S的氧