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1、1、定义土壤阳离子交换作用：土壤胶体表面吸附阳离子与土壤溶液中的阳离子可相互交换的作用。一、土壤吸附性能类型第三节 土壤吸收性能和离子交换二、土壤阳离子交换作用二、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 + 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
2、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。一价离子Li+Na+K+NH4+Rb+离子的真实实半径(nm)0.07 80.09 80.13 30.14 30.149离子的水合半径(nm)1.00 80.79 00.53 70.53 20.509强 弱离 子 半 径 与 吸 附 力二、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（）有关CEC = S 土壤交换性阳离子
3、及CEC的测定方法NH4+Na+NH4+NH4+Na+NH4+Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ 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CEC20cmol(+)/kg 保肥力强2010cmol(+)/kg 中等10cmol(+)/kg 弱二、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CEC cmol(+)/kg腐殖质质蛭石蒙脱石伊利石高岭石200100-15070-9510-403-15二、土壤阳离子交换作用5、影响CEC的因素(1) 胶体的类型(2) 胶体数量二、土壤阳
4、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质地砂土砂壤土壤土粘土CEC157815182530二、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(4) 土壤PH 不同pH值下粘粒矿物的交换量粘土矿物不同pH值 阳离子交换 量* cmol(+)/kg2.5-6 7蒙脱石951005高岭石4106* pH等于7时的增加值二、土壤阳离子交换作用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
5、补离子与交换性钙的有效性土壤交换性阳离子 组成小麦幼苗干 重(g)小麦幼苗吸钙量 (mg)A B C40% Ca+60%H 40%Ca+60%Mg 40%Ca+60%Na2. 80 2.79 2.341 1.15 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l致酸离子：H+ 、Al3+l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(+)/kgCEC cmol(+)/kg100 例：CEC=50 cmol(+)/kg
6、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_10+5+10+5cmol(+)/kg 50 cmol(+)/kg100 60n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。n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。n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l盐基饱和度 80 土壤肥沃l盐基饱和度 50 80 中等肥力水平l盐基饱和度 50 土壤肥力较
7、低ESPexchangeable sodium percentage 指交换 性钠离子占交换性阳离子总量的百分数。SARsodium adsorption ratio 指溶液中Na+ 浓度与Ca2+、Mg2+浓度之和的平方根的 比值。ESRexchangeable sodium ratio 指溶液中交 换性钠与交换性Ca2+、Mg2+离子浓度之 和的比值。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。 1通过土壤胶体表面的（Al、Fe）OH基，附着一个质子（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
8、-NH2 + H+ + Cl- = R-NH3+ + Cl- = RNH3Cl土壤胶体带正电荷的方式：（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- PO43-HsiO3- SiO32- C2O42-2吸附作用很弱或进行负吸附的阴离子Cl- NO3- NO2-3中间类型的离子：SO42- CO32-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，
9、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。（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：蒙脱石 伊利石 高岭石这种情况也可归因于胶体负电荷数量不同 的缘故。带负电荷愈多的土壤胶体，对阴离子的排斥作用愈强，负吸附作用愈明显。（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。 溶液浓度阴离子种类pH 影响阴离子吸附的因素：离子交换对土壤肥力的影响1.土壤离子交换对土壤养分状况的影 响2.影响土壤的酸碱性3.影响土壤的缓冲性4.影响土壤的物理性质
