土壤学11、12、13、14(孔性、结构性、耕性及缓冲性)

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1、Chap. 11 土壤孔性1 土壤孔性的概念b土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内 部的空隙叫做土壤孔隙。b土壤孔性包括孔隙度（孔隙的数量）和 孔隙类型（孔隙的大小及其比例），前 者决定着土壤气、液两相的总量，后者 决定着气、液两相的比例。Chap. 11 土壤孔性2 土壤孔隙度b土壤孔隙度是单位容积土壤中孔隙容积 占整个土体容积的百分数。它表示土壤 中各种大小孔隙度的总和。一般是通过 土壤容重和土壤密度来计算。b土壤孔隙度= 1- （容重）/相对密度 100%Chap. 11 土壤孔性土壤孔隙度=孔隙容积/土壤容积 100% =（土壤容积-土粒容积）/土壤容积 100%=1-（土粒容积/土壤容

2、积） 100% = 1-（土粒重量/土粒密度）/（土壤重 量/容重 ） 100%= （1-容重/土粒密度）100%Chap. 11 土壤孔性b土粒密度：单位容积（无粒间孔隙）的 固体土粒的干重。单位为： g/cm3b土粒相对密度：与4 时水的密度的比 值。b土粒密度的大小主要决定于土壤矿物的 密度和有机质的密度。有机质的密度为 1.25-1.40 g/cm3；矿物密度大多在2.6-2.7 之间；一般取土粒（土壤）密度为2.65 g/cm3Chap. 11 土壤孔性Chap. 11 土壤孔性b土壤容重：是指单位容积土体（包括孔 隙在内的原状土）的干重。单位为 g/cm3或t/m3。一般旱地土壤容

3、重大体 在1.001.80 g/cm3之间。b土壤容重是一个重要的参数：b反映土壤松紧度b计算土壤的重量b计算土壤中各组分（如土壤水分、有机质、养分和 盐分等）的含量b土壤孔隙比Chap. 11 土壤孔性3 土壤孔隙类型b当量孔径: 是指与一定的土壤水吸力相 当的孔径,它与孔隙的形状及其均匀性 无关。土壤水吸力与当量孔径的关系式 为：d = 3/T d为孔隙的当量孔径（mm） 、 T为土壤水吸力（100Pa）b当量孔径与土壤水吸力成反比，土壤水 吸力愈大，则当量孔径愈小。Chap. 11 土壤孔性3 土壤孔隙类型 非活性孔：又称无效孔、束缚水孔。 这是土壤中最细微的孔隙，当量孔径一 般1.51

4、05Pa。 毛管孔隙：当量孔径约为0.2-0.02mm, 土壤水吸力1.5104Pa-1.5105Pa,具 有毛管作用。 通气孔隙：当量孔径0.2mm,相应的土 壤水吸力17, 塑性土（壤土）17-7，弱塑性土 （砂壤）7，无塑性土（砂土）0。Chap. 13 土壤耕性影响土壤可塑性的因素： 代换性阳离子：代换性钠离子因水化度 大，使土壤分散，因此可塑性增大。相 反，钙离子因具有凝聚作用可减少土壤 的可塑性。 土壤有机质：有机质能提高土壤上、下 塑限，但一般不改变其塑性值。Chap. 13 土壤耕性3.胀缩性b土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩 的特性称为土壤胀缩性。b土壤胀缩性强会对植物根系

5、产生机械损 伤，易拉断植物根系。b影响土壤胀缩性的主要因素是土壤胶体 ，蒙脱石由于晶层间结合不紧，水分容 易进入而使晶层间距拉开，其胀缩性远 较晶层结合紧密的高岭石大。Chap. 13 土壤耕性3 注意土壤耕作、改良土壤耕性 （1）防止压板土壤： 耕作土壤在降雨， 灌溉，人、畜践踏与农机具等作用下由 松变紧的过程称为土壤压板过程。 （2）注意土壤的宜耕状态和宜耕期： （3）改良土壤耕性： 可通过增施有机肥 料、合理排灌、适时耕作等方法改良土 壤耕性。 （4）少、免耕技术Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能1 土壤胶体的概念b土壤胶体：土壤中粒径 Al3+ Ca2+ Mg2+ H+ NH4+

6、 K+ Na+b电解质浓度对胶体的凝聚也有很大影响:浓度 大,可促使凝胶形成。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用土壤吸收性能是指土壤能吸收和保留土壤溶液中 的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及 微生物的能力。土壤吸收性能亦称土壤吸收保 肥性能。 1. 土壤吸收性能类型 （1）机械吸收性：是指土壤对固体物体的机械 阻留，如施用有机肥时，其中大小不等的颗粒 ，均可被保留在土壤中。 这种吸收作用取决于土壤的孔隙状况。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 （2）物理吸收性：这种吸收性能是指土壤对分 子态物质的保持能力，它表现在某些养分聚

7、集 在胶体表面，其浓度比在溶液中为大，另一些 物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大， 前者称为正吸附，后者称为负吸附。 产生这种作用的原因是由于固体颗粒界面上的表 面自由能的作用。 气态物质（水气、CO2、NH3等）和细菌的吸附也 是物理吸附。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 （3）化学吸附性：是指易溶性盐在土壤中转变 为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程。 这种吸收是纯化学作用过程。 （4）物理化学吸收性：是指土壤对可溶性物质 中离子态养分的保持能力。 这种吸收是以物理吸收为基础，又呈现出化学反 应相似的特性。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤

8、胶体的交换吸附作用 （5）生物吸收性：是指土壤中植物根系和微生 物对营养物质的吸收，这种吸收作用的特点是 选择性，并且具有累积和集中养分的作用。 上述五种吸收性不是孤立的，而是相互联系、相 互影响的，都具有重要的意义。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 2. 土壤物理化学吸收性能 土壤物理化学吸收性能即是土壤离子交换作用。 分为土壤阳离子交换作用和阴离子交换作用 （1）土壤阳离子交换作用K+Ca2+ + 2KCl = K+ + CaCl2b离子从溶液中转移到胶体上的过程，称为离子 的吸附过程；原来吸附在胶体上的离子转移到 溶液中的过程，称为离子的解吸过程。土壤胶

9、体土壤胶体Cation Exchange Capacity- - - - - - - - - -S O I LCa+2Mg+2Al+3K+Ca+2Mg+2H+Ca+2H+CaCa+2+2MgMg+2+2KK+ +AlAl+3+3CaCa+2+2HH+ +MgMg+2+2HH+ +MgMg+2+2CaCa+2+2KK+ +Ca+2CaCa+2+2Exchangeable CationsAlAl+3+3H+K+HH+ +Mg+2Ca+2MgMg+ + 2 2ReserveReserveActiveActiveActiveActiveChap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用

10、 阳离子交换作用特点： a. 可逆反应 b. 反应迅速 c. 等量交换 它是等量电荷对等量电荷的反 应。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 阳离子交换能力 阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上另一种 阳离子交换出来有能力。各种阳离子交换能力 大小的顺序为： Fe3+ Al3+ H+ Ca2+ Mg2+ NH4+ K+ Na+b影响阳离子交换能力的因素有： a. 电荷的数量 b. 离子半径和离子水化半径 c. 离子浓度Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 阳离子交换能力 b. 离子半径和离子水化半径 同价离子的半径增大，则单位表面积的

11、电 荷量（电荷密度）减少，电场强度减弱 ，故对极性水分子的吸引力小，离子外 围的水膜薄，水化半径减少，因而离负 电胶体的距离较近，相互吸引力较大， 具有较强的交换能力。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 土壤阳离子交换量（Cation Exchange Capacity CEC） 阳离子交换量（或吸收容量）是指在一定pH值条 件下每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离 子的厘摩尔数（cmol/kg）。 土壤阳离子交换量可以作为土壤保肥力的指标， CEC的大小，受下述因素的影响： a、胶体数量 b

12、、胶体类型 c、土壤pH值Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能Structure of Humic AcidR-C00-R-C00-R-C00-R-C00-R-C00-Contributes to high CEC200 cmol(+)/kgChap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用土壤的盐基饱和度b土壤胶体吸附的阳离子分为两类，一类是盐基 离子，包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等；另 一类是致酸离子，即H+、Al3+。土壤中交换性 盐基离子总量cmol/kg占阳离子交换量cmol/kg 的百分数称为土壤的盐基饱和度，即：b盐基饱和度 = 交换性盐基总

13、量/阳离子交换量 100%Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用影响交换性阳离子有效度的因素 a. 交换性阳离子的饱和度 离子饱和度：土壤吸附的某离子量占土壤全部阳 离子量的百分数。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 b. 陪伴（补）离子效应 土壤胶体上同时吸附着多种阳离子，对其中某种 离子来说，其余的各种离子都称为它的陪补离 子。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 c. 阳离子的非交换性吸收（专性吸附） 专性吸附的阳离子均为非交换性离子，其 反应也不完全遵循可逆反应和等量交换 的规则。 1） 阳离子与

14、氧化铁、铝及其水合物胶体表 面氧的结合作用Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用OH -1 O-M 0 Fe +M2+ Fe +H+OH OHOH -1 O-MOH -1 Fe +MOH Fe +H+OH OHChap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 c. 阳离子的非交换性吸收（专性吸附） 2） 矿物固定、晶穴固定：NH4+、K+离子被固 定在硅氧四面体联成的六边型晶穴中，不能被 交换出来的现象。 阳离子专性吸附的意义： 富集作用地球化学探矿 调控金属元素的生物毒性和生物有效性Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作

15、用 （2）阴离子的交换吸附 阴离子的交换吸附是指土壤中带正电荷的 胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离 子相互交换的作用。 这种交换作用与阳离子交换作用一样，服 从质量作用定律，但土壤中的阴离子往 往与化学固定等交织在一起，很难分开 。Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 （2）阴离子的交换吸附 阴离子吸附类型 a、易于被土壤吸附的阴离子（磷酸根、H2PO4-、 HPO42-、PO43-，硅酸根HSiO3-、SiO32-），这些离 子也易与阳离子反应产生难溶性化合物； b、很少或根本不被吸附的阴离子（Cl-、NO3-、 NO2-） 这些离子常常出现负吸附； c、介于上述两者之间的阴离子（SO42-、CO32-、 HCO3-）Chap. 14 土壤胶体与土壤吸收性能5 土壤胶体的交换吸附作用 （2）阴离子的交换吸附影响土壤对阴离子吸收的因素 a、阴离子的价数 Cl- 、NO3- ZPC)OH