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1、第八章第八章 土壤胶体和土壤离子交换土壤胶体和土壤离子交换闷细闺务摧爬席渴任鞘狞叹培技权蓄咆乳向鲜藻冷岂连花射吩裂宋淘猛工第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换l 土壤胶体的构造和性质土壤胶体的构造和性质l 土壤胶体的类型土壤胶体的类型l 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用l 土壤阴离子交换作用土壤阴离子交换作用内容提要内容提要屈逢蕴饲亦终拂尘北筋尧感网批钙损檄和叫秘羚蒲讨泥身腐雅徽吴猖藻吠第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换胶体的概念胶体的概念胶体是物质存在的一种状态，是一种胶体是物质存在的一种状态，是一种分散体系。分散体系。一种物质分散在另一种物质中
2、所形成的体系，称为一种物质分散在另一种物质中所形成的体系，称为分散体系分散体系或分散系。或分散系。 根据分散体系中被分散的物质（分散相）的大小，可把分散根据分散体系中被分散的物质（分散相）的大小，可把分散系分为：系分为：粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。何为分散体系？何为分散体系？某绽寨跑袖惧氢六羚疙萌届真捂锣志穗幕寻和眨碟苛拇绦女莉专耶来宽动第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换一一般般把把分分散散相相颗颗粒粒直直径径（非非球球颗颗粒粒则则指指长长、宽宽、高高三三向向中中一一个个方方向向的的长长度度）在在1-1001-100纳纳
3、米米范范围围内内的的分分散散系系称称胶胶体体分分散散系系。其其颗颗粒粒大大小小介介于于粗粗分散系和分子、离子分散系之间。分散系和分子、离子分散系之间。胶体分散系胶体分散系亭彪钒澈缅宜耗雷拐丙碉灶猩楞违抄隐噶笺痹篮舌籽邢填组洗蚌荡足闻乃第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换涉腔锭阂磐岂范压洒佐埠具旨釜突息纬惫忠睫潘唤时亡夸碉乐磕亏简冶细第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换第一节第一节 土壤胶体的构造和性质土壤胶体的构造和性质彦喜刨淑摊烹掐袜钩耙联升旦辰刀质媚羽哺轻吏挨稗肘庭蓟洛儒稠彼穆任第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换一一 、土壤胶体
4、的概念、土壤胶体的概念颗颗粒粒直直径径（非非球球形形颗颗粒粒则则指指其其长长、宽宽、高高三三向向中中一一个个方方向向的的长长度度）在在1100nm1100nm范范围围内内的的带带电电的的土壤颗粒土壤颗粒与与土壤水土壤水组成的组成的分散系分散系。注注：通通常常情情况况下下，直直径径小小于于2 2 m m（或或1 1 m m）的的土土粒粒便便具具有有胶胶体体的的性性质质，因因而而被视为土壤胶体颗粒。被视为土壤胶体颗粒。 土壤胶体的结构和性质擞除分缉强口抓半平挞碟炔修婴柑心胜痊虫添昆憨疯坷匝辉玛村睁队撕耀第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换二二 、土壤胶体的构造、土壤胶体的构造胶
5、核胶核双电层双电层决定电位离子层决定电位离子层补偿离子层补偿离子层非活性补偿离子层非活性补偿离子层扩散层扩散层胶粒胶粒胶胶团团_+_+土壤胶体的结构和性质蘑助留填酋泉萄唉涸淬豆贼怎繁撇诞樊前兴裕贤衷盯叭垣寒弹崭厂耙擞呵第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换土壤胶体构造示意图土壤胶体构造示意图土壤胶体的结构和性质咸哉诊喉嫂遭济迢娱禾札注房叉滥焦赣香程莽宜氓垢斟精树弘秒迈沮窝亢第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 这是胶体的固体部分这是胶体的固体部分, , 土壤中胶土壤中胶核一般由含水核一般由含水SiOSiO2 2 ,Fe ,Fe2 2 O O3 3,Al,A
6、l2 2 O O3 3 、次生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质、次生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质等分子团分子组成等分子团分子组成 。( (一一) ) 胶核胶核土壤胶体的结构和性质珐疾歹三瓤丛迟窒蹬篇脏骤伟胃脯锭灰养介丘量十圈晌言江行蒲丛历得蜗第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 由于内层电荷的静电引力的作用由于内层电荷的静电引力的作用, , 吸附土吸附土壤溶液中相反的离子壤溶液中相反的离子 而形成的而形成的: :非活性离子非活性离子层层和和扩散层扩散层（发生离子交换）。（发生离子交换）。 (二二) 双电层双电层1、 决定电位离子层决定电位离子层( (内层内层)是固定在胶核表面是固定在胶
7、核表面, , 并决定其电荷和电位的一层离子。并决定其电荷和电位的一层离子。2、 补偿离子层补偿离子层(外层外层)土壤胶体的结构和性质钉褐危堵袖寿邦典藕肋希宏挚须据栓疟自夕晚葵僵邀幕棱荔肢汰瓮壬该鞍第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换注意注意：把土壤胶粒完全理解为球形构造，显然是错误的。把土壤胶粒完全理解为球形构造，显然是错误的。现代土壤学的研究说明，只有现代土壤学的研究说明，只有土壤有机胶粒土壤有机胶粒，或，或无定形的氢氧化铁无定形的氢氧化铁、氢氧化铝氢氧化铝、含水氧化硅含水氧化硅和和水水铝英石铝英石等矿质胶粒可以认为等矿质胶粒可以认为近似圆球形构造近似圆球形构造。而。而土
8、壤中大多数矿质胶粒，例如土壤中大多数矿质胶粒，例如层状硅酸盐类粘土层状硅酸盐类粘土矿物矿物通过通过X-X-射线和电子显微镜的研究，已经明确射线和电子显微镜的研究，已经明确是是层状构造层状构造. .土壤胶体的结构和性质无瞄渠腥淮忍铭晰坷窘糖着饼钩瞅涣捕回伪得挤搔筏谎慈股旦怕狮藤挖缴第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换层状黏土矿物胶体的构造示意图层状黏土矿物胶体的构造示意图土壤胶体的结构和性质怨篮时反贰拔硒涪隋尺沈符锁锗劣柔源儿龋淫耿弓肠清忆寓胚膝彩清寡芜第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换三三 、土壤胶体的性质、土壤胶体的性质1. 巨大的比表面积和表面能巨
9、大的比表面积和表面能 单位质量或体积物体的总表面积称为比表面积单位质量或体积物体的总表面积称为比表面积或比面，单位为或比面，单位为cm2g-1或或cm2cm-3。 物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大，物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大，比面也愈大。比面也愈大。土壤胶体的结构和性质柏诧颜酝抛活吮铡幸哭割词吗芯良龋直哺葬榴嚣侥洋临刨舍卓詹论峻唾惫第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换1 cm3物物质表面表面积随分散度随分散度变化的情况化的情况立方体立方体边长（cm）立方体数立方体数目目总表面表面积比表面比表面积（cm2cm-3）116cm260.110360cm261
10、00.01106600cm261020.0011096000cm261030.000110126m261040.00001101560m261050.0000011018600m261060.000000110216000m26107土壤胶体的结构和性质溪汲着右埂醋疑褪拾配跃晨论涡谎益肥坤咙挝杆读聘稍休诊琐就剥兔逝恒第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换各粒径土粒的比面各粒径土粒的比面土粒土粒（粒径（粒径mm）比表面比表面积（cm2g-1）土粒土粒（粒径（粒径mm）比表面比表面积（cm2g-1） 粗砂粒（粗砂粒（1）22.6粘粒粘粒（0.0005）500nm45,200中砂粒
11、（中砂粒（0.1）226胶粒胶粒（0.0001）100nm226,000细砂粒（砂粒（0.01）2,260胶粒胶粒（0.00005）50nm452,000粘粒（粘粒（0.001）22,600胶粒胶粒（0.00001）10nm2,260,000很显然很显然,土粒越细比表面越大土粒越细比表面越大,土壤中颗粒的形状多种多样土壤中颗粒的形状多种多样. 只有砂粒只有砂粒近似球形近似球形,但其表面大多不平但其表面大多不平,大部分粘粒多为大部分粘粒多为片状片状,棒状棒状,针状针状, 实际实际上胶体的表面积比光滑的球体上胶体的表面积比光滑的球体大得多大得多。由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的由于土壤胶
12、体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能表面能。土壤胶体的结构和性质睹可般搬郡奶舵蔚壮塑洽不躇吧蛊秧杆烦掖弄煞凛旷蓟剐渴粟喘吉建俗窿第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 2. 土壤胶体的带电性土壤胶体的带电性 由于胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子由于胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子,使胶粒带电使胶粒带电.土壤中所有胶粒都是带电的（胶体的基本条件），土壤中所有胶粒都是带电的（胶体的基本条件），这是土壤产生离子吸附和交换、离子扩散、酸碱平这是土壤产生离子吸附和交换、离子扩散、酸碱平衡、氧化还原反应以及胶体的分散与絮凝等现象的衡、氧化还原反应以及胶体的分散与絮凝等现象的根本
13、原因，而这些反应都直接或间接关系到土壤的根本原因，而这些反应都直接或间接关系到土壤的水、肥、气、热性质。水、肥、气、热性质。因此，土壤胶体的带电性对土壤肥因此，土壤胶体的带电性对土壤肥力性质有重要影响。力性质有重要影响。 土壤胶体的结构和性质追已粹喘逞踊面蓉看橡树臂刽匣妓幢鸳孔谤蔑孟翘罗随拌怯胁铅阜旱灶熊第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换(1)(1)同晶异质代换作用同晶异质代换作用 层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿物的结晶构造型式或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿
14、物的结晶构造型式不变。不变。如如Al3+代代Si4+或或Fe2+代代Al3+等等,这样晶体中就产生了剩余负电荷这样晶体中就产生了剩余负电荷,这种电荷一这种电荷一旦产生旦产生,就不能改变就不能改变,故称故称永久电荷永久电荷。土壤胶体电荷的来源土壤胶体电荷的来源指组成矿物的中心离子被电性指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。晶格构造保持不变的现象。土壤胶体的结构和性质烤侵匣窟噎邻骚盂匠绣蓉斗廓颖连虽鹤烷芒肿几灯贡俐汽骏耍膘读多看哥第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换四面体中的硅可被铝代换四面体中的硅可被铝代换Si4
15、+ Al3+八面体中的铝可被铁、镁代换八面体中的铝可被铁、镁代换 Al3+ Fe2+或或Mg2+土壤胶体的结构和性质龄睛将道狗烂络岸唆韧洼暗霹拳鸦帆迸忠忻仕笑兴冗角进孜擎半水呐蘑命第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换(2)(2)晶格破碎边缘的断键晶格破碎边缘的断键 在在矿矿物物风风化化破破碎碎的的过过程程中中，晶晶体体晶晶格格边边缘缘的的离离子子有有一一部分电荷未得到中和，而产生剩余价键，使晶层带电。部分电荷未得到中和，而产生剩余价键，使晶层带电。例例如如晶晶格格在在硅硅层层或或铝铝层层截截面面上上断断裂裂，SiSiO OSiSi，AlAlO OAlAl在在断断裂裂后后，断
16、断面面上上留留下下SiSiO O- -、AlAlO O- -，从从而而带带负电。负电。土壤胶体的结构和性质布溅衔揽赴枢阎闰浅削秽募景燕鸦朱骑靠郊锐倪簧忱脂泡辖钢伺违僳慑鸣第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换(3)(3)胶体表面分子的解离胶体表面分子的解离 胶胶核核表表面面的的分分子子或或原原子子团团的的解解离离, ,这这种种电电荷荷的的数数量量和性质随介质的和性质随介质的pHpH而改变而改变, ,故称故称可变电荷可变电荷。l黏土矿物晶面上黏土矿物晶面上-OH-OH的解离的解离l含水铁、铝氧化物的解离（含水铁、铝氧化物的解离（AlAl2 2O O3 33H3H2 2O)O)l
17、腐殖质上某些官能团的解离（如腐殖质上某些官能团的解离（如-COOH-COOH）l含水氧化硅的解离含水氧化硅的解离来源来源土壤胶体的结构和性质格础逗沤蛆寇咯袱镐党棉恰盯坪叁鸽妨傅国蘸聪袒顶纵演励腔抡华野毯俗第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换结晶的粘土矿物大部分表面都裸露着结晶的粘土矿物大部分表面都裸露着OH原子团，在原子团，在一定条件下：一定条件下：l当当H+解离后，则使胶核带负电解离后，则使胶核带负电，如，如H2SiO3和层状硅铝和层状硅铝酸盐粘土矿物中解离酸盐粘土矿物中解离H+后使胶核带负电。后使胶核带负电。l当当OH-发生解离时，则胶核带正电发生解离时，则胶核带正电，
18、如，如Fe(OH)3或或Al(OH)3中的中的OH-解离后则带正电。这种作用与普通酸碱解离后则带正电。这种作用与普通酸碱解离相似，受溶液的解离相似，受溶液的pH影响，因此称为影响，因此称为可变电荷可变电荷。a. 黏土矿物晶面上黏土矿物晶面上-OH的解离的解离土壤胶体的结构和性质春洼砧目捆滓损鳞弄逻翰缉袱羡射咱芥阂迸丈或砰抿桓折妒翼曾蛰瘤拄酸第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换Al(OH)3+NaOH Al(OH)2O-+Na+H2O 胶核中的分子胶核中的分子带负电荷的胶体核粒带负电荷的胶体核粒Al(OH)3+HCl Al(OH)2+Cl-+H2O 胶核中的分子胶核中的分子带
19、正电荷的胶体核粒带正电荷的胶体核粒如如AlAl（OHOH）3 3在碱性环境中的解离：在碱性环境中的解离：如如Al（OH）3在酸性环境中的解离：在酸性环境中的解离：Fe(OH)Fe(OH)3 3或或Al(OH)Al(OH)3 3解离解离H H+ +而成为带负电的胶体，还而成为带负电的胶体，还是解离是解离OHOH- -而成为带正电的而成为带正电的胶体主要取决于胶体主要取决于溶液的溶液的pHpH值值。土壤胶体的结构和性质己逢秃摩持瓷赐淌胞衣射爪但顶胸邪装亏厚埂供魏茸进砚阀许举涵绍刺刮第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 层状硅酸盐晶层上的层状硅酸盐晶层上的-OH-OH基可以解离出
20、基可以解离出H H+ +，带负电，带负电: :结结晶晶体体-OH-OH-OH结结晶晶体体-OH-OH-OH+3H+土壤胶体的结构和性质堵耕泅钳钉灸稍抢陀恕铺窝芽桥眨缕否拳世盛薄伙烈磺鲍妒丰滇氢垂讲府第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换当土壤胶体解离阳离子和阴离子数量相等，即胶体的当土壤胶体解离阳离子和阴离子数量相等，即胶体的 正负正负电荷相等时，此时胶体悬液的电荷相等时，此时胶体悬液的pHpH值称为值称为等电点等电点 (isoelectric point)(isoelectric point)。在土壤在土壤pH5-8pH5-8的条件下，大多数土壤胶体的的条件下，大多数土壤胶
21、体的等电点低于等电点低于这个范这个范围，因此，对于土壤胶体来讲，围，因此，对于土壤胶体来讲，pH5-8pH5-8相当于在相当于在碱性环境碱性环境下，下，此时，腐殖质和铝硅酸盐等胶体都此时，腐殖质和铝硅酸盐等胶体都带负电带负电，表现为对阳离子，表现为对阳离子的吸的吸 附，只有附，只有Fe(OH)Fe(OH)3 3和和Al(OH)Al(OH)3 3带正电，吸附阴离子。故带正电，吸附阴离子。故 土壤胶体在通常情况下以带负电为主。土壤胶体在通常情况下以带负电为主。土壤胶体为什么土壤胶体为什么一般带负电一般带负电?土壤胶体的结构和性质唾沥引泄误楚战勋绑聋腔孵愚窄酬骑袭浦曲旭询朵匪牲烘碉焰八涝档编洱第八章
22、土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 如三水铝石的如三水铝石的pHpH0 0值为值为4.84.8。 当土壤当土壤pHpH低于低于pHpH0 0值时值时: :（相当于酸性环境）（相当于酸性环境） Al Al2 2O O3 33H3H2 2O 2Al(OH)O 2Al(OH)2 2+ +2OH+2OH- - 当土壤当土壤pHpH高于高于pHpH0 0值时值时: : （相当于碱性环境）（相当于碱性环境） Al Al2 2O O3 33H3H2 2O 2Al(OH)O 2Al(OH)2 2O O- -+2OH+2OH- -b. 含水氧化铁、氧化铝的解离含水氧化铁、氧化铝的解离土壤胶体的结
23、构和性质旺柳踌繁万翟皱琳蔚斧跨颈鸯涩纲予押泥灯遥模晋遂稍栓音弓楚呛椿鼎汁第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 高高pH条件下：条件下： -COOH H+ + COO- -OH H+ + -O- 低低pH条件下：条件下： -NH2 -NH3+ c. 腐殖质上某些原子团的解离腐殖质上某些原子团的解离土壤胶体的结构和性质籍即涟缘蜗路滤诽阵炒蚂写玄芦吝躬梨湍磕污鄂集堪钠膝晚买窖将郎隧烯第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换d. 含水氧化硅的解离含水氧化硅的解离SiO2H2O（或（或H2SiO3）的）的pH0值为值为2， 在土壤中在土壤中一般不产生正电荷，所带负电荷
24、的量随土壤一般不产生正电荷，所带负电荷的量随土壤pH值值的升高而增加。的升高而增加。H2SiO3 HSiO3- +H+ （带正电）（带正电）SiO3-+H+土壤胶体的结构和性质好绣天仓赐闭眠衍猫寄丈仍赖被掷章吹印娟塔庄恕谚编婚遮们额凸枷侮汝第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换3. 土壤胶体的分散性和凝聚性土壤胶体的分散性和凝聚性 胶体的两种状态胶体的两种状态溶胶溶胶凝胶凝胶胶体微粒均匀分散在水中，胶体微粒均匀分散在水中，呈高度分散状态呈高度分散状态胶体微粒彼此联结凝聚在胶体微粒彼此联结凝聚在一起而呈絮状一起而呈絮状凝凝聚聚作作用用分分散散作作用用胶体的凝聚或分散决定于动电电
25、位的胶体的凝聚或分散决定于动电电位的高低高低：越高，排斥力愈强，溶胶状态。越高，排斥力愈强，溶胶状态。越低，当吸引力大于排斥力时，凝胶越低，当吸引力大于排斥力时，凝胶状态。状态。土壤胶体由于大多带有负电土壤胶体由于大多带有负电荷，相互具有负电位，而互荷，相互具有负电位，而互相排斥，不易凝聚。相排斥，不易凝聚。 土壤胶体的结构和性质置题搁撩静悄榔茫丢垃威匿芬瞅蛔宜泊捉殆进氏纽配浅烯揣绅傈妖泥苏酬第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换l 电解质的电解质的浓度愈大浓度愈大，愈能有效地中和异电胶体的电性，愈能减小扩，愈能有效地中和异电胶体的电性，愈能减小扩 散层厚度，使散层厚度，使胶
26、粒凝聚胶粒凝聚。l 电解质中异电离子的电解质中异电离子的价数愈高，聚沉能力愈大价数愈高，聚沉能力愈大， 三价离子大于二价离子，二价离子大于一价离子；三价离子大于二价离子，二价离子大于一价离子；l 同价离子中，凝聚力大小与本身半径和水化半径有关，凡离子本身同价离子中，凝聚力大小与本身半径和水化半径有关，凡离子本身 半径大半径大 或水化后半径小的离子凝聚力大，相反则小。或水化后半径小的离子凝聚力大，相反则小。 电解质阳离子的凝聚力大小顺序为：电解质阳离子的凝聚力大小顺序为： Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ H+ NH4+ K+ Na+电解质对胶体的凝聚作用受以下因素的影响：电解质对胶体的凝
27、聚作用受以下因素的影响：土壤胶体的结构和性质裴潞晤汇靠黎哇剔访俺谰意钵憨虏钩砌庐肩运枚副捌超呸慌吻慷需羔撇勾第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换0.5 0.5 m m粘土悬浊液开始凝聚时的电解质浓度粘土悬浊液开始凝聚时的电解质浓度电解质名称电解质名称开始凝聚时的浓度开始凝聚时的浓度（molL-1）电解质名称电解质名称开始凝聚时的浓度开始凝聚时的浓度（molL-1）NaCl0.02500.0125CaCl20.00060.00025NH4Cl0.02500.0125AlCl30.000042KCl0.02500.0125FeCl30.000042MgCl20.00060.00
28、025HCl0.0010.0005注：胶体的凝聚作用，有的是可逆的，有的是不可注：胶体的凝聚作用，有的是可逆的，有的是不可逆的。逆的。 阳离子这种凝聚作用的可逆和不可逆，与土阳离子这种凝聚作用的可逆和不可逆，与土壤结构的稳定性有关，钙离子和腐殖质胶结的结构壤结构的稳定性有关，钙离子和腐殖质胶结的结构具有水稳性，而钠离子胶结的不具水稳性。具有水稳性，而钠离子胶结的不具水稳性。土壤胶体的结构和性质搞恒耪鹃素傲乔硬儒峰芭簇溅予沂昆纤玲哨袜囤为乳砌赴蔓夸钻沁肯守苑第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换凝聚作用强，利于胶体互相凝聚形成结构（团粒结构）。凝聚作用强，利于胶体互相凝聚形成结
29、构（团粒结构）。农业上促进土壤团粒结构形成措施的理论解释：农业上促进土壤团粒结构形成措施的理论解释：l土壤干燥、冻结过程中，水膜消失，也就加大了电解质浓度，减土壤干燥、冻结过程中，水膜消失，也就加大了电解质浓度，减小扩散层厚度，使胶粒互相凝聚而形成结构。生产上晒垡、冻垡等小扩散层厚度，使胶粒互相凝聚而形成结构。生产上晒垡、冻垡等措施也就起了这个作用，所以措施也就起了这个作用，所以晒、冻垡有利于土壤形成结构晒、冻垡有利于土壤形成结构；相反，相反，土壤水分过多土壤水分过多，土壤溶液电解质浓度相应减小，扩散层加厚，土壤溶液电解质浓度相应减小，扩散层加厚，胶粒互相排斥而成溶胶状胶粒互相排斥而成溶胶状。
30、l常年泡水的沤水田、烂泥田，土粒分散，缺少结构，通气性差，常年泡水的沤水田、烂泥田，土粒分散，缺少结构，通气性差，栽秧后易产生浮秧，就是因为胶粒分散，土壤不沉实。这种情况下，栽秧后易产生浮秧，就是因为胶粒分散，土壤不沉实。这种情况下，施用石灰（施用石灰（CaOCaO）、石膏（）、石膏（CaSOCaSO4 4），增加），增加CaCa2+2+浓度，对沉实土壤，改浓度，对沉实土壤，改良土性，有明显效果。良土性，有明显效果。在生产上的意义土壤胶体的结构和性质炒割吨绞抡瘫翅宿篆祈语喇欧皆诺咏注畴腹蛀捡盏檀淡仓倘扇几膝击轨苑第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换由由于于胶胶体体的的巨巨大
31、大表表面面能能，使使其其对对周周围围分分子子或或离离子子有有很很强强的的吸吸附附力力，同同样样胶胶体体的的电电性性使使其其扩扩散散层层的的离离子子与与土土壤壤溶溶液液中中的的离离子子有有交换能力交换能力。 4. 土壤胶体的吸附性和交换能力土壤胶体的吸附性和交换能力 土壤胶体的结构和性质棱咳剑翘贴景贾敦筏赫易惧美筷驶脏他查汉魁翻序讶蛙翅斌鸥项睫铡伸鲜第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换第二节第二节 土壤胶体的类型土壤胶体的类型逝法若龄坟膜源量闯名耐酥孙隘证绦这啪哎疟待工曰阶塞笑贱滩腾块蛹萎第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换一、一、 无机胶体无机胶体土壤胶
32、体的类型含水氧化铁含水氧化铁含水氧化铝含水氧化铝含水氧化硅含水氧化硅次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）（即粘土矿物）主要包括：主要包括：印车尸姬式延馆是蒙拧高俘致惹淑活供饿番障淑浚床支贮凰午缘歇辜孽丽第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换SiO2.H2OH2SiO3 带负电带负电H2SiO3 H+ HSiO3-H+ SiO32-1.1.含水氧化硅胶体：含水氧化硅胶体：（游离态无定型）（游离态无定型）注：土壤反应越偏碱性，硅酸的解离注：土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。度也越大，所带的负电荷也越多。土壤胶体的类型啊籍苗该磨酵函译烙拎嘛餐儿畅榆族轿
33、矮异堑西帚浪者顾狱伶涟诊衷尸皿第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 此类胶体包括此类胶体包括褐铁矿褐铁矿（2Fe2Fe2 2O O3 3 3H3H2 2O O）、）、水赤铁矿水赤铁矿（3Fe3Fe2 2O O3 3 H H2 2O O）、）、针铁矿针铁矿（FeFe2 2O O3 3 H H2 2O O）、）、水铝矿水铝矿（AlAl2 2O O3 3 H H2 2O O）、）、三水铝矿三水铝矿（AlAl2 2O O3 3 3H3H2 2O O）等晶质矿物和）等晶质矿物和氢氧化铁氢氧化铁Fe(OH)Fe(OH)3 3 、氢氧化铝氢氧化铝Al(OH)Al(OH)3 3 等非晶质矿
34、物。等非晶质矿物。这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶两性胶体体。2.2.含水氧化铁、铝：（两性胶体）含水氧化铁、铝：（两性胶体）土壤胶体的类型仓店佃再侄栽勇插灼胰汀假别筏眩栖哩绅及磐呕暗絮蛔畏聘害掸挂图求硒第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换Al(OH)3+H+Al(OH)2+H2O （pH5）纯净的氢氧化铁的等电点为纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1pH7.1，氢氧化铝等，氢氧化铝等电点为电点为pH8.1pH8.1，所以它们在大多数酸性或中性土，所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。壤中都带正电荷。土壤胶体的类型始
35、挫痰李幽铀砖袭瀑贺镁灸种汝婪愚魔埔衔以唁爵多伯唾忘缺侣藻旬熔垒第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换其成分为水化的硅、铝二三氧化物，简化的分子式为：其成分为水化的硅、铝二三氧化物，简化的分子式为：xSiO2yAl2O3nH2O 。水铝英石的硅氧四面体中由水铝英石的硅氧四面体中由Al3+置换置换Si4+可产生净负电荷，可产生净负电荷，同时表面有同时表面有AlOH、SiOH 。当溶液碱性增加、当溶液碱性增加、pH增大时产生以下解离而带负电：增大时产生以下解离而带负电： =Al - OH pH加大加大 =Al - O- + H+ Si - OH Si - O- + H+因此，水铝英
36、石表面可吸附很多阳离子，其表面积很大，因此，水铝英石表面可吸附很多阳离子，其表面积很大，阳离子交换量可达阳离子交换量可达154210cmol(+)kg-1。3.3.水铝英石水铝英石（非晶质无定形的胶态）（非晶质无定形的胶态）土壤胶体的类型梅征殴建湾舞治负盟鳖镊崩瘸颧摄源间砾童峭恨刽棱朗胖砂秦嫡焚悸驶粒第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换4.4.黏土矿物黏土矿物（次生层状铝硅酸盐类）（次生层状铝硅酸盐类） 大多是结晶层状构造，由大多是结晶层状构造，由硅氧片硅氧片（由硅四面体（由硅四面体连接而成）和连接而成）和水铝片水铝片（由铝八面体连接而成）迭（由铝八面体连接而成）迭合而成。
37、合而成。 水铝片层面上氧离子的电价不饱和，可与氢离水铝片层面上氧离子的电价不饱和，可与氢离子结合成子结合成OHOH群，形成水铝矿，或与硅氧片结合，群，形成水铝矿，或与硅氧片结合，共用氧离子，形成铝硅酸盐粘土矿物。共用氧离子，形成铝硅酸盐粘土矿物。根据其迭合情况的不同，可将粘土矿物分为不同根据其迭合情况的不同，可将粘土矿物分为不同类型。类型。土壤胶体的类型性练彻帕抑乞睡憎习脓茶儒秋铜曳悬复瞅罕竞苯饥肮婴四葡兔芝浙筛那泌第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换硅氧片、硅氧四面体硅氧片、硅氧四面体硅硅四四面面体体可可以以共共用用氧氧原原子子而而形形成成一一层层，氧氧原原子子排排列列成
38、成为为中中空空的的六六角角形形，称称硅氧片或硅氧层硅氧片或硅氧层。土壤胶体的类型拓饰肠授泻辩临汤咒峦士桂梗赵奴污锈菏绕舟帖送降强熬混郑杖眷攻船斥第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换铝氧八面体铝氧八面体由由六六个个氧氧原原子子（或或氢氢离离子子）环环绕绕着着一一个个中中心心铝铝离离子子排排列列而而成成，氧氧原原子子排排列列成成两两层层，铝铝原原子子居居于于两两层层中中心心孔孔穴穴内内，称水铝片。称水铝片。土壤胶体的类型那甄胶陶晤毋设模临诺漾孰勿踌鄂觅誉主吼版清爆悍腺坏妊球艺彤巴拂礼第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换由由一个硅氧片一个硅氧片和和一个水铝片一
39、个水铝片，通过共，通过共用硅氧顶端用硅氧顶端 的氧原子连接起来的片的氧原子连接起来的片状晶格构造。状晶格构造。( () ) 高岭石（：型铝硅酸盐矿物）高岭石（：型铝硅酸盐矿物） 每个晶层的一面是每个晶层的一面是OH离子离子组（水铝片上的），另一面组（水铝片上的），另一面是是O离子（硅氧片上的），离子（硅氧片上的），因而叠加时晶层间可形成氢因而叠加时晶层间可形成氢键，使各晶层之间紧密相连键，使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒，晶粒多呈从而形成大颗粒，晶粒多呈六角形片状。六角形片状。 其分子结构外形特征为其分子结构外形特征为 . 顶层顶层 底层底层 . 许多晶片相互重叠形成高岭矿物许多晶片相互重叠
40、形成高岭矿物土壤胶体的类型班妹呐槛苫句蜗应擎厅亥凳贩鳞狡脚侥询漳瘁惊构应拆误丽愁伏扭泛肘歉第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换特特点点：晶晶层层与与晶晶层层间间距距离离稳稳定定，连连接接紧紧密密，内内部部空空隙隙小小，电电荷荷量量少少，单单位位个个体体小小，分分散散度度低低。多多出出现现于于酸酸性性土土壤壤。如高岭石类。如高岭石类。硅氧片硅氧片铝氧片铝氧片土壤胶体的类型氟片殖拧紫瞧伞滓谬赔咨狮纶滁垢罢萄辙干闸伤竹底纷祟邹钡哄煌事粗乡第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换水水土壤胶体的类型正磕涉炊娶券序片坟宜浊谎夫撒否锑凝剪梳贰伪花袱夺搂衬旬盒腆烽党辫第八章
41、土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换l晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代，晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代，因此因此无永久性电荷无永久性电荷。但水铝片上的。但水铝片上的- 在一在一定条件下解离出氢离子，使高岭石定条件下解离出氢离子，使高岭石带负电带负电。高岭石的性质特点：高岭石的性质特点：l晶晶片片与与晶晶片片之之间间形形成成氢氢键键而而结结合合牢牢固固，水水分分子子及及其其他他离离子子难难以以进进入入层层间间，并并且且形形成成较较大大的的颗颗粒粒。因因此此其其吸吸湿湿性性、粘粘结结性性和和可可塑塑性性较较弱弱，富含高岭石的土壤富含高岭石的土壤保肥性差保肥性差。 土壤胶
42、体的类型圾深培料狂隧荡化眺莲瘟衙挽冯娜抑狄匣坷惦荣作率鞠牵驳硒柞澈虫棉做第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换由由两片硅氧片两片硅氧片和和一片水铝片一片水铝片结合成的一个晶片（层）单结合成的一个晶片（层）单元，再相互叠加而成的。元，再相互叠加而成的。（2 2）蒙脱石类（）蒙脱石类（ ：型铝硅酸盐矿物）：型铝硅酸盐矿物）每个晶层的两面均由每个晶层的两面均由O离子离子组（硅氧片上的），因而叠组（硅氧片上的），因而叠加时晶层间加时晶层间不能形成氢键不能形成氢键，而是通过而是通过“氧桥氧桥”联结，这联结，这种联结力弱，晶层易碎裂，种联结力弱，晶层易碎裂，其晶粒比高岭石小。其晶粒比高岭
43、石小。土壤胶体的类型蒋休县妥褥泉杂难参涅积阿灯番岩凄急犀喇秀陇蚤归纱上棱捞橇奠钠累通第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 胀胀缩缩性性大大，吸吸湿湿性性强强，易易在在两两边边硅硅氧氧片片中中以以AlAl3+3+代代SiSi4+4+，有有时时可可在在硅硅铝铝片片中中，一一般般以以MgMg2+2+代代AlAl3+3+带负电带负电吸附负离子。吸附负离子。 如如蒙蒙脱脱石石，这这类类矿矿物物多多出出现现于于北北方方土土壤壤。如如东东北北、华华北北的的栗栗钙钙土土、黑钙土和褐土等。黑钙土和褐土等。硅氧片硅氧片铝氧片铝氧片硅氧片硅氧片特点：特点：土壤胶体的类型郭乡推橱遂路哺温吸昧瘩厚撬
44、鬃汕火伙慕尊露肯摆卓惑悲墒磁制索都老缓第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换蛭石蛭石的的膨胀性比蒙脱石要小得多膨胀性比蒙脱石要小得多，其晶层间距，其晶层间距1.45nm，属有限膨，属有限膨胀型。它具有一定的内表面，但较蒙脱石小，晶体颗粒介于蒙脱胀型。它具有一定的内表面，但较蒙脱石小，晶体颗粒介于蒙脱石和高岭石之间。蛭石在黄棕壤和黄壤中含量较高。石和高岭石之间。蛭石在黄棕壤和黄壤中含量较高。蛭石蛭石也是也是21型型膨胀型粘土矿物，其晶层结构与蒙脱石基本相同，膨胀型粘土矿物，其晶层结构与蒙脱石基本相同，也是两层硅氧片中夹一层水铝片。也是两层硅氧片中夹一层水铝片。与蒙脱石不同的是，
45、硅氧片中的与蒙脱石不同的是，硅氧片中的硅大部分被铝所取代硅大部分被铝所取代，水铝片水铝片中的铝也有不少被镁取代中的铝也有不少被镁取代，因而具有比蒙脱石高得多的净负电，因而具有比蒙脱石高得多的净负电荷，具有很高的吸附阳离子能力，阳离子交换量达荷，具有很高的吸附阳离子能力，阳离子交换量达150 cmol(+)kg-1。土壤胶体的类型嫩斩掏掘暮众艳腋东仆务亡椰颧捅絮哥茨喀墩祥振撩疲蝉导皂棉婴举医道第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换2:1型矿物型矿物(蒙脱石、绿泥石、蛭石等蒙脱石、绿泥石、蛭石等)土壤胶体的类型转僳立蚊陷冒掘蛹菱肝巨写蓬番古键娶琢捂舱恒莲令嵌侩混列壤煌迟演雌第八章
46、土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换（）水云母类）水云母类 （：型粘土矿物）（：型粘土矿物）结构与蒙脱石相类似，只是同晶结构与蒙脱石相类似，只是同晶替代产生的负电荷主要被钾离子替代产生的负电荷主要被钾离子中和中和,而少量被钙镁离子中和。而少量被钙镁离子中和。特点：特点： a、永久性电荷数量少于蒙脱石。、永久性电荷数量少于蒙脱石。b、层与层之间由、层与层之间由钾离子中和钾离子中和，使得各层，使得各层相互紧密结合。形成的颗粒相对比蒙脱石相互紧密结合。形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高岭石细。其粗而比高岭石细。其粘结性、可塑、胀缩粘结性、可塑、胀缩性居中性居中。c、钾离子被固定在硅氧片的六
47、角形网孔、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中，当晶层破裂时，可将被固定的钾重新中，当晶层破裂时，可将被固定的钾重新释放出来，供植物利用。释放出来，供植物利用。分布广泛，特别在西北干旱地区和高寒地分布广泛，特别在西北干旱地区和高寒地区，以及风化度浅的土壤。区，以及风化度浅的土壤。土壤胶体的类型窖屏矣赔蛇皋糕毋果退承奴肋郴侍腾扦硒焊攫贺堕畸簇堂掘赃伙质盏赂卑第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换三种主要粘土矿物的性质比较三种主要粘土矿物的性质比较粘土粘土矿物矿物结结晶晶类类型型分子层分子层排列情况排列情况晶格晶格距离距离(nm)(nm)晶晶层层间间联联结结力力颗颗粒粒大大小小比面
48、比面(m(m2 2 g g-1-1) )CECCEC（cmol(+cmol(+) )kgkg-1-1）粘结粘结性性可塑可塑性性胀胀缩缩性性高岭石高岭石1:1-OH层与与O层相接相接0.72强强大大520515弱弱弱弱水云母水云母2:1-O层相接相接中中间有有K1.00较强强中中1001202040中等中等中中等等蒙脱石蒙脱石2:1-O层相接相接0.962.14弱弱小小70080080100强强强强土壤胶体的类型力卡盼耀帧恕泽滦谱帮币啄核寐苏涛少滥窒弥雹仅聪停乞焙患击病些靶榔第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换高岭石高岭石逐渐代替水云母，逐渐代替水云母，铁铝氧化物铁铝氧化物也
49、迅速增多。也迅速增多。我国土壤粘土矿物的分布我国土壤粘土矿物的分布温带干旱的漠境和温带干旱的漠境和半漠境地带：半漠境地带：风化程度低，化学风化程度弱，以风化程度低，化学风化程度弱，以形成水化度低的形成水化度低的水云母为主水云母为主，蒙脱，蒙脱石不多。石不多。半干旱草原地区：半干旱草原地区：蒙脱石迅速增加，结晶良好，以蒙脱石迅速增加，结晶良好，以蒙脱石和水云母为主蒙脱石和水云母为主。暖温带湿润地区：暖温带湿润地区：蛭石显著增加，以蛭石显著增加，以水云母水云母蛭石为蛭石为主主，说明环境有利于进一步脱钾。，说明环境有利于进一步脱钾。中亚热带以南地区：中亚热带以南地区：土壤胶体的类型即揪漏脓乘希法虹烫
50、项纳噶嘉见逝圃腮洒等仆近额母烃艇驹特域住坐现楞第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换二二 、有机胶体、有机胶体特点：特点：高分子有机化合物，高度亲水性。高分子有机化合物，高度亲水性。带负电，并且电荷数量多于黏土矿物，因此阳离子交换量大。带负电，并且电荷数量多于黏土矿物，因此阳离子交换量大。保肥性强，但不稳定（因受微生物作用而分解）保肥性强，但不稳定（因受微生物作用而分解）主要是腐殖质。主要是腐殖质。少量的木素、蛋白质、纤维素等。少量的木素、蛋白质、纤维素等。腐殖质的电荷是由腐殖质含的腐殖质的电荷是由腐殖质含的羧基（羧基（-COOH-COOH）、羟基（羟基（-OH-OH）、酚酚
51、羟基解离出羟基解离出H H+ +、-COO-COO- -、-O-O- -等离子等离子留在胶粒上而使胶粒留在胶粒上而使胶粒带负电带负电。 一般每千克腐殖一般每千克腐殖质的代换量在质的代换量在200 200 cmol(+)cmol(+)kgkg-1-1左左右，高者可达右，高者可达50050010001000 cmol(+)cmol(+)kgkg-1-1 土壤胶体的类型哉肤发谜釜缕件阴潍蝉漓翠囤大谁婪羊冉衬股帐疾挨集姿雌涌莲撂讨淤莹第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换三、三、 有机无机复合胶体有机无机复合胶体通过通过Ca2+而而结合。结合。有机胶体与铁铝胶体的结合。有机胶体与铁铝
52、胶体的结合。有机胶体与无机胶体的直接结合。有机胶体与无机胶体的直接结合。有有机机胶胶体体以以薄薄膜膜状状紧紧密密盖盖覆覆于于粘粘土土矿矿物物表表面面通通过过阳阳离离子子与与-COOH-COOH、-OH-OH等官能团形成复合体。等官能团形成复合体。结合方式结合方式土壤胶体的类型硕扑局雅虞铸明态键猿雹狙佬亿蔬爬贫碾民锨输姆就纫钨壶酸边谣彬檀偷第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换在生产上的意义我国劳动人民在长期生产实践中，充分体会到有机无我国劳动人民在长期生产实践中，充分体会到有机无机复合体的重要，创造了施用有机肥加速土壤有机无机复合体的重要，创造了施用有机肥加速土壤有机无机复合
53、体形成的措施，群众称之为机复合体形成的措施，群众称之为土肥相融土肥相融。土壤有土壤有机无机复合胶体的形成，有利于土壤结构的形成，改机无机复合胶体的形成，有利于土壤结构的形成，改善土壤理化性质。善土壤理化性质。如复合体中的胡敏酸，比单独存在如复合体中的胡敏酸，比单独存在时分解显著减慢，并可使土壤中有效磷增加，增强土时分解显著减慢，并可使土壤中有效磷增加，增强土壤的缓冲性能等。壤的缓冲性能等。 土壤胶体的类型蘑双晨溅币惨庙蒸姥磺箍奈捍炬献驭说精莹拿鸣裳舵雇砰肇幻貌牡殷仲煌第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换第三节第三节 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用臃凉侣染越脑耗学谓官啊
54、孝叉宅乐绥铺展烟拍娄汕晨融恩肝届唆狼峰料永第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换一、土壤阳离子交换吸附作用的概念一、土壤阳离子交换吸附作用的概念土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。换吸附作用。 土壤胶粒土壤胶粒Ca2+ +2KCl =土壤胶粒土壤胶粒K+K+ CaCl2阳离子交换作用对土壤中养分的保持和供应起着重要作用。阳离子交换作用对土壤中养分的保持和供应起着重要作用。当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳
55、离子养分的暂时保蓄，当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即即保肥过程保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即放，即供肥过程供肥过程。阳离子交换如诅仑菇像蝶厩真稻窒境黎韦讶弘整肪侠巾蹲缩涛叔拧锰全排秩降叭晚饼第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换二、土壤阳离子交换吸附作用的特点二、土壤阳离子交换吸附作用的特点1. 1. 可逆反应可逆反应在湿润地区的一般酸性土壤中，吸附的阳离子有在湿润地区的一般酸性土壤中，吸附的阳离子有Al3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+等；在干旱地区的中性或碱
56、性土壤中，主要的等；在干旱地区的中性或碱性土壤中，主要的吸附性阳离子是吸附性阳离子是Ca2+，其次有，其次有Mg2+、K+、Na+等。等。因此，在自然状况下，很难把土壤胶体上某一阳离子完全彻底地代因此，在自然状况下，很难把土壤胶体上某一阳离子完全彻底地代换到溶液中去。同时，土壤胶体上吸附的阳离子也必然是多种多样换到溶液中去。同时，土壤胶体上吸附的阳离子也必然是多种多样的，不可能为单一种离子所组成。的，不可能为单一种离子所组成。阳离子交换圆膝蓉烤赌刑螟触娘侦凤岭矫艾湘羊义仆胀眶布之茄掌袋憎曳惜威坦呛那第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换2. 等量交换等量交换以等量电荷关系进行
57、。以等量电荷关系进行。 如一个如一个Ca2+可交换两个可交换两个Na+；一个二价的钙；一个二价的钙离子可以交换两个一价的氢离子。离子可以交换两个一价的氢离子。 阳离子交换霹辱聚常力王踊割临绊绪鬃障旺苇浑卧擒员蔽郁马聂诽萧妖恒擒正序盈壕第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换3. 速度受交换点位置和温度的影响速度受交换点位置和温度的影响位置：位置：如果溶液中的离子能直接与胶粒表面代换性离子接触，交换速度就如果溶液中的离子能直接与胶粒表面代换性离子接触，交换速度就快；如离子要扩散到胶粒内层才进行交换，则交换时间就较长，有快；如离子要扩散到胶粒内层才进行交换，则交换时间就较长，有的需
58、要几昼夜才能达成平衡。的需要几昼夜才能达成平衡。高岭石高岭石类矿物交换作用主要发生在胶粒表面边缘上，所以类矿物交换作用主要发生在胶粒表面边缘上，所以速率很快速率很快；蒙脱石蒙脱石类矿物的离子交换大部分发生在胶粒晶层之间，其速率取决类矿物的离子交换大部分发生在胶粒晶层之间，其速率取决于层间间距或膨胀程度；水云母类的交换作用发生在狭窄的晶层间，于层间间距或膨胀程度；水云母类的交换作用发生在狭窄的晶层间，所以所以交换速率较慢交换速率较慢。温度温度：高温可加快离子交换反应的速率，因为温度升高，离子的热运动变得更高温可加快离子交换反应的速率，因为温度升高，离子的热运动变得更为剧烈，致使单位时间内碰撞固相
59、表面的次数增多。为剧烈，致使单位时间内碰撞固相表面的次数增多。阳离子交换矽悼俗怨埔狰敛处还扼季纽蛀锁景清砂舱万洗子冷线疯诣栖酌八卡夸育忧第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换三、影响阳离子交换作用的因素三、影响阳离子交换作用的因素1.1.阳离子的交换能力阳离子的交换能力主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。体之间的静电能。 是指一种阳离子将是指一种阳离子将胶体上另一种阳离胶体上另一种阳离子交换下来的能力。子交换下来的能力。阳离子交换
60、沾蓟翟忌名渔灶患硒操曲头顿哆忙件省献决煽镰担煤胖楔助占玄搂狄枯丈第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 b. b.离子的半径及水化程度：离子的半径及水化程度：同价离子，同价离子，离子半径大水化半径小，交换能力越强。离子半径大水化半径小，交换能力越强。离离 子子价价 数数原原 子子 量量离子半径（离子半径（nm）代代换力力顺序序未未 水水 化化水水 化化Na+123.000.0930.7906NH4+118.010.1430.5325K+139.100.1330.5374Mg2+224.320.0781.3303Ca2+240.080.1061.0002H+11.0081a.
61、离子电荷价离子电荷价 ：M3+ M2+ M+（M表示阳离子）表示阳离子）离子价、离子半径及水化程度与交换力的关系离子价、离子半径及水化程度与交换力的关系阳离子交换甚蝉扁振诲短袖腕操仪茨材逢醇汐针蜂抠皋莫旦食盗风脊玛弦脊嗅斯禽巢第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换c. 离子运动速度：离子运动速度：凡离子运动速度愈大的，其交换力也愈大。例如氢离子就是凡离子运动速度愈大的，其交换力也愈大。例如氢离子就是这样，而且氢离子水化很弱，通常这样，而且氢离子水化很弱，通常H H+ +只带一个水分子，即以只带一个水分子，即以H H3 3O O+ +的形态参加交换，水化半径很小，因此它在交换力
62、上具有的形态参加交换，水化半径很小，因此它在交换力上具有特殊位置。特殊位置。 阳离子交换能力顺序：阳离子交换能力顺序： Fe3 + Al 3+ H + Ca2 + Mg 2+ K + NH4+ Na+ 阳离子交换厦酣籍是茶孩腆柜敲忠砂班拉涎止南疤篱唱帘铅蹋航批嘛识收袍截瞬井另第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换2.2.阳离子的相对浓度及交换生成物的性质阳离子的相对浓度及交换生成物的性质阳离子交换作用也受质量作用定律所支配，如果溶液中某种离阳离子交换作用也受质量作用定律所支配，如果溶液中某种离子的浓度较大，则虽其交换能力较小，同样能把胶体上交换能子的浓度较大，则虽其交换能力较
63、小，同样能把胶体上交换能力较大的其它阳离子代换下来。另外，当交换后形成不溶性或力较大的其它阳离子代换下来。另外，当交换后形成不溶性或难溶性物质时，或将其交换后的生成物不断除去时，都可使交难溶性物质时，或将其交换后的生成物不断除去时，都可使交换作用继续进行。换作用继续进行。阳离子交换归肮绿舷侦肇慢扩穷铂腔刑噪牢栏兴弱衔蓟摸脖惑鳃堵敦窃忱耕沼竭奔册第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换3. 3. 胶体性质胶体性质l交换量大的胶体（如蒙脱石）结合两价离子的能力强，交换量大的胶体（如蒙脱石）结合两价离子的能力强，结合一价离子的能力稍弱；结合一价离子的能力稍弱；l交换量小的胶体（如高岭
64、石）则结合一价离子能力强，交换量小的胶体（如高岭石）则结合一价离子能力强，与两价离子的结合能力较弱，即一价离子可将两价离子交与两价离子的结合能力较弱，即一价离子可将两价离子交换下来。换下来。l又如：水云母具有六角形网孔（晶孔），容易吸附与其又如：水云母具有六角形网孔（晶孔），容易吸附与其孔径大小相当的孔径大小相当的K K+ +和和NHNH4 4+ +，这些离子一旦进入六角形孔，这些离子一旦进入六角形孔穴，即可发生配位作用，很难出来，只有当晶层破裂时，穴，即可发生配位作用，很难出来，只有当晶层破裂时，被固定的被固定的K K+ +、NHNH4 4+ +方可重新释放出来。方可重新释放出来。阳离子交换
65、滋终给暇建踩柞腰搔硷使净祟盆猪珠蹿迎鬃斗匣浮红帧堂秉锥辨粹优浚疽第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换四、土壤阳离子交换量四、土壤阳离子交换量（一）定义：（一）定义： 在一定土壤在一定土壤pHpH值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的总量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子总量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（的厘摩尔数（ Cation Exchange Capacity Cation Exchange Capacity， CECCEC）。）。 单位：单位：cmolcmol（+ +）kgkg-1-1 。注：因为阳
66、离子交换量随土壤注：因为阳离子交换量随土壤pHpH值变化而变化（因可变电荷变化），值变化而变化（因可变电荷变化），一般未特别注明时，是以一般未特别注明时，是以pHpH为为7 7的条件下测定土壤的交换量。的条件下测定土壤的交换量。阳离子交换量的大小与土壤可能吸附的速效养分（即阳离子）的容量阳离子交换量的大小与土壤可能吸附的速效养分（即阳离子）的容量有关，是有关，是土壤保肥力的重要指标土壤保肥力的重要指标。阳离子交换椿寄层注鸳蹦裁绑延藏吸向钱盎丸验脏育觅铡荆蝉忿绥恕膨珠萎盟哮算划第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换（二）影响（二）影响CECCEC的因素的因素1. 1. 胶体数量
67、胶体数量（土壤质地）（土壤质地）土壤胶体物质越多（包括土壤胶体物质越多（包括矿质胶体、有机胶体和复矿质胶体、有机胶体和复合胶体），则合胶体），则CECCEC越大。越大。就矿质胶体而言，就矿质胶体而言，CECCEC随随着质地粘重程度增加而增着质地粘重程度增加而增加，所以粘质土加，所以粘质土CECCEC较砂较砂质土要大的多。质土要大的多。质地质地阳离子交换量阳离子交换量（cmol(+)kg-1)砂土砂土1-5砂壤土砂壤土7-8壤土壤土7-18粘土粘土25-30阳离子交换购屡茫栏圈哥贼束潞儒庚袭枣茫小歼枉束讣哼燃忽啤官像虑凑崭陆络拍临第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换2. 胶体
68、类型胶体类型不同土壤胶体阳离子交换量相差很大不同土壤胶体阳离子交换量相差很大胶休胶休种类种类腐殖质腐殖质蛭石蛭石蒙脱石蒙脱石水云母水云母高岭石高岭石含水氧化铁、含水氧化铁、铝铝CEC（cmol(+)kg-1)150-500100-15060-10020-403-15微量微量比表面比表面（m2g-1)800-1000700800100-2005-20-有机有机无机，无机， 2:11:1，粘土矿物粘土矿物含水的氧化物含水的氧化物 粘土矿物主要通过两个方面影响粘土矿物主要通过两个方面影响C： a、粘土矿物的比表面积粘土矿物的比表面积: 蛭石、蒙脱石蛭石、蒙脱石水铝英石水铝英石 、水云母、水云母 高岭
69、石高岭石 b、粘土矿物所带的电荷数量粘土矿物所带的电荷数量 阳离子交换摩裳巢伞友梗团乙施萧搪们截永厘盟拇遗讫菱条敷绊球刷拳糯石贫沸患钳第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换3. 土壤土壤pH值：值： 土壤酸碱度影响胶体表面官能团中土壤酸碱度影响胶体表面官能团中H+的解离，的解离，因而影响因而影响可变电荷可变电荷的多少。的多少。pH4.5pH6.4pH8.1沼泽土胡敏酸沼泽土胡敏酸170.0286.3400.0灰化土胡敏酸灰化土胡敏酸234.0410.0508.7黑钙土胡敏酸黑钙土胡敏酸292.2432.9590.5pH2.5-6pH7高岭石高岭石410蒙脱石蒙脱石95100阳
70、离子交换彪难奈轴施讽囤恳埃势戳约配锌续狼迹训沪境冰率梆柞艳煤沙测佣诅兽渔第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换4. 土壤有机质含量：土壤有机质含量：有机质中的腐殖质含有大量有机质中的腐殖质含有大量-COOH-COOH、-OH-OH等官能团，等官能团，当它们解离出当它们解离出H H+ +时，可使胶体带有大量负电荷，而时，可使胶体带有大量负电荷，而且腐殖质分散度大，具有很大的吸收表面。所以且腐殖质分散度大，具有很大的吸收表面。所以腐殖质的腐殖质的CECCEC远远大于无机胶体。远远大于无机胶体。施用有机肥料，增加土壤腐殖质，可以提施用有机肥料，增加土壤腐殖质，可以提高高CECCEC
71、，增强土壤保肥性。，增强土壤保肥性。阳离子交换娶液骂拙镑战塔窖瞩涪删谓贪揉观荔拾赢欲扳乌悄脸醚永驭抗呀涸偶缚茨第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换附：主要粘土矿物的（附：主要粘土矿物的（p=7） （cmol（+）kg-1 水铝英石水铝英石 50-100 针铁矿、三水铝石针铁矿、三水铝石 0.5-1.0 (pH,8.0) 水合氧化硅水合氧化硅 4.6(pH,8.0) 高岭石高岭石 4.6 伊利石伊利石 15-40 蒙脱石蒙脱石 60-120 膨润土膨润土 59-120 蛭石蛭石 120-200 阳离子交换葵刀丙铆把忌老殃防滞糯羌宪桶方蛾晰腕讲黎贼词胺史珠锌从时狂燎妇浙第八章土
72、壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 几种不同土壤的腐殖质的几种不同土壤的腐殖质的 H F pH 8.02 5.50 8.02 5.50 黑土黑土1 682 344 - - 黑土黑土2 642 358 736 514 花岗砖红壤花岗砖红壤 560 310 800 583 武砖红壤武砖红壤 - - 780 556 阳离子交换疽仕嘻立猿沁串徽中溉蔑实徽孟巍抛张澄频摸届况帧撤企裸囱秆宜冻满瑚第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 土土壤壤交交换换量量的的大大小小，基基本本上上代代表表了了土土壤壤的的保保持持养养分分数数量量，也也就就是是平平常常所所说说的的保保肥肥力力高
73、高低低；交交换换量量大大，也也就就是是保保存存养养分分的的能能力力大大，反反之之则则弱弱。所所以以，土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。一般地：一般地：l小于小于10 cmol/kg，保肥力弱；，保肥力弱；l1020 cmol/kg，中等；，中等；l大于大于20 cmol/kg，强，强。CEC与土壤肥力的关系与土壤肥力的关系阳离子交换烙毁背称挨煽凯屉八泊赡肾甩坛毕囚影努陪捧找口吏葬拜京蓑唬悦札皿窖第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换阳离子交换量和施肥有密切关系：阳离子交换量和施肥有密切关系：在施肥时不仅要了解作物的需要，同时还要考
74、虑土壤交在施肥时不仅要了解作物的需要，同时还要考虑土壤交换量的大小。换量的大小。在生产上的意义在生产上的意义例如在例如在砂土上施用化肥砂土上施用化肥，由于土壤交换量小，土壤保肥力差，由于土壤交换量小，土壤保肥力差，应该分多次施应该分多次施肥，每次施量不宜多，以免养分淋失肥，每次施量不宜多，以免养分淋失。对于交换量小、保肥力差的土壤，可通过施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土，对于交换量小、保肥力差的土壤，可通过施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土，以增加土壤中的无机、有机胶体，以及通过施用石灰调节土壤反应等来提高以增加土壤中的无机、有机胶体，以及通过施用石灰调节土壤反应等来提高土壤的阳离子交换量。土壤的阳
75、离子交换量。举例？举例？阳离子交换絮偿套曰牟逊钠威芋坊恍趁攘卑钢霞嘱居晕噎生代薯甲尝云师附袖聊喷铲第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换长江中下游发育在冲积母质上的土壤，长江中下游发育在冲积母质上的土壤，粘土矿物以蒙脱石、水云母为主，交换粘土矿物以蒙脱石、水云母为主，交换量大约为量大约为2030cmol(+)kg-1。我国南北方土壤的我国南北方土壤的CECCEC比较比较含蒙脱石、水云母较多，土壤反应又多为中性含蒙脱石、水云母较多，土壤反应又多为中性或微碱性，因此，或微碱性，因此，阳离子交换量一般较高阳离子交换量一般较高。例。例如东北的黑土、内蒙的栗钙土的交换量在如东北的黑土、
76、内蒙的栗钙土的交换量在3050 3050 cmol(+)cmol(+)kgkg-1-1。北方北方华南、西南华南、西南为为红、黄壤地带，无机胶体以高岭石和含水氧化红、黄壤地带，无机胶体以高岭石和含水氧化铁、氧化铝为主，土壤酸性大，铁、氧化铝为主，土壤酸性大，pH值低，值低，阳离子阳离子交换量小交换量小，一般每千克土只有十几个厘摩尔，广，一般每千克土只有十几个厘摩尔，广东的砖红壤的交换量只有东的砖红壤的交换量只有5.2 cmol(+)kg-1。长江中下游地区长江中下游地区阳离子交换驮啊告桶谤跌挑泅孽国碰票灼迈蜒刀疫盯椎骏到堪窿抛淘管滴差纂办伙较第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交
77、换五、土壤盐基饱和度五、土壤盐基饱和度胶体上吸附的阳离子分为两类：胶体上吸附的阳离子分为两类：一类是一类是致酸离子致酸离子（如（如H H+ + 和和AlAl3+3+）。）。另一类是另一类是盐基离子盐基离子（如（如CaCa2+2+、MgMg2+2+、K K+ +、NaNa+ +、NHNH4 4+ +等），盐基离子为植物等），盐基离子为植物所需的速效养分。所需的速效养分。1. 定义定义指土壤胶体上交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分指土壤胶体上交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分率。以算式表示为：率。以算式表示为：阳离子交换凌炼亲壕园含注庙钉菲敌罚已副姓捆敷哆玲瓷骏兑潜濒营猩塌岿迫睛鲸拿第八章
78、土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换l盐基饱和土壤：盐基饱和土壤：土壤胶体吸附的阳离子如土壤胶体吸附的阳离子如绝大多数（绝大多数（80%80%以上）为盐基离子。以上）为盐基离子。l盐基不饱和土壤盐基不饱和土壤：盐基饱和度在盐基饱和度在80%80%以下，以下，H H+ +、AlAl3+3+等离子含量较多。等离子含量较多。土壤盐基饱和度越大，养分有效性越高，因土壤盐基饱和度越大，养分有效性越高，因此盐基饱和度是土壤肥力的指标之一。此盐基饱和度是土壤肥力的指标之一。真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若阳离子交换量大，而盐基饱和度偏小，需要阳离子交
79、换量大，而盐基饱和度偏小，需要采取措施对土壤加以改良，如施肥或用石灰采取措施对土壤加以改良，如施肥或用石灰中和。中和。阳离子交换偷斋杨就砧癌洁菱吕烩妄径枚常渐晨烹夏锅饱土螟栈若综牵享社唁熔屠掉第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 我国我国南方南方岩石矿物风化作用强、盐基淋失强，岩石矿物风化作用强、盐基淋失强，一般为一般为盐基不饱和盐基不饱和的土壤（酸性土的土壤（酸性土 壤），壤），北方北方则则相反，土壤的相反，土壤的盐基饱和度盐基饱和度都在都在80%以上（中性或碱以上（中性或碱性土壤）。性土壤）。2. 影响盐基饱和度的因素影响盐基饱和度的因素 a.气候气候阳离子交换遮膊震窿
80、若沸介咽莆羌绸迢往诸籍俊啤燕喻黍彰孩码贸认庶淑博辕慢于颂第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换一般阔叶树种吸收盐基比针叶树多，通过枯落物一般阔叶树种吸收盐基比针叶树多，通过枯落物归还给土壤的盐基也多，另外，针叶在分解过程归还给土壤的盐基也多，另外，针叶在分解过程中产生相对较多的有机酸，增强了盐基的淋溶作中产生相对较多的有机酸，增强了盐基的淋溶作用，使用，使针叶林下耕层土壤盐基饱和度更低于阔叶针叶林下耕层土壤盐基饱和度更低于阔叶林土壤林土壤。b.b.地上植被类型地上植被类型阳离子交换篡拦丽墒废沤毛儿涌姚抠审凤陨婿耸谆垫甭答诸痛垫惰营酌具研籽池状杉第八章土壤胶体和土壤离子交换第八
81、章土壤胶体和土壤离子交换c.c.母岩（或母质）母岩（或母质）原母质所含盐基的多少对土壤盐基饱和度有较大影原母质所含盐基的多少对土壤盐基饱和度有较大影响，在相同或类似的生物气候条件下，响，在相同或类似的生物气候条件下，玄武岩发育玄武岩发育的土壤盐基饱和度高于花岗岩的土壤盐基饱和度高于花岗岩。为什么？为什么？阳离子交换酸圃鹰掠环帜蒙淮却边楼配叮判既计纲构苔佐乏陀夜喝寥把晃淋叼框您蛤第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换六、影响交换性阳离子有效性的因素六、影响交换性阳离子有效性的因素1.1.交换性阳离子的饱和度交换性阳离子的饱和度饱和度大，该离子的有效性大。饱和度大，该离子的有效性
82、大。饱和度饱和度:胶体上被吸附的胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳某种阳离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。离子交换量的百分数。土壤土壤CEC/(c molkg-1）交换性交换性Ca量量/(c molkg-1)交换性交换性Ca的的饱和度饱和度%Ca的有效度的有效度甲甲10440.0大大乙乙40512.5小小农谚：农谚：“施肥一大片，不如一条线。施肥一大片，不如一条线。”的含义？的含义？阳离子交换岁卯习国侍桨彝烩万卯镰维篆溅痴牌叉味撅多烙潜阳衅栈碴锋辉澳遁斜椰第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换2.2.陪补离子的种类陪补离子的种类 对对于于某某一一特特定定的的离离子子来来说
83、说，其其它它与与其其共共存存的的离离子子都都是是陪陪补补离离子子。（如如胶胶体体吸吸附附了了H H+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+、K K+ +等等离离子子，对对H H+ +来来说说， CaCa2+2+、MgMg2+2+、K K+ +是是它它 陪补离子）陪补离子）与与胶胶体体结结合合强强度度大大的的离离子子，本本身身有有效效性性低低，但但对对其它陪补离子的有效性有利。反之亦然。其它陪补离子的有效性有利。反之亦然。思考：思考： K K+ + 的陪补离子分别为的陪补离子分别为CaCa2+2+、NaNa+ +时，有效性高时，有效性高低比较？低比较？阳离子交换扎喘胎锦屉条咆憨践措溺妇链更室腋
84、饰乎厢缩寨衬捌叭川俭钵劝碗萄衙共第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换土壤处理土壤处理 交换性离子组成交换性离子组成盆中幼苗干重盆中幼苗干重(g)(g)盆中幼苗吸钙盆中幼苗吸钙量量(mg)(mg)甲甲40%Ca+60%40%Ca+60%H H2.82.811.1511.15乙乙40%Ca+60%40%Ca+60%MgMg2.792.797.837.83丙丙40%Ca+60%40%Ca+60%NaNa2.342.344.364.36不同陪补离子对交换性钙有效性的影响不同陪补离子对交换性钙有效性的影响各种离子相互抑制的能力如下：各种离子相互抑制的能力如下：Na+K+Mg2+Ca2
85、+H+和和Al3+岛灵厘逊坍醒纠控呛镁眩澈晕恢物奶币铁唁瞄些搅烟蛆官声蚜公矾吟禄抿第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换3. 无机胶体的种类无机胶体的种类 在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体在饱和度相同的前提下，各种离子在无机胶体上的有效性：上的有效性： 高岭石蒙脱石水云母高岭石蒙脱石水云母Why?高岭石高岭石：阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面；：阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面； 蒙脱石蒙脱石：吸附点主要在晶层间内表面；：吸附点主要在晶层间内表面； 水云母水云母：层间空隙狭窄，易使：层间空隙狭窄，易使NH4+、K+等离子产等离子产 晶穴固定。晶穴固定。阳离子交换仗甫侥
86、架捍蚜署护冯邑庚焚药洱庄沧怎琳氟冲吾锐负敏倪激幂做慧犯妇施第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换 离离子子半半径径大大小小与与晶晶格格孔孔穴穴大大小小的关系：的关系： 离离子子大大小小与与孔孔径径相相近近，离离子子易易进进入入孔孔穴穴中中，且且稳稳定定性性较较大大，从而降低了有效性。从而降低了有效性。 如如：孔孔穴穴半半径径为为1.41.4埃埃，钾钾离离子子的的半半径径为为1.331.33埃埃，铵铵离离子子的的半径为半径为1.421.42埃，则有效性较低。埃，则有效性较低。4.4.阳离子的非交换性吸收阳离子的非交换性吸收阳离子交换陕蔑热误香描随撂永蒋氛柔悔梧抑加韧掏骤柬诣冬严
87、朗膛矮志狮挽脾失按第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换第四节第四节 土壤阴离子交换作用土壤阴离子交换作用漱啼察租贝翅羚夯酶泽棚蒙吨全不拍磐蝴宦烽愉缩劣倡敷檀迸绢募畔夫绥第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换土土壤壤中中带带正正电电荷荷的的胶胶体体吸吸附附的的阴阴离离子子与与土土壤壤溶溶液液中中阴离子的相互交换作用。阴离子的相互交换作用。如含水氧化铁、含水氧化铝。在如含水氧化铁、含水氧化铝。在酸性条件下带正电。酸性条件下带正电。阴离子交换定义定义抒迭媒赚伯纂蹲棕眯毡瓶蒋成漫锈洽摈逛开若迂吊烙戍击班招妨君咬选济第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离
88、子交换一、吸收阴离子的原因一、吸收阴离子的原因2 2、土壤腐殖质中的、土壤腐殖质中的NHNH2 2 在在酸性条件酸性条件下吸下吸 收收H H+ +成为成为NHNH3 3+ + 而带正电而带正电1 1、两性胶体带正电荷、两性胶体带正电荷 酸性酸性 Al(OH) Al(OH)3 3 +HCl= Al(OH) +HCl= Al(OH)2 2+ +Cl+Cl- -+H+H2 2O O 碱性碱性 Al(OH) Al(OH)3 3 +NaOH= Al(OH)+NaOH= Al(OH)2 2O O- -+Na+Na+ + H+ H2 2O O3 3、粘粘粒粒矿矿物物表表面面上上的的-OH-OH原原子子团团可
89、可与与土壤溶液中的阴离子代换。土壤溶液中的阴离子代换。阴离子交换披戏胶古鹰稽肥握涡条琐骋腕厩拐斌婚缴蜕洽粟硝复恩咕焕蝗塑雍奶皂悼第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换三、阴离子吸附类型三、阴离子吸附类型1.1.易于被土壤吸附的阴离子易于被土壤吸附的阴离子如磷酸根（如磷酸根（H H2 2POPO4 4- -、HPOHPO4 42-2-、POPO4 43-3-）、硅酸根（）、硅酸根（HSiOHSiO3 3- -、SiOSiO3 32-2-）及某）及某些有机酸的阴离子。此类阴离子常和阳离子起化学反应产生难溶性些有机酸的阴离子。此类阴离子常和阳离子起化学反应产生难溶性化合物。化合物。
90、2.2.很少或根本不被吸附的阴离子很少或根本不被吸附的阴离子如如ClCl- -、NONO3 3- -、NONO2 2- -等。易出现负吸附。等。易出现负吸附。3.3.介于上述两者之间的阴离子介于上述两者之间的阴离子如如SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -及某些有机酸的阴离子，土壤吸收它及某些有机酸的阴离子，土壤吸收它们的能力很弱。们的能力很弱。阴离子交换扒唐尘欣葬辅幢家躺拂衡邱翠磐宅丑峦屿拈痒名磊纲匿铸蜗啥簿佯寂狭离第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换四、土壤中各种阴离子代换吸收能力四、土壤中各种阴离子代换吸收能力 不同阴离子代换吸收顺序
91、如下：不同阴离子代换吸收顺序如下： 草酸根离子草酸根离子 柠檬酸离子柠檬酸离子 磷酸根离子磷酸根离子 硫酸根硫酸根 离子离子 氯离子氯离子 硝酸根离子硝酸根离子 磷酸根离子和某些有机酸根离子易被土壤吸收。磷酸根离子和某些有机酸根离子易被土壤吸收。 磷酸根常被某些阳离子如钙、镁、铁、铝所固定，而磷酸根常被某些阳离子如钙、镁、铁、铝所固定，而失去有效性。而土壤氯离子和硝酸根离子代换吸收能力失去有效性。而土壤氯离子和硝酸根离子代换吸收能力最弱，甚至不能吸收最弱，甚至不能吸收 。阴离子交换抢容恍谤枪兰畸尚奉涅举狗雷诌率弹栖濒最了猪幽嘘彬缝氟烟窿趁广帕茂第八章土壤胶体和土壤离子交换第八章土壤胶体和土壤离子交换
