土壤胶体和土壤交换性能
第六章土壤胶体和土壤交换性能
主要学习目标：要求学生了解土壤胶体的晶格构造，掌握土壤胶体的性质。本章是今后学习肥料学的基础。因为土壤胶体的行为影响着土壤的发生发展、土壤的理化性质及土壤保肥供肥能力。
第一节土壤胶体
一、概念
土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截然划分的界限。
二、土壤中的胶体主要分为三类
1、土壤无机胶体：主要是矿物在化学风化过程中产生的次生矿物，包括氧化硅类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等。有时将无机胶体称为粘土矿物。
粘土矿物的来源有以下几个途径：（1）由白云母、黑云母演变而来；（2）在一定条件下有矿物的分解产物合成形成；（3）由一种粘土矿物演变成另一种粘土矿物。
2、土壤中有机胶体主要是腐殖质，它是有机质在土壤微生物等的作用下形成的。
3、有机无机复合体是土壤腐殖质和粘土矿物通过混合和吸附结合在一起，结合过程比较复杂。
三、硅酸盐粘粒的晶格构造
1、粘土矿物的基本单位：有2个即硅氧片和铝氧片
（1）硅氧片：由硅氧四面体连接而成。
硅、氧两元素能组成一个单位的原因：一是硅具有正原子价，而氧具负原子价，二者可相互吸引。二是与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所形成的空隙与硅原子的大小基本相似。但四面体的键价并不平衡（SiO44-），因此许多四面体可共用氧原子形成一层。此时键价仍不平衡，可与铝水八面体结合形成各类粘土矿物。
（2）铝氧片，又称铝氧八面体。
由六个氧原子围绕一个铝原子构成。六个氧原子所构成的八面体空隙与铝原子的大小相近似。许多铝八面体相互连接，形成铝氧片。铝氧片有两个层面的电价不平衡，可与氢原子连接形成水铝矿，或与硅氧片通过不同方式的连接结合成为铝硅酸盐。粘土矿物分为二层矿物和三层矿物；
四、粘土矿物负电荷的来源（本章的重点是土壤的电化学特性）
1、同晶取代：晶格构造中的中央离子被其他阳离子取代后会产生负电荷（被电荷比它低的取代）。
2、晶格断裂产生电荷。
3、胶体表面分子解离产生电荷。随pH变化改变而产生的电荷称可变电荷
五、几种主要土壤胶体
1、高岭石（kaolinite）是二层型（1：1）粘土矿物，是强烈化学风化条件下的产物（南方）（教材p178 8-3构造图）晶格较稳定，硅酸盐层之间由氢键连接，作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。因此只有外表面，没有内表面，无胀缩性（陶器不会太大），比表面积较小，为30m2/g。高岭石带有的电荷一部分是晶格破裂产生的，另外晶格表面的—OH在土壤酸度变化时带有可变电荷，但高岭石的带电量较少；
2、伊利石属三层型（2：1）粘土矿物，主要分布在干旱半干旱地区。硅酸盐层间由钾
离子连接，晶格距离比较稳定。晶格的边缘具有胀缩性，比表面积外表面小，内表面比大，表面积为100m2/g，；伊利石带有的电荷是由同晶代换产生的，其中有一部分负电荷被钾离子中和，伊利石的带电量比高岭石多。
3、蒙脱石属三层型（2：1）粘土矿物，主要分布在干旱和半干旱地区的土壤中。硅酸盐层之间由钙离子和镁离子连接，硅酸盐层之间全部胀缩性，内表面积非常大，比表面积为800 m2/g，带有的电荷是由同晶代换产生的，带电量比伊利石多。
4、含水氧化物包括非晶质的硅酸和含水氧化铁或氧化铝。非晶质的硅酸是各种铝硅酸盐经过化学风化过程的最后产物，其所带电荷是由H+解离产生的。含水氧化铁或氧化铝的种类有褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大不同，在溶液偏酸时，解离出—OH—，成为(OH)2+带正电，在溶液偏碱时，解离出H+，成为(OH)2O—带负电。
5、腐殖质胶体高分子有机化合物，呈球形，具三维空间的网状结构。负电荷主要是由羧基和酚羟基解离的氢离子引起，与pH相关，腐殖质胶体中的NH2可接受氢离子而带正电荷。
六、土壤胶体的性质
土壤胶体是物理化学性质最活泼的部分。土壤的保肥性、供肥性、酸碱反应、缓冲性能，以及土壤的结构、土壤的物理机械性质等，都与土壤胶体有密切关系。
1、巨大的比表面积和表面能
颗粒小，有巨大的比表面积。表面巨大的表面能能吸附大量的水分子、养分和其他分子态物质。有些微生物也被吸附在表面。
2、带电性和离子吸收代换性能
一般胶体带负电，可吸附大量的阳离子。而且大部分的离子，具有代换能力。这对养分的供应与保存以及土壤的酸碱、缓冲性有很大的意义。
3、分散性和凝聚性
土壤胶体，在一定条件下，可以分散在介质中，呈溶胶状态。有时又可以相互凝聚，呈凝胶状态。这种凝聚一般是在阳离子的作用下产生的。不同阳离子的凝聚能力：Fe3+>Al3+>>Ca2+>Mg2+>>K+>NH4+>Na+ , 凝聚作用对土壤结构的形成极为重要。
4、物理机械性质
土壤胶体具有粘结性、粘着性和可塑性等一系列的性质。
第二节土壤阳离子交换
一、土壤阳离子交换过程：
1、概念：土壤胶体吸附阳离子，在一定条件下，与土壤溶液中的阳离子发生交换，这就是土壤阳离子的交换过程。
能够参与交换过程的阳离子，就成为交换性阳离子。
2、特点：
第一，是可逆反应。任何一方的反应都不能进行到底，只有不断排除生成物，并反复浸提（交换性阳离子测定），才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来；
第二，阳离子交换作用按等摩尔进行，即20克钙离子可以和39.1克钾离子交换；
第三，交换受温度影响较小，而与交换点位置直接相关：外表面上的交换可瞬时发生，一小时内达到平衡；内表面上的交换需要很长时间才能达到平衡，因为离子在到达交换点前需要在晶层间隙中运动，受离子扩散规律制约，所以往往需要很长时间才能达到平衡。二、土壤阳离子交换量（Cation Exchange Capacity）CEC
定义：在pH值为7时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子的厘摩尔数
单位：cmol/kg 。与旧单位me/100g土等量换算
土壤交换量的大小，基本上代表了土壤的保持养分数量，也就是平常所说的保肥力高低；交换量大，也就是保存养分的能力大，反之则弱。所以，土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。
一般地：小于10 cmol/kg，保肥力弱；10~20 cmol/kg，中等；大于20 cmol/kg，强。
三、影响土壤阳离子交换量的因素
1、土壤质地土壤质地愈粘，土壤的交换量也就愈大，一般：
土壤质地砂土轻壤土中、重壤土粘土
交换量cmol/kg 1~2 7~8 15~18 25~30
2、腐殖质含量
腐殖质易带负电荷，腐殖质胶体具有极大的比表面积，交换量为200—500cmol/kg，比无机胶体的交换量大得多。因此，腐殖质含量越高，阳离子交换量越大。
3、无机胶体种类
高岭石（6 cmol/kg）、伊利石（30 cmol/kg土）、蒙脱石（100 cmol/kg）
4、土壤的酸碱性
土壤腐殖质所带电荷为可变电荷，其-COOH,-OH的解离强度，是由pH的变化决定的，含腐殖质多的土壤，交换量受pH影响显著，当pH值从2.5上升到8.0时，交换量从65 cmol/kg 上升到345 cmol/kg 。另外高岭石、铁铝的含水氧化物所带电荷也受酸碱环境的影响。
四、土壤盐基饱和度
1、盐基饱和度：土壤胶体上的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分比。
土壤交换性阳离子可分为二类：致酸离子（H+、Al3+）和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)，盐基离子为植物所需的速效养分。
2、盐基饱和度的意义：真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若阳离子总量大，而盐基饱和度偏小，需要采取措施对土壤加以改良，如施肥或用石灰中和。
4、单一离子的饱和度%=交换性该离子总量/阳离子总量*100
五、影响交换性阳离子有效性的因素：
1、交换性阳离子的饱和度：饱和度大，该离子的有效性大；
2、陪伴离子的种类：对于某一特定的离子来说，其它与其共存的离子都是陪伴离子。与胶体结合强度大的离子，本身有效性低，但对其它离子的有效性有利。各离子抑制能力由强到弱的顺序为：钠离子>钾离子>镁离子>钙离子>氢离子>铝离子；
3、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上的有效性：高岭石大于蒙脱石大于伊利石；
4、离子半径大小与晶格孔穴大小的关系。离子大小与孔径相近，离子易进入孔穴中，且稳定性较大，从而降低了有效性。如：孔穴半径为1.4埃，钾离子的半径为1.33埃，铵离子的半径为1.42埃，则有效性较低。
第三节土壤阴离子吸附
一、土壤吸收阴离子的原因
1、两性胶体带正电荷
酸性Al(OH)3 +HCl= Al(OH)2++Cl--+H2O
碱性Al(OH)3 +NaOH= Al(OH)2O--+Na++H2O
2、土壤腐殖质中的—NH2在酸性条件下吸收H+成为—NH3+而带正电。
3、粘粒矿物表面上的—OH原子团可与土壤溶液中的阴离子代换。
二、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如下：
草酸根离子>柠檬酸离子>磷酸根离子>硫酸根离子>氯离子>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。实际上，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最弱，甚至不能吸收。
根据阴离子吸收的特点，在施肥时，应采取相应措施，磷肥施用时应防止固定，硝酸态氮肥应防止流失
第四节离子吸收代换作用在园林土壤肥力上的意义
一、具有较好的保持和供应养分的能力
离子态的养分，在土壤胶体的离子代换作用下，保持在土壤中，这就是土壤的保肥性。被土壤胶体吸收的离子与土壤溶液间的离子能进行可逆性交换，植物可随时从土壤中得到养分，这就是土壤的供肥性。土壤具有一定数量的胶体，较高的离子代换吸收量，土壤也就具备了较好的养分保持与供应能力，使土壤保肥性和供肥性矛盾得到统一。
二、使土壤具备较佳的缓冲性
对园林土壤来说，局部的酸碱污染是经常发生的，土壤胶体的缓冲作用很重要。另一方面，在施用无机肥料时，局部的养分浓度过高，会导致烧根现象，较高的离子代换量可使此种危害减轻或消除。在一定范围内，此作用能协调植物对土壤营养的吸收，使土壤能较稳、均、足、适地供应植物生长所需的养分，使园林植物既不疯长，又不脱肥。
三、使土壤的物理状况得到调节
土壤胶粒之间的凝聚作用，是土壤具有结构的根本原因，当土壤胶体表面吸收大量钠离子时，因钠离子的水膜厚，带电量少，胶体扩散层厚度大，促使胶粒分散。而当土壤胶体特别是有机胶体吸附钙后，因钙离子带电量高，水膜薄，胶粒易于凝聚，形成土壤结构体。在碱性土壤上施石膏，可改良土壤的不良性状。
第五节土壤阳离子吸收与代换性的改良
包括两个方面：
一、提高阳离子代换量1、增加矿质胶体在北方地区质地粗的土壤中，增加阳离子代
换量高的粘土。
南方地区土壤以高岭石为主，代换量低，应增加富含蒙脱石、蛭石的土壤。
蛭石是云母类矿物脱钾后形成的，在北方土壤中含量高，化学成分变化大，与蒙脱石的区别是层间连接比较紧，颗粒粗，负电荷是由铝代替硅产生的。
2、增加有机胶体
有机胶体的代换量（200—500mmol/kg)是矿质胶体的若干倍。对任何土壤来说，增加腐殖质，对提高阳离子代换量都是有效的。每增加1%的腐殖质，可提高1——2mmol/kg的交换量。
3、适当提高土壤pH。
碱性条件有利于氢离子解离，阳离子代换量也提高。对酸性土壤来说，完全可行。
本章重点：主要是几种主要土壤胶体的特性以及阳离子的交换过程。
本章难点：主要是土壤胶体的带电性及土壤胶体为什么会带电。土壤胶体带电的事
实早已被电渗与电泳等现象所证实，不同土壤胶体产生电荷的机制不同。另外土壤胶体具有双电层构造。
复习思考题
一、名词解释
1、土壤胶体；
2、同晶代换；
3、土壤阳离子交换过程；
4、土壤阳离子交换量；
5、土壤盐基饱和度
二、简答题
1、土壤胶体包括哪些类型？
2、1：1型矿物和2：1型矿物的硅酸盐层有什么区别？
3、简述高岭石、蒙脱石和伊利石的性质。
4、简述腐殖质胶体的性质。
5、影响阳离子交换量大小的因素有哪些？
6、哪些土壤胶体可带正电荷？
土壤交换性钙和镁的测定
土壤交换性钙和镁的测定 乙酸铵交换——原子吸收分光光度法 1 方法提要 以乙酸铵为土壤交换剂，浸出液中的交换性钙、镁，可直接用原子吸收分光光度法测定。测定时所用的钙、镁标准溶液中要同时加入同量的乙酸铵溶液，以消除基本效应。此外，在土壤浸出液中，还要加入释放剂锶（Sr），以消除铝、磷和硅对钙测定的干扰。 2 应用范围 适用于酸性、中性土壤交换性钙镁的测定。 3 主要仪器和设备 3.1 天平（感量：0.01g） 3.2 原子吸收分光光度计（配置钙和镁空心阴极灯）； 3.3 离心机； 3.4 离心管，100mL。 4 试剂和溶液 4.1乙酸铵溶液[c(CH3COONH4) = 1mol·L-1，pH7.0]：称取乙酸铵（CH3COONH4）77.08g 溶于约950mL水中，用（1：1）氨水和稀乙酸调节至pH7.0，加水稀释到1L； 4.2 氯化锶溶液[ρ(SrCl2?6H2O) = 30g·L-1]：称取氯化锶（SrCl2?6H2O）30g溶于水，定容至1L； 4.3 盐酸溶液（1：1）：一份盐酸与等体积的水混合均匀； 4.4钙标准贮备液[ρ(Ca) = 1000μg·mL-1]：称取经110℃烘4h的碳酸钙（CaCO3，优级纯）2.4972g于250mL高型烧杯中，加少许水，盖上表面皿，小心从杯嘴处加入（1：1）盐酸溶液100mL 溶解，待反应完全后，用水洗净表面皿，小心煮沸赶去二氧化碳，将溶液无损移入1L容量瓶中，用水定容； 4.5钙标准溶液[ρ(Ca) =100μg·mL-1]：吸取10.00mL钙标准贮备溶液于100mL容量瓶中，定容； 4.6镁标准贮备液[ρ(Mg) =500μg·mL-1]：称取金属镁（光谱纯）0.5000g于250mL高型烧杯中，盖上表面皿，小心从杯嘴处加入（1：1）盐酸溶液100mL 溶解，用水洗净表面皿，将溶液无损移入1L容量瓶中，定容；
交换性钙、镁的测定
交换性钙、镁的测定（原子吸收分光光度法） 试剂和溶液 乙酸铵溶液：称取77.08g乙酸铵溶于近950mL水中，用１:１氨水和稀乙酸调节PH至7.0，转移入1000mL容量瓶中，定容。 氯化锶溶液[p(SrCl2·6H 2O )=30g/L]：称取氯化锶(SrCl2·6H 2 O)30g溶于水，定 溶至1L。 盐酸溶液（１:１） 钙标准贮备液[p(Ca ) =1000ug/mL]：称取经110℃烘4h的碳酸钙（CaCO 3 ,优级纯）2.4972g于250mL高型烧杯中，加少许水，盖上表面皿，小心从杯嘴处加入（１:１）盐酸溶液100mL溶解，待反应完全后，用水洗净表面皿，小心煮沸赶去二氧化碳，将溶液无损移入1L容量瓶中，定容。 钙标准溶液[p(Ca ) =100ug/mL]：吸取10.00mL钙标准贮备液于100mL容量瓶中，定容。 镁标准贮备液[p(Mg) =500ug/mL]：称取金属镁（光谱纯）0.5000g于250mL 高型烧杯中，盖上表面皿，小心从杯嘴处加入（１:１）盐酸溶液100mL溶解，用水洗净表面皿，将溶液无损移入1L容量瓶中，定容。 镁标准溶液[p(Mg) =50ug/mL]：吸取10.00mL镁标准贮备液于100mL容量瓶中，定容。 结果计算 交换性钙(Ca )，mg/kg=[ p(Ca )·V·D/m·103] ·1000 交换性钙(Mg )，mg/kg=[ p(Mg )·V·D/m·103]·1000 式中: p(Ca )或p(Mg )――查校准曲线或求回归方程而得测定液中Ca或Mg的质量浓度，ug/mL V――测定液体积，50mL D――分取倍数，浸出液总体积／吸取浸出液体积＝250/20 m――风干试样质量，g 103和1000――分别将ug换算成mg和将g换算为kg 平行测定结果用算术平均值表示，保留小数点后一位 精密度平行测定结果允许相差：≤10％
土壤胶体.
第一章绪论 土壤 土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。 陆地表层—位置； 疏松—物理状态； 能够产生植物收获—土壤的本质。 土壤肥力 土壤在植物生长发育整个过程中，同时而又不断地满足和协调植物对水分，空气，养料和热量等要求的能力。 四大肥力因子：水、肥、气、热 有效肥力 在生产中反应出经济效果的那部分肥力。 潜在肥力 还没有在生产中反映出经济效果的那部分肥力。 土壤生产力 土壤在其土壤肥力、环境条件和人为因素的综合作用下所能产生的经济效益 土壤肥力与土壤生产力的联系与区别：土壤生产力由土壤本身的肥力属性（基础，内因）和发挥肥力作用的外界条件（外因）所决定的。从这个意义上来看，肥力只是生产力的基础，而不是生产力的全部。肥力因素基本相同的土壤，如果处在不同的环境条件下，其表现出来的生产力彼此可能相差很大。 土壤三相物质组成 固相——矿物质和有机质 液相——土壤液体 气相——土壤气体 第二章矿物质 风化作用，原生矿物，次生矿物
风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐渐破碎成为疏松物质，这一过程叫做风化作用。所产生的疏松物质就是土壤母质。 原生矿物—直接来源于母岩的矿物，其中岩浆岩是其主要来源；在风化过程中没有改变化学组成的原始成岩矿物，如石英、长石、云母等。 次生矿物—在风化过程中新形成的矿物。如高岭石，蒙脱石、氧化铝等。 土壤中的原生矿物类型和特性： 1、长石类矿物：正长石，又称钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。 2、云母类：白云母，又称钾云母，是土壤中钾元素的来源之一。黑云母也是钾元素的来源，更易分解，风化。 3、角闪石与辉石类矿物：含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解。 4、石英矿物：不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。 5、氧化铁类矿物：赤铁矿（Fe2O3），常使土壤染成红色；磁铁矿（Fe3O4），具磁性。黄铁矿（FeS2），分解后形成硫酸盐。 6、磷酸盐类矿物：磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源。 7、方解石（CaCO3）：方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。 8、褐铁矿（Fe2O3·3H2O）：由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁，是土壤黄色和棕色染色剂。 母质 1、成土母质：矿物岩石经各种风化作用后形成的疏松多孔体 2、土壤母质与岩石和土壤相比，有很大区别。 母质有别于岩石，其颗粒小，单位体积或单位质量的表面积增大，颗粒间多孔隙，疏松，有一定的透水性、通气性及吸附性能。母质所具有的这些肥力因素还远远不能满足植物的需要。 3、母质类型 岩石矿物风化形成的母质，有的就地堆积，但大多数是在重力、水流、风力、冰川等外力的作用下搬运到其他地方，形成各种沉积物，有的甚至经过多次搬运沉积。 按风化物搬运动力与沉积特点的不同，可将成土母质分为以下8种类型：残积物 粒级：石砾，砂粒，粉粒，粘粒 粒级（粒组）：根据土粒大小和性质，将其分成若干组，称土壤粒级或粒组。
钙和镁离子的测定
制盐工业通用试验方法钙和镁离子的测定 1.适用范围 本方法适用于制盐工业中工业盐、食用盐（海盐、湖盐、矿盐、精制盐）、氯化钾、工业氯化镁试样中钙、镁离子含量的测定。 2.容量法 2.1.镁离子含量的测定 2.1.1.原理概要 样品溶液调至碱性（pH≈10），用EDTA标准溶液滴定，测定钙离子和镁离子的总量，然后从总量中减去钙离子量即为镁离子量。 2.1.2.主要试剂和仪器 2.1.2.1.试剂 氨-氯化铵缓冲溶液（pH≈10） 称取20g氯化铵，以无二氧化碳水溶解，加入100mL25％氨水，用水稀释至1L。 铬黑T：0.2％溶液 称取0.2g铬黑T和2g盐酸羟胺，溶于无水乙醇中，用无水乙醇稀释至100mL，贮于棕色瓶内； 三乙醇胺：10％溶液； 氧化锌：标准溶液 称取0.8139g于800±2℃灼烧恒重的氧化锌，置于150mL烧杯中，用少量水润湿，滴加盐酸（1∶2）至全部溶解，移入500mL容量瓶，加水稀释至刻度，摇匀； 乙二胺四乙酸二钠（EDTA）：0.02mol／L标准溶液 配制：称取40g二水合乙二胺四乙酸二钠，溶于不含二氧化碳水中，稀释至5L，混匀，贮于棕色瓶中备用； 标定：吸取20.00mL氧化锌标准溶液，置于150mL烧杯中，加入5mL氨性缓冲溶液，4滴铬黑T指示剂，然后用0.02mol／L EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮蓝色为止。 计算：EDTA标准溶液对镁离子的滴定度按式（1）计算。 T EDTA／Mg2＋＝ W×20／500 ×0.2987 (1) V 式中：T EDTA／Mg2＋——EDTA标准溶液对镁离子的滴定度，g／mL； V——EDTA标准溶液的用量，mL； W——称取氧化锌的质量，g； 0.2987——氧化锌换算为镁离子的系数。 2.1.2.2.仪器 一般实验室仪器。 2.1. 3.过程简述 吸取一定量样品溶液〔见附录A（补充件）〕，置于150mL烧杯中，试验程序同2.1.2.1.标定，EDTA标准溶液用量为测定钙离子及镁离子的总用量。 2.1.4.结果计算 镁离子含量按式（2）计算。
土壤阳离子交换综述
土壤中阳离子交换量测定综述 摘要; 土壤阳离子交换量是随着土壤在风化过程中形成，一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒，就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子，如钙（Ca)、镁（Mg)、钾（K)、钠（Na)、氢（H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。这些带负电的颗粒（粘粒）吸引、保持并释放带正电的养分颗粒（阳离子）。有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。阳离子交换量（CEC)是指土壤保持和交换阳离子的能力，也有人将它称之为土壤的保肥能力 关键词阳离子交换量：氯化钡 化钡一硫酸强迫交换法 正文. 2.1原理 氯化钡一硫酸强迫交换法f简称氯化钡法。下同1其原理是：土壤中存在的各种阳离子可被氯化钡(BaCl2)水溶液中的阳离子(Ba2+ )）等价交换。土壤B aCl2溶液处理。使之和Ba2+ 饱和，洗去剩余的B aC乜溶液后，再用强电解质硫酸溶液把交换到土壤中的Ba2+交换下来。由于生成了硫酸钡沉淀，而且氢离子的交换吸附能力很强，使交换反应基本趋于完全。这样通过测定交换反应前后硫酸含量的变化，可以讣算出消耗硫酸的量，从而计算出阳离子交换量。 1.2.2操作步骤 A、称取过2mm筛孔土样2g至100 ml离心管，向管中加入30 ml BaC l2（0.5m olL-1）溶液，用带橡皮头玻璃棒搅拌3～5min后，以3000r/m讪转速离心至下层土壤紧实为止。弃其上清液，再加30mlBaC L溶液，重复上述操作。 B、在离心管内加50 ml蒸馏水，用橡皮头玻璃棒搅拌3～5min后，离心沉降，弃其上清液。重复数次。直至无氯离子f用硝酸银溶液检验1。 C、移取25. 00 ml 0.1 moIL-1。1（浓度需标定1的硫酸溶液至离心管中，搅拌分散土壤，用振荡机振荡15min后。将离心管内溶液全部过滤入250m1锥形瓶中，用蒸馏水冲洗离心管及滤纸数次，直至无硫酸根离子f用氯化钡溶液检验在锥形瓶中，加1～2滴酚酞指示剂，再用0. 1molL-1 f浓度需标定）标准氢氧化钠溶液滴定，溶液转为红色并数分钟不褪色为终点。 D、在锥形瓶中, 加1~ 2滴酚酞指示剂, 再用0.11molL- 1 (浓度需标定) 标准氢氧化钠溶液滴定, 溶液转为红色并数分钟不褪色为终点 E、CEC值计算： [C (H2 SO4 ) x 50-NxB(NaOH)] x 100／ (Wo×K2) 式中：CEC -土壤阳离子交换量。cmokg-1； C-标准硫酸溶液浓度，moIL-1： B-滴定消耗标准氢氧化钠溶液体积，ml Wo-称取昀土样重，g N-标准氢氧化钠溶液的浓度，m 01L。1 K2 -水分换算系数。 2试剂及设备
改性凹凸棒土对钾_钙_镁离子交换作用的研究
第17卷第1期 2008年1月 中 国 矿 业 C HINA MINING MA GAZINE V o l.17,N o.1Januar y 2008 改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子交换作用的研究 王 丽,袁建军 (天津科技大学,天津300457) 摘 要:以江苏盱眙凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗、氯铵洗和碳铵洗的方法对其进行改性,考察改性凹凸棒土分别对钾、钙、镁三种离子的离子交换效果。在低浓度水溶液(0105mo l/L )中,以铵盐溶液处理过的凹凸棒土对钾、钙、镁三种离子的交换吸附顺序为K +>Ca 2+>M g 2+。实验结果表明,改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子的交换吸附能力,应用于海水中提取钾盐应具有较好的前景。 关键词:凹凸棒土;钾离子;钙离子;镁离子;离子交换 中图分类号:T Q425/O 647131+6 文献标识码:B 文章编号:1004-4051(2008)01-0084-05 Study on the Ion exchange of potassiu m, calcium and magnesium by alter -attapulgite W A N G L i,Y U AN Jian -jun (T ianjin U niversit y of Science and T echno log y,T ianjin 300457,China) Abstract:A ttaplg ite fro m jiang su pro vince w as used as r ow mater ial and treated by calcine,acid,alka -li,ammo nium chlo ride and ammonium carbonate cleaning r espectiv ely to obtain a lter -at tapulg te 1T hen the ion exchang e of potassium 、calcium and mag nesium by alter -att apulg ite was investig ated 1In lo w solut ion concent ratio n (0105mol/L ),iro n ex change o rder of those io ns by ammonium -alter -attapulgite was K +>Ca 2+>M g 2+1T he r esult sug gested alter -att apulg ite can be used to extr act po tassium fr om seawat er 1 Key words:attapulg ite;po tassium;ca lcium;mag nesium;ion exchange 收稿日期:2007-10-16 凹凸棒土是一种具有特殊结构、形态、物化性质的含水富镁硅酸盐粘土矿物,具有优异的吸附性能和一定的离子交换能力。活化后的凹凸棒土对敌 百虫、敌敌畏等有机磷农药有吸附净化作用,可以部分取代活性炭,提高净化度和重复利用率,降低吸附成本[1] 。利用凹凸棒土的离子交换能力,处理含铅[2]、铜、锌[3]、铬[4]、镍[5]等重金属离子废水及含氟废水[6],使之达到排放标准。虽然自19世纪发现凹凸棒土以来,各国学者对凹凸棒土从不同角度,进行了不同程度的研究,但凹凸棒土的应用仍然十分局限。 海水是化学资源的宝库,作为水资源和化学矿物资源而言,具有取之不尽的强大优势。本文选用江苏省盱眙县凹凸棒土作为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗、氯铵洗和碳铵洗的方法对其进行改 性,考察凹凸棒土对钾、钙、镁三种常见离子的离子交换能力。希望能为海水中有用元素的提取提供一条新的工艺路线,并扩大凹凸棒土离子交换吸附能力的应用。1 实验方法及药剂111 药剂 凹凸棒土:江苏省盱眙县,青灰色,pH 值6~7;氯化钾、氯化钙、氯化镁、硫酸、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵等均为分析纯试剂。112 凹凸棒土的预处理 将凹凸棒土研磨筛分,于200e 煅烧4h,用去离子水浸泡24h 后洗涤数遍至洗涤水澄清。烘干后干燥器内密封保存。113 凹凸棒土改性 凹凸棒土的煅烧改性:称取一定量经预处理后的凹凸棒土,于设定温度和保温时间下在马弗炉中煅烧,再次洗涤并烘干,密封保存。
土壤交换性酸测定方法
土壤交换性酸（氢、铝）的测定 ———氯化钾交换——中和滴定法方法原理： 在酸性土壤中，土壤永久电荷引起的酸度（交换性H+和Al3+）用1mol/LKCL淋洗时被K+交换而进入溶液，当用氢氧化钠标准溶液直接滴定淋洗时，同时滴定了交换性H+和Al3+水解产生的H+，所得结果为全量，即交换性酸总量。另取一份浸出液，加入足量的氟化钠溶液，是Al3+络合成[AlF6]3-，从而防止了Al3+的水解，再用标准氢氧化钠溶液滴定，所得结果为交换性H+。两者之差为交换性Al3+。 仪器：250ml容量瓶、25ml碱式滴定管或微量滴定管 试剂： 氯化钾溶液（1mol/L）：74.55g KCL（化学纯）溶于水中，定容至1L，溶液pH应在5.5~6之间（用稀氢氧化钾或稀盐酸调节） 酚酞指示剂：1g酚酞溶于100ml 95%乙醇中。 氟化钠溶液：3.5g氟化钠（化学纯）溶于80ml无CO2水中，以酚酞作指示剂，用稀NaOH或稀HCl调节至为红色（pH 8.3），最后稀释到100ml，贮于塑料瓶中。 NaOH标准溶液（0.02mol/L）：0.8gNaOH（分析纯）溶于1000ml无CO2水中，用邻苯二甲酸氢钾标定其浓度。 操作步骤： 1. 称取10.00g风干土样（2mm），放在铺好滤纸的布氏漏斗中，用氯化钾溶液少量多次地淋洗土壤样品，滤液承接在250ml容量瓶中，近刻度时，用氯化钾溶液定容。
2. 吸取100ml滤液于250ml锥形瓶中，低温煮沸5min，赶出CO2，以酚酞作指示剂，趁热用NaOH标准溶液滴定至微红色，记下NaOH用量（V1）。 3. 另取一份100ml滤液于250ml锥形瓶中，低温煮沸5min，赶出CO2，趁热加入过量NaF溶液1ml，冷却后以酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至微红色，记下NaOH用量（V2）。 并作空白试验，且记下NaOH用量（V0和V0’）。 计算结果： 交换性氢：cmol·kg-1（H+）=( V2-V0’)×c×ts×10-1×1000/m 交换性铝：cmol·kg-1（1/3Al3+）=［(V1-V0)-(V2-V0’)］×c×ts×10-1×1000/m 式中： V1——交换性酸总量滴定氢氧化钠标准溶液体积，ml； V0——交换性酸总量空白滴定氢氧化钠标准溶液体积，ml； V2——交换性氢滴定氢氧化钠标准溶液体积，ml； V0’——交换性氢空白滴定氢氧化钠标准溶液体积，ml； C——氢氧化钠标准溶液浓度，mol·L-1 ts——分取倍数； 10-1——由mmol换成cmol的系数； m——土样质量，g； 1000——换算成每千克含量。 注意事项： 250ml淋洗液已可把交换性H+和Al3+基本洗出，若淋洗液体积过大或淋洗时间过长，有可能把部分水解酸洗出。
土壤有机质的七大作用
1、是土壤养分的主要来源 有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或简接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。特别是土壤中的氮，有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中的。因为土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用的需要。此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。 2、促进作物的生长发育 有机质中的胡敏酸，可以增强植物呼吸，提高细胞膜的渗透性，增强对营养物质的吸收，同时有机质中的维生素和一些激素能促进植物的生长发育。 3、促进改善土壤性质，结构 有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，只是黏粒的几分之一。一方面，它能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量；另一方面它可以提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态。 4、提高土壤的保肥能力和缓冲性能 土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍、甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。 5、促进土壤微生物的活动 土壤有机质供应土壤微生物所需的能量和养分，有利于微生物活动。 6、提高土壤温度 有机质颜色较暗，一般是棕色到黑褐色，吸热能力强，可以提高地温。可改善土壤热状况。 7、提高土壤养分性
镁的习题
镁的习题(Magnesium) 唐荣德 一、选择题 1. 暂时硬水煮沸后的水垢主要是(MCE93.2) ( D ) A. Ca(HCO3)2 B. Ca(OH)2 C. MgCO3 D. Mg(OH)2和CaCO3 2. 用石灰软化含Mg(HCO3)2的硬水时，产生的沉淀是( D ) A. CaCO3 B. MgCO3 C. CaCO3和MgCO3 D. CaCO3和Mg(OH)2 3. 实验用水，若水中含有少量的Ca2+、Mg2+，欲除去这些离子，常采用的方法是 ( D ) A. 过滤 B. 分液 C. 加石灰和纯碱 D. 蒸馏 4. 把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉末95 mg溶于水后，与足量的硝酸银溶液反应，生成氯化银沉淀300 mg，则该氯化镁中的杂质可能是(MCE94.23) ( B ) A. 氯化钠 B. 氯化铝 C. 氯化钾 D. 氯化钙 5. 五支烧杯中都盛有同浓度、同体积的稀硫酸，分别加入足量的下列各物质，充分 反应后所得硫酸镁溶液浓度相等的是(假设溶液体积不变) ( AC ) ①镁粉②氧化镁③氢氧化镁④碳酸镁⑤硫化镁 A. ①和⑤ B. ①和② C. ②和④ D. ③和④ 6. 镁带在空气中燃烧生成的固体产物主要是氧化镁和氮化镁。将燃烧后的固体产物溶解在60 mL浓度为2.0 mol／L的盐酸溶液中，(氮化镁和盐酸反应的化学方程式为：Mg3N2＋8HCl ＝3MgCl2＋2NH4Cl)以20 mL 0.5 mol／L的氢氧化钠溶液中和多余的盐酸，然后在此溶液中加入过量的碱，把氨全部蒸发出来，用稀盐酸吸收，稀盐酸增重0.17 g。镁带的质量为( B ) A. 0.6 g B. 1.2 g C. 2.4 g D. 3.6 g 7. 为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸。这种试剂是(MCE91.8) ( B ) A. NH3·H2O B. NaOH C. Na2CO3 D. MgCO3 8. 为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项 操作：①过滤，②加过量NaOH溶液，③加适量盐酸，④加过量Na2CO3溶液，⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是(MCE91.23) ( CD ) A. ①④②⑤③ B. ④①②⑤③ C. ②⑤④①③ D. ⑤②④①③ 9．由H2SO4、Al2O3、NaOH、Mg、Cl2两两之间进行反应，可制得的正盐有( C ) A. 5种 B. 6种 C. 7种 D. 8种 10．将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为( D ) A. 1∶2∶3 B. 3∶2∶1 C. 6∶3∶1 D. 6∶3∶2 11．某无色溶液能与铝作用生成氢气，则溶液中可能大量共存的离子组是( AD ) A. H+、Ba2+、Mg2+、Cl－ B. Cl－、CO32-、Cu2+、Mg2+
土壤阳离子交换性能的分析
土壤阳离子交换性能的分析 1.1概述 土壤中阳离子交换作用，早在19世纪50年代已为土壤科学家所认识。当土壤用一种盐溶液（例如醋酸铵）淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子的能力，同时释放出等量的其它阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等。它们称为交换性阳离子。在交换中还可能有少量的金属微量元素和铁、铝。Fe3+ (Fe2+)一般不作为交换性阳离子。因为它们的盐类容易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物。 土壤吸附阳离子的能力用吸附的阳离子总量表示，称为阳离子交换量[cation exchange capacity，简作（Q）]，其数值以厘摩尔每千克（cmol·kg-1）表示。土壤交换性能的分析包括土壤阳离子交换量的测定、交换性阳离子组成分析和盐基饱和度、石灰、石膏需要量的计算。 土壤交换性能是土壤胶体的属性。土壤胶体有无机胶体和有机胶体。土壤有机胶体腐殖质的阳离子交换量为200～400cmol·kg-1。无机胶体包括各种类型的粘土矿物，其中2:1型的粘土矿物如蒙脱石的交换量为60～100cmol·kg-1，1:1型的粘土矿物如高岭石的交换量为10～15cmol·kg-1。因此，不同土壤由于粘土矿物和腐殖质的性质和数量不同，阳离子交换量差异很大。例如东北的黑钙土的交换量为30～50cmol·kg-1，而华南的土壤阳离子交换量均小于10cmol·kg-1，这是因为黑钙土的腐殖质含量高，粘土矿物以2:1型为主；而红壤的腐殖质含量低，粘土矿物又以1:1型为主。 阳离子交换量的测定受多种因素影响。例如交换剂的性质、盐溶液的浓度和pH等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。作为指示阳离子常用的有NH4+、Na+、Ba2+，亦有选用H+作为指示阳离子。各种离子的置换能力为Al3+> Ba2+>
土壤交换性钙和镁的测定
FHZDZTR0033 土壤 交换性钙和镁的测定 容量法 F-HZ-DZ-TR-0033 土壤—交换性钙和镁的测定—容量法 1 范围 本方法适用于酸性和中性土壤交换性钙和镁的测定。石灰性土壤是盐基饱和的土壤，目前无合适的测定方法。 2 原理 酸性和中性土壤中的交换性钙和镁，采用乙酸铵溶液交换，交换浸出液蒸干后，用盐酸溶解残渣，EDTA 容量法测定浸出液中的钙、镁量，即得土壤中交换性钙和镁的量。 3 试剂 3.1 缓冲溶液：称取67.5g 氯化铵，溶于无二氧化碳水中，加入新开瓶的氢氧化铵（ρ0.90g/mL ）570 mL ，用无二氧化碳水稀释至1000mL ，贮于塑料瓶中，并防止吸入空气中的二氧化碳，缓冲溶液pH10。 3.2 酸性铬蓝K-萘酚绿B 混合指示剂：称取0.5g 酸性铬蓝K 和1.0g 萘酚绿B ，与100g 于105℃烘过的氯化钠相互研细磨匀，贮于棕色瓶中。 3.3 EDTA 标准溶液：0.0100mol/L ，称取已在80℃烘干2h 的乙二胺四乙酸二钠3.7225g （EDTA ，Na 2H 2C 10H 12O 2N 2·2H 2O ） ，精确至0.0001g ，溶于1000mL 水中。 3.4 氢氧化钠溶液：2mol/L ，称取8.0g 氢氧化钠，溶于100mL 无二氧化碳水中。 3.5 盐酸溶液，1+3。 3.6 氢氧化铵，1+1。 4 仪器 4.1 烧杯，200mL 。 5 操作步骤 5.1 吸取两份25.00mL 乙酸铵处理土样的浸出液（F-HZ-DZ-TR-0029乙酸交换法测定阳离子交换量5.1~5.2），分别置于200mL 烧杯中，低温蒸干。向蒸干的烧杯中加入3滴~5滴盐酸溶液（1+3）溶解残渣，并加入少量水擦洗烧杯内壁，再加水使溶液总体积控制在40mL 左右。 5.2 钙、镁合量的测定：取一份溶液，用氢氧化铵（1+1）中和至中性（pH 试剂检查），加入3.5mL 缓冲溶液，再加约0.1g 酸性铬蓝K-萘酚绿B 混合指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至纯蓝色为终点。同时做空白试验。 5.3 钙量的测定：取另一份溶液，用氢氧化钠溶液（2mol/L ）调节至pH12，加入0.1g 酸性铬蓝K-萘酚绿B 混合指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至纯蓝色为终点。同时做空白试验。 注：如乙酸铵浸出液中有漂浮的枯枝落叶等粗有机质，应先过滤后进行测定。否则这些有机质中的钙、镁经蒸干后加 盐酸溶解时，也被溶解进入溶液中，影响交换性钙和镁的测定结果。 6 结果计算 土壤交换性钙按（1）式计算，交换性镁按（2）式计算： E （1/2Ca 2+）=100010 2)(42××××××?K m t C V V ……(1) E (1/2Mg 2+)=100010 2)]()[(4231××××××???K m t C V V V V ……(2) 式中： E （1/2Ca 2+）——交换性钙量，c mol/kg ； E (1/2Mg 2+)——交换性镁量，c mol/kg ；
土壤酸性土交换性酸的测定 和阳离子交换性能的测定
土壤酸性土交换性酸的测定 和阳离子交换性能的测定 简述实验目的与意义 土壤交换性盐基成分是指交换性Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，NH4+、Zn2+、Cu2+等也常以交换态存在，但因其数量极少，通常<0.03cmol(+)/kg，因而没有计入交换性盐基。 测定交换性盐基成分的意义和必要性是因土而异的。 酸性土壤中，交换性Ca2+的含量是影响植物根际营养的重要元素，同时这些交换性盐基成分实际上也是作物所必需的营养元素，因而，在培养土壤肥力上具有重要意义。 一般测定交换性盐基成分都以1mol/LNH4Ac作为交换剂；中性和酸性土用pH7NH4Ac：石灰性土或碱性土用pH9的NH4Ac-NH4OH；盐土则用乙醇洗去游离盐分后再用pH9的NH4Ac-NH4OH醋酸铵交换。 本次实验测定酸性土交换性阳离子盐基成分，以pH7，1mol/LNH4Ac作为交换剂进行测定。 土壤交换性酸是指土壤酸性表现的强弱程度。土壤交换性酸又称为“土壤潜在(性)酸”，它由胶体所吸附的H+和Al3+构成。Al3+因水解作用产生H+，因此，又称为“水解(性)酸”。 Al3++3H2O→Al(OH)3+3H+ 土壤交换性H+、Al3+含量多少，在一定程度上体现了土壤矿物胶体化学风化程度的深浅和土壤淋溶作用的强弱。而交换性H+和Al3+在土壤中的转化关系经实验证明土壤pH值≤5．5时，才会有水解性酸存在，也就是说，只有相当量的交换性H+存在时，才有交换性Al3+的出现。但对于强酸性土壤来说，交换性Al3+是占主导地位的。 一、酸性土交换性阳离子盐基成分的测定
1.实验原理 （1）土壤样品的交换处理 用pH7、1mol/LNH4Ac作为交换剂处理土壤，土壤的交换性阳离子与交换剂中指示性阳离子（NH4+）实现交换平衡，交换反应式如下： 土粒[Ca2+、Mg2+、K+、Na+]+nNH4Ac→土粒[6 NH4+]+（n-6）NH4Ac+（Ca2+、Mg2+、K+、Na+） 若不断将交换出来的溶液分离开来，并加入新的交换剂。交换反应将不断向右移动，一直到交换完全。 （2）交换性Ca2+、Mg2+的测定——原子吸收分光光度法 Ca、Mg均是原子吸收光谱分析较好的元素，特别是Mg的测定，灵敏度和准确度极高，且基本无干扰，交换液经适当稀释后可直接上机测定(Ca2+测定范围为0.1~10μg/mL，Mg2+的测定范围为0.01~3μg/mL)；但Ca2+、Mg2+的测定均可能有化学干扰(P043-、S042-)存在，可采用加释放剂(LaCl3)或保护剂的方法消除干扰。 （3）交换性K+、Na+的测定——火焰光度法 交换液中的K+、Na+经雾化喷入火焰时转变为基态自由原子，再受高温激发产生特征谱线。K原子谱线的波长是766.4nm(红色光)；Na原子谱线的波长是589.0nm(黄色光)。分别使用相应波长的干涉型滤光片作为单色器，由光电转换器将过滤光片的光强转变为电流，则K+、Na+发射的光强可以通过检流计反应为光电流强度而测定。此外，也可以在原子吸收分光光度计上用火焰发射法或吸收法进行测定。 2.实验仪器及试剂 100ml烧杯、台称、离心管、玻棒、离心机、50ml容量瓶、漏斗、AP1401火焰光度计、Z-5000原子吸收分光光度计、移液管 pH7，1mol/LNH4Ac、铬黑T指示剂、5%LaCl3 土样信息表
土壤复习资料总结
老师列的复习题归纳如下： 1、什么是土壤和土壤肥力？如何正确理解土壤肥力的概念？ 答： 土壤是指覆盖于地球表面，具有肥力特征的生长植物的疏松物质表层。 土壤肥力是土壤的基本属性和质的特征，是土壤从营养条件和环境条件方面，供应和协调植物生长的能力。 土壤肥力是在某种程度上能同时不断地供应与协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、热量的能力。 2、土壤的基本物质组成概况如何？ 答：由矿物质、有机质、土壤生物（土壤固相）、土壤水分（液相）和土壤空气（气相）三相5种物质组成的多相多孔分散体系。 3、试述岩石、母质、土壤三者的区别与联系。 答：联系： 1)成土的母岩及其矿物成分、结构、构造和风化特点都与土壤的理化性质等有直接关系。 2)土壤是在岩石风化形成的母质上发育而来的，土壤的许多性质与成土岩石、矿物和母质 类型有关。 3)裸露的岩石经风化作用而形成的疏松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，是形成 4)土壤的母体，称为母质。 区别：母质有别于岩石，其颗粒小单位体积或单位重量的表面积（即比表面积）较大，颗粒间多孔隙，疏松，有一定的透水性，通气性及吸附性能。 4、不同土壤质地的土壤如何进行改良和利用？ 答：土壤质地改良方法： 1)掺沙掺粘，客土调剂 2)翻淤压沙或翻沙压淤 3)引洪漫淤或引洪漫沙 4)增施有机肥，改善土壤结构 5)种树种草，培肥改土 土壤质地的利用： 1)砂质土：通透性强；保蓄性弱；养分含量低；气多水少；温度高，土温变化快。砂质土 疏松，结持力小，易耕作，但耕作质量差。根据土类土壤的肥力特点，在作物种植上宜选种耐瘠、耐旱作物，生长期短、早熟作物，以及块根、块茎类作物和蔬菜。 2)黏质土：含砂粒少，黏粒多，毛管孔隙特别发达，大孔隙少，土壤透水通气性差，排水 不良，不耐涝。“发老不发小”，此类土壤宜施用腐熟的有机肥，化肥一次用量可比砂质土多，在苗期注意施用速效肥促早发。适宜种植粮食作物以及果、桑、茶等多年生的深根植物。 3)壤质土：由于含砂粒、黏粒比例较适宜，它的肥力特点兼有沙土类土壤和黏土类土壤的 优点。即通气透水性好；养分丰富；耕性表现良好。壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。
土壤胶体和土壤交换性能
第六章土壤胶体和土壤交换性能 主要学习目标：要求学生了解土壤胶体的晶格构造，掌握土壤胶体的性质。本章是今后学习肥料学的基础。因为土壤胶体的行为影响着土壤的发生发展、土壤的理化性质及土壤保肥供肥能力。 第一节土壤胶体 一、概念 土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。 目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截然划分的界限。 二、土壤中的胶体主要分为三类 1、土壤无机胶体：主要是矿物在化学风化过程中产生的次生矿物，包括氧化硅类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等。有时将无机胶体称为粘土矿物。 粘土矿物的来源有以下几个途径：（1）由白云母、黑云母演变而来；（2）在一定条件下有矿物的分解产物合成形成；（3）由一种粘土矿物演变成另一种粘土矿物。 2、土壤中有机胶体主要是腐殖质，它是有机质在土壤微生物等的作用下形成的。 3、有机无机复合体是土壤腐殖质和粘土矿物通过混合和吸附结合在一起，结合过程比较复杂。 三、硅酸盐粘粒的晶格构造 1、粘土矿物的基本单位：有2个即硅氧片和铝氧片 （1）硅氧片：由硅氧四面体连接而成。 硅、氧两元素能组成一个单位的原因：一是硅具有正原子价，而氧具负原子价，二者可相互吸引。二是与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所形成的空隙与硅原子的大小基本相似。但四面体的键价并不平衡（SiO44-），因此许多四面体可共用氧原子形成一层。此时键价仍不平衡，可与铝水八面体结合形成各类粘土矿物。 （2）铝氧片，又称铝氧八面体。 由六个氧原子围绕一个铝原子构成。六个氧原子所构成的八面体空隙与铝原子的大小相近似。许多铝八面体相互连接，形成铝氧片。铝氧片有两个层面的电价不平衡，可与氢原子连接形成水铝矿，或与硅氧片通过不同方式的连接结合成为铝硅酸盐。粘土矿物分为二层矿物和三层矿物； 四、粘土矿物负电荷的来源（本章的重点是土壤的电化学特性） 1、同晶取代：晶格构造中的中央离子被其他阳离子取代后会产生负电荷（被电荷比它低的取代）。 2、晶格断裂产生电荷。 3、胶体表面分子解离产生电荷。随pH变化改变而产生的电荷称可变电荷 五、几种主要土壤胶体 1、高岭石（kaolinite）是二层型（1：1）粘土矿物，是强烈化学风化条件下的产物（南方）（教材p178 8-3构造图）晶格较稳定，硅酸盐层之间由氢键连接，作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。因此只有外表面，没有内表面，无胀缩性（陶器不会太大），比表面积较小，为30m2/g。高岭石带有的电荷一部分是晶格破裂产生的，另外晶格表面的—OH在土壤酸度变化时带有可变电荷，但高岭石的带电量较少； 2、伊利石属三层型（2：1）粘土矿物，主要分布在干旱半干旱地区。硅酸盐层间由钾
不同类型紫色土交换性钙镁含量及对烟叶钙镁分布的影响
不同类型紫色土交换性钙镁含量及对烟叶钙镁分布的影响 唐先干1,2，苏金平1,2，何宽信3，韩延4，李祖章1,2*，谢邦金4，杨启冰4 （1.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，南昌330200；2.江西省农业科学院国家红壤改良工程技术研究中心，南昌330200；3.江西省烟草公司，南昌330045；4.江西省烟草公司抚州市公司，江西抚州344000） 摘要：为了探讨江西紫色土交换性钙、镁含量及对烟叶钙、镁含量分布的影响，于2009年在江西紫色土烟区点对点采集土壤样与烟叶样进行化验，得出结果如下：江西紫色土交换性钙含量丰富但变异较大，交换性镁含量偏低且交换性钙镁比值较大，导致烟叶含钙量变异较大且烟叶含镁量较低；烟叶含镁量为中性紫色土＞酸性紫色土＞碱性紫色土；中性紫色土烤烟不同叶位烟叶含钙、镁量差异不大，但碱性与酸性紫色土烤烟均为上部叶烟叶含钙、镁量高于中下部叶；土壤交换性钙、镁之间呈极显著正相关，交换性钙、镁与土壤pH、有机质和氮、磷、钾、硫之间具有一定的相关性，但交换性钙与微量元素呈极显著负相关。 关键词：紫色土；烤烟；养分分布；交换性钙；交换性镁 中图分类号：S572.06 文章编号： DOI: Exchangeable Ca and Mg Contents in Various Purple Soils and their Effects on Ca and Mg Contents in Flue-cured Tobacco TANG Xiangan1,2, SU Jinping1,2, HE Kuanxin3, HAN Yan4, LI Zuzhang1,2, XIE Bangjin4, YANG Qibing4 (1. Soil & Fertilizer and Environmental & Resources Research Institute, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 2. National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 3. Jiangxi Provincial Tobacco Company, Nanchang 330200, China; 4. Fuzhou Tobacco Company of Jiangxi Province, Fuzhou, Jiangxi 344000, China) Abstract:In order to understand the contents of exchangeable Ca and Mg in different types of purple soils of Jiangxi and their effects on nutrients (Ca, Mg) distribution of flue-cured tobacco, the soil and tobacco samples were collected by point to point approach (namely the location of soil sample was same to that of the tobacco sample) in purple soil area of Jiangxi and were then determined in 2009. The results showed that in Jiangxi’s purple soils, the exchangeable Ca was sufficient and greatly variable, while the exchangeable Mg was low and the ratio of exchangeable Ca to Mg was high, so the concentration of Ca in leaves was variable and the concentration of Mg was low; the concentration of Mg in tobacco leaves was neutral purple soil > acid purple soil > alkaline purple soil. In the neutral purple soil, the concentrations of Ca and Mg in difference position of leaves were not significant difference, but in the acidic and alkaline purple soils the concentrations of Ca and Mg in the upper leaf were higher than those in the middle and lower leaves. Soil exchangeable Ca was significantly positive correlation to Mg, and also was positively correlative to pH, organic matter, nutrients (N, P, K, S), and was extremely significant and negative correlated to soil trace elements. Keywords:purple soil; flue-cured tobacco; nutrient distribution; exchangeable Ca; exchangeable Mg 钙、镁是影响烤烟产量和品质的重要中量营养元素。钙是烤烟吸收量仅次于钾的矿质元素[1]，是细胞代谢的总调节者，维持着烟株正常生长所需要的细胞pH值[2-4]。缺钙烟叶中氮含量明显减少，非蛋白态氮大量增加，烟草品质变劣[5-7]。镁是叶绿素的重要成分，适量的镁可促进烤烟的生长发育，有利于烟叶内在品质的提高[8-10]，缺镁会导致光合产物的运输速率下降，严重时烟叶的蛋白质合成受阻，蛋白态氮减少，缺镁烟叶，烘烤后发暗，呈无光泽的挂灰装，质地似薄纸状，无弹性韧性[11]。