土壤与植物的基本关系
土壤与植物生长发育的关系

土壤与植物生长发育的关系植物是依赖土壤生长的,土壤的质量和性质对植物的生长发育起着至关重要的作用。
土壤是植物的生命之源,它提供植物所需的养分和水分,并为植物的根系提供生长空间和支撑。
因此,土壤的质量与植物的生长发育密切相关。
土壤中的养分是植物生长发育的重要因素之一。
植物需要吸收土壤中的氮、磷、钾等元素来维持正常的生长活动。
其中,氮元素是植物体内蛋白质、核酸等重要组分的构成元素,磷元素则是ATP、DNA等重要物质的组成成分,而钾元素则参与调节植物体内的水分平衡和养分运输。
土壤中的养分含量直接影响着植物的生长速度和生物量的积累。
若土壤中的养分含量不足,植物会出现生长迟缓、叶片黄化等现象,甚至生长停滞,影响植物的正常生长发育。
土壤的水分状况对植物的生长发育也有重要影响。
水分是植物体内的重要组成部分,参与着养分的吸收和运输、光合作用等生理过程。
土壤中的水分含量直接影响植物根系的吸水能力,过湿或过干的土壤都会对植物的生长造成不利影响。
过湿的土壤会导致根系缺氧,影响植物的呼吸作用和根系的正常发育,造成植株倒伏等现象;而过干的土壤则会限制植物的水分摄取,导致植物无法正常生长发育。
因此,合理管理土壤的水分状况,保持适度的湿润度对植物的生长发育至关重要。
土壤的质地和结构也对植物的生长发育有重要影响。
土壤的质地主要指土壤颗粒的大小和比例,可分为砂质土壤、粉质土壤和壤土等。
不同质地的土壤含水性和通气性不同,对植物的根系生长和活动有直接影响。
比如,砂质土壤通气性好、排水性快,但保水能力较差,容易导致水分流失;而粉质土壤保水能力强,但通气性较差,容易出现积水现象。
壤土则是一种理想的土壤类型,具有良好的保水性和通气性,适合植物的生长发育。
土壤的结构也影响着植物根系的生长空间和分布情况,松散的土壤结构有利于植物根系的伸展和吸收养分,而坚硬的土壤结构则会限制植物根系的生长发育。
土壤中的微生物也对植物的生长发育起着重要作用。
土壤中的微生物包括细菌、真菌、放线菌等,它们与植物根系形成共生关系,促进植物的养分吸收和生长发育。
植物与土壤的互惠共生关系

植物与土壤的互惠共生关系植物和土壤之间存在着一种密不可分的关系,这种关系被称为互惠共生关系。
植物依赖土壤提供养分和水分,而土壤则依赖植物的根系固定土壤、增加有机物质和改善土壤结构。
这种互惠共生关系不仅对植物和土壤本身具有重要意义,也对生态系统的稳定性和可持续发展起着至关重要的作用。
首先,植物通过其根系与土壤建立起密切的联系。
植物的根系能够渗透入土壤中,吸收土壤中的水分和养分。
同时,植物的根系还能够分泌出一些有益物质,如根系分泌物和根际土壤微生物。
这些物质能够促进土壤中有机物的分解和养分的释放,为植物提供更多的养分。
此外,植物的根系还能够固定土壤,防止水土流失和土壤侵蚀,保护土壤的稳定性和肥力。
其次,土壤也对植物的生长和发育起着重要的影响。
土壤是植物生长的基质,提供了植物生存所需的水分、养分和空气。
不同类型的土壤具有不同的物理性质和化学性质,对植物的生长有着不同的影响。
例如,砂质土壤透水性好,但保水能力较差,适合生长耐旱植物;而黏土质土壤保水能力强,但透水性差,适合生长喜湿植物。
此外,土壤中的养分含量和养分比例也对植物的生长和发育起着重要的影响。
植物通过吸收土壤中的养分,进行光合作用和呼吸作用,从而实现生长和发育。
除了提供养分和水分外,土壤还能够对植物进行保护和调节。
土壤能够吸收和储存大量的水分,形成地下水和地下水库,为植物提供稳定的水源。
同时,土壤还能够吸附和分解一些有害物质,净化土壤和水体,保护植物的生长环境。
此外,土壤还能够调节气候,影响气候变化。
例如,土壤中的有机物质能够吸附和释放大量的二氧化碳,影响大气中的温室气体含量和气候变化。
最后,植物和土壤之间的互惠共生关系对生态系统的稳定性和可持续发展具有重要意义。
植物通过根系固定土壤,防止土壤侵蚀和水土流失,保护土壤的稳定性和肥力。
而土壤为植物提供了养分和水分,为植物的生长和发育提供了基础条件。
这种互惠共生关系不仅维持了植物和土壤的健康发展,也维持了生态系统的稳定性和可持续发展。
植物营养与土壤

植物营养与土壤植物营养是指植物为生长和发育所需的营养物质的吸收和利用过程。
土壤则是植物获取营养的主要来源之一。
本文将探讨植物营养与土壤的关系,以及土壤中的主要营养元素和其功能。
一、植物营养与土壤的关系植物通过根系与土壤相互作用,并从土壤中吸收水分和营养物质。
此过程涉及到土壤理化性质、土壤微生物活动以及植物根系的生理特性等因素。
1.1 土壤理化性质土壤理化性质包括土壤颗粒组成、容重、质地等。
这些性质影响土壤的通透性、保水性、保肥性等,从而影响植物根系的生长和发育。
例如,颗粒组成中的砂粒和黏粒对土壤的水分保持能力有重要影响。
植物根系根据土壤的水分状况,通过调节根毛的吸水速度和数量,以及根系的生长方向,来适应土壤的理化性质。
1.2 土壤微生物活动土壤微生物是土壤中一个重要的组成部分,对植物营养具有重要影响。
微生物通过分解有机质,释放出植物所需的营养元素。
同时,微生物通过与植物根系的共生作用,提供植物所需的营养物质。
例如,一些细菌可以与植物根系共生,固定大气中的氮气转化为植物可利用的形式。
微生物的活动还会改变土壤环境的酸碱度、气体组成等,进而影响植物根系的吸收能力。
1.3 植物根系的生理特性植物根系的生理特性对植物对土壤中营养物质的吸收有重要影响。
例如,植物根系具有可选择性吸收的特点,可以根据土壤中某种元素的浓度、形态以及其与其他元素的相互作用等,来调节对该元素的吸收量。
此外,植物根系还可以分泌特定物质,与土壤颗粒和微生物发生作用,有助于释放或吸附特定营养物质。
二、土壤中的主要营养元素及其功能植物对土壤中的营养元素需求很高,而土壤中某些元素的含量及形态则对植物的生长和发育有直接影响。
下面将介绍土壤中的主要营养元素及其功能。
2.1 氮(N)氮是植物生长发育所需的基本元素之一,它参与植物体内蛋白质、激素、酶等的合成。
土壤中氮的形态多样,主要有无机氮和有机氮。
无机氮包括氨态氮、硝态氮等,而有机氮则来自有机质的分解。
植物生长与土壤养分的关系研究

植物生长与土壤养分的关系研究植物生长与土壤养分之间存在着密不可分的关系,土壤养分的供应对于植物的健康生长至关重要。
本文将探讨植物生长与土壤养分之间的关系,并提供相应的研究证据。
一、土壤养分对植物生长的影响1. 氮素(N)氮素是植物生长所需的主要养分之一。
它参与了植物体内氨基酸、核酸和叶绿素的合成过程,对于植物的生长和发育起到重要作用。
研究表明,氮素的供应不足会导致植物叶片变黄、生长受限等现象,而过量的氮素则可能导致植物体内氨基酸和蛋白质的积累而影响植物的健康生长。
2. 磷素(P)磷素是植物生长所需的次要养分之一。
它对于植物的能量转化、酶的活性以及DNA和RNA的合成具有重要作用。
研究表明,磷素的供应不足会限制植物的生长,并且抑制植物的果实发育和植株的根系生长。
3. 钾素(K)钾素是植物生长所需的宏量养分之一。
它参与了植物细胞的渗透调节、光合作用和糖分的合成,对于植物的生长和发育非常重要。
研究表明,钾素的供应不足会导致植物的耐受性下降,易受病虫害侵袭,并且影响植物的叶片色泽和形态。
二、土壤养分对植物生长的供应途径1. 土壤固有养分土壤固有养分是指土壤中固定的养分总量,它对植物的供应是相对稳定的。
这些养分主要来自于岩石的矿物质分解和有机物的分解,其供应速度相对较慢。
因此,合理施用有机肥和矿质肥有助于提高土壤的固有养分含量,并为植物提供持续的养分供应。
2. 施肥措施施肥是提供植物所需养分的一种常用措施。
通过适量施用氮磷钾肥料可以增加土壤中这些养分的供应量,从而提高植物的养分摄取能力。
然而,过量施肥的情况也很常见,这可能导致养分的浪费和环境污染。
因此,科学合理地施肥非常重要。
三、土壤养分管理的重要性1. 提高农产品质量适当的土壤养分管理可以提高农作物的产量和品质。
养分供应不足会导致农产品的营养价值下降,影响农民的经济效益。
因此,科学合理地管理土壤养分,保持土壤的肥力水平,对于提高农产品的质量至关重要。
2. 环境保护过量施肥会导致土壤中养分的积累和流失,进而对地下水和水体造成污染。
植物与土壤关系

植物与土壤关系植物与土壤之间存在着密切的关系。
土壤作为植物生长的基础,为植物提供养分、水分和机械支撑;而植物则通过其地下部分的根系对土壤进行改良和保护,形成了一种相互依存的关系。
本文将从土壤提供养分、水分和机械支撑、植物对土壤的改良和保护等方面,探讨植物与土壤之间的关系。
1. 土壤提供养分土壤是植物获取养分的重要来源之一。
土壤中包含着植物所需的多种元素,如氮、磷、钾等,这些元素是植物正常生长所必需的。
植物的根系通过吸收土壤中的养分,满足自身的营养需求。
同时,土壤中的有机质也能为植物提供养分,促进植物的生长发育。
2. 土壤提供水分水分是植物生长的必备条件之一,而土壤在水分供应方面起着至关重要的作用。
土壤中的微孔和毛细管作用能够吸附和保持水分,使得植物可以通过根系吸取到水分。
当土壤中的水分充足时,植物的根系能够快速吸取到充足的水分,促进植物的正常生长。
因此,土壤的保水性能对植物的生长具有重要影响。
3. 土壤提供机械支撑土壤为植物提供了机械支撑,使得植物能够在地面上稳定生长。
植物的根系通过穿透土壤并扎根,将植物与土壤紧密连接在一起。
土壤中的颗粒和结构稳定性能够使植物的根系扎根得更牢固,提供充足的支撑力,保证植物的立体生长。
4. 植物对土壤的改良和保护植物通过其根系对土壤进行改良和保护。
首先,植物的根系能够疏松土壤,改善土壤的通气性和保水性。
植物的根系在地下扩展,织成一个网状结构,可以将土壤颗粒分散,增加土壤孔隙,有利于土壤的透气性和水分的渗透。
其次,植物的根系分泌出根系分泌物,能够改善土壤的结构,增加土壤的肥力和养分含量。
此外,植物的根系通过地下部分的根毛,能够保护土壤表层不被水力冲刷或风力侵蚀,减少土壤的侵蚀和流失。
综上所述,植物与土壤之间存在着密切的关系。
土壤为植物提供养分、水分和机械支撑,而植物通过其根系对土壤进行改良和保护。
这种相互依存的关系保证了植物的正常生长和地球生态系统的平衡。
因此,我们应该重视土壤的保护和合理利用,以确保植物与土壤之间的良好关系的持续存在。
植物的生长与土壤理化性质的关系

植物的生长与土壤理化性质的关系土壤作为一种重要的生态系统组成部分,对植物的生长和发育有着至关重要的影响。
土壤的理化性质包括土壤颗粒组成、土壤结构、土壤质地、土壤水分、土壤气体等多个方面,这些性质与植物的根系生长、养分吸收、水分利用以及代谢活动直接相关。
本文将探讨植物的生长与土壤理化性质之间的紧密关系。
1.土壤颗粒组成与植物生长土壤颗粒组成是指土壤中不同粒径的颗粒所占的比例。
土壤颗粒组成决定着土壤的通透性、保水性以及持水能力。
对于大多数植物来说,根系的伸展和生长依赖于土壤的通透性。
细粒土壤通透性较差,容易形成积水,影响植物的根系通气和吸收养分能力,从而抑制植物的生长。
相反,比较理想的土壤颗粒组成应该是以粉沙质为主,具有较好的通气性和保水性,有利于植物的根系伸展和养分吸收。
2.土壤结构对植物根系生长的影响土壤结构指的是土壤颗粒之间的排列方式和颗粒团聚程度。
良好的土壤结构有利于植物根系的侵入和生长,同时也促进土壤气体交换和水分透明。
土壤结构的良好与否直接影响植物根系的活跃度和根系伸展能力。
比如,紧密的土壤结构会限制根系的生长,影响植物吸收水分和养分的能力;而松散的土壤结构则有助于根系的生长和发育,有利于植物的吸收。
3.土壤质地与植物的生长土壤质地指的是土壤颗粒的大小与比例,主要包括沙、粉砂、黏土等不同成分。
土壤质地对水分滞留能力和空气通透性有着直接的影响。
对于植物来说,土壤质地与其根系的生长和发育密切相关。
黏土质地的土壤具有较高的保水性,但通气性较差;相反,砂质土壤通气性较好,但保水性较差。
因此,不同植物对土壤质地的要求也不同,而土壤质地可以根据不同植物的需求进行调整以促进植物的生长。
4.土壤水分与植物的生长关系作为植物生长的重要因素之一,土壤水分对植物生长的影响不言而喻。
土壤水分的充沛与否直接关系到植物根系的吸收能力和水分利用效率。
适宜的土壤水分对于植物的生长和发育至关重要。
过量的水分会使土壤通气性下降,导致根系窒息;而过少的水分则会导致植物脱水和萎蔫。
植物与土壤中的互动关系

植物与土壤中的互动关系植物与土壤之间的互动关系是生态系统中至关重要的一环。
土壤为植物提供生长的营养物质和水分,而植物通过根系为土壤提供有机质和维持土壤结构的稳定性。
这种相互依存的关系对于维持生物多样性和生态平衡至关重要。
本文将探讨植物和土壤之间的互动关系,以及它们对环境和人类的意义。
一、植物对土壤的影响植物通过根系将有机物质输入到土壤中,这些有机物质通过微生物分解转化为养分,供其他植物和土壤生物利用。
植物的根系还能够增加土壤的通气性和保水性,提高土壤的质地和结构。
同时,植物的根系还能够释放出特定化合物,与土壤微生物相互作用,形成一种共生关系,促进根系吸收有效养分。
二、土壤对植物的影响土壤的性质直接影响着植物的生长和发育。
土壤中的营养物质和水分是植物生长和代谢的重要来源。
不同类型的土壤具有不同的水分保持能力和养分含量,因此对于不同植物的生长和适应性也有差异。
此外,土壤的酸碱度、质地和氧气供应等因素也会影响植物的生理活动和根系的发育。
三、植物和土壤的相互作用植物与土壤的相互作用是一个动态的过程。
植物的生长和死亡会对土壤的理化性质产生影响,进而影响其他植物的生长。
植物的根系通过根分泌物质与土壤微生物相互作用,形成一种良性循环。
土壤中的微生物能够分解有机物质,释放出养分供植物吸收,同时也会分泌激素和抗病物质来保护植物免受病害侵袭。
四、植物与土壤的环境意义植物和土壤之间的互动关系对于维持环境的稳定和健康至关重要。
植物通过根系的活动能够减少土壤侵蚀和水土流失,保持土壤的肥沃性和结构稳定性,防止水源的污染。
土壤中的有机物质和微生物对碳的固定和循环起着重要作用,帮助缓解气候变化。
植物和土壤的互动关系直接影响着生物多样性的维持和生态系统的稳定性。
五、植物与土壤的农业意义植物和土壤的互动关系对于农业的发展至关重要。
土壤的肥力和质地直接决定着农作物的生长和产量。
合理的农业管理措施能够改善土壤的质量和结构,提高植物的生产力和抗逆性。
植物与土壤养分的关系研究

植物与土壤养分的关系研究一、引言植物与土壤之间的相互作用是生态系统中至关重要的一部分。
土壤养分对于植物的生长和发育起着重要的作用,而植物的生长状态又会对土壤养分含量产生影响。
因此,研究植物与土壤养分之间的关系对于理解生态系统的功能和环境保护具有重要意义。
二、植物对土壤养分的吸收和利用1. 植物对养分的吸收植物通过根系吸收土壤中的养分,其中包括氮、磷、钾等主要元素以及一些微量元素。
植物的根系具有吸附养分的能力,通过根毛的发育和分布,可以增加植物对土壤养分的吸收表面积。
2. 植物对养分的利用植物通过根系将吸收到的养分输送到地上部分,进行光合作用和生长发育。
养分的利用效率取决于植物的生理状态和根系的发育情况。
一些适应性强的植物具有较高的养分利用效率,能够有效地利用土壤中的有限养分资源。
三、土壤养分对植物生长的影响1. 养分限制下的植物生长当土壤中某种养分含量不足时,会限制植物的生长和发育。
养分限制会导致植物的体积减小、生长速度缓慢以及叶色变黄等不良症状。
此外,养分限制还可能影响植物的繁殖和抗性能力,使植物对环境变化的适应能力下降。
2. 养分过剩对植物的影响与养分限制相反,土壤中过高的养分含量也对植物的生长不利。
过高的养分含量会导致植物对盐分和有害物质的敏感性增加,根系受损,影响植物的根系发育和吸收能力。
此外,过高的养分含量还容易引发土壤污染和水质污染等环境问题。
四、植物与土壤养分的共生关系1. 根际微生物与植物养分吸收的互惠关系根际微生物与植物根系形成了生物团聚体,相互之间存在着复杂的交互作用。
一方面,根际微生物可以分解有机物质,释放出养分供植物吸收利用;另一方面,植物根系分泌的有机物可以作为微生物的碳源,促进其生长繁殖。
这种互惠关系对于土壤养分的循环和植物生长都具有积极的推动作用。
2. 菌根与植物养分吸收的联合作用菌根是植物根系与真菌共生形成的结构,具有增加植物对土壤养分吸收的能力。
菌根真菌通过与植物根系形成的菌丝网络,能够有效地吸收和转运土壤中的养分,将其供应给植物。
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土壤与植物的基本关系本章的目的是讨论土壤中离子交换现象,同时探讨关于土壤溶液中离子的运移及其被吸入根细胞的机理。
离子交换是可逆过程,一种吸持在固相上的阳离子或阴离子可与另一种液相中的阳离子或阴离子发生交换。
若使两个固体接触,其接触面上也发生离子交换。
在阳离子交换和阴离子交换这两种过程中,一般认为前者更重要,因为大多数农业土壤保持阴离子的能力远逊于保持阳离子的能力。
阳离子交换的性质是区别土壤与其他植物生根介质的主要特征。
第一节阳离子交换一、阳离子交换的概念土壤由三种状态的物质组成:固体、液体和气体。
土壤中的固态物质由有机物和无机物组成。
有机组分包括处于各个分解阶段的植物和动物残体,其稳定部分通常称为腐殖质。
土壤固相的无机组分由不同粒径的原生和次生矿物组成。
土壤离子交换是在有效粒径小于20毫微米(μm)的有机物质和矿质组分上进行的。
这些颗粒包括部分粉粒和全部粘粒(小于2μm的部分)以及胶体有机质。
因为阳离子带正电荷,故其附着于带负电胶体颗粒的表面。
有机组分中,其位点由某些功能团,尤其是羧基(-COOH)和酚基(-C6H4OH)上的H+解离生成。
在pH值低于7时,许多羧基会解离,在功能团所在部位留下负电荷,如以下方程式所示:-COOH ←→COO- + H+估计腐殖质中负电荷的85%~90%都由这两种功能团生成。
另两种功能团,烯醇(-COH=CH)和酰亚胺(=NH)也为有机质提供负电荷。
无机粘粒组分的电荷一般有两个来源。
一个是蒙脱石等层状硅酸盐矿物的同晶置换;另一个是硅氧四面体平面破裂边缘上连接硅原子的羟基(-OH)和层状硅酸盐矿物晶层暴露的AlOH基脱去质子造成的。
同晶置换形成的电荷由于硅或铝原子被一个几何形状相同但电荷较低原子取代所致(如Mg2+取代Al3+,或Al3+取代Si4+)。
由此产生的负电荷相对均匀地分布在片状粘粒上。
同晶置换主要发生在层状硅酸盐矿物结晶过程中,而且一旦产生电荷,不再受以后环境变化的影响。
同晶置换形成的电荷是土壤的永久电荷。
随着pH值增加,以下反应使粘粒边缘上形成负电荷:-SiOH + OH- ←→-SiO- + H2O-AlOH + OH- ←→-AlO- + H2O土壤中层状硅酸盐矿物分为3大类:即2∶1型,2∶1∶1型和1∶1型。
2∶1型粘土矿物由多层组成,其中每层为两层硅氧片夹一层铝氧片。
2∶1型粘土矿物的例子有蒙皂石(蒙脱石),伊利石和蛭石。
白云母和黑云母是2∶1型原生矿物,富含于粉粒和砂粒组分中。
绿泥石通常是土壤中发现的2∶1∶1型层状硅酸盐。
这种粘土矿物在上述2∶1结构层间添加了一层氢氧化物片而成。
1∶1型粘土由许多层组成,每层含一层硅氧片和一层铝氧片。
高岭石和埃洛石即为此类中两个重要粘土矿物。
同晶置换是2∶1型和2∶1∶1型两类粘土矿物中负电荷的主要来源,但在1∶1型粘土矿物中作用不大。
从粘土颗粒破裂边缘上脱去质子即从羟基解离出H+是1∶1型粘土矿物负电荷的主要来源。
高pH值有利于裸露的羟基脱去质子。
高度风化土壤中富含的氧化物及水合氧化物,具有pH值依变电荷。
这些氧化物质出现在结晶粘土矿物的表面和层间。
当暴露于水分中时,其表面形成羟基。
或经表面羟基的两性解离或经吸附H+或OH-,羟基化的表面上产生了电荷。
土壤颗粒的总电荷通常随测定时的pH值变化。
随pH值降低产生正电荷,又随pH值升高形成过量负电荷,这称为pH值依变电荷。
在2∶1型粘土中仅有5~10%的负电荷为pH值依变电荷,而在1∶1型粘土矿物中pH值依变电荷可达50%或更多。
有机胶体或矿物胶体上产生的负电荷由被吸引到这些胶体表面的阳离子所中和。
以每100克烘干土中的毫克当量数(meq/100g)表示的阳离子交换数量被定义为土壤阳子交换量(CEC)。
这是重要的土壤化学特性之一,并且与土壤肥力密切相关。
为了理解土壤肥力和土壤酸度,有必要透彻了解阳离子交换。
下面简要讨论一下其定量测定的方法。
测定各种土壤中阳离子交换量的程序各异,这里只简述其基本特点。
如前所述,阳离子交换是指一个阳离子被溶液中的另一个阳离子所交换。
土壤胶体在其交换位点上吸附了众多阳离子,包括钙、镁、钾、钠、铵、铝、铁和氢。
这些离子依其电荷及其水合半径和非水合半径不同程度地吸持。
通常,二价或三价离子比一价阳离子吸持得更紧。
离子水合程度越大吸持得就越松。
测定CEC的传统方法是用1N 中性醋酸铵溶液浸提土样。
所有交换性阳离子被铵离子取代并且CEC被铵所饱和。
如果再用一种不同的盐溶液,比如1.0N KCl溶液来浸提这种铵饱和土壤,钾离子将取代铵离子。
如果过滤该钾土壤悬浮液,滤液中将含有先前吸附于土壤的铵离子。
淋滤液中铵离子的数量就是被测土壤CEC的度量,并且容易测定。
为便于说明起见,假定用200毫升1.0N NH4Ac(醋酸铵)浸提20克烘干土。
间隔振荡30分钟完成提取。
过滤醋酸铵土壤溶液,并用酒精洗涤土壤除去过量溶液。
然后用200毫升1.0N KCl溶液浸提吸附了铵离子的土壤。
过滤氯化钾土壤溶液并测定滤液中所含的铵。
假设测到0.054克NH4+,则这全被吸持在被浸提的20克土壤中(因为0.018克为1meq,0.054g为3meq,即0.054/0.018=3)。
因20克土壤中含有3meq,则土壤中CEC为1meq/100g。
很明显,土壤CEC受土壤中存在矿质和有机胶体性质及数量的影响,通常富含粘粒和有机质的土壤较有机质含量低的砂质土交换量更高。
而且,富含2∶1型矿质胶体比富含1∶1型矿质胶体的土壤交换量高。
1∶1型矿质胶体的CEC的值通常为1~10meq/100g;2∶1型矿质胶体(如蒙脱石和蛭石)为80~150meq/100g;2∶1∶1型绿泥石和2∶1型云母为20~40meq/100g;而有机胶体为100~300 meq/100g。
二、有效阳离子交换量利用中性醋酸铵置换来测定土壤CEC一直而且至今仍为美国许多实验室所使用。
但一些人认为,用非缓冲性盐可以更好地估计CEC,这种盐可以在土壤正常pH值下测定CEC。
由于NH4+在所谓pH依变交换位点上被吸附,因此,如果土壤具有酸性,使用中性1N 醋酸铵会导致CEC值变高。
美国北卡罗来纳州的Colemen、Kamprath、Thomas等给酸性土壤上用中性非缓冲性盐浸提出的阳离子下了定义,将这些阳离子的总和称为有效阳离子交换量。
这种非缓冲性盐溶液(此处为1.0N KCl)在土壤特定pH下只浸提吸持在活性交换部位上的阳离子。
由此浸提的交换性酸度产生于铝和氢。
为了测定有效CEC,一份土样用中性普通NH4Ac浸提,以测定交换性碱性阳离子,如K+、Ca2+ 、Mg2+、Na+;同一土壤的另一份土样用1.0N KCl 提取以测定交换性铝和氢。
钙、镁、钾、钠加上铝和氢的毫克当量数总和就是有效CEC。
三、盐基饱和度盐基饱和度是重要的土壤性质之一,可反映土壤淋失和风化的程度。
其定义为钙、镁、钠、钾等碱性阳离子在全部CEC中所占百分比。
为说明如何计算盐基饱和度,假定前例从20克经醋酸铵浸提土壤的淋洗液中测出以下数量的离子:Ca2+0.02克Mg2+ 0.006克Na+ 0.00115克K+ 0.00195克钙、镁、钠、钾的毫克当量分别为0.02、0.012、0.023和0.039。
这里每种离子的毫克当量数为Ca2+ = 0.02/0.02 = 1.0meqMg2+ = 0.006/0.012 = 0.5meqNa+ = 0.0115/0.023 = 0.5meqK+ = 0.0195/0.039 = 0.5meq合计 2.5meq/20g土20g土中2.5meq即12.5meq/100g土。
此种土壤CEC为15meq/100g,因此,盐基饱和度为(12.5/15)×100%,即83.3%。
通常对一般未耕种土壤来说,干旱地区土壤的盐基饱和度比湿润地区土壤的盐基饱和度高。
但不完全如此,尤其在湿润地区,形成于石灰岩或碱性火成岩土壤的盐基饱和度要高于形成于砂岩或酸性火成岩土壤的盐基饱和度。
盐基饱和度与土壤pH值和土壤肥力水平相关。
对任何给定有机及矿质组成的土壤来说,pH值和肥力水平随盐基饱和度的增加而增加。
植物吸收阳离子的难易程度与盐基饱和度有关。
对任何给定土壤来说,钙、镁、钾等阳离子养分的有效性随盐饱和度增加而提高。
比如,盐基饱和80%的土壤比盐基饱和仅为40%的同一土壤更容易为生长的植物提供阳离子。
盐基饱和度与阳离子有效性之间的关系受土壤胶体性质支配。
通常,富含有机胶体或1∶1型胶体的土壤能比富含2∶1型胶体的土壤在低得多的盐基饱和度条件下为植物提供养分阳离子。
正如下一节所述,除非清楚地指明了其测定方法,否则阳离子交换量(CEC)和盐基饱和度可能因受人为的因素影响较大而无法比较。
但在通常情况下,有关盐基饱和及阳离子对植物的有效性的论述是可信的。
四、电荷性质与阳离子交换量前面讨论的阳离子交换和盐基饱和度已被刻意简化,以便阐明土壤中的基本反应。
研究表明,土壤阳离子交换量并非固定值,而是依测定所用浸提液的pH值和浓度而变化的。
土壤胶体上引起阳离子的全部负电荷是由粘土矿物晶格上同晶置换离子、水合铁铝氧化物上离子化的羟基和有机质产生的。
大量研究表明,土壤阳离子交换量是pH值的连续函数。
在pH值的酸性范围内(pH值3~4),CEC值较低,pH值增到8~9的碱性范围时,CEC 值则逐渐增加。
粘粒晶格边缘上、水合铁铝氧化物上以及存在于土壤有机质中羟基和酚基上的-OH基发生离子化导致CEC随pH值增加而增加。
用非缓冲性中性盐溶液测得的土壤CEC值将比用缓冲性较高的溶液在pH 7~9的条件下测得的CEC值低些。
因此上一节讨论的有效CEC可能比高pH值缓冲液测得的CEC在考虑植物生长、施肥和施石灰问题时更有意义。
用中性1N 醋酸铵法测定的CEC值介于非缓冲性盐溶液法和氯化钡-三乙醇铵法所测值之间。
对于CEC常规测定,醋酸铵法快速方便,至今仍用于美国许多实验室。
如果我们记住此法比非缓冲盐溶液法所测值大因而打些折扣的话,这将是测定这一重要土壤性质的满意方法。
第二节阴离子交换业已知道,磷酸盐不会从土壤中被淋失,而以各种形态存在于土壤中,它只能被各种盐溶液、酸溶液和碱溶液浸提出来。
很大一部分磷似乎以极难溶的形态被固定。
在第六章将充分论述磷固定的问题。
新近发现,用磷酸钾溶液从富含1∶1型粘土矿物和水合铁、铝氧化物的土壤中比用水可浸提出更多的硫酸盐。
这些发现使人们认识到土壤确实具有阴离子交换的性质。
后来的研究表明,氯化物和硝酸盐等阴离子被吸附的程度虽不及磷酸盐和硫酸盐,但仍可以被吸附。
与阳离子交换相反,土壤保持阴离子的能力随土壤pH值下降而提高。
而且,富含1∶1型粘粒和含水合铁、铝氧化物的土壤比2∶1型粘粒为主的土壤阴离子交换强烈得多。