第3章-土壤的环境特征

第三章 土壤的环境特征（6）
光学性质：颜色
力学性质：温度及变化
热学性质
溶液性质-土壤溶液：土壤溶液中分散质的微颗粒由单个分子、离子或高 分子构成，其微颗粒的直径一般小于lO-9m.
胶体性能-土壤胶体：土壤胶体中分散质的粒子（1nm-1um），一般由较 多分子聚集而成，这些粒子各以一定的界面与周围的介质分开，成 为一个不连续的相. 因此，由土壤胶体构成的分散系属于多相分散 系。根据土壤胶体的分散质粒子大小，又可以将其划分为溶胶和浊 液两种,溶胶中分散质粒子的直径在10-9～10-7 m之间,浊液中分散 质粒子的直径大于10-7m。
3. 土壤中胶体体系的特征
①土壤胶体类型与地理环境密切相关 在不同的地理环境条件下，土壤中胶体的种类与数量差异较大，
如在温带半湿润地区，其土壤胶体为有机胶体、蒙脱石胶体，以及它 们通过钙离子桥结合而形成的有机一无机复合胶体，且土壤中胶体数 量巨大；而在热带亚热带地区，其土壤胶体则为高岭石、铁铝氧化物 胶体及其与活性较强的腐殖质形成的有机一无机复合胶体胶体体系。
2.2．土壤主要热学性质
土壤热容量、土壤导热率、 土壤热扩散率
2.3．土壤温度
土壤热的来源： 土壤热量主要来源于太阳辐射，因此随着太阳辐射的
周期性变化土壤温度亦具有日变化和季节性变化。 白天表土接受太阳辐射及大气逆辐射的总速率超过表土向大气发送长
波辐射速率时，表土将出现热量的净增加，表土层的热量将通过热传导、 热扩散等方式向心土层和底土层传送；
5.土壤胶体电荷的起因
①胶体微粒向介质解离离子而带电。
土壤胶体微粒表面的羟基(一COOH)、酚羟基(一OH)、矿质胶体晶层之间的羟基(OH) 等，可向溶液中解离出H+，而使胶体微粒本身带负电荷。例如： 如果胶体微粒从介质溶液中吸收H+或向介质解离OH一，就可使其带正电荷。 有的矿质胶体在不同pH值的介质溶液中会表现两种不同的解离与吸附特性，因而表现 不同的带电性，如Al(OH)3胶体：
土壤热量损失：土壤获得热量其土壤温度开始上升，但土壤表面接受的这 些热量也会以长波辐射、土壤水分蒸发、土壤与大气的湍流交换的 形式而损失、小部分为生物所消耗、极小部分通过热传导进入土壤 底部。
影响土壤热量状况的主要因素：①土壤吸收的净热量；②使土壤温度变化 所需热量；③土壤水相态转化及其扩散所需热量；④土壤物质迁移 转化所消耗或释放的热量。
②在土壤中，往往是多种胶体同时存在。
4. 土壤胶体的性质
土壤胶体对土壤中营养元素、金属元素、有机污染物、农药等 迁移转化有重要的影响，影响等实质与土壤胶体下列性质密切相关， 主要性质有下列方面：
① 土壤胶体具有巨大的比表面面积和表面能。 ② 土壤胶体具有电性。土壤胶体微粒具有双电层，微粒内部称为微粒核
② 同晶置换作用（类质同像作用）。 土壤矿质胶体微粒内，低价态离子同晶置换高价态离子使微粒带
负电荷，如：A13+置换硅氧四面体中的Si4+，Mg2+置换铝氧八面体中A13+ 均可使矿质胶体带负电荷。 ③粘土矿物晶体矿物断键。
第一节 土壤的光学和力学性质
1. 土壤颜色 2. 土壤重要力学物理特性
土壤密度/土壤容重 土壤孔隙/土壤孔隙度 土壤团聚体力稳性/团聚体水稳性/团聚体生物稳定性 土壤粘结性 土壤抗机械强度
蒙氏土壤颜色卡图式
第二节、土壤重要热学性质
2.1 土壤热量来源及平衡
土壤热量来源：太阳辐射（土壤热量的最主要来源）、地热、土壤物质转 化过程所释放的化学能、人类耕作过程中所施加的化学能。
碱性介质中：A1(OH)3+NaOH → A1(OH)2 0- + Na+ + H20 A1(OH)3+OH- → A1(OH)30H-
在酸性介质中：Al(OH)3 + HCl → Al(OH)2+ + Cl- + H20 Al(OH)3 + H+ →至某一固定值时，两性胶体微粒向介质解离H+和 OH-数量相等，此时胶体既不带正电荷也不带负电荷，呈电中性，这时溶液的pH值即为 该两性胶体的等电点。一般来说，当介质的pH值大于两性胶体的等电点时，胶体微粒 带负电荷；pH值小于两性胶体的等电点时，胶体微粒带正电荷。
亚热带地区裸露粉壤质土壤温度日变化图式(据Scott H D，2000)
2.4 土壤温度类型
自然界土壤温度状况存在空间上的差异，即从南北极地区土壤终年冻 结，到温带地区土壤季节性冻结与融化并存，再到热带地区裸露土壤表面 的温度很少低于25℃。在美国土壤系统分类中，将全球陆地表面土壤的温 度状况划分为以下6个类型（该土壤温度状况划分方案已经被世界许多国家 的土壤分类与土壤科学研究所采用）。
夜间土壤表面接受的大气逆辐射小于表土向大气发送的长波辐射时， 表土出现热量亏损，心土层和底土层将会有热量向表土层输送。这就引 起了不同深度土壤层次土壤温度的日变化。
土壤温度变化： 土温日变化的极端值一般滞后于气温日变化的极端值。
土壤温度与气温一样具有明显的季节性变化，一般来说0-15 cm表 土层的年均温度高于年均气温值；与同时期的气温相比较，心土层和 底土层温度在秋冬季高于气温，而在春夏季低于气温。
或胶核，一般带有负电荷，形成一个负离子层(即决定电位离子层)， 故在库仑引力作用下形成一个正离子层(又称反离子层，包括非活性离 子层和扩散层)。下图 ③ 士壤胶体的凝聚一分散性。因土壤胶体比表面面积和表面能均大，胶 体微粒之间就有相互吸引、凝聚的趋势，这就是土壤胶体的凝聚性。
土壤胶体结构模型示意图
第三节 土壤的胶体性质
一、 土壤胶体
1.胶体的概念
2.土壤中胶体种类：
土壤胶体按其分散质的性质可以分为三种类型， ① 土壤矿质胶体：其分散质颗粒有次生黏土矿物，如蒙脱石、
蛭石、伊利石、高岭石和简单氧化物，如铁、铝氧化物和二 氧化硅等。 ② 有机胶体，其分散质有土壤腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍 生物等高分子有机化合物。 ③ 有机一无机复合胶体，土壤中的矿质胶体与有机胶体往往通 过氢键、库仑引力、表面引力相互结合，形成有机一无机复 合胶体。