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。
研究不同种类的土壤与植物生长的关系

研究不同种类的土壤与植物生长的关系土壤是植物生长的基础,不同种类的土壤对植物生长有着重要的影响。
了解不同种类的土壤与植物生长之间的关系,对于农业生产和生态环境保护具有重要的意义。
本文将介绍几种常见的土壤类型,并探讨它们与植物生长之间的关系。
一、沙质土壤沙质土壤是指颗粒粗大、通气性良好的土壤。
它的通透性较好,能够迅速排水,但是保水能力较差。
由于土壤颗粒的稀疏性,沙质土壤中的养分含量较低。
因此,沙质土壤对植物的生长不利。
在沙质土壤中种植作物时,需要增加有机肥料和保水剂的使用,以提供足够的养分和水分供植物生长。
二、粘土质土壤粘土质土壤是由颗粒较细、粘聚性较强的土壤组成。
粘土质土壤的保水能力较好,但排水性差。
这种土壤对植物生长具有较高的肥力,因为粘土质土壤中养分含量较高且能够有效固持。
然而,在过多的水分下,粘土质土壤容易发生涝灾,对植物的生长不利。
因此,在粘土质土壤中种植作物时,需要注意排水和合理浇水,以避免过度灌溉导致的植物生长问题。
三、壤土壤土是指具有适度粘聚性和通气性的土壤类型。
壤土在保水性和透水性方面达到了较好的平衡,对植物的生长非常有利。
壤土中含有丰富的有机质和养分,能够为植物提供良好的生长环境。
在壤土中种植作物时,植物通常能够健康生长,并且产量较高。
四、酸性土壤酸性土壤的pH值较低,对植物生长具有一定的不利影响。
酸性土壤中的酸性物质会影响植物根系的吸收和利用养分的能力,从而抑制植物的生长。
在酸性土壤中种植作物时,需要采取相应的措施来中和土壤的酸性,如添加石灰等。
五、碱性土壤碱性土壤的pH值较高,对植物生长也有一定的不利影响。
碱性土壤中的盐分和碱性物质会使土壤发硬,影响植物根系的通气和吸水能力。
在碱性土壤中种植作物时,需要通过排水和改良土壤的方法,减少盐分和碱性物质的含量,提供适宜的生长环境。
综上所述,不同种类的土壤对植物生长有着明显的影响。
沙质土壤通透性好但保水能力差,粘土质土壤肥力高但易发生涝灾,壤土具备良好的保水和透水性,酸性土壤和碱性土壤对植物生长有不利的影响。
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。
植物与土壤微生物的相互作用

植物与土壤微生物的相互作用植物和土壤微生物之间存在着密切的相互作用关系,这种相互作用对于维持土壤健康、提高植物生长和生产力具有重要意义。
本文将从植物与土壤微生物的互利共生关系、根际微生物的多样性、土壤微生物对植物生长的促进作用等方面进行探讨。
一、植物与土壤微生物的互利共生关系植物和土壤微生物之间存在着互利共生的关系。
植物通过根系分泌出来的营养物质吸引土壤中的微生物,而土壤微生物则能够为植物提供养分、水分和抗病能力等。
此外,植物的根系也为土壤微生物提供了生存和繁殖的场所。
这样的互利共生关系能够提高植物的养分吸收能力和生长速度,同时减少土壤中的有害微生物的侵袭。
二、根际微生物的多样性根际微生物是指存在于植物根系周围的微生物群落。
根际微生物的种类繁多,包括细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物的多样性对于植物生长发育起着重要的作用。
首先,多样性的根际微生物能够提供更多不同种类的代谢产物,丰富了土壤的营养组分,有助于植物的养分吸收。
其次,不同种类的根际微生物具有不同的降解能力,能够降解根系分泌出来的有机物,促进植物生长。
最后,根际微生物的多样性还可以调节土壤的微生物群落结构,提高土壤的抗病能力。
三、土壤微生物对植物生长的促进作用土壤微生物对植物生长具有直接且积极的促进作用。
首先,土壤微生物通过分解有机质、矿物质转化和养分循环等过程,将土壤中的养分转化成植物可吸收的形态,供植物的生长发育所需。
其次,土壤微生物能够分解植物残体、有机肥和农药等有害物质,减少这些物质对植物的毒害作用。
最后,土壤微生物还具有激发植物的免疫机制和增强植物抗病能力的功能。
它们通过合成抗生素、灭菌有机酸等物质,抑制病原微生物的生长,保护植物免受病害的侵袭。
综上所述,植物与土壤微生物之间的相互作用对于土壤的健康和植物的生长发育具有重要意义。
植物通过吸引土壤微生物获得养分和提高抗病能力,而土壤微生物则通过提供养分和促进土壤生物多样性保持土壤的健康。
植物与环境的关系

植物与环境的关系植物是地球上生物界的重要组成部分,它们与周围的环境密不可分。
植物通过进行光合作用,不仅能为我们提供氧气和食物,还能调节气候和保持生态平衡。
植物与环境之间存在着复杂而精密的相互作用,下面将从几个方面探讨植物与环境之间的关系。
一、植物与土壤的关系土壤是植物生长的基础,植物通过根系与土壤进行物质和能量的交换。
首先,植物的根系可以吸收土壤中的水分和养分,为植物提供必需的生长物质。
其次,植物的根系可以固定土壤,防止水土流失和土壤侵蚀的发生。
此外,植物的残体可以分解成有机质,为土壤提供养分,促进土壤的肥沃和生物多样性的增加。
二、植物与气候的关系植物通过光合作用可以吸收二氧化碳,释放氧气,并且可以调节气候。
首先,植物吸收二氧化碳,减少大气中的温室气体含量,起到减缓全球气候变暖的作用。
其次,植物通过蒸腾作用释放水蒸气,增加大气的湿度,有助于降低气温和增加降水量。
此外,植物的森林可以阻挡风力,减少土地的风蚀和沙尘暴的发生。
三、植物与生物多样性的关系植物对于维持生物多样性起着重要的作用。
植物是食物链的基础,它们为其他生物提供食物和栖息地。
不同的植物栖息在不同的环境中,形成了各种各样的生态系统。
这些生态系统可以提供大量的资源和栖息地,支持着众多的动物和微生物群落的存在。
植物的多样性也为人类提供了丰富的药用植物资源和生物工程利用的可能性。
四、植物对环境的适应和响应植物具有很强的适应性,可以在各种环境条件下生长和繁殖。
例如,一些植物适应干旱环境,通过减少表面蒸腾和水分流失来节约水分。
一些植物适应高寒环境,通过抗寒物质的积累和形成结构性的保护来抵御低温。
此外,植物还可以通过生理和生化反应来响应环境的变化。
例如,在干旱条件下,植物会分泌激素和产生酶来调节水分的利用和平衡。
综上所述,植物与环境之间的关系是紧密而复杂的。
植物通过与土壤、气候和其他生物的相互作用,维持着生态系统的平衡和稳定。
植物的生长和发育受到环境的影响,同时也能对环境进行调节和改善。
植物的根系与土壤关系

植物的根系与土壤关系植物根系是植物的重要组成部分,它与土壤之间存在着密切的关系。
植物通过根系吸收水分和养分,而土壤则为根系提供了生长的基础和养分来源。
本文将探讨植物的根系与土壤之间的关系以及这种关系的重要性。
一、根系对土壤的作用植物的根系与土壤之间的关系可以从以下几个方面来理解:1. 吸收水分和养分:植物通过根系吸收土壤中的水分和养分,以满足其生长和发育的需要。
植物的根系能够延伸到土壤深层,从而获得更多的水分和养分。
根系对土壤的吸水能力和养分吸收能力直接影响着植物的生长状况和产量。
2. 支撑和固定植物体:根系将植物与土壤紧密地连接在一起,起到支撑和固定植物体的作用。
植物的根系可以通过扩大根系面积和增强根系的力量来增加其在土壤中的固定性,从而减轻植物在风力和重力作用下的倾倒和脱离土壤的风险。
3. 保护土壤:植物的根系能够保护土壤免受侵蚀和水土流失的影响。
根系可以增加土壤的结构稳定性,减少土壤颗粒的流失和破碎。
根系还能够通过分泌黏性物质,形成土壤与根系之间的粘附层,减少水分和养分的流失,并防止土壤表层被侵蚀。
二、土壤对根系的影响土壤的性质对植物的根系生长和发育有着直接的影响。
以下是土壤对根系影响的几个方面:1. 土壤质地:不同种类的土壤质地对根系的渗透和生长具有不同的影响。
比如,砂质土壤排水性好,根系容易渗透;而黏质土壤排水性差,根系较难穿透。
根系能否顺利扩展和生长取决于土壤的质地。
2. 土壤水分:土壤中的水分对根系的生长和发育至关重要。
适宜的水分能够促进根系的吸收和生长,而干旱或过湿的土壤则会对根系产生不利影响。
根系通过吸收土壤中的水分来满足植物对水分的需求。
3. 土壤养分:土壤中的养分含量对植物的根系生长和发育起着至关重要的作用。
充足的养分能够促进根系的生长和吸收功能的发挥,而养分缺乏则会限制根系的扩展和生长。
根系通过吸收土壤中的养分来满足植物对养分的需求。
三、植物的根系与土壤关系的重要性植物的根系与土壤之间的关系对植物的生长和发育至关重要。
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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。