土壤的保肥性与供肥性

土壤的保肥性与供肥性
第一节 土壤胶体及其基本特性 第二节 土壤的吸附保肥作用 第三节 土壤的供肥性 第四节 影响土壤供肥性的化学条件
一、土壤胶体的概念及种类
（一）概念 分散体系是由两种或两种以上物质组成的，一种物
质呈连续分布状态，量相对也比较大，称为 分散介质(分 散剂）；另一种物质分子不连续，量也比较小，称为 分 散相（质）。
换速度很快，几秒钟即可达到平衡。
2.阳离子交换遵循等价离子交换的原则
如：用Ca2+去交换k+，则1mol Ca 2+ 可交换2mol k+
3.阳离子交换服从质量作用定律
土壤溶液中某离子浓度增加，必然会增加土壤胶体对该 离子的吸附量（保肥性概念）。同时 ,对于离子价数较低、 交换力弱的离子只要提高溶液中其浓度，就能增加土壤胶体 对它的吸附量（集中施肥依据）。
2、专性吸附 是非静电因素引起的土壤对离子的吸附 作用。它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用 1个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。
3、负吸附是指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶 液中该离子或分子的浓度的现象。
二、土壤阳离子吸附与交换作用
（一）基本概念 1.阳离子交换作用：土壤胶体上吸附的阳离子与周围溶液中 的阳离子进行等当量交换过程。
3.离子浓度 由于离子交换作用受质量作用定律支配，交换能力较
弱的离子如果浓度足够大时，也可以把交换力较强而浓度较 小的离子从胶粒上代换出来。
（四）土壤阳离子交换量 1.阳离子交换量的概念 CEC ：在pH 为７情况下，测得每公斤干土所吸附阳离子的 厘摩尔数。（cmol(+)/kg 干土)，也叫阳离子代换量。 注意： （１）pH ＝７，因为pH 值影响土壤电荷总量，为了统一测 定标准，以便各地资料能够互比进行人为规定的。测定时要 用缓冲液保证测定基本条件 （２）阳离子交换量是指土壤胶体上吸附所有阳离子总量。
? 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成 的处于凝聚状态的胶体，称为 凝胶。
溶胶转变为凝胶，这一过程称为凝聚；凝胶也 可以转变为溶胶，这一过程称为分散。
胶体的分散和凝聚主要与加入的电解质种类 和浓度有关。 电解质种类对胶体凝聚性影响的一 般规律是： 离子价越大，其凝聚作用越强，同价 阳离子中，离子半径大的，水膜厚度小的离子凝 聚作用强。
如四面体中的 Si被AI替代，八面体中的 AI被 Mg替代、被 Fe替代等较为常见。
＊同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸
附土壤溶液中带相反电荷的离子 ,使土壤具有保 肥能力。
（三）土壤胶体凝聚与分散
土壤胶体有两种存在的状态：
? 一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一 种外观颇似溶液的胶体溶液，称为 溶胶。
2.交换性阳离子：能与溶液中的阳离子进行等量交换的胶体 上吸附的阳离子。
H+、Al3+是致酸离子，与土壤的酸度有密切关系。
Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等称为盐基离子。
（二）阳离子交换的基本特征
1.阳离子交换是一种可逆反应。 大多数粘土矿物，Ca-k 、Mg-k 、Ca-Na 、Mg-Na 间的交
土壤胶体具有丰富的比表面和巨大的表面能，这使土 壤具有其他一些独特的性质，如带电性、膨胀与收缩性、 凝聚与分散性等的主要原因。
（1）比表面：单位质量或单位容积某种物质的表面积之和， （cm2/g或cm2/m3）。
（2）胶体表面能：界面上的物质分子（表面分子）所具有 的多余的不饱和的能量。
表面能大小与表面积成正相关，表面积愈大，表面能 愈高，产生的吸附能力愈强。
土壤胶体主要是指土壤中那些细微的固体颗粒（直 径小于1微米）可以均匀地分布在土壤溶液中，形成一种 分散系。
（二）种类 按照胶体体系的化学 -矿物学组成与来源划分
土壤胶体
?无机胶体 ?有机胶体 ?有机无机复合胶体
（1）有机胶体 指土壤中一类分子量大，结构复杂的高分子化合物。以
土壤腐殖质为主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、 以及多糖类高分子化合物。
土壤由于具有吸附性能，使土壤起到“库”的作用， 避免了土壤养分的淋失，从而达到保蓄养分的能力，这对 于植物营养、土壤肥力以及污染土壤的自净能力等方面起 极其重要的作用。
（二）土壤吸附的类型
1、交换性吸附 是土壤胶粒带有电荷，借静电引力从 溶液中吸附带异号电荷的离子或极性分子。土壤固相 从溶液中吸附离子的同时，也伴随着固相表面上交换 离子的解吸。
（三）影响阳离子交换能力的因素
1.电荷的影响： 根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能 力也越大。 三价>二价>一价
2.离子的半径及水化程度： 同价的离子，其交换能力的大小 是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。
土壤中常见阳离子的交换能力顺序： Na+＜ K+＜NH4+＜Mg2+＜Ca2+＜H+＜Al3+＜Fe3+
（2）无机胶体 主要指由无机成分所构成的细微颗粒，包括较复杂的次
生铝硅酸盐（高岭石、蒙脱石等）和简 Nhomakorabea的铁、铝、锰氧化 物及硅胶等黏粒矿物。
（3）有机无机复合胶体 有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用，
相互结合在一起形成有机-无机复合体。 是土壤胶体的主体。
二、土壤胶体的性质
（一）巨大的比表面
?产生的原因：主要是胶体表面分子解离。 ?电荷种类：环境pH 值大于胶体等电点时，胶体解离带负电， 当环境pH 值小于胶体等电点时，胶体解离带正电。 ?特点：受pH 的影响
[SiO
4]-4
1：1型
[AlO
6]-9
2：1型
同晶替代作用
也称同型异质替代。是指组成矿物的中心离 子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构 造保持不变的现象。
（二）土壤胶体的带电性
依据土壤电荷产生的机制分为两类：
（1）永久电荷：也叫内电荷，不受土壤溶液pH 值变化而影 响的电荷类型称为永久电荷、恒电荷或结构电荷。
?产生的原因：同晶替代作用。 ?电荷种类：取决于同晶替代过程中离子的价数。 ?特点：不受pH 的影响。
（2）可变电荷：也叫外电荷，随着土壤溶液pH 值变化而变 化的电荷叫可变电荷。
土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小 的顺序为 :
Fe3+>Al 3+>H+>Ca2+>Mg 2+>NH4+>K+>Na+
电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加 大，其凝聚作用也增强。
一、土壤胶体吸附性能
（一）土壤吸附 土壤是一个多孔体，同时在土壤表面具有大的表面能
及电荷，使土壤具有明显的吸附性能，表现在土壤颗粒表 面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物质的能力，称 土壤的吸附性能。