土壤保肥性和供肥性
植物生长的土壤环境-
第五章植物生长的土壤环境教学目标：掌握土壤、土壤肥力、土壤质地、土壤有机质、土壤通气性、土壤胶体、土壤保肥性、土壤供肥性、土壤缓冲性、土壤空隙性、土壤结构、土壤耕性等基本概念；土壤的基本组成及各组分的特性。
第一节土壤的基本组成。
一、土壤矿物质及土壤质地二、土壤生物和土壤有机质三、土壤水分和土壤空气1．土壤：即指覆盖在地球陆地表面上的，能够生长绿色植物的疏松表层。
土壤分为：自然土壤和农业土壤。
2．土壤肥力：是指在植物生长发育过程中，土壤不断地供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的能力。
3．土壤的组成：自然界土壤由矿物质、有机质（土壤固相）、土壤水分（液相）和土壤空气（气相）三相物质组成。
一、土壤矿物质及土壤质地（一）土壤矿物质的组成原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。
次生矿物是原生矿物在风化和成土作用下，重新形成的一类矿物。
（二）土壤质地土壤中各种粒级的配合和组合状况称为土壤质地，即土壤沙黏程度。
土壤质地可分为沙土、壤土和黏土三类。
1.沙土。
沙土的特性粒间孔隙大，通气性强，保水性差，不耐旱。
有机质分解快，保肥能力弱，但肥效快。
土壤温度变幅大，常称“热性土”。
作物前期生长快，后期易脱肥，“发小苗不发老苗”，肥水管理应是少量多次。
2.壤土。
壤土兼有沙土与黏土的优点，通气透水性良好，保水保肥力强；有机质分解较快，供肥性能好；土温较稳定，耕性良好水、肥、气、热状况比较协调，适宜种植各种作物，发小苗也发老苗——“壮子送老”3.黏土。
黏土的黏粒含量较多，其粒间孔隙小而总孔隙度大，毛细管作用强烈，透水透气性差，但保水保肥性强；黏质土矿质养分丰富，加之通气不良，有机质分解缓慢，肥效稳长后劲足；黏土水多气少，土温升降速度慢，昼夜温差小，称“冷性土”二、土壤生物和土壤有机质（一）土壤生物。
土壤生物包括土壤中的动物、植物和微生物。
土壤微生物种类：细菌、放线菌、真菌、藻类及病毒等。
阳离子交换量cmol／kg
影响阳离子交换能力的因素:
①电荷价的影响： ②离子半径和水化半径： ③阳离子的相对浓度：
(5) 土壤的阳离子交换量
PH值为7时，每千克干土所吸附的全部交换性阳离子的厘 摩尔数称为土壤的阳离子交换量（CEC）。单位: cmol(+)／Kg.
阳离子交换量反映土壤的保肥能力。一般: 阳离子交换量＞20 cmol／Kg土为保肥力强的土壤， 阳离子交换量10-20 cmol／Kg土为保肥力中等的土壤， 阳离子交换量小于10cmol／Kg土为保肥力弱的土壤。
影响土壤阳离子交换量的因素:
①胶体数量 :
表6-4 不同质地土壤的阳离子交换量
土壤
砂 土 砂壤土 壤 土 粘土
CEC(cmol/Kg土 ) 1～5 7～8 7～18 25～30
②胶体种类 有机胶体交换量＞矿质胶体。 矿质胶体中交换量大小是：蒙脱石＞高岭石。说明2：1 型粘粒矿物越多，交换量愈高。 ③土壤pH值 一般来说，随土壤碱度增加(pH值增高)，解离度增高， 带电量多，阳离子交换量越大；反之，越小。
(6) 盐基饱和度
土壤中的阳离子可分为两大类：盐基离子（Ca2＋、Mg2＋、 K＋、Na＋、NH4＋等）和非盐基离子（H＋与Al3＋）。
阳离子代换量是指这两类离子被吸收的总量。 盐基饱和度是指土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离 子总量的百分数。
= 盐基饱和度(％) 交阳换离性子盐交基换离量子（总c量mo（l／cmkogl）／kg）×100
二、土壤胶体的基本构造
1．微粒核（胶核）: 2．扩散双电层 （1）决定电位离子层 （2）补偿离子层:
A、非活性补偿离子层。 B、扩散层。
三、土壤胶体的性质
（一）、具有巨大的比表面和表面能
土壤肥料学第六章 土壤的保肥性与供肥性
.
O2-
H+
pH
O2-
O2-
Al3+
H+
+ OH-
O2-
O2-
O2-
H+
.
Al(OH)4-
O2O2-
H+
H+ O2-
Al3+
O2- 1-
O2-
O2H+
O2-
H+
.
O2-
H+
O2-
O2-
pH
Al3+
H+
+
H+
O2-
O2-
O2-
H+
.
Al(OH)2+
O2-
H+
O2-
O2-
H+
Al3+
1+
H+
O2-
.
起重要作用的主要是非晶质（无定 形）的铁铝氧化物。非晶质的铁铝氧 化物可以吸附阴离子，如土壤中磷酸 根离子的吸附，使磷被固定，失去其 有效性。
.
三、土壤胶体的基本构造
胶核 胶体微粒
双电层
胶粒
决定电位离子层（内）
非活性补偿离子层
补偿离子层（外） 扩散层
.
● 胶核：是胶粒的 基本部分，由粘粒 矿物、腐殖质、蛋 白质等成分所组成。
.
2、专性吸附(specific adsorption)
专性吸附是非静电因素引起的土壤对离子 的吸附，它是指离子通过表面交换与晶体上 的阳离子共享1个（或2个）氧原子，形成共 价键而被土壤吸附的现象。
产生阳离子专性吸附的土壤胶体主要是铁、 铝、锰等的氧化物及其水合物。
土壤的保肥性与供肥性
3、土壤的吸收形式：
（1）、机械吸收：这是指具有多孔的土壤对
进入土体的固体颗粒的机械截留作用。 加强机械吸收的措施：采用多耙多耕可 以使土壤孔隙增多，增强土壤的的机械吸收, 也可以改良漏水田。 （2）、物理吸收：这是指土壤胶体依靠其巨 大的表面能对分子态养分（如氨、氨基酸、 尿酸等）的吸收能力。
5、土壤保肥性和供肥性的调节
土壤保肥性和供肥性的调节： 1．增加肥料投入，调节土壤胶体状况 增 施有机肥料、秸秆还田和种植绿肥，可提高土壤有 机质含量；翻淤压沙或掺黏改沙，增加沙土中胶体 含量；适当增施化肥，以无机促有机，均可改善土 壤保肥与供肥性。 2．科学耕作，合理排灌 合理耕作，以耕 促肥；合理灌排，以水促肥，也可改善土壤保肥与 供肥性。 3．调节交换性阳离子组成，改善养分供应 状况。酸性土壤施用适量石灰、草木灰；碱性土壤 施用石膏，可调节其阳离子组成，可改善土壤保肥 与供肥性。
4、土壤的供肥性 土壤的供肥性：土壤在作物的整个生育期内持续不 断的供应作物生长所必须的各种速效养分的能力和 特性，称土壤的供肥性。
土壤的供肥性与以下土壤性质有关： 1．速效养分含量 2．迟效养分的有效化；迟效养分包 括矿物态养分和有机态养分，二者分别通过 风化和微生物分解释放养分。 3．交换性离子有效度 一般来说， 在一定范围内（临界饱和度以上）交换性离 子饱和度越大，则该离子的有效程度越高。
（3）、化学吸收：这是指土壤溶液中的一 些可溶性养分与土壤中某些物质发生化学反 应而沉淀的过程。 磷的化学固定：指在一些含钙质的石灰 性土壤，含铁、铝的酸性的土壤中施用一些 磷酸钙后，会形成一些难溶性磷酸盐，使得 植物不易吸收，降低了磷的有效性。 化学吸收能有效的吸收有毒物质，减少 土壤的污染。
保肥性与供肥性
第三节土壤保肥性与供肥性一、土壤的保肥性和供肥性概念(一)土壤保肥性是指土壤将一定数量和种类的有效性养分保留在耕作层的能力.（二)土壤供肥性是指耕作层土壤供应植物生长发育所需要的速效养分的种类和数量的能力。
一般而言，供肥能力强的土壤,其保肥能力也强；但保肥能力强的土壤，其供肥能力不一定强.土壤的保肥性和供肥性是评价土壤肥力的重要指标，是农业土壤的重要生产性能。
二、土壤吸收性能的类型(一）土壤吸收性能概念是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。
施入到土壤中的肥料，无论是有机的或无机的，还是固体、液体或气体，都会因土壤吸收能力而被较长久地保存在土壤中,可以随时释放供植物利用，所以土壤吸收性与土壤的保肥供肥能力关系非常密切.此外，土壤吸收性能还影响土壤的酸碱度和缓冲能力等化学性质,土壤结构性、物理机械性、水热状况等也都直接或间接与吸收性能有关.土壤的吸收能力越强，其保肥能力也越强；反之，保肥能力越弱。
（二）土壤吸收性类型土壤吸收性能产生的机制，可以分为以下五种类型.1．机械吸收性机械吸收性是指土壤对进入其内部的固态物质的机械阻留作用，使这部分物质保留在表层土壤中。
例如施用有机肥时,其中大小不等的颗粒，均可被保留在土壤中，污水、洪淤灌溉等所含的土粒及其他不溶物，也可因机械吸收性而被保留在土壤中。
这种吸收能力的大小,主要决定于土壤的孔隙状况,孔隙过粗，阻留物少,过细又造成下渗困难,易于形成地面径流和土壤冲刷，故土壤机械吸收性能与土壤质地、结构、松紧度等状况有关。
阻留在土层中的物质可被土壤转化利用，起到保肥的作用，其保留的养分易被作物吸收利用。
2．物理吸收性土壤物理吸收性是指由于土粒巨大的表面积对分子态物质的吸附而起到的保肥作用，它表现在某些养分聚集在胶体表面，其浓度比在溶液中大；另一些物质则是胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，前者称为正吸附，后者称为负吸附.质地越是黏重的土壤，物理吸收性越明显；反之则弱.许多肥料中的有机分子,如马脲酸、脲酸、碳水化合物、氨基酸等，都因有物理吸收作用而被保留在土壤中,这种性能能保持一部分养分，但能力不强。
高中生物植物生产与环境《土壤的基本性质》教案设计
第二节土壤的基本性质教学重点：◆土壤结构的类型。
◆土壤团粒结构在土壤肥力上的作用及创造土壤团粒结构的农业措施。
◆土壤酸碱性及其在土壤肥力上的作用。
◆土壤耕性的判断与改良。
教学难点：◆土壤结构的类型与特点。
◆土壤胶体。
土壤物理性质包括土壤孔隙性、土壤结构性、土壤物理机械性和土壤耕性等，土壤化学性质包括土壤保肥性、土壤供肥性、土壤酸碱性、土壤缓冲性等。
一、土壤孔隙性与结构性（一）土壤孔隙性1．概念土壤孔隙性是指土壤孔隙的数量、大小、比例和性质的总称。
2．土壤密度土壤密度是指单位体积土粒（不包括粒间孔隙）的烘干土重量，单位是gcm－3或tm－3。
一般情况下，把土壤的密度视为常数，即为2.65 gcm－3。
3．土壤容重土壤容重是指在田间自然状态下，单位体积土壤（包括粒间孔隙）的烘干土重量，单位也是gcm－3或tm－3。
4．土壤孔隙度土壤孔隙度是指单位体积土壤中孔隙体积占土壤总体积的百分数。
实际工作中，可根据土壤密度和容重计算得出。
土壤孔隙度的变幅一般在30%~60%之间，适宜的孔隙度为50%~60%。
土壤孔隙度（%）＝ （密度容重-1）⨯100 5．土壤孔隙类型 根据土壤孔隙的通透性和持水能力，将其分为三种类型，如表所示。
土壤孔隙类型及性质6．土壤孔隙性与植物生长的关系适宜于植物生长发育的耕作层土壤孔隙状况为：总孔隙度为50%~56%，通气孔隙度在10%以上，如能达到15%~20%更好，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比为2：1为宜，无效孔隙度要求尽量低。
对于植物生长发育而言，在同一土体内孔隙的垂直分布应为“上虚下实”。
（二）土壤结构性1．概念 土壤中的土粒，一般不呈单粒状态存在（沙土例外），而是相互胶结成各种形状和大小不一的土团存在于土壤中，这种土团称为结构体或团聚体。
土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。
2．土壤结构体的类型及特性 按照结构体的大小、形状和发育程度可分为以下几类。
种植基础第二章第三节土壤的基本性质
（五）土壤缓冲性能
土壤缓冲性能是指土壤抵抗外来物质引起酸碱反应剧烈变化的能力， 即在土壤中加入酸、碱物质后，土壤的pH并不会相应地上升或下降， 仍能保持其相对稳定性。
三、土壤孔隙性
土壤孔隙：指土壤固相土粒或土团之间的空隙。土壤孔隙是土壤中物质 和能量交换的场所。也是植物根系伸展和土壤动物、微生物活动的地 方。
体积总和占整个土壤体积的百分数。
无机胶体在数量上远比有机胶体要多，主要是土壤粘粒，它包括 Fe、Al、Si等含水氧化物类粘土矿物以及层状硅酸盐类粘土矿物。
有机胶体主要指的是土壤中的腐殖质。在土壤中有机胶体一般很 少单独存在，绝大部分与无机胶体紧密结合在一起形成有机-无机复合 胶体。
土壤胶体带有电荷，能够吸附土壤溶液中的离子态养分，因而避 免其随水流失。这是土壤保肥性的重要方面。
赤红壤
砖红壤
几种酸性土剖面图
（三）土壤碱性
土壤碱性是由于土壤中OH-浓度高于H+离子浓度而造成的。 土壤中OH-主要来自于强碱弱酸盐的水解和土壤吸附的钠离子的解离。
土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重碳酸盐的碱金属（K+，Na+） 或碱土金属（Ca2+，Mg2+）的盐类。
含有游离碳酸钙的土壤称为石灰性土壤。
土壤板结，结构变劣； 部分微量元素有效性降低（镁）；磷的有
效性也下降。 因此，施用石灰要适量。白云石替代
影响石灰施用量的因素有： 土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地；有机质含量；石灰的 种类和施用方法；作物的要求等。
2.土壤碱性的调节
用石膏来改良。原理如下：
土壤胶体
Na+
+
CaSO4
Na+
土壤胶体 Ca2+ + Na2SO4
第四章土壤的基本性质
a.是一种可逆过程，能很快的达到动 态平衡。
b.离子间是等当量的代换关系。
c、代换反应受质量作用定律的支配： 对可逆反应来说，化学反应的速度
与反应物的浓度成正比。
或：增加反应物的浓度，减小生成物 的浓度，化学平衡向正方向移动。
生产意义：
d、不同的离子，代换能力不同： Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>NH+>Na+
特点:
a.有选择性，保留的都是土壤养分；
b.是一种周期短的循环性吸收。
生产意义：
是生物小循环的一个环节，可减少养 分淋失，提高土壤养分含量。
5、离子代换吸收作用： 指土壤胶体扩散层中的离子，能被土
壤溶液中带相同电荷的其它离子所代换而 产生的吸收作用。
这种作用，是土壤中对土壤保肥供肥 能力影响最大的一种吸收方式。
土壤固体土粒重
土壤比重＝———————— 土粒体积
影响土壤比重的因素：
（g/cm3）
有机质含量；【有机质比重1.25；矿物质2.6~2.7】 ，有机质含量越高，土壤比重越小。
（一般土壤中有机质含量少，土壤比重可作为常数来 看待，取值2.65参加各种计算）
二、土壤容重
定义：单位体积原状土的烘干重。
状土干重
土壤溶液中，离子间由于发生化学反 应，生成难溶性化合物而沉淀于土壤中被 保存下来的作用。
特点：
a.无选择性。
b.吸收的结果，一方面减少养分的 淋失，但另一方面又将水溶性养分转变为 难溶性，生产中应尽量避免。
生产意义：
减少水溶性养分数量，应避免。
4、生物吸收作用：
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❖ 强度因素：指土壤溶液中的养分浓度 ❖ 容量因素：指土壤溶液中能被植物利用吸收
的有效养分的总量
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2
二、土壤保肥性、供肥性对植物生长的影响
土壤保肥性差，施到土壤中的肥料容易淋失， 造成后期脱肥，即发小苗不发老，对于这种土 壤，施肥时应少量多次，防止后期脱肥
（二）、土壤胶体带电性
（1）土壤电荷的起因和种类 同晶置换：指硅酸盐矿物中的硅氧片或水铝片
中的配位中心离子，被大小相近而电性符号相 同的离子所取代，使其晶层结构未变而带上电 荷。
永久电荷(permanent charge)*** ：它是由于粘 粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。
这种电荷不受介质的pH值的影响，主要发生 在2：1型粘粒矿物中，在1：1型矿物中极少。
供肥性好指土壤的供肥速度适中，若供肥太猛，会造 成土壤养分因来不及被植物吸收而流失。 相反，如果土壤的供肥速度太慢，则不能满足植物生 长需要，应注意补充速效肥料，因此，要求土壤有较 强的保肥能力，又有较强的供肥能力。
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3
第二节 土壤胶体及其基本特性
一、土壤胶体(soil colloid)及种类
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2、有机胶体(organic colloid)
✓ 主要成分:腐殖质（胡敏酸、富啡酸和胡敏素等）， 还有少量的木质素、蛋白质、纤维素等。
✓ 特点：颗粒极小、具有巨大的比面和带有电荷、
有高度的亲水性、并含有多种功能团，如：羧基、 羟基、酚羟基等。这些基团解离出氢离子后的COO- 、-O- 等离子留在胶粒上而使胶体带负电。 胺基（-NH2）吸收H+后，成为-NH3+则带正电，一 般有机胶体带负电。
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Ca2+ 土粒 腐
殖
土粒
质
土粒
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二、 土壤胶体的构造及特性
（一）土壤胶体构造：* 土壤胶体分散系包括胶体微粒（为分散相）和
微粒间溶液（为分散介质）两大部分。
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胶体微粒
胶核 双电层
决定电位离子层（内） 非活性离子层
补偿离子层（外） 扩散层
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许多硅氧四面体可以共用氧原子而形成一层。氧原 子排列成为中间有孔的六角形，称为硅氧片或硅 氧层。
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b、铝氧片和铝八面体
铝八面体为6个氧原子围绕一个铝原子而构成铝八面 体。
许多个铝八面体相互连接成片称为铝氧片。
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✓ 作用力弱，其它分子或离子容易进入，容 易膨胀，多同晶替代现象，电荷量大，形成的 电荷多为永久电荷。
✓ 颗粒片状，细微，总表面积大，因而胶体 特性、可塑性、粘结性和粘着性强， 这类粘粒 矿物多出现在我国北方土壤中。
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2：1型水云母(伊利石）类
其结晶构造同蒙脱石类，亦为2∶1型粘粒矿物， 其不同点为水云母类矿物在硅氧四面体形成的硅片结 构中，由于形成了六角形的蜂窝状结构，该晶穴的直 径与K+（或与钾离子半径相当的离子）半径相似，使 K+ （或与钾离子半径相当的离子） 陷入晶穴中，它 同时受两层负电的吸附，因而对相邻两层产生了很强 的键连作用，称为钾键，钾键比氢键弱但比分子引力 大，因而晶格距离小于高岭石而大于蒙脱石，其特性 也居于这二者之间。
（一）土壤胶体是指土壤中最细微的颗粒，胶体颗粒的
直径一般在1-100nm之间，实际上土壤中小于 1000nm的粘粒都具有胶体的性质，所以直径在11000nm之间的土粒都可归属于土壤胶粒的范围。
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（二） 土壤胶体的种类及特性
1、 无机胶体(inorganic colloid)**
（1）含水氧化硅胶体
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②层状硅酸盐矿物种类及特性
1∶1型矿物，如高岭石类： 晶层是由一层硅氧片、一层铝氧片重叠组
成的，称为1∶1型矿物，如高岭石类。
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这类矿物特点
✓这类矿物晶层间作用力是硅片的氧面与铝片的 氢氧面之间形成氢键
✓作用力强，使晶层间紧密连接，晶层间的距离不变， ✓不易膨胀，水分及其它离子难进入， ✓没有或很少有同晶替代现象，电荷量少，其电荷的
主要来源是晶体表面的断键和OH－的解离。
✓ 其外形大部分为片状，颗粒较大，总表面积 小，因而胶体特性、可塑性、粘结性和粘着 性弱，在我国南方酸性土壤中含量较多。
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2：1型蒙脱石类
由两个硅氧片间夹一个铝氧片组合而成，称 为2∶1型矿物.
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特点：
✓该组矿物顶层和底层两个面都是硅氧面构成， 两晶片重叠只通过晶层间形成分子引力。
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（2）、土壤胶体带电性
可变电荷(variable charge)*** ： 电荷的的数量 和性质随介质pH而改变的电荷。
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可变电荷的成因主要是胶核表面分子或 原子团 的解离：
A. 含水氧化硅的解离
B. 粘粒矿物的晶面上的OH和H的解 离
C. 腐殖质上某些官能团的解离
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3.有机无机复合体
(organo-mineral complex)
土壤无机胶体和有机胶体可以通过多种方式进 行结合，但大多数是通过二、三价阳离子（如 钙、镁、铁、铝等）或功能团（如羧基、醇羟 基等）将带负电荷的粘粒矿物和腐殖质连接起 来。这种结合可形成良好的团粒结构，改善土 壤保肥性能和多种理化性质。
H2SiO3 = H+ + HSiO3‖
H+ + SiO32（2）含水氧化铁、氧化铝胶体
Al(OH)3 + H+
Al(OH)2+ + H2O
Al(OH)3 + OH-
Al可(编O辑H版)2O- + H2O
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（3）层状硅酸盐矿物***
①层状硅酸盐矿物的基本结构单元 a、硅氧片和硅四面体
硅氧片是由硅四面体连接而成，一个硅四面体是由 四个氧原子和一个硅原子组成。
第六章 土壤保性和供肥性
第一节 土壤保肥性、供肥性与植物生长
一、土壤保肥性与供肥性
土壤保肥性：
指土壤吸持和保存植物养分的能力。
作用力：分子吸附力、化学固定作用和离子交换作用，其中离 子交换作用是影响土壤保肥性能中最重要的因素之一。
土壤中速效性养分转化为贮藏形态的养分就是土壤保肥性的表现
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2、土壤供肥性