1、土壤地理學(xué)第二章第二章 土壤理化性質(zhì)土壤理化性質(zhì)與地理環(huán)境的關(guān)系與地理環(huán)境的關(guān)系知識回顧O層：半分解或未分解的有機殘體組成，主要是植物殘體（枯落物層)；A層：受生物氣候或人類活動影響形成的有機質(zhì)積累和物質(zhì)淋溶表層。有機質(zhì)含量高，顏色較暗黑；（腐殖質(zhì)層）E層：是硅酸鹽粘粒、鐵鋁等物質(zhì)明顯淋失的漂白淋溶層 ；（淋溶層 ）B層：硅酸鹽粘粒、氧化鐵、氧化鋁、碳酸鹽、其他鹽類和腐殖質(zhì)等物質(zhì)聚積的層 ；（沉淀層）C層：與土壤發(fā)育有密切關(guān)系的巖石風(fēng)化物層；（母質(zhì)層）R層：堅硬的大塊基石，非土壤發(fā)生層 ，卻是土壤剖面的重要組成部分，土壤形成的基礎(chǔ)。（母巖） 土壤固相物質(zhì)組成、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)是決定土壤許多重

2、要物理特性的物質(zhì)基礎(chǔ)，而土壤顆粒密度、土壤密度、孔隙度、土壤磁性和土壤顏色則是反映土壤物質(zhì)組成和土壤發(fā)生條件的重要定量指標(biāo)。第一節(jié) 土壤物理性質(zhì)一、土壤結(jié)構(gòu)及意義一、土壤結(jié)構(gòu)及意義（一）土壤結(jié)構(gòu)以其形態(tài)類型（一）土壤結(jié)構(gòu)以其形態(tài)類型1.土壤結(jié)構(gòu)體土壤結(jié)構(gòu)體：土粒（單粒和復(fù)粒）因膠結(jié)、凝聚等作用形成大小、形狀不同的團聚體。2.土壤結(jié)構(gòu)：土壤結(jié)構(gòu)：土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。按形狀可分為塊狀、片狀和柱狀三大類型；按其大小、發(fā)育程度和穩(wěn)定性等，再分為團（粒）狀、塊狀、棱柱或柱狀、片狀等結(jié)構(gòu)。 單粒單粒結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Single Grained 粒狀結(jié)構(gòu)粒狀結(jié)構(gòu)Grained 片狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)Pla

3、ty 塊狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)Blocky 柱狀結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)Columnar 棱柱結(jié)構(gòu)棱柱結(jié)構(gòu)Prismatic 大塊狀結(jié)構(gòu)大塊狀結(jié)構(gòu)Massive 單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)Single Grained 粒狀結(jié)構(gòu)粒狀結(jié)構(gòu)Grained片狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)Platy 柱狀結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)Columnar塊狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)Blocky 大塊狀結(jié)構(gòu)大塊狀結(jié)構(gòu) Massive棱柱狀結(jié)構(gòu)棱柱狀結(jié)構(gòu)Prismatic（1）球狀或團粒狀：疏松多孔，由腐殖質(zhì)和高價鹽膠結(jié)而成，是農(nóng)業(yè)理想的的水穩(wěn)性土壤結(jié)構(gòu)。團粒直徑為 0.25-10mm；0.25-0.005mm:微團聚體（微團聚體）（2）片狀：耕層土壤多年承受機具壓力出現(xiàn)緊實的片狀機構(gòu)

4、，影響根系下扎，容易排水不暢而內(nèi)澇；（3）塊狀：外形不規(guī)則，多出現(xiàn)缺乏有機質(zhì)的粘土中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊實，多為非水穩(wěn)態(tài)（4）柱狀和棱柱狀：多見于半干旱和干旱地區(qū)土壤下層，內(nèi)部緊實，最典型為堿土的柱狀結(jié)構(gòu)；棱柱狀多見于質(zhì)地粘重和干濕交替發(fā)生的底層土壤，干濕交替緩慢時候易形成大棱柱結(jié)構(gòu)。（5）大塊結(jié)構(gòu)：外形不規(guī)則而緊實，大于20mm，半濕潤半干旱的具有碳酸鈣淀積的心土或底土，以及亞熱帶具有明顯黏粒聚集土層的心土層土壤結(jié)構(gòu)團狀（團粒狀）片狀塊狀棱柱狀形態(tài)圖發(fā)生土層A層E層B層B層（二）土壤結(jié)構(gòu)形成機制1 土壤結(jié)構(gòu)形成的物質(zhì)條件膠結(jié)物質(zhì)存在，包括有機膠結(jié)物質(zhì)和無機膠結(jié)物質(zhì) 土粒土粒土粒土粒土土粒粒Ca2+腐

5、腐殖殖質(zhì)質(zhì)無機膠結(jié)物質(zhì)以及膠結(jié)作用：包括粘土礦物、鐵鋁氫氧化物、硅酸凝膠和石灰質(zhì)。通常帶負(fù)電荷，與土壤中的二、三價正電荷的陽離子（Ca，Mg，F(xiàn)e，Al）形成凝膠，形成初步微團粒，然后和腐殖質(zhì)等膠體化合物進(jìn)一步凝聚，逐步形成團聚結(jié)構(gòu)。有機膠結(jié)物質(zhì)及其膠結(jié)作用：包括土壤腐殖質(zhì)、微生物菌絲體和黏液。最重要是腐殖質(zhì)，能與鈣、鎂離子形成不可逆的凝膠，是形成水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)的重要膠結(jié)物質(zhì)。土粒土粒土土粒粒土粒土粒2 土壤結(jié)構(gòu)形成的動力機制（三）土壤結(jié)構(gòu)以對土壤物理性質(zhì)的影響不同類型土壤結(jié)構(gòu)，給土壤帶來不同的孔隙狀況和分散狀態(tài)，進(jìn)而影響-土壤通氣、透水、持水、保肥以及物質(zhì)遷移。片狀：土粒排列緊密、妨礙透水和

6、根系下扎生長塊狀、柱狀：內(nèi)部緊實，構(gòu)體間斷裂大，漏肥漏水團粒（團聚體）：不同直徑大小的多孔隙分布， 解決土壤持水又透水的矛盾 解決土壤供肥和保肥的矛盾 解決土壤持水和通氣的矛盾為什么說為什么說 團粒結(jié)構(gòu)是最佳的土壤結(jié)構(gòu)？團粒結(jié)構(gòu)是最佳的土壤結(jié)構(gòu)？ 土壤質(zhì)地與土壤結(jié)構(gòu)的區(qū)別土壤質(zhì)地與土壤結(jié)構(gòu)的區(qū)別 是將土壤顆粒粘結(jié)在一起形成團聚體的物質(zhì)，能顯著的增加土壤中水穩(wěn)定性團粒的數(shù)量，形成良好的團粒結(jié)構(gòu)； 包括天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑和人工合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑兩種； 天然改良劑：植物殘體、泥炭、褐煤等原料, 抽取腐殖酸、纖維素、木質(zhì)素、多糖羧酸類等物質(zhì),或人工合成的高分子聚合物：聚乙烯醇和聚丙烯酰胺制劑 土壤結(jié)構(gòu)

7、改良劑 （土壤結(jié)構(gòu)改良的人工方法之一）庫布其沙漠治理二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度）二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度）（一）土壤的比重與容重（一）土壤的比重與容重土壤比重土壤比重：單位體積土壤固相物質(zhì)的重量（不包括土壤孔隙體積）和同體積水的重量之比，無單位。一般土壤比重為2.65， 測定方法：比重計法；土壤容重：土壤容重：單位體積原狀土體原狀土體（包括固體和孔隙在內(nèi)）的干土重。單位為g/cm3, 一般為1.325 g/cm3。（環(huán)刀法）土壤容重是土壤發(fā)生學(xué)重要參數(shù)、是計算土壤孔隙度、水分和養(yǎng)分含量、和土層重量的必須指標(biāo)，是評價土壤物理性質(zhì)和肥力水平的重要依據(jù)。土壤孔隙度%=（1-容重/比

8、重）100%（二）土壤的孔隙性（二）土壤的孔隙性土壤孔隙包括毛管孔隙（直徑小于0.1 mm）和非毛管孔隙（直徑大于0.1mm），毛管孔隙使土壤具有持水能力；非毛管孔隙使土壤具有透水性和通氣性。土壤的孔隙性由毛管孔隙和非毛管孔隙組成，孔隙形狀復(fù)雜多樣，是土壤重要屬性，影響土壤的水、肥、氣、熱。適宜的土壤孔隙度為50%左右，而毛管孔隙和非毛管孔隙各占50%左右。影響土壤孔隙性的主要是土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量和土壤結(jié)構(gòu)土壤的多孔性稱為孔隙性，土壤的多孔性稱為孔隙性，孔隙所占體積的百分比，稱孔隙所占體積的百分比，稱為孔隙度為孔隙度蒙氏土壤顏色卡圖三、土壤顏色三、土壤顏色是土壤物質(zhì)成分和內(nèi)在性質(zhì)的外部反映，

9、是土壤發(fā)生層外表形態(tài)的最顯著標(biāo)志，很多土壤類型的名稱以其顏色命名，如黑土、紅壤、黃壤等根據(jù)色調(diào)、彩度和亮度來確定顏色，一般采用美國蒙氏比色法測定，包含428個標(biāo)準(zhǔn)比色卡在明亮光線，濕潤的土壤測定；避免在強陽光測定，并且土樣應(yīng)是新鮮而平的自然裂面為宜，不用刀削的平面四、土壤的熱特性四、土壤的熱特性（一）土壤熱量的來源（一）土壤熱量的來源土壤熱量主要來源于太陽輻射、地球內(nèi)部向外輸送的熱、土壤生物過程釋放的生物熱和化學(xué)過程產(chǎn)生的化學(xué)熱，其中太陽輻射能占總能量來源的99.97%土壤所獲得的的輻射能與地理緯度、地形條件、地表物質(zhì)、季節(jié)變化和植被覆蓋有關(guān)系（二）土壤的熱平衡（二）土壤的熱平衡土壤所獲得的太

10、陽能轉(zhuǎn)化為熱能以后，主要部分消耗于土壤水分的蒸發(fā)及與大氣層間的湍流交換上，一部分被生物活動所消耗，很少一部分通過熱交換傳導(dǎo)至土壤底層。土壤是熱量交換界面也是水分物理形態(tài)轉(zhuǎn)換界面，水分的物理形態(tài)轉(zhuǎn)化，引起土壤溫度的增減。土壤熱量平衡和水分平衡決定土壤溫度變化主要因素。（三）土壤熱特性（三）土壤熱特性土壤熱容量土壤熱容量(soil heat capacity或soil thermal capacity)土壤熱容量（質(zhì)量熱容量）土壤熱容量（質(zhì)量熱容量）是指單位質(zhì)量土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）熱量。 用Cg表示，單位是J/（kg.）如果按單位容積計算（容積熱容量（容積熱容量），則為1立方米

11、土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）熱量，用Cv表示，單位J/（m3.） 容積熱容量容積熱容量= =質(zhì)量熱容量質(zhì)量熱容量容重容重土壤導(dǎo)熱性和導(dǎo)熱率土壤導(dǎo)熱性和導(dǎo)熱率土壤具有對所吸熱量傳導(dǎo)到鄰近土層性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱率表示。衡量土壤物質(zhì)傳導(dǎo)熱量快慢的物理量。導(dǎo)熱率:在單位截面、單位距離的土層，土壤溫度相差為1時，單位時間傳導(dǎo)的熱量，其單位是J/（m.s.）?？諝鈱?dǎo)熱率最小，水導(dǎo)熱率比空空氣導(dǎo)熱率最小，水導(dǎo)熱率比空氣大的多，而礦質(zhì)土粒最大氣大的多，而礦質(zhì)土粒最大土壤的導(dǎo)熱率越大，土壤溫度變土壤的導(dǎo)熱率越大，土壤溫度變化越緩慢，導(dǎo)熱率越小，土壤溫化越緩慢，導(dǎo)熱率越小，土壤溫度變化

12、越快速度變化越快速當(dāng)土壤干燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率當(dāng)土壤干燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就小，溫度變化快速。當(dāng)土壤濕潤時，土粒間的孔隙被水分就小，溫度變化快速。當(dāng)土壤濕潤時，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大，溫度變化慢。占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大，溫度變化慢。砂土為暖性土和黏土為冷性土的原因： 土壤中的水分和空氣對土壤的熱容量起關(guān)鍵作用，而二者的熱容量不同，水的熱容量大于空氣的熱容量；土壤含水多，熱容量大，溫度變化慢；土壤含空氣多，熱容量小，溫度變化快。 砂土，孔隙大，空氣多，持水差，熱容量小，日間易熱，晚間易冷，春季升溫快，被稱為暖性土。黏土持水性強，空氣少，熱容量

13、大，增溫緩慢，稱為冷性土。在春季未暖時候，過多雨水和灌溉使土壤不易升溫，影響小苗生長。 在夏季高溫時，可通過雨水和灌溉給土壤降溫。緯度低的熱帶亞熱帶獲得太陽輻射多，土壤溫度高于中高緯度地區(qū)。同季節(jié)同緯度，干旱地區(qū)，水分蒸發(fā)消耗熱量少，大量熱能用于增溫，而土壤溫度變化迅速；而沿海濕潤地區(qū)，水分蒸發(fā)大消耗熱量多，使土壤溫度變化幅度不至過高。在山區(qū)隨著高度的增加，土溫還是比平地的土溫低。坡向與坡度對土壤溫度的影響：坡地接受的太陽輻射因坡向和坡度而不同；不同的坡向和坡度上，土壤蒸發(fā)強度不一樣，土壤水和植物覆蓋度有差異，土溫高低及變幅也就迥然不同。南坡的土壤溫度和水分狀況可以促進(jìn)早發(fā)、早熟。土壤的組成和

14、性質(zhì)對土壤溫度的影響：土壤顏色深的，吸收的輻射熱量多，紅色、黃色的次之，淺色的土壤吸收的輻射熱量小而反射率較高。在極端情況下，土壤顏色的差異可以使不同土壤在同一時間的土表溫度相差24，園藝栽培中或農(nóng)作物的苗床中，有的在表面覆蓋一層爐碴、草木灰或土雜肥等深色物質(zhì)以提高土溫。（四）土壤溫度的時空變化規(guī)律（四）土壤溫度的時空變化規(guī)律土壤溫度變化的時間規(guī)律土壤溫度變化的時間規(guī)律（1）季節(jié)變化表土溫度起伏大于深部土壤變化，底土在秋冬比較暖，夏季比較冷，由于底土的掩蔽狀態(tài)和熱傳導(dǎo)滯后性造成；（2）日變化一日中，表層土壤日間變暖，夜間變冷，最高溫度出現(xiàn)在下午2點，最低溫度在6點左右，表土變幅大，深土變幅小。

15、（夏季澆水的問題?）土壤溫度的時間規(guī)律土壤溫度的時間規(guī)律土壤溫度的季節(jié)或月變化土壤溫度的季節(jié)或月變化地溫計Tomato+potatoTomTato “嫁接思想嫁接思想”，也是一種也是一種“創(chuàng)新創(chuàng)新”第二節(jié) 土壤吸收性能一、土壤吸收性能的概述一、土壤吸收性能的概述（一）土壤機械吸收（一）土壤機械吸收: 土壤固相部分是一個疏松多孔體，當(dāng)土壤溶液經(jīng)過時，對土壤固相部分是一個疏松多孔體，當(dāng)土壤溶液經(jīng)過時，對物質(zhì)進(jìn)行過濾、阻滯、截流和保持。物質(zhì)進(jìn)行過濾、阻滯、截流和保持。如土壤中如土壤中 的粘粒淀積層的發(fā)育的粘粒淀積層的發(fā)育 與其密切相與其密切相關(guān)；關(guān)；（二）土壤物理吸收：依靠土壤顆粒表面能和水的存在，

16、靜電引力吸附和保持分（二）土壤物理吸收：依靠土壤顆粒表面能和水的存在，靜電引力吸附和保持分子態(tài)物質(zhì)，如子態(tài)物質(zhì)，如CO2，NH3，H2O，H2，有機酸等，可，有機酸等，可使一些養(yǎng)分物質(zhì)免于淋失使一些養(yǎng)分物質(zhì)免于淋失。（三）土壤化學(xué)吸收：土壤溶液可溶性物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成難溶性物質(zhì)而沉淀，（三）土壤化學(xué)吸收：土壤溶液可溶性物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成難溶性物質(zhì)而沉淀，如如H2PO4-及及HPO42-與與Ca2+，F(xiàn)e3+，Al3+，形成沉淀，導(dǎo)致磷固定。，形成沉淀，導(dǎo)致磷固定?；瘜W(xué)吸收可以讓養(yǎng)分流失也降低了養(yǎng)分有效性?；瘜W(xué)吸收可以讓養(yǎng)分流失也降低了養(yǎng)分有效性。（四）土壤生物吸收：生物有機體對養(yǎng)分選擇吸收，并

17、以有機質(zhì)形式在土壤中積（四）土壤生物吸收：生物有機體對養(yǎng)分選擇吸收，并以有機質(zhì)形式在土壤中積累過程，在通過微生物分解，將養(yǎng)分釋放供植物利用。累過程，在通過微生物分解，將養(yǎng)分釋放供植物利用。（五）土壤物理化學(xué)吸收：土壤膠體對溶液中的離子態(tài)物質(zhì)的吸附作用。對土壤（五）土壤物理化學(xué)吸收：土壤膠體對溶液中的離子態(tài)物質(zhì)的吸附作用。對土壤離子態(tài)物質(zhì)遷移，養(yǎng)分供給，土壤緩沖性有重大影響。離子態(tài)物質(zhì)遷移，養(yǎng)分供給，土壤緩沖性有重大影響。土壤吸收性能：土壤具有保持固相、液相和氣相物質(zhì)的能力土壤吸收性能：土壤具有保持固相、液相和氣相物質(zhì)的能力二、土壤膠體及其性質(zhì)二、土壤膠體及其性質(zhì)2.1 土壤膠體及結(jié)構(gòu)土壤膠體及

18、結(jié)構(gòu)土壤膠體：直徑為小于土壤膠體：直徑為小于2m（分類制不一樣，規(guī)定不一樣，（分類制不一樣，規(guī)定不一樣，1,2,5m都可以）都可以）土壤黏粒的通稱?？梢允堑V質(zhì)的，即土壤礦質(zhì)膠土壤黏粒的通稱?？梢允堑V質(zhì)的，即土壤礦質(zhì)膠體體(無機膠體無機膠體)，主要是，主要是次生的黏粒礦物次生的黏粒礦物。也可以是有機的，即。也可以是有機的，即土壤有機膠體土壤有機膠體，主要是，主要是多糖、蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)多糖、蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)。多數(shù)情況下是。多數(shù)情況下是有機礦質(zhì)復(fù)合體，即核心部分是黏粒礦物，外面是有機膠膜，有機礦質(zhì)復(fù)合體，即核心部分是黏粒礦物，外面是有機膠膜，被吸附在礦質(zhì)膠體表面。被吸附在礦質(zhì)膠體表面。 膠體（英語：C

19、olloid）又稱膠狀分散體（colloidal dispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質(zhì)粒子直徑在1nm100nm之間的分散系；膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系。(豆?jié){，牛奶)2.2 土壤膠體的作用： 土壤膠體是土壤中最細(xì)小、最活躍的物質(zhì)，對土壤保肥性、保水性、酸堿性、緩沖性、土粒的分散與凝聚、土體的膨脹與收縮、松緊度與可耕性等影響很大；也是土壤污染物清除所要研究的核心內(nèi)容。土壤膠體構(gòu)造圖示2.3 膠體結(jié)構(gòu)：膠體結(jié)構(gòu)：膠體核膠體核

20、帶有電荷，形成決定電位決定電位離子層離子層，其外圍吸附著介質(zhì)帶有異電荷離子，構(gòu)成了補償離子層補償離子層，使膠體具有雙電層結(jié)構(gòu)。雙電層結(jié)構(gòu)。 膠體微粒膠體微粒 膠核膠核 雙電層雙電層 決定電位離子層（內(nèi)決定電位離子層（內(nèi)） 補償離子層（外）補償離子層（外） 非活性離子層非活性離子層擴散層擴散層 2.4 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)（1）具有較大的比表面積，包括外表面積和內(nèi)表面積，因此具有表面能，是土）具有較大的比表面積，包括外表面積和內(nèi)表面積，因此具有表面能，是土壤具有物理吸附性能的動力機制壤具有物理吸附性能的動力機制。我國幾種主要土壤的比表面積：磚紅壤 6080m2g-1；紅壤 100150m

21、2g-1；黃棕壤 200300m2g-1 ，總之：2：1型粘土礦物和有機質(zhì)的含量越高，土壤的比表面積越大。膠體成分內(nèi)表面積外表面積總表面積蒙脫石（2:1）高嶺石（1:1）700-750015-1505-40700-8505-40（2）土壤膠體帶有電荷，主要是帶負(fù)電荷，分為永久電荷和可變電荷）土壤膠體帶有電荷，主要是帶負(fù)電荷，分為永久電荷和可變電荷2.4 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)永久電荷永久電荷：同晶置換作用及晶層斷鍵產(chǎn)生的電荷，一旦產(chǎn)生，不會改變。 同晶置換：同晶置換：指組成礦物的中心離子被電性相同、大小相近的離子所替代而晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。同晶替代的結(jié)果使土壤產(chǎn)生永久電荷，能吸附土壤

22、溶液中帶相反電荷的離子,使土壤具有保肥能力。主要發(fā)生在2:1和2:1:1型的粘土礦物中，如四面體中的Si4+被Al3+離子所替代，八面體中Al3+被Mg2+替代。 晶層斷鍵：晶層斷鍵：粘土礦物晶格邊緣存在斷鍵現(xiàn)象，導(dǎo)致晶體電荷不平衡，在硅氧片，鋁氧片中都存在，也是1:1型粘土礦物主要帶電方式型粘土礦物主要帶電方式，如高嶺石同晶置換Al3+晶層斷鍵）基面OH邊面斷鍵2 .4 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)可變電荷：可變電荷：主要是膠核表面分子或原子團電離而產(chǎn)生的電荷，這種電荷的數(shù)量和性質(zhì)隨土壤環(huán)境的pH值而變化。堿性條件-負(fù)電荷， 酸性條件-正電荷A.A. 含水氧化硅的解離B.B. 粘粒礦物的晶面

23、上的OH和H的解離C.C. 腐殖質(zhì)上某些官能團的解離D.D. 含水氧化和水鋁石表面的分子中OH的解離MOHOH2OH-MOHOH+ H2O_H+MOH2OH2+（3）土壤膠體的電位）土壤膠體的電位2 .4 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)熱力電位：決定電子層與溶液介質(zhì)間的電位差電動電位：非活性補償離子層與溶液介質(zhì)間的電位差電動電位決定電動電位決定的膠體的電性的膠體的電性強弱強弱電位又稱電勢，是指單位電荷在靜電場靜電場中的某一點所具有的電勢能電勢能。電位是電能的強度因素，它的大小取決于電勢零點的選取，其數(shù)值只具有相對的意義。 2. 4 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)（4）溶膠和凝膠）溶膠和凝膠土壤膠體

24、一般以溶膠和凝膠形態(tài)存在，兩者一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。凝聚作用分散作用溶溶 膠膠凝凝 膠膠土壤膠體的凝聚和分散堆土壤物質(zhì)的聚集和淋土壤膠體的凝聚和分散堆土壤物質(zhì)的聚集和淋溶，土壤結(jié)構(gòu)的形成和破壞以土壤肥力具有重溶，土壤結(jié)構(gòu)的形成和破壞以土壤肥力具有重要作用要作用同電荷排斥作用、顆粒表面水層膜的阻隔作用以及在堿性條件下，促進(jìn)膠體分散電解質(zhì)（陽離子）加入、降低pH值，中和膠體負(fù)離子而促進(jìn)凝膠發(fā)生。三、土壤的離子交換作用三、土壤的離子交換作用1 土壤陽離子交換作用土壤陽離子交換作用土壤膠體上的離子可以與液相介質(zhì)中帶有同種電荷的離子進(jìn)行交作用。分為陽離子陽離子交換作用和陰離子陰離子交換作用。 被土壤中

25、帶有負(fù)電荷的膠體吸附的陽離子與土壤溶液其他陽離子進(jìn)行交換的作用。1 土壤陽離子交換作用土壤陽離子交換作用陽離子交換作用的特點：陽離子交換作用的特點：（1）陽離子交換作用是可逆反應(yīng)。能迅速達(dá)到動態(tài)平衡，并隨溶液中離子的種類和濃度改變而達(dá)到新的平衡（2）陽離子交換的平衡關(guān)系受質(zhì)量作用定律的支配。（3）交換是等當(dāng)量進(jìn)行的。以離子價進(jìn)行等價交換，如一個Ca2+可以交換2個Na+離子1 土壤陽離子交換作用土壤陽離子交換作用陽離子交換作用的影響因素陽離子交換作用的影響因素（1）陽離子 交換能力 離子價數(shù)：價數(shù)越大交換能力越強 Al 3+Ca 2+Na +原子序數(shù)：等價離子間，序數(shù)越大交換能力越強，K +N

26、a +Li +運動速度：移動速度交換能力越強，如H+，離子濃度：離子濃度越大，交換能力越強（2）膠體特性膠體種類：無機膠體（粘土礦物）中，蒙脫石伊利石高嶺石； 有機膠體無機膠體土壤反應(yīng)：pH值增大，土壤膠體的負(fù)電荷數(shù)量增大， 而吸附陽離子能力增大，pH值小，膠體正電荷 增大，吸附陽離子能力減少綜合以上因素，常見土壤離子交換能力為：Fe3+Al3+H+Mg2+NH4+K+Na+1 土壤陽離子交換作用土壤陽離子交換作用陽離子交換作用的度量指標(biāo)陽離子交換作用的度量指標(biāo)（1）陽離子交換量（CEC, Cation Exchange Capacity ）: 每千克土所含 的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)(c

27、mol.kg-1).陽離子交換量是標(biāo)志土壤吸附陽離子養(yǎng)分的能力，是評價土壤肥力的一個關(guān)鍵指標(biāo) CEC 20保肥能力低中高陽離子交換量的測定： 乙酸銨交換法 土壤膠體所吸附的陽離子包括土壤膠體所吸附的陽離子包括2大類，鹽基離子和致酸離子，大類，鹽基離子和致酸離子，陽離子交換量為兩陽離子交換量為兩類陽離子吸收量總和類陽離子吸收量總和）第一類第一類：氫離子（H+）和鋁離子（Al3+），它們是致酸離子，與土壤的酸度有密切關(guān)系。第二類：第二類：其他的一些陽離子，如Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等，稱為鹽基離子。1 土壤陽離子交換作用土壤陽離子交換作用陽離子交換作用的度量指標(biāo)陽離子交換作用的度量指標(biāo)（

28、2）鹽基飽和度：是指土壤膠體所吸附的鹽基離子占陽離子交換量的百分比陽離子交換量：表達(dá)土壤吸附的容量，不能顯示吸附種類鹽基飽和度：表達(dá)吸附的各類陽離子的比例關(guān)系 鹽基飽和度（鹽基飽和度（%）=交換性鹽基交換性鹽基 100 / 陽離子交換量陽離子交換量 =（陽離子交換量（陽離子交換量-交換性酸量）交換性酸量） 100 / 陽離子交換量陽離子交換量2 土壤陰離子交換作用土壤陰離子交換作用 土壤中帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與土壤溶液中的陰離子進(jìn)行的交換作用。土壤常見陰離子：H2PO4-，HPO42-，Cl-, NO3- 過程較為復(fù)雜，吸附作用常與化學(xué)固定作用同時發(fā)生, 吸附機理一般包括專性吸附和非轉(zhuǎn)

29、性吸附。非專性吸附：符合常規(guī)離子交換法則。專性吸附; 吸附的陰離子進(jìn)入膠體雙電層內(nèi)部，不是在擴撒層。質(zhì)地 質(zhì)地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽離子交換量也越大土壤有機質(zhì)含量多，陽離子交換量大膠體構(gòu)造： 蒙脫石（2:1）高嶺石（1:1）pH值 一般情況下，隨著pH的升高（堿性增加），土壤膠體帶負(fù)電，提高交換量；土壤趨于酸性，膠體帶正電，陽離子交換量低。由于土壤膠體來源是次生黏土礦物和有機質(zhì)，二者受到生物、氣候的地由于土壤膠體來源是次生黏土礦物和有機質(zhì)，二者受到生物、氣候的地帶性因素影響，所以陽離子交換量具有一定地帶性規(guī)律。我國土壤陽帶性因素影響，所以陽離子交換量具有一定地帶性規(guī)律。我國土壤陽離子交

30、換量由北向南，由西向東為增多趨勢。離子交換量由北向南，由西向東為增多趨勢。從北到南，次生礦物由從北到南，次生礦物由1:11:1型過渡到型過渡到2:12:1，有機質(zhì)相對增多，陽離子交換，有機質(zhì)相對增多，陽離子交換量增多趨勢。內(nèi)陸（由東到西）有機質(zhì)含量少，次生黏土礦物少，陽量增多趨勢。內(nèi)陸（由東到西）有機質(zhì)含量少，次生黏土礦物少，陽離子交換量也減少。離子交換量也減少。3 土壤陽離子交換作用與地理環(huán)境關(guān)系土壤陽離子交換作用與地理環(huán)境關(guān)系質(zhì)地砂土砂壤土壤土粘土CEC157815182530（1）影響陽離子交換量的因素）影響陽離子交換量的因素氣候：濕潤氣候淋溶型鹽基飽和度低，致酸離子多（酸性）； 干旱氣

31、候非淋溶型鹽基飽和度高，致酸離子少（堿性）地形: 地下水位高的低洼地，產(chǎn)生滲出水分，地上部積鹽，鹽基飽和 度高；母質(zhì)：母質(zhì)富集鹽分導(dǎo)致現(xiàn)代土壤的鹽基飽和度高；植被：草本植物和木本植物富含灰分元素，分解釋放養(yǎng)分，導(dǎo)致鹽基 飽和度高。3 土壤陽離子交換作用與地理環(huán)境關(guān)系土壤陽離子交換作用與地理環(huán)境關(guān)系（2）鹽基飽和度的影響因素）鹽基飽和度的影響因素第三節(jié) 土壤溶液化學(xué)性質(zhì)一、土壤溶液的形成1 1 土壤溶液的形成土壤溶液的形成土壤溶液是土壤水分及其所含氣體、溶質(zhì)的總稱。土壤溶液的溶質(zhì)主要包括：無機鹽類；簡單有機物；溶解性氣體。土壤溶液中溶質(zhì)成分具有巨大的時空差異性，它與許多因素存在相互作用。土壤溶液

32、的濃度一般不大，很少超過0.1%，所以土壤溶液是不飽和溶液。一、土壤溶液的形成2 2 土壤溶液與地理環(huán)境的關(guān)系土壤溶液與地理環(huán)境的關(guān)系（1）氣候因素：降水和蒸發(fā)量影響土壤溶液的濃度；（2）生物因素：植物根系分泌物質(zhì)，同時吸收養(yǎng)分改變 溶液成分和濃 度；微生物活動也是如此。（3）地形和水文：地下水和地表水的運移和分布影響土壤溶液的組分和 濃度；（4）土體內(nèi)的物質(zhì)遷移：礦物質(zhì)、有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化、固相物質(zhì)沉淀和溶 解，以及離子交換，氣體交換，膠體的分散和凝聚。 影響土壤溶液。（5）人為因素：施肥和灌溉鹽類物質(zhì)：中性鹽、酸性鹽、堿性鹽、苛性堿；酸類物質(zhì)：碳酸、腐殖酸、有機酸以及含硫、氯礦物形成的硫酸、鹽

33、酸離子交換作用：膠體吸附的H+和Al3+通過交換作用進(jìn)入土壤溶液；生物活動：微生物分泌CO2，植物根系分泌H+，OH-，HCO3-，CO32-人類活動：施肥、工礦廢棄的酸堿物質(zhì)排放，大氣酸沉降二、土壤溶液的酸堿反應(yīng)1 1 土壤溶液的酸堿反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)土壤溶液的酸堿反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)二、土壤溶液的酸堿反應(yīng)2 2 土壤溶液的酸度土壤溶液的酸度（1）活性酸(soil active acidity) 土壤活性酸是自由擴散于土壤溶液中的氫離子濃度直接反應(yīng)出來的酸度。 pH=log（1/H+)=-log H+（2）潛性酸潛性酸 (soil potential acidity)(soil potential a

34、cidity)。 土壤潛性酸是由于土壤膠粒上吸附著氫離子和鋁離子所造成的顯出酸性，所以它是土壤酸的潛在來源，故稱為潛性酸。土壤膠體上吸附的氫、鋁離子所反映的潛性酸量?？捎媒粨Q性酸度和水解酸度表示。潛性酸無法直接測定通常采用如下方法測定：二、土壤溶液的酸堿反應(yīng) 交換性酸度交換性酸度(soil exchangeable acidity)(soil exchangeable acidity) 當(dāng)用中性鹽溶液如1mol KCl或0.06mol BaCl2溶液(pH=7)浸提土壤時,土壤膠體表面吸附的鋁離子與氫離子的大部分面吸附的鋁離子與氫離子的大部分均被浸提劑的陽離子交換而進(jìn)入溶液，浸出液中的氫離子及

35、由鋁離子水解產(chǎn)生的氫離子，用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定,根據(jù)消耗的堿量換算,為交換性氫與交換性鋁的總量,即為交換性酸量(包括活性酸)。以厘摩爾（）/千克）為單位，它是土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)。 交換性酸量在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度，估算石灰用量時，有重要參考價值。二、土壤溶液的酸堿反應(yīng) 水解性酸度水解性酸度(soil hydrolytic acidity)(soil hydrolytic acidity) 用弱酸強堿的鹽類溶液（常用的為pH8.2的 1mol NaAc溶液）浸提, 再以NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定浸出液,根據(jù)所消耗的NaOH的用量換算為土壤酸量。這樣測得的潛性酸的量稱之為土壤的水解性酸。 結(jié)果使:交換程度比之用中性

36、鹽類溶液更為完全，土壤吸附性氫、鋁離子的絕大部分可被Na+離子交換。水化氧化物表面的羥基和腐殖質(zhì)的某些功能團（如羥基、羧基）上部分H+解離而進(jìn)入浸提液。（3 3）活性酸和潛性酸的關(guān)系）活性酸和潛性酸的關(guān)系 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的強度；活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的強度； 潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的容量。潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的容量。由于土壤溶液中的由于土壤溶液中的H+H+和和Al+Al+和土壤膠體吸附的和土壤膠體吸附的H+H+和和Al+Al+的動態(tài)平衡的，的動態(tài)平衡的，活性性和潛在酸是相互轉(zhuǎn)化的活性性和潛在酸是相互轉(zhuǎn)化的土壤總酸度活性酸度潛在酸

37、度土壤強酸土酸性土中性土堿性土強堿性土pH8.5適宜植物生長的土壤pH值為5.5-8.5之間根據(jù)活性酸度的大小，可以將土壤分類如下表：二、土壤溶液的酸堿反應(yīng)3 3 土壤溶液的堿度土壤溶液的堿度 取決于土壤中強堿弱酸鹽類含量，主要是碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣的含量以及土壤膠體吸附的交換性鈉的含量。（pH值7.5就是堿性土壤）例：Na2CO3+2H2O=2NaOH+H2CO3表達(dá)方法（a） 用pH值直接表示 （b）總堿度；土壤溶液的CO32-和HCO3-的濃度之和， 總堿度大于0.05%影響植物生長； （c）堿化度；土壤交換性鈉的含量占陽離子交換量的比值， 堿化度15%，就為堿化土壤堿化度交換性鈉陽

38、離子交換量100測定方法：二、土壤溶液的酸堿反應(yīng)4 4 土壤酸堿度對土壤的作用土壤酸堿度對土壤的作用土壤酸堿度影響礦物質(zhì)分解強度、微生物的活動和有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化、土壤離子交換作用、土壤元素的狀態(tài)和遷移能力。進(jìn)而影響植物生長。我 國 土 壤 的 酸 堿 性 反 應(yīng) ， 大 多 數(shù) 在我 國 土 壤 的 酸 堿 性 反 應(yīng) ， 大 多 數(shù) 在pH4.58.5pH4.58.5之間。在地理分布上有之間。在地理分布上有“東南東南酸西北堿酸西北堿”的規(guī)律性。大致可以長江為界的規(guī)律性。大致可以長江為界（北緯（北緯3333 ），長江以南的土壤為酸性或），長江以南的土壤為酸性或酸性，長江以北的土壤多為中性或堿性。酸性，長江以北的土壤多為中性或堿性。我 國 土 壤 的 酸 堿 性 南 北 差 異 很 大 。我 國 土 壤 的 酸 堿 性 南 北 差 異 很 大 。二、土壤溶液的酸堿反應(yīng)5 5 土壤酸堿改良土壤酸堿改良土壤酸度或者堿度過強，使土壤理化性質(zhì)很差，影響作物生長，需要改良。改良過酸土壤：改良過酸土壤：施用石灰Ca(OH)2，中和土壤酸度，Ca2+能代換土壤膠體中的H+和Al3+離子，改良潛在酸性。改良過堿土壤：改良過堿土壤：施用石膏CaSO4，中和強堿