第三章土壤的基本性質(zhì)第1頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤的基本性質(zhì)1、土壤孔性2、土壤結(jié)構(gòu)性3、土壤耕性4、土壤膠體5、吸收性能6、酸堿性第2頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性第3頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三一、土壤孔性是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土層中分布情況的綜合反映。第4頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三小孔隙大孔隙第5頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（一）、土壤比重和容重1、土壤密度（也叫土粒密度）：單位容積的固體土粒（不含粒間孔隙）的干重。單位g.cm-3。2、土壤比重（也叫土粒比重）：土粒密度與水的密度（4℃時)之比。無量綱。常取2.65。4℃時水的密度為1g.cm-3，因此土壤密度與土壤比重數(shù)值相等，但土壤比重?zé)o單位。在土壤學(xué)中，習(xí)慣上兩者混用。第6頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三3、土壤容重：單位容積土體（包括孔隙）的干質(zhì)量。土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范圍內(nèi)。緊實(shí)的土壤容重則可高達(dá)1.8-2.0克/厘米3。土壤容重（g/cm3)土壤容重（g/cm3)泥炭蓬松鹽土灰化層黑鈣土耕層沼澤土0.20~0.500.80~1.000.80~1.001.10~1.301.10~1.30黃土土壤堿化層土壤龜裂層灌溉后土壤結(jié)殼1.35~1.501.50~1.701.70~1.901.60~1.90典型土壤容重對于大多數(shù)植物來說，土壤容重在1.14—1.26g/cm3之間比較適宜。第7頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三松緊程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松適合稍緊緊實(shí)<1.01.0~1.141.14~1.261.26~1.30>1.30>6060~5656~5252~50<504、容重、孔隙度與土壤松緊程度關(guān)系土壤容重一般是比重的一半左右。第8頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三5、土壤容重作用(1)計算工程土方量

土壤重量=土壤體積×土壤容重(2)估算各種土壤成分儲量

(3)計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額

(4)計算土壤三相比第9頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三舉例1：設(shè)耕層厚度0.2m，容重1.3t/m3，有機(jī)質(zhì)含量，15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。

1hm2（104m2）0.2m土層計：

土壤重量=10000×0.2×1.3=2600t

有機(jī)質(zhì)儲量=2600×0.015=39.0t

全氮儲量=2600×0.00075=1.95t2、上例中的土壤耕層，現(xiàn)有土壤含水量為5%，要求灌水后達(dá)25%，則每公頃的灌水定額是多少？2600t*（25%-5%）=520t第10頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

土壤孔隙是土壤固相部分所占容積以外的空間，也就是液相和氣相在土壤中所占的空間。土壤孔（隙）度又叫總孔度。土壤孔隙比是土壤中孔隙容積（液相和氣相）與土粒容積（固相）的比值。都是土壤孔隙的數(shù)量指標(biāo)，用以反映土壤孔隙總量的多少。

(二)土壤孔（隙）度和孔隙比一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。第11頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土粒容積=

（1—土壤容積

╳）100%

土壤容積

—

土粒容積

=

土壤容積

╳100%

孔隙容積

土壤孔隙度=

土壤容積

╳100%

土壤質(zhì)量/密度=

（1—土壤質(zhì)量/容重

╳）100%

容重=

（1—密度

╳）100%

1、第12頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、土壤孔隙比=孔隙容積/土粒容積=孔隙容積/（土壤容積-孔隙容積）=孔隙度/（1-孔隙度）第13頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

把孔隙按照孔隙中水分被土壤吸持的力的大小劃分為若干級。

（三）土壤中大小孔徑的分級第14頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、土壤水吸力和當(dāng)量孔徑土壤學(xué)中所說的孔隙直徑，是指與一定的土壤水吸力相當(dāng)?shù)目讖?，叫做?dāng)量孔徑。其與孔隙的形狀及其均勻性無關(guān)。土壤水吸力與當(dāng)量孔徑的關(guān)系：3當(dāng)量孔徑(mm)=

土壤水吸力

注：式中土壤水吸力以kPa或毫巴為單位第15頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、土壤孔隙類型

按當(dāng)量孔徑大小及其作用，分為三類第16頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤總孔度（%）=非活性孔度（%）+毛管孔度（%）+通氣孔度（%）其中：非活性孔度（%）=非活性孔容積/土壤容積毛管孔度（%）=毛管孔容積/土壤容積通氣孔度（%）=通氣孔容積/土壤容積3、土壤各種孔隙度的計算第17頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤吸足毛管水而排除重力水的條件下（即在田間持水量時）三種孔度依次代表土壤中的無效水、有效水（毛管水）、空氣容量。毛管孔度（%）=（田間持水量-凋萎含水量）╳容重╳100%第18頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三47.46%24.51%孔隙度大小顆粒相互填充是土壤孔隙度達(dá)到了最低值第19頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

耕層土壤總孔隙度為50~60%，其中通氣孔隙度為8~10%以上，如能達(dá)到15~20%為最好；土體內(nèi)的孔隙垂直分布為“上虛下實(shí)”。上部耕層（0~15cm)的孔度為55%左右，通氣孔度15~20%，底層土壤（15~30cm）孔度和通氣孔度分別為50%和10%左右。上虛有利于通氣和種子的發(fā)芽，破土?！跋聦?shí)則有利于保水和扎穩(wěn)根系?！吧咸撓聦?shí)”是相對而言，下層必須保證一定孔度，有利于根系伸展，擴(kuò)大覓水覓肥空間，有利于微生物活動，有利于土壤排水等。4、對于大多數(shù)作物適宜的孔隙狀況：第20頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（四）、土壤孔性的影響因素及其調(diào)控

降雨或灌溉

土壤容重變化：灌（降）水前小于灌（降）水后

影響因素

有機(jī)質(zhì)含量

有機(jī)質(zhì)含量高的土壤孔度大，容重小，通氣孔多；

土壤結(jié)構(gòu)性

結(jié)構(gòu)體（土團(tuán)）內(nèi)部較緊實(shí)，多小孔隙；結(jié)構(gòu)體間則多為大孔隙；

不同結(jié)構(gòu)體類型孔隙狀況不同；

土壤質(zhì)地

粘土孔度大，但以小孔隙為主，砂土孔度小，但以通氣孔隙為多；

土壤性質(zhì)

土粒排列方式

不同松緊狀況土壤孔度不同；

排列疏松，大孔隙多一些；排列緊實(shí)則相反；

施肥

土壤容重變化：施肥前大于施肥后；施有機(jī)肥小于施化肥。耕作

土壤容重變化：耕作前大于耕作后；

外界因素

其它

……

第21頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三二、土壤結(jié)構(gòu)性（一）土壤結(jié)構(gòu)性的概念土壤結(jié)構(gòu)體：土壤中的土粒在內(nèi)外因素的綜合作用下，相互團(tuán)聚成大小、形態(tài)和性質(zhì)不同的團(tuán)聚體，這種團(tuán)聚體稱為土壤結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)體。土壤結(jié)構(gòu)性：結(jié)構(gòu)體在土壤中的類型、數(shù)量、排列形式、孔隙狀況以及穩(wěn)定性的綜合特性。第22頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)體土壤結(jié)構(gòu)性大小形狀不良性狀結(jié)構(gòu)體理性結(jié)構(gòu)體塊狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)，鱗片狀結(jié)構(gòu)柱狀結(jié)構(gòu)，棱柱狀結(jié)構(gòu)核狀結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)微團(tuán)聚體孔性穩(wěn)定性肥力特性水力學(xué)穩(wěn)定性機(jī)械學(xué)穩(wěn)定性生物學(xué)穩(wěn)定性協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱的能力和改善耕性能力孔隙度和孔隙級別第23頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、長、寬、高三軸平均發(fā)展的似立方體型結(jié)構(gòu)體。主要類型：塊狀結(jié)構(gòu)體和核狀結(jié)構(gòu)體；(二)土壤結(jié)構(gòu)體類型及特性肥力特點(diǎn)：塊狀結(jié)構(gòu)體間粒間孔隙過大，不利于蓄水保水，易透風(fēng)跑墑，出苗難；出苗后根不著土造成“吊根”現(xiàn)象，影響水、肥吸收；內(nèi)部緊實(shí)，不利于扎根；第24頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三核狀結(jié)構(gòu)：長、寬、高大致相近，邊面棱角明顯，較塊狀結(jié)構(gòu)小。蒜瓣土核狀結(jié)構(gòu)體小孔隙過多，尤其是非活性孔隙過多，孔性不良，水、氣不協(xié)調(diào)。第25頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三柱狀和棱柱狀結(jié)構(gòu)體：在土體中直立，棱角不顯的叫做柱狀結(jié)構(gòu)，棱角明顯的叫棱柱狀結(jié)構(gòu)體。立土2、垂直軸方向發(fā)達(dá)的條柱型結(jié)構(gòu)體土壤肥力特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體內(nèi)部緊實(shí)，孔隙小而少，通氣不良，根系難以伸入；結(jié)構(gòu)體間易形成大的垂直裂隙，成為水、肥下滲通道，造成跑水、跑肥第26頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤肥力特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體內(nèi)部緊實(shí)，多為非活性孔隙，有效水少且通氣不良，不利于扎根；結(jié)構(gòu)體間裂隙太大，通氣雖好，但易漏水、漏肥；臥土、平搓土3、水平軸方向發(fā)達(dá)的扁平型結(jié)構(gòu)體主要類型：片狀結(jié)構(gòu)體；橫軸大于縱軸，呈扁平狀，出現(xiàn)于老耕地的犁底層。第27頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三團(tuán)粒結(jié)構(gòu)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是指近似球形的較疏松的多孔的小團(tuán)聚體，直徑約為0.25~10mm。微團(tuán)聚結(jié)構(gòu)指0.25mm以下的團(tuán)聚體。螞蟻蛋、米糝子4、近似球形的粒狀結(jié)構(gòu)體第28頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤肥力特點(diǎn)：①具有多級孔隙；團(tuán)粒內(nèi)部多為毛管孔隙，團(tuán)粒之間多為通氣孔隙。大孔隙通氣、透水，小孔隙保水、蓄水。能協(xié)調(diào)水分和空氣的矛盾。（原因與其形成過程有關(guān)）第30頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三②能協(xié)調(diào)土壤有機(jī)質(zhì)中養(yǎng)分的消耗和積累的矛盾；大孔隙有充足的氧氣供應(yīng)，好氣性微生物活動旺盛，有機(jī)質(zhì)分解快；小孔隙中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行嫌氣分解，速度慢而使養(yǎng)分得以保存。第31頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三③能穩(wěn)定土壤溫度，調(diào)節(jié)土壤熱量狀況；④團(tuán)粒結(jié)構(gòu)降低了土粒間的粘著性、粘結(jié)性，減少了耕作阻力，提高了耕作質(zhì)量，土壤耕性好；⑤有利于作物根系的伸展和生長；團(tuán)粒間較疏松，根系穿插容易；團(tuán)粒內(nèi)部相對緊密，有利于根系的固著；第32頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三不良結(jié)構(gòu)體：

塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀和片狀結(jié)構(gòu)體總孔隙度小，主要是小的非活性孔隙，結(jié)構(gòu)體之間大的通氣孔隙，往往成為漏水漏肥的通道。植物根系很難穿扎，干裂時常扯斷根系。良好結(jié)構(gòu)體：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體不僅總孔隙度大，而且內(nèi)部有多級大量的大小孔隙，團(tuán)粒之間排列疏松，大孔隙較多，兼有蓄水和通氣的雙重作用。第33頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(三)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體的形成1、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成過程：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的過程有“多級團(tuán)聚說”和“粘團(tuán)說”。分兩階段。第一階段：單粒（或粘粒）在膠體凝聚、水膜粘結(jié)以及膠結(jié)作用下形成初級復(fù)?；蛑旅艿男⊥翀F(tuán)。穩(wěn)定性差，易分散。第34頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第二階段：各種膠結(jié)物質(zhì)（粘粒、有機(jī)物質(zhì)等）在外力作用（如生物的穿插、分割、擠壓等作用、干濕交替、耕作等）下，使初級復(fù)粒進(jìn)一步相互逐級粘合、膠結(jié)、團(tuán)聚，依次形成第二級、第三級……微團(tuán)聚體，再經(jīng)多次聚合，最終成為大小形狀不同的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體。因此，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不僅孔度大，而且具有多級孔隙。第35頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第36頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三單個土粒團(tuán)聚體微團(tuán)粒第37頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的必備條件（1）膠結(jié)物質(zhì)（成型內(nèi)力）a,有機(jī)膠體。腐殖質(zhì)，多糖等。b,無機(jī)膠體。粘土礦物、鐵鋁氧化物等。c,膠體凝聚物質(zhì)。屬金屬鹽類。第38頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖質(zhì)第39頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土粒土粒土粒Ca2+腐殖質(zhì)第40頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土粒土粒土粒Fe2+腐殖質(zhì)Fe3+Al3+第41頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三a,土壤生物作用b,干濕交替、凍融交替和曬垡作用：凍融交替作用：c,土壤耕作作用：（2）成型動力（成型外力）第42頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三立方體型、條柱型、片狀型結(jié)構(gòu)體多由單粒直接粘結(jié)而成，或由已有結(jié)構(gòu)體在機(jī)械力作用下沿一定方向破裂而成，沒有經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚作用。因此，其孔性不良。（四）其它結(jié)構(gòu)體的形成第43頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三目標(biāo)：恢復(fù)和促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改良不良結(jié)構(gòu)性狀。措施：（1）增施有機(jī)肥料；（2）合理輪作；（3）正確耕作；（4）科學(xué)的土壤管理：合理灌溉、曬垡；酸性土壤施用石灰，堿性土壤施用石膏改良等；（5）應(yīng)用土壤結(jié)構(gòu)改良劑；(五)土壤結(jié)構(gòu)的改善和恢復(fù)第44頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(一)土壤耕性:土壤在耕作時所表現(xiàn)的特性。內(nèi)容：①耕作時的難易程度；②耕作質(zhì)量的好壞；③適宜耕作時間的長短；影響因素：土壤物理性質(zhì)，尤其是土壤物理機(jī)械性；三、土壤物理機(jī)械性與耕性第45頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三概念:是多項土壤動力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)稱，主要包括粘結(jié)性、粘著性、可塑性、脹縮性等。1、粘結(jié)性和粘著性土壤粘結(jié)性：土粒與土粒之間由于分子引力而相互粘結(jié)在一起的性質(zhì)。土壤干燥：由土粒本身的分子引力引起；土壤濕潤：土粒-水–土粒間的分子引力；(二)土壤物理機(jī)械性第46頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤粘著性：土壤在一定含水量的情況下，土粒粘著在外物表面的性能。由土粒-水–外物間的分子引力引起；粘結(jié)性和粘著性：耕作時產(chǎn)生阻力的主要原因。第47頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、影響因素(1)土壤質(zhì)地：土粒愈細(xì)，粘結(jié)性和粘著性愈強(qiáng)；(2)土壤含水量：含水量愈少，粘結(jié)性愈強(qiáng)（純砂土干燥時無粘結(jié)性）；土壤干燥時無粘著性，隨含水量增加而增加，超過一定含量后則下降。(3)土壤有機(jī)質(zhì)含量(4)土壤結(jié)構(gòu)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)減少了土團(tuán)的接觸面，使粘結(jié)性和粘著性有所降低；(5)土壤代換性陽離子的組成第48頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三概念:是土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力任意改變成各種形狀，當(dāng)在外力解除和土壤干燥后，仍能保持該種形狀的性能。影響因素：(1)、土壤含水量：干土沒有可塑性，當(dāng)水分含量增加，土壤才表現(xiàn)可塑性。重要概念：下塑限、上塑限、塑性值（塑性指數(shù))；3、土壤可塑性第49頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(2)、土壤質(zhì)地：土壤中粘粒愈多，質(zhì)地愈細(xì)，塑性愈強(qiáng)；(3)、土壤有機(jī)質(zhì)含量：可以提高土壤上、下塑限，但一般不改變塑性值。(4)、土壤礦物組成：蒙脫石類分散度高，塑性值大，高嶺石類分散度低，塑性值小。(5)、土壤代換性陽離子的組成土壤在塑性范圍內(nèi)不宜耕作，一方面阻力大，另方面耕作時形成的土團(tuán)、土塊容易保持，不易散碎；第50頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三概念:土壤吸水后體積膨脹，干燥后體積收縮的性能。影響因素：土壤膠體類型；4、土壤脹縮性各種陽離子對膨脹的作用次序如下:第51頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三含水量情況

干燥

濕潤

潮濕

泥濘

飽和

過飽和

土壤狀態(tài)

堅硬

酥軟

軟

粘韌

濃漿

粘滯

液態(tài)流動

粘結(jié)性

強(qiáng)

少

粘著性

無

無

弱

有

有

無

土壤物理性質(zhì)

可塑性

無

無

有

有

無

無

耕作阻力

大

小

大

大

大

小

耕作質(zhì)量

成土塊不散碎

易碎

土塊

土塊

濃泥漿

稀泥漿

宜耕性

不宜

宜旱耕

不宜

不宜

不宜

水耕

土壤物理機(jī)械性與耕性的關(guān)系第52頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)土壤膠體與土壤的吸附性能要點(diǎn):土壤膠體的概念及基本特性；土壤膠體的組成；土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因；土壤的陽離子交換作用；土壤的陰離子交換作用；第53頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三一、土壤膠體的概念土壤膠體通常是指直徑小于1μm的固體顆粒。也有人把直徑為0.001—2μm的土粒稱為土壤膠體。

第54頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、無機(jī)膠體：包括層狀硅酸鹽類的粘土礦物和鐵、鋁、硅等的氧化物及其水合類的粘土礦物。（1）層狀硅酸鹽礦物。是土壤粘粒的主要礦物，由兩個基本單元構(gòu)成，即硅氧四面體和鋁氧八面體。二、土壤膠體的種類第55頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三鋁硅酸鹽黏粒礦物的基本結(jié)構(gòu)單元硅氧四面體：硅氧四面體是硅酸鹽礦物的最基本的結(jié)構(gòu)單位，不同的連接組合方式形成不同的硅酸鹽礦物。（SiO44-→Si2O52-→Si4O104-）中心孔0.32nmSi-0.39nm[SiO4]4-第56頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三硅氧片第57頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三鋁氧八面體鋁氧八面體：(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44-)[AliO6]9-鋁原子的半徑0.057nm中心孔隙為0.058nm第58頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三鋁氧片共用上下兩層氧原子形成片第59頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三層狀硅酸鹽礦物的晶層由硅氧片和水鋁片疊合而成，由于疊合方式不同，形成不同的層狀硅酸鹽礦物。由一個硅片和一個鋁片疊合而成的，稱1:1型礦物，主要有高嶺石組礦物；另一類由兩層硅片中間夾一層鋁片疊合而成的，稱2:1型礦物，主要有蒙脫石組礦物。第60頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三高嶺石組粘粒礦物（1：1型礦物）1:1型單位晶層:由一個硅片和一個鋁片構(gòu)成。硅片頂端的活性氧與鋁片底層的活性氧通過共用的方式形成單位晶層。這樣1:1型層狀鋁硅酸鹽的單位晶層有兩個不同的層面，一個是由具有六角形空穴的氧原子層面，一個是由氫氧構(gòu)成的層面。第61頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土等特點(diǎn)：(1)1:1型單位晶胞（層）化學(xué)式：Al4Si4O10(OH)8(2)膨脹性小晶層間距約0.72nm,硅片和鋁片之間存在氫鍵(3)電荷數(shù)量少同晶替代極少(4)顆粒較大（有效直徑0.2～2μm）可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性弱高嶺石組黏粒礦物（1：1型礦物）第62頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2:1型單位晶層：由兩個硅片夾一個鋁片構(gòu)成。兩個硅片頂端的氧都向著鋁片，鋁片上下兩層氧分別與硅片通過共用頂端氧的方式形成單位晶層。這樣2:1型層狀硅酸鹽的單位晶層的兩個層面都是氧原子面。蒙脫石組黏粒礦物（2：1型礦物）第63頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三蒙脫石組黏粒礦物（2：1型礦物）包括蒙脫石、綠脫石、蛭石等特點(diǎn)：(1)2:1型單位晶胞的理論化學(xué)式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O

(2)膨脹性大晶層以分子引力聯(lián)結(jié)，晶層間距：蒙脫石0.96～2.14nm蛭石0.96～1.45nm(3)電荷數(shù)量大同晶替代現(xiàn)象普遍(4)顆粒較細(xì)，呈片狀可塑性、粘結(jié)性、吸濕性、粘著性顯著，對耕作不利第64頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

（2）含水鐵、鋁氧化物。是硅酸鹽礦物徹底風(fēng)化的產(chǎn)物。熱帶亞熱帶土壤中，這類礦物占優(yōu)勢。第65頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、有機(jī)膠體：土壤中的有機(jī)物，尤其是腐殖質(zhì)，是土壤中含有的一類分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物，具有明顯的膠體性質(zhì)。第66頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三3、有機(jī)-無機(jī)膠體土壤中的有機(jī)和無機(jī)膠體通過物理、化學(xué)和物理化學(xué)的作用，相互結(jié)合在一起形成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體。通過鈣離子、鋁離子或鐵離子為鍵橋?qū)⒍哌B接起來。COO-Ca-O-SiSi-O-Ca-OOCSi-O-Ca-OOCCOO-Ca-O-SiR第67頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三三、土壤膠體的構(gòu)造+++++++-++-+-+-+-+-++--+--++-+本體溶液擴(kuò)散層雙電層結(jié)構(gòu)：當(dāng)靜電引力與熱擴(kuò)散相平衡時，在帶電膠體表面與溶液的界面上，形成的由一層固相表面電荷與一層溶液中相反符號離子所組成的電荷非均勻分布的空間結(jié)構(gòu)決定電位離子層非活性補(bǔ)償離子層微粒核第68頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、微粒核（膠核）：核心、基本物質(zhì)。腐殖質(zhì)、SiO2、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽、蛋白質(zhì)及有機(jī)無機(jī)膠體分子群。2、雙電層：（1）決定電位離子層：是固定在膠核表面，并決定其電荷和電位一層離子。它是由膠體表面的分子解離為離子，或從溶液中吸附某一種離子而構(gòu)成。（2）補(bǔ)償離子層：由于膠體表面決定電位離子層帶電，產(chǎn)生電場和靜電引力，吸附土壤溶液中帶相反電荷的離子，形成補(bǔ)償離子層。第69頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三A.非活性補(bǔ)償離子層：補(bǔ)償離子層的內(nèi)層，靠近決定電位離子層，受到的靜電引力強(qiáng)，離子被牢牢吸引，成平行密實(shí)排列，不易自由解離，只能隨著膠核移動。B.擴(kuò)散層：在非活性補(bǔ)償離子層的外面，受到的靜電引力小，活動性大。同時還受使離子均勻分布的熱運(yùn)動的影響，使此層陽離子隨離子距膠粒表面距離的增大而減少，由稠密到稀疏，呈擴(kuò)散狀態(tài)。第70頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三四、土壤膠體的特性1、土壤膠體比表面和比表面能

比表面：指單位重量或單位體積物體的總表面積（cm2/g，cm2/cm3）。2:1型黏土礦物,腐殖質(zhì)具有巨大的比表面

第71頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三比表面能（吸附能力產(chǎn)生的主要原因）物體內(nèi)部分子處在周圍分子之間，在各個方向上受到吸引力相等而相互抵消，表面分子則不同，由于它們與外界的液體或氣體介質(zhì)相接觸，因而在內(nèi)、外方面受到的是不同分子的吸引力，不能相互抵消，所以具有多余的表面能，這種能量產(chǎn)生于物體表面，故稱為表面能。第72頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、土壤膠體電荷：可分為永久電荷和可變電荷兩種。永久電荷（內(nèi)電荷）：粘粒礦物晶層內(nèi)的同晶代換所產(chǎn)生的電荷。可變電荷定義:電荷的數(shù)量和質(zhì)量隨介質(zhì)的pH而改變的電荷。第73頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

①同晶置換：指在成土過程中，硅酸鹽礦物中的硅氧片或水鋁片中的配位中心離子被大小相近而電荷符號相同的離子所取代，但其晶層結(jié)構(gòu)未變的現(xiàn)象。如硅氧片中的Si4+被Al3+所取代，水鋁片中的Al3+被Mg2+、Fe2+所取代，而使晶層產(chǎn)生剩余負(fù)電荷。土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因第74頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三②斷鍵

硅酸鹽粘土礦物在風(fēng)化破碎時，引起晶層斷裂，使硅氧片和水鋁片的斷裂邊角上出現(xiàn)電性未中和的鍵，如Si—O--,Al—O--。

一般認(rèn)為斷鍵是引起高嶺石帶電的主要原因，對2：1型礦物也有一定的重要性。腐殖質(zhì)膠體也常發(fā)生碳鍵斷裂，從而產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，這也是引起腐殖質(zhì)膠體帶電的原因。第75頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三③表面分子的解離：指土壤膠體上的一些基團(tuán)，如粘粒礦物晶格表面的OH基，腐殖酸分子的酸性含氧基團(tuán)和羧基、以及粘粒中的無定形膠體隨介質(zhì)pH值的改變，發(fā)生解離。是大多數(shù)土壤膠體產(chǎn)生電荷的原因。表面分子解離產(chǎn)生的電荷數(shù)量和電荷符號，受介質(zhì)pH的影響。第76頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三④膠體表面從介質(zhì)中吸附離子：如鐵鋁氫氧化物在低于其等電點(diǎn)的介質(zhì)中，吸附H+而帶正電；腐殖質(zhì)上-NH2的質(zhì)子化等；第77頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三具有分散性和凝聚性：由土壤膠體的動電電位引起。由于膠粒有一定的動電電位，有一定厚度的擴(kuò)散層相隔，而使膠粒均勻分散在粒間溶液中，使膠體表現(xiàn)出分散性；當(dāng)加入電解質(zhì)時，動電電位降低趨近于零，擴(kuò)散層變薄進(jìn)而消失，使膠粒相聚成團(tuán)，表現(xiàn)出凝聚。三、土壤膠體的基本特性：第78頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤膠體分散性和凝聚性的調(diào)節(jié)：與電解質(zhì)種類和濃度密切相關(guān)。不同電解質(zhì)使膠體呈現(xiàn)出不同的動電電位。一價離子的電動電位大于二價大于三價；電動電位大的，分散性強(qiáng)，凝聚性弱；按照凝聚力的大小，土壤溶液中最常見的陽離子排列順序：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+

電解質(zhì)濃度增大，也可降低電動電位,使溶膠變?yōu)槟z。第79頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三四、土壤膠體對離子的吸附作用土壤膠體的收性能：土壤能吸附并保持一些物質(zhì)的性質(zhì)。吸附類型：①機(jī)械吸附：指土壤對進(jìn)入其中的固體物質(zhì)的機(jī)械阻留作用。②物理吸附：借助土壤表面張力而吸附在土壤顆粒表面的物質(zhì)分子。吸收性能的概念及吸收性能類型:第80頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三③化學(xué)吸附：是指進(jìn)入土壤溶液的某些成分經(jīng)過化學(xué)作用，生成難溶性化合物或沉淀，而保存于土壤中的現(xiàn)象。主要是土壤溶液中的陰離子發(fā)生此種吸附。④生物吸附：借助于生活在土壤中的生物的生命活動，把有效性養(yǎng)分吸收、積累、保存在生物體中的作用，又稱為生物固定。第81頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三⑤物理化學(xué)吸附：發(fā)生在土壤溶液和土壤膠體界面上的物理化學(xué)反應(yīng)。土壤膠體借助于極大的表面積和電性，把土壤溶液中的離子吸附在膠體的表面上保存下來，避免這些水溶性的養(yǎng)分的流失，被吸附的養(yǎng)分離子還可被解吸附下來被利用，也可通過根系接觸代換被利用。包含陽離子吸附和陰離子吸附第82頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三五、土壤的陽離子交換作用陽離子交換作用：土壤溶液中的陽離子將膠體上吸附的陽離子代換下來，即溶液中的離子與膠體表面的離子互換位置，這種作用稱為~。包含兩個同時進(jìn)行的過程：離子吸附：溶液中的離子被吸附到膠體表面上。離子解吸附：膠體表面的離子脫離膠體進(jìn)入溶液。第83頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（一）陽離子交換作用的基本特征①可逆反應(yīng)：

這對植物營養(yǎng)的供應(yīng)有重要的意義。當(dāng)植物從土壤溶液中吸收了陽離子后，膠體上的交換性陽離子會迅速補(bǔ)給到土壤溶液中。②等當(dāng)量進(jìn)行：以離子價為依據(jù)的等當(dāng)量交換。H+土壤膠體土壤膠體NH4+NH4+H+Mg2+2K++3Ca2+Ca2+Mg2+Ca2+Ca2++2K++2NH4++2H+第84頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三③受質(zhì)量作用定律的支配：可逆反應(yīng)，在特定溫度有平衡常數(shù)。離子價數(shù)低、交換能力較弱的陽離子，如提高濃度則可交換離子價數(shù)高、交換能力較強(qiáng)的陽離子。④交換過程迅速。第85頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（二）影響陽離子交換能力的因素1)離子的電荷數(shù)量:M3+>M2+>M+;2）離子半徑及水化程度：同價離子，離子半徑越大，水化程度越弱，則水化半徑越小，其代換能力越強(qiáng)，如K+>Na+。2)離子濃度：陽離子交換作用受質(zhì)量作用定律支配。交換力弱的離子如果濃度足夠大，也可以交換吸著力很強(qiáng)而濃度小的離子。第86頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三衡量土壤保肥能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)

——陽離子交換量（CEC）概念：是指在一定pH值條件下，每千克干土所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)。因CEC隨pH而變化，一般控制在pH7條件下測定。

CEC（Cmol/kg）1010～2020保肥力弱中等強(qiáng)

第87頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

土壤膠體

CEC[cmol(+).kg-1]

腐殖質(zhì)蛭石蒙脫石伊利石高嶺石倍半氧化物200100-15070-9510-403-152-4不同類型土壤膠體的陽離子交換量第88頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（1）膠體的數(shù)量；（2）膠體的種類：有機(jī)與無機(jī)膠體；粘土礦物類型；（3）土壤pH值：影響離子的解離；（三）影響CEC的因素：第89頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三鹽基離子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等（四）土壤膠體上吸附的陽離子種類：致酸離子：H+、Al3+；第90頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤的鹽基飽和度：土壤中交換性鹽基離子總量占陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。

鹽基飽和度與土壤的酸堿性密切相關(guān)。鹽基飽和度基本上決定著土壤的酸堿性。一般而言，鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性；飽和度小的土壤呈酸性。相關(guān)概念

100%第91頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三陽離子交換量和鹽基飽和度都受土壤pH值影響；在pH5至6范圍的暖濕地區(qū)的礦質(zhì)土壤，pH每變動0.10，鹽基飽和度相應(yīng)變動5%。第92頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三鹽基飽和度≥80%的土壤，一般認(rèn)為是很肥沃的土壤鹽基飽和度為50~80%的土壤為中等肥力水平鹽基飽和度低于50%的土壤肥力水平較低，因為陽離子組成單一。（五）鹽基飽和度也可以作為判斷土壤肥力水平的指標(biāo)第93頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（六）交換性陽離子的有效度1、植物對土壤膠體上的交換性陽離子的吸收方式：（1）根毛直接和土壤膠體接觸交換：根在生長過程中釋放出的H+直接與土壤膠體上的交換性鹽基離子直接交換；（2）通過溶液吸收：交換性陽離子被交換到溶液中，然后被植物吸收；土壤膠體NH4+NH4+2K++4H+土壤膠體4H++2K++2NH4+第94頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（1）植物的呼吸強(qiáng)度；（2）根毛的CEC；（2）土壤膠體上交換性陽離子的有效性；2、植物吸收交換性陽離子的能力和下列因素密切相關(guān)：第95頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（1）交換性陽離子的飽和度概念：指土壤中某種交換性陽離子的數(shù)量占CEC的百分?jǐn)?shù)。離子的飽和度愈高，被交換解吸的機(jī)會愈多，有效度愈高；3、影響交換性陽離子有效度的因素：土壤CEC[Cmol(+)/kg]交換性鈣[Cmol(+)/kg]飽和度(%)A8675B301033土壤陽離子交換與離子飽和度第96頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三在生產(chǎn)上的應(yīng)用：要使有限的肥料在短期內(nèi)發(fā)揮較大的效果，則因使肥料相對集中在根系施用（如條施或穴施），而不宜分散撒施；相同數(shù)量的化肥，砂土上的肥效見效快，而粘土見效慢。原因就在于該養(yǎng)分離子的有效度砂土大于粘土。第97頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三3、影響交換性陽離子有效度的因素：（2）土壤中的陪補(bǔ)離子效應(yīng)在土壤膠體上同時吸附著多種陽離子，對其中某種離子來說，其余的各種陽離子都稱為它的陪補(bǔ)離子。土壤膠體NH4+NH4+H+Mg2+H+2K+陪補(bǔ)離子不同，對某一指定離子的有效度也不同。陪補(bǔ)離子與土壤膠體之間的吸附力愈大，與之共存的陽離子愈易解吸，有效性愈高。第98頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（3）粘土礦物類型的影響不同類型的粘粒礦物，由于晶體構(gòu)造特點(diǎn)不同，吸附陽離子的位置各不相同，釋放的難易也不同。在離子飽和度相同的情況下，蒙脫石吸附的鈣的有效度低于高嶺石，原因在于蒙脫石吸鈣是在晶層間，高嶺石則在表面。要發(fā)揮相同的效果，對不同類型的粘粒礦物應(yīng)要求不同的離子飽和度。3、影響交換性陽離子有效度的因素：第99頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三（4）陽離子的非交換性吸收指層狀鋁硅酸鹽粘粒礦物晶層表面的六個硅氧四面體聯(lián)成的六角型網(wǎng)穴，其半徑與K+和NH4+相接近。當(dāng)粘粒礦物脫水收縮時，晶層表面所吸附的K+和NH4+極易陷入上述網(wǎng)穴中而成為非交換性陽離子，使其有效性降低。3、影響交換性陽離子有效度的因素：第100頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三六、土壤的陰離子交換作用陰離子交換作用：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相互交換的作用。特點(diǎn)：（1）屬靜電吸附，發(fā)生在雙電層外層，易解吸。（2）受質(zhì)量作用定律支配：離子價數(shù)低、交換能力較弱的陰離子，如提高濃度則可交換離子價數(shù)高、交換能力較強(qiáng)的陰離子。（3）無明顯的等當(dāng)量關(guān)系，原因在于陰離子吸附往往與化學(xué)固定作用相伴生。如FePO4、Ca3(PO4)2沉淀等。第101頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、陰離子吸附類型：（1）易被吸附的陰離子：如H2PO4-、HPO42-和PO43-、HSiO3-以及某些有機(jī)酸的陰離子等。（2）很少或根本不被吸附的陰離子：如Cl-、NO3-等，易流失。（3）介于上述兩者之間的陰離子：如SO42-

、HCO3-等。第102頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三2、影響土壤對陰離子吸收的因素：（1）陰離子的價數(shù)；（2）膠體類型：土壤中鐵、鋁氧化物愈多，對陰離子的吸收也愈多。（3）土壤pH;第103頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三七、離子交換對土壤肥力的影響土壤離子交換對土壤養(yǎng)分狀況的影響：影響土壤的保肥性，黏性土吸收能力強(qiáng)，可以一次多施，沙性土，吸收能力弱，應(yīng)少量多次；影響離子的供肥程度。影響土壤的酸堿性氫離子和鋁離子較多的鹽基不飽和土壤呈酸性，而鹽基飽和土壤則呈中性或堿性。影響土壤的緩沖性：土壤膠體和土壤溶液組成一個緩沖體系。影響土壤的物理性質(zhì)：土壤膠體的聚散特性受土壤膠體上的陽離子影響很大，從而影響土壤的結(jié)構(gòu)性、耕性等。第104頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)土壤的酸堿性第105頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三一、土壤的酸性土壤酸性的概念：當(dāng)土壤溶液中H+濃度大于OH-時，土壤呈酸性反應(yīng)；H+濃度小于OH-時，呈堿性反應(yīng)，兩者相等時則為中性反應(yīng)。酸性的來源：土壤中含有致酸物質(zhì)如酸性鹽、有機(jī)酸、無機(jī)酸所致。第106頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(一)土壤酸化的機(jī)理1.氫離子的來源（1）水的解離：HOH?H++OH-

土壤膠體對氫離子吸附使得水的電離平衡被破壞。（2）碳酸解離：H2CO3?H++HCO3-（3）有機(jī)酸的解離：有機(jī)酸→H++R-COO-（4）酸雨：(干沉降和濕沉降—酸雨）（5）其它無機(jī)酸:施入土壤中生理酸性肥料產(chǎn)生的無機(jī)酸2.土壤中鋁的活化當(dāng)土壤膠體上交換性氫離子飽和度達(dá)到一定程度時，晶架結(jié)構(gòu)解體，八面體中解體，鋁離子釋放出來成為活性鋁，被膠體吸附稱為潛性酸。第107頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三1、活性酸度：由土壤中自由擴(kuò)散于溶液中的H+濃度直接反映出來的酸度。2、潛在酸：由土壤膠體上所吸附的H+和Al3+所決定的酸度。(二)土壤酸度的類型：第108頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(1)交換酸土壤膠體吸附的氫離子或鋁離子通過交換進(jìn)入溶液后所反映出的酸度。

Al3++3H2OAl(OH)3+3H+用1mol/L的KCl(pH5.5～6.0)處理土壤，K+交換出氫離子或鋁離子，通過滴定得到的酸度。交換性酸是酸度的容量因素，單位Cmol/kg。第109頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三(2)水解酸

具有羥基化表面的土壤膠體，通過解離氫離子后所產(chǎn)生的酸度。CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH

水解酸的測定是用1mol/L的CH3COONa(pH8.3)處理土壤。第110頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三交換酸和水解酸的實(shí)質(zhì)是不同的，水解酸的實(shí)際測定，因用pH

8.3的CH3COONa，既測定出羥基化表面解離的H+，也測出了因Na+交換出的氫離子和鋁離子產(chǎn)生的交換酸度，還包括了土壤溶液中的活性酸，因此測定結(jié)果是土壤總酸度。第111頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三第112頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三土壤溶液有弱酸強(qiáng)堿性鹽的存在而使土壤呈堿性。土壤膠體沒有致酸離子H+和Al3+，主要是堿金屬或堿土金屬離子。土壤堿性過高對植物生長不利，由于Na+過高，土壤物理性質(zhì)惡化，黏性大，塑性強(qiáng)，造成“干時硬棒棒，濕時水汪汪”，生產(chǎn)力低下。二、土壤的堿性第113頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三三、土壤酸堿性反應(yīng)對作物生長的主要影響影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)：（1）影響微生物的活性；（2）影響?zhàn)B分的溶解、釋放與淋失；影響土壤理化性質(zhì)；直接影響作物生長;第114頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三四、土壤的酸堿性與養(yǎng)分有效性的關(guān)系第115頁，共129頁，2023年，2月20日，星期三

①土壤pH6.5左右時，各種營養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜多數(shù)作物的生長。②pH在微酸性、中性、堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效度高。③pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH<5時，因土壤中的活性鐵、鋁增加，易形成磷酸鐵、鋁沉淀。而在pH>7時，則易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀，磷的有效性降低