土壤的保肥性与供肥性
第 六 章
第一节 土壤保肥性与供肥性含义
第二节 土壤胶体及其基本特性
第三节 土壤的吸附保肥作用
第四节 土壤的供肥性
第五节 影响土壤供肥性的化学条件
通过本章学习,学生应重点掌握土壤保肥性
与供肥性的含义,土壤吸附保肥特性以及影响土
壤供肥性的因素。
第一节 土壤 保肥性 与 供肥性 的含义
土壤 保肥性,土壤吸持、保存植物养分的能力。
土壤 供肥性,土壤向植物提供有效养分的能力。
第二节 土壤胶体及其基本特性
一, 土壤胶体的概念及种类
土壤胶体,直径小于 0.001mm的土壤固体颗粒 。 分三种类型,
(一)土壤无机胶体
1、层状硅酸盐粘土矿物( 2,1型和 1,1型等粘土矿物)
2、氧化物及其水合物
(二)土壤有机胶体 主要是腐殖质及其各种组分,此外还有少量的蛋白质
或氨基酸,多肽,多糖类化合物 。
(三)土壤有机无机复合体
二、土壤胶体的基本构造
土壤胶体分散系
胶体微粒
土壤溶液
胶核
双电层
决定电位离子层
补偿离子层 非活性层
扩散层
胶粒
三、土壤胶体的性质
土壤胶体特性对土壤理化性质和肥力状况起
着巨大影响其中影响最大的特性有三个,
(一)土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能
(二)胶体带电性
(三)土壤胶体凝聚与分散
(一)土壤胶体的比表面积和表面能
比表面积也可叫做比面积,是指每单位重量(或体
积)物体的总表面积:比面积=表面积 /重量
土壤在风化及成土因素作用下,其固相颗粒都是在
不断破碎,粒径逐渐变小,比面积都是在不断增加的。
如高岭石比面积的典型值是 10- 20m2/g,蒙脱石是 600
- 800m2/g,
由于表面的存在而产生的能量,叫做表面能。 物质
的比面积越大,吸附能力也越强,由于土壤胶体具有巨
大的表面积,因而具有巨大的表面能。
(二)胶体带有电荷
? 1、胶体带电的原因
? 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特
性。造成胶体带电的原因主要有以下三种,
? ( 1)同晶代换
? ( 2)断键
? ( 3)表面分子的解离
? 土壤胶体能解离出 H+,而带负电的胶体称为 酸胶
基或负胶体 ;
? 能解离出 OH-而带正电的 胶体称为 碱胶基或正胶
体,
? 能解离出 H+也能解离出 OH-的则称为 两性胶体 。
2.土壤胶体电荷的种类
? ( 1)永久电荷 由于同晶代换的作用产生的电
荷,叫永久负电荷 。
同晶置换是指铝硅酸盐矿物中硅氧片或水铝片中
的配位中心离子,被与其大小相近而电性符号相
同的离子所取代,但其晶层结构未变,这种现象
称为同晶置换。由于置换中低价离子取代高价离
子,使晶层产生剩余负电荷,它不受外界环境的
影响,故称为永久电荷。
? ( 2)可变电荷 指胶体随土壤溶液 pH值的 变化
而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。 其主
要是由胶体表面分子的电离引起的,其次来自矿
质胶体晶格的断键。
? (三)土壤胶体凝聚与分散
? 土壤胶体由两种存在的 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。
? 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。
? 因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多,所以
加入阳离有使胶体凝聚的 作用。但多种阳离子
促使胶体凝聚作用的大小并不同。
? 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。土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚
作用大小的顺序为,
? Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>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。
? 胶体凝聚有可逆的也有不可逆的。
? 由等浓度的一价阳离子凝聚形成的凝胶,如反复用水淋
洗,凝胶可再分散形成溶胶,这叫做 可逆凝聚 。由二价
以上的阳离子凝聚形成的凝胶,很难或不能再变成溶胶
的凝聚称为 不可逆凝聚 。
? 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质,进而影
响土壤的肥力状况。一些农业技术措施,如施肥、中耕、
浇水、烤田等都可使土壤中的电解质发生变化,从而使
胶体的状态发生改变,或局部发生改变,尤其是施用钙
质肥料,由促进土壤形成不可逆凝聚的显著作用。
第三节 土壤的吸附保肥性能
一、土壤的吸附性能的一般概念
1.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,是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。土壤由于具
有吸附性能,是土壤起到, 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。
2.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。
( 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
1,阳离子的静电吸附
一般而言,土壤胶体表面带负电荷越多,吸附阳离
子的数量也越多。土壤胶体表面的电荷密度越大,阳离子
所带电荷越多,则离子吸附的越牢。
2.阳离子的交换作用
① 概念
是指土壤胶体表面能吸附的阳离子 ( 主要是扩散层中
的阳离子 ) 与土壤溶液中的阳离子相互交换的作用 。
②阳离子的交换能力
是指一种阳离子将胶体另一种阳离子交换出来的能
力。
影响阳离子交换能力的因素,
a,离子电荷数量的影响
在离子浓度相同的情况下,溶液中离子的电荷价越高,
阳离子受胶体的吸附能力越大。
b,离子的半径及水化程度
对于同价离子而言,原子量越低,离子半径越小,单
位面积上的电荷密度越大,对水的吸引力在增加,水化程
度越高,在阳离子周围包被着相当厚度的水膜,