土壤与植物的基本关系

《土壤与植物的基本关系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、植物与土壤的基本关系本章的目的是讨论土壤中离子交换现象，同时探讨关于土壤溶液中离子的运移及其被吸入根细胞的机理。离子交换是可逆过程，一种吸持在固相上的阳离子或阴离子可与另一种液相中的阳离子或阴离子发生交换。若使两个固体接触，其接触面上也发生离子交换。在阳离子交换和阴离子交换这两种过程中，一般认为前者更重要，因为大多数农业土壤保持阴离子的能力远逊于保持阳离子的能力。阳离子交换的性质是区别土壤与其他植物生根介质的主要特征。 第一节阳离子交换一、阳离子交换的概念土壤由三种状态的物质组成：固体、液体和气体。土壤中的固态物质由有机

2、物和无机物组成。有机组分包括处于各个分解阶段的植物和动物残体，其稳定部分通常称为腐殖质。土壤固相的无机组分由不同粒径的原生和次生矿物组成。土壤离子交换是在有效粒径小于20毫微米（μm）的有机物质和矿质组分上进行的。这些颗粒包括部分粉粒和全部粘粒（小于2μm的部分）以及胶体有机质。因为阳离子带正电荷，故其附着于带负电胶体颗粒的表面。有机组分中，其位点由某些功能团，尤其是羧基（-COOH）和酚基（-C6H4OH）上的H+解离生成。在pH值低于7时，许多羧基会解离，在功能团所在部位留下负电荷，如以下方程式所示：-COOH ←→

3、 COO- +H+估计腐殖质中负电荷的85%~90%都由这两种功能团生成。另两种功能团，烯醇（-COH=CH）和酰亚胺（=NH）也为有机质提供负电荷。无机粘粒组分的电荷一般有两个来源。一个是蒙脱石等层状硅酸盐矿物的同晶置换；另一个是硅氧四面体平面破裂边缘上连接硅原子的羟基（-OH）和层状硅酸盐矿物晶层暴露的AlOH基脱去质子造成的。同晶置换形成的电荷由于硅或铝原子被一个几何形状相同但电荷较低原子取代所致（如Mg2+取代Al3+，或Al3+取代Si4+）。由此产生的负电荷相对均匀地分布在片状粘粒上。同晶置换主要发生在层状硅

4、酸盐矿物结晶过程中，而且一旦产生电荷，不再受以后环境变化的影响。同晶置换形成的电荷是土壤的永久电荷。随着pH值增加，以下反应使粘粒边缘上形成负电荷：-SiOH+OH- ←→ -SiO- +H2O-AlOH+OH- ←→ -AlO- +H2O5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheningpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,mu

5、lti-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve土壤中层状硅酸盐矿物分为3大类：即2∶1型，2∶1∶1型和1∶1型。2∶1型粘土矿物由多层组成，其中每层为两层硅氧片夹一层铝氧片。2∶1型粘土矿物的例子有蒙皂石（蒙脱石），伊利石和蛭石。白云母和黑云母是2∶1型原生矿物，富含于粉粒和砂粒组分中。绿泥石通常是土壤中发现的2∶1∶1型层状硅酸盐。这种粘土矿物在上述2∶1结构层间添加了一层氢氧化物片而成。1∶1型粘土由许多

6、层组成，每层含一层硅氧片和一层铝氧片。高岭石和埃洛石即为此类中两个重要粘土矿物。同晶置换是2∶1型和2∶1∶1型两类粘土矿物中负电荷的主要来源，但在1∶1型粘土矿物中作用不大。从粘土颗粒破裂边缘上脱去质子即从羟基解离出H+是1∶1型粘土矿物负电荷的主要来源。高pH值有利于裸露的羟基脱去质子。高度风化土壤中富含的氧化物及水合氧化物，具有pH值依变电荷。这些氧化物质出现在结晶粘土矿物的表面和层间。当暴露于水分中时，其表面形成羟基。或经表面羟基的两性解离或经吸附H+或OH-，羟基化的表面上产生了电荷。土壤颗粒的总电荷通常随测定

7、时的pH值变化。随pH值降低产生正电荷，又随pH值升高形成过量负电荷，这称为pH值依变电荷。在2∶1型粘土中仅有5~10%的负电荷为pH值依变电荷，而在1∶1型粘土矿物中pH值依变电荷可达50%或更多。有机胶体或矿物胶体上产生的负电荷由被吸引到这些胶体表面的阳离子所中和。以每100克烘干土中的毫克当量数（meq/100g）表示的阳离子交换数量被定义为土壤阳子交换量(CEC)。这是重要的土壤化学特性之一，并且与土壤肥力密切相关。为了理解土壤肥力和土壤酸度，有必要透彻了解阳离子交换。下面简要讨论一下其定量测定的方法。测定各种

8、土壤中阳离子交换量的程序各异，这里只简述其基本特点。如前所述，阳离子交换是指一个阳离子被溶液中的另一个阳离子所交换。土壤胶体在其交换位点上吸附了众多阳离子，包括钙、镁、钾、钠、铵、铝、铁和氢。这些离子依其电荷及其水合半径和非水合半径不同程度地吸持。通常，二价或三价离子比一价阳离子吸持得更紧。离子水合程度越大吸持得就越