土壤胶体与与土壤吸收性能

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1、土壤化学性质第六章土壤胶体与与土壤吸收性能第七章土壤的酸碱性一、土壤胶体的概念及种类二、层状硅酸盐粘土矿物三、土壤胶体的构造四、土壤胶体的性质五、土壤的吸收性能六、土壤阳离子交换作用一、土壤胶体的概念及种类概念：土壤胶体：大小在1-100nm的土壤固体颗粒。实际上直径小于1000nm的土壤粘粒都具有胶体的性质。所以在土壤学中，通常把粒径在1000nm以下的土壤粘粒都作为土壤胶体颗粒，比化学上的胶体颗粒上限大10倍土壤无机胶体层状硅酸盐粘土矿物2：1型如蒙脱石1：1型如高岭石氧化物及其水合物AlFeSi的氧化物及水合氧

2、化物，常呈胶膜被覆于土粒表面土壤有机胶体主要是腐殖质少量的蛋白质或氨基酸多肽，多糖类化合物土壤有机无机复合体类型（一）土壤无机胶体无机胶体存在土壤粘粒之中，包括：层状（铝）硅酸盐矿物：是无机胶体的主要部分，包括高岭石类、蒙脱石类及水化云母类。含水氧化硅胶体；成分为SiO2.H2O（H2SiO3）.含水氧化铁、铝胶体；褐铁矿、针铁矿、水铝石、三水铝石等.（二）土壤有机胶体土壤有机胶体主要指腐殖质。胶体表面的基团在pH升高时带负电荷，pH降低时带正电荷。有机胶体会被微生物分解。（三）有机-无机复合胶体由有机胶体与无机胶体

3、互相结合而形成的复合胶体。在土壤中，有机胶体和无机胶体很少独立存在，大部分是以有机-无机复合胶体的形式存在的。二、层状铝硅酸盐粘土矿物1构造特征基本结构单位构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。①硅氧四面体（简称四面体）四面体的基本结构是由一个硅原子和四个氧原子所构成。硅原子位于中央，氧原子占据四个顶点。②铝氧八面体（简称八面体）八面体的基本结构是6个氧原子围绕1个铝原子所构成。铝原子位于中央，氧原子占据六个顶点。硅氧四面体结构示意图硅四面体铝氧八面体结构示意图铝氧八面体硅氧片和铝氧片硅氧

4、四面体和硅氧四面体之间通过共用氧原子互相联结就形成了硅氧片。(底层氧离子电性得到中和，成为稳定结构，而顶层氧的电荷没变，还是-1价这样的氧成为活性氧）铝氧八面体与铝氧八面体通过共用氧原子互相连接就形成了水铝片。（氧原子的电荷由-1.5价变成-1价）硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。硅氧片硅氧四面体硅氧四面体互相联结示意图硅氧四面体联结成硅氧片,在平面上形成六角形网眼铝氧片铝氧八面体：AlO69-单位晶层由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式堆叠，形成层状铝

5、硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配合比例不同，而构成1：1型、2：1型。高岭石结构示意图高岭石结构示意图蒙脱石结构示意图粘粒矿物晶格内的同晶异质替代同晶替代是指在铝硅酸盐形成过程中，硅氧片中的si以及铝氧片中的AL，都可被电性相同、大小相近的其他离子所替代，而晶格构造保持不变的现象。替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替代后的晶形不发生改变。同晶异质替代大部分是以低价离子代替高价离子，比如：硅氧四面体中的si4+可被AL3+或Fe3+代替。铝氧八面体中的AL3+可被Mg2+或Fe2+代替。由于低价离子取代了高价

6、离子的位置，这样就少了一个正电荷，也就是多了一个负电荷，从而胶体带上了负电。同晶异质替代的结果是晶型不变，但使晶体带电，并且带负电。2主要的层状铝硅酸盐矿物高岭石：单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成。故称1：1型矿物。晶层之间以氢键连接，联结力强。比表面积小，可塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱。晶层中很少或没有同晶替代作用，对水和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15cmol(+)/kg。主要存在于风化程度较高的土壤中。高岭石结构示意图蒙脱石：两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。2：1型矿物。晶层之间通过范德华力

7、连接相连，联结力弱。水分子和养分离子易于进入晶层之间。比表面积大，胀缩性、粘结性、粘着性、可塑性很强。晶格内普遍存在同晶替代作用，对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100Cmol(+)/kg。主要存在于风化度低的土壤中。东北的黑钙土和华北的栗钙土。蒙脱石结构示意图三、土壤胶体的构造土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散系统由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两大部分构成。胶体微粒在构造上可分为微粒核、决定电位离子层和补偿电位离子层三部分，决定电位离子层与补偿电位离子层共同组成胶体微粒的双电层。土壤胶体颗粒的

8、构造土壤胶体分散系土壤胶粒土壤溶液胶核双电层决定电位离子层（内层）补偿离子层非活性层扩散层四、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）胶体带有电荷（三）土壤胶体存在可改变的状态――凝聚与分散（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能比表面积也可叫做比面积