第五章 土壤化学性质

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1、§5-1土壤胶体§5-2土壤溶液§5-3土壤胶体对阳离子的吸附与交换§5-4土壤胶体对阴离子的吸附与交换§5-5土壤酸碱性§5-6土壤氧化还原反应第五章土壤化学性质第一节土壤胶体一、土壤胶体的概念和种类土壤胶体的概念：土壤中颗粒直径或至少一个方向<2微米的固体组分,包括矿质胶体、有机胶体和有机无机复合胶体，是影响土壤其他化学性质和肥力的物质基础。土壤胶体的种类:土壤无机胶体1.层状铝硅酸盐粘土矿物（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，多糖类化合物的细分散状态，具胶体特性。土壤有机无机复合体有机胶体与

2、矿质胶体通过表面分子缩合、阳离子桥接及氢键等作用连结在一起的复合体，称有机矿质复合体。二、土壤胶体的表面（一）土壤胶体表面类型按表面位置：内表面——膨胀性粘土矿物的层间表面和腐殖质分子聚集体内部的表面，其表面反应为缓慢的渗入过程。外表面——黏土矿物、氧化物和腐殖质分子暴露在外的表面，表面反应迅速。2:1型硅酸盐矿物，由硅层和铝层按2:1型重叠而成的。这类粘土矿物晶架的两个面均为硅氧烷型。1:1型粘土矿物(单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成)有两种表面：硅氧烷型表面，由硅直接连结一个氧构成的，是非极性疏水表面；羟基化表面（水合氧化物表面），是由金属离子连结一个OH构成的，是亲水表面。按

3、表面的化学结构特点：1.硅氧烷型表面——硅氧片的表面2.羟基化表面(R－OH)（水合氧化物型表面）M(金属离子)—OH，铝醇Al—OH，铁醇Fe—OH，硅醇Si—OH等。水铝（镁）片，铁、铝氧化物及硅片边角断键。极性的亲水表面。3.有机物表面：腐质物质为主的表面[羧基(-COOH)、羟基(-OH)、醌基(=O)、醛基(-CHO)、甲氧基(-OCH3)和氨基(-NH2)]可离解H+离子或缔合H+离子而使表面带电荷。二、土壤胶体的性质(一)土壤胶体巨大的表面积(m2/g)比表面(SSA)：单位质量土壤或土壤胶体所拥有的表面积,单位为m2/kg或m2/g,可作为评价土壤表面活性的一项指标。物

4、体颗粒愈细小，表面积愈大。土粒直径(mm)总表面积(cm2)比面(cm2/cm3)103.146131.42600.05628.3212000.0013141660000三种主要类型硅酸盐粘粒性质比较黏土矿物的类型不同，其表面积的大小和表面类型的差别很大。电荷种类和来源1.永久电荷来源：粘土矿物晶层中核心离子的同晶替代。同晶替代：指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。不受介质pH值的影响，也不受电解质浓度的影响。二、土壤胶体的性质(二)土壤胶体的带电性2.可变电荷在介质的酸碱度影响下产生的,其电荷类型和电荷数量均决定于介质的酸碱度,又称

5、pH依变电荷。A、腐殖质产生可变电荷腐殖质具有很多含氧功能团，这些功能团在介质pH值发生变化时，可解离而带电。R-OH→R-O-+H+R-COOH→R-COO-+H+R-NH2+H+→R-NH3+羧基、酚羟基解离使腐殖质带负电，氨基质子化使腐殖质带正电荷。B、层状铝硅酸盐产生可变电荷1:1型粘土矿物的晶面特点是一面为硅氧烷型表面，另一面则为羟基化表面，后者在介质pH值发生变化时，吸附或释放一个H+，使表面带电。C、氧化物或氢氧化物带可变电荷氧化物不带电时的pH值称为电荷零点（ZPC）。pH＞ZPC氧化物带负电pH＜ZPC氧化物带正电氧化物的电荷零点，与金属的价数有关。土壤中的铁、铝氧化

6、物，一般为M2Ｏ3的形态，其ZPC大于6.5而小于10.4，故在酸性条件下，一般带负电很少，甚至带正电。以Al（OH）3为例说明如下：在碱性环境中带负电：AI（OH）3＋NaOHAl（OH）2O－＋Na＋＋H2OAl（OH）3＋HCIAl（OH）2＋＋Cl－＋H2O在酸性环境中带正电：影响土壤电荷数量（cmol/kg）的因素:1.土壤质地土壤所带电荷的数量，80%集中在粒径小于2微米的部分，故粘粒数量愈多的粘质土，带电愈多。思考：粘质土保肥力强的重要原因?粒径（微米）﹤22-1010-2020-100占总负电荷（%）81-1008-141.4-2.71.6-3.8不同粒径颗粒对负电荷的

7、贡献2.胶体类型1）有机胶体带负电荷量大于无机胶体有机胶体带负电荷150～450cmol/kg,平均350cmol/kg；无机胶体为5～100cmol/kg，平均10～80cmol/kg。提高土壤有机质含量是提高土壤保肥能力的重要途径？2）无机胶体类型也影响土壤带负电荷的数量。2:1型粘土矿物　＞1:1型粘土矿物；膨胀性2:1型(蒙脱石类)＞非膨胀性2:1型(水云母类)3）土壤中氧化物类胶体，由于电荷零点较高，因此一般带负电荷很少，甚至带正电荷