土壤胶体与土壤吸收性能汇总课件.ppt
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- 土壤胶体 土壤 吸收 性能 汇总 课件
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1、土壤胶体与土壤吸收性能土壤胶体与土壤吸收性能Last Class 1、土壤孔性(孔隙度、相对密度、土壤容重、孔隙类型)2、土壤结构性(块状、核状、柱状、片状、团粒)3、土壤耕性(粘结和粘着性、可塑性、胀缩性)问题问题 1、结合本专业所学,谈谈您对土壤耕性的认识。、结合本专业所学,谈谈您对土壤耕性的认识。2、计算题:、计算题:(1)某土壤测得其烘干土重为某土壤测得其烘干土重为100g,其吸湿水含量为,其吸湿水含量为20 g/kg,求其风干土重。,求其风干土重。(2)计算一公顷计算一公顷(10000m2)耕层耕层20cm深度的干土重。深度的干土重。(测定土壤容重时,用环刀采取(测定土壤容重时,用环
2、刀采取25cm3的土样,称的土样,称量其湿土重为量其湿土重为37.5g,已知其水分含量为,已知其水分含量为250 g/kg。)。)胶体的概念胶体的概念 胶体是物质存在的一种状态,是一种分散体系。根据分散体系中被分散的物质(分散相)的大小,可把分散系分为:粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。胶体分散系胶体分散系 一般把分散相颗粒直径(非球颗粒则指长、宽、高三向中一个方向的长度)在1-1000纳米范围内的分散系称胶体分散系。其颗粒大小介于粗分散系和分子、离子分散系之间。举例 胶体分散系可以是固体颗粒分散在液体或气体中,也可以是液粒分散在气体或其他液体中。日常接触和研究的胶体,大多是固体颗粒分散
3、在液体或液体微粒分散在另一液体介质中,例如氢氧化铁、层状硅酸盐和腐殖质酸的胶体溶液以及蛋白质和胶水等。思考:土壤泥浆?一、土壤胶体:一、土壤胶体:1、概念:是指大小在1-100毫微米(在长、宽和高的三个方向,至少有一个方向在此范围内)的固体颗粒而言。实际上凡1-1000nm粘粒都具有胶体的特性。2、胶体的种类、组成、胶体的种类、组成矿物颗粒:铝硅酸盐,铁、铝、锰、钛的氧 化物有机态颗粒:膜状或游离态的腐殖质A、无机胶体:a.含水氧化硅胶体:游离态无定型SiO2.H2OH2SiO3 带负电H2SiO3=H+HSiO3-=H+SiO32-b.含水氧化铁、铝:两性胶体 Al(OH)3+H+Al(OH
4、)2+H2O pH Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要对于同一土壤来说,电动电位的高低,主要决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离决定于扩散层的厚度,而扩散层的厚度与离子电荷数量及离子水化度有关。子电荷数量及离子水化度有关。凡电荷数量少而水化度大的离子(如凡电荷数量少而水化度大的离子(如Na+),形成的扩散层厚,电动电位高,使),形成的扩散层厚,电动电位高,使胶体分散;电荷数量多,水化度小的离子胶体分散;电荷数量多,水化度小的离子(如(如Ca2+),形成的扩散层薄,电动电位降),形成的扩散层薄,电动电位降至一定程度时,胶体即可凝聚。至一定程度时
5、,胶体即可凝聚。4、土壤吸收性能、土壤吸收性能 指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子和离指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子和离 子,悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。子,悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。土壤吸收性能:土壤吸收性能:1、机械吸收:机械阻隔、机械吸收:机械阻隔2、物理吸收性、物理吸收性3、化学吸收性、化学吸收性4、物理化学吸收性、物理化学吸收性5、生物吸收性、生物吸收性(1)机械吸收性)机械吸收性:是指土壤对物体的阻:是指土壤对物体的阻留。如施有机肥时,其中大小不等的颗留。如施有机肥时,其中大小不等的颗粒,均可被保留在土壤中;污水、洪淤粒,均可被保留在土壤中;污水、洪淤
6、灌溉时,其土粒及其他不溶物,也可固灌溉时,其土粒及其他不溶物,也可固机械吸收性而被保留在土壤中。机械吸收性而被保留在土壤中。主要决定于土壤的孔隙状况。主要决定于土壤的孔隙状况。(2)物理吸收性)物理吸收性:这种吸收性能是指土:这种吸收性能是指土壤对分子态物质的保持能力,它表现在壤对分子态物质的保持能力,它表现在某些养分聚集在胶体表面,其浓度比在某些养分聚集在胶体表面,其浓度比在溶液中为大,另一些物质则胶体表面吸溶液中为大,另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大,前者为附较少而溶液中浓度较大,前者为正吸正吸附附,后者为,后者为负吸附负吸附。(3)化学吸收性:)化学吸收性:是指易溶性盐在土壤
7、是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程,这种吸收作用是以纯化学作用的过程,这种吸收作用是以纯化学作用为基础的。为基础的。(4)物理化学吸收性)物理化学吸收性:是指土壤对可溶性物:是指土壤对可溶性物质中离子态养分的保持能力,由于土壤胶体带质中离子态养分的保持能力,由于土壤胶体带有正电荷或负电荷,能吸附溶液中带异号电荷有正电荷或负电荷,能吸附溶液中带异号电荷的离子,这些被吸附的离子又可与土壤溶液中的离子,这些被吸附的离子又可与土壤溶液中的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。的同号电荷的离子交换而达到动态平衡。这一作用是以物理吸附为基础,而又呈现这
8、一作用是以物理吸附为基础,而又呈现出化学反应相似的特性。出化学反应相似的特性。(5)生物吸收性)生物吸收性:是指土壤中植物根系:是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收,这种吸收和微生物对营养物质的吸收,这种吸收作用的特点是有选择性和创造性,并且作用的特点是有选择性和创造性,并且具有累积和集中养分的作用。具有累积和集中养分的作用。只有此种吸收才能吸收硝酸盐,生只有此种吸收才能吸收硝酸盐,生物吸收对于提高土壤肥力方面有着重要物吸收对于提高土壤肥力方面有着重要意义。意义。课程回顾 1、土壤胶体:概念、种类、土壤胶体:概念、种类 2:1型和型和1:1型粘土矿物、同晶代换型粘土矿物、同晶代换 2、土
9、壤胶体的结构:微粒核、双电层、土壤胶体的结构:微粒核、双电层 3、土壤胶体电荷:永久电荷、可变电荷、土壤胶体电荷:永久电荷、可变电荷 可变电荷零点可变电荷零点(pH0)4、土壤的吸收性能、土壤的吸收性能 即土壤离子交换作用。土壤离子交换可即土壤离子交换作用。土壤离子交换可分为两类:一类为阳离子交换作用,另分为两类:一类为阳离子交换作用,另一类为阴离子交换作用。一类为阴离子交换作用。阳离子交换作用阳离子交换作用:带负电胶体所吸附的:带负电胶体所吸附的阳离子与溶液中的阳离子进行交换。阳离子与溶液中的阳离子进行交换。阴离子交换作用阴离子交换作用:带正电胶体吸附的阴:带正电胶体吸附的阴离子与溶液中阴离
10、子互相交换的作用。离子与溶液中阴离子互相交换的作用。土壤物理化学吸收性能土壤物理化学吸收性能(1)阳离子交换作用阳离子交换作用 概念:土壤胶体吸附阳离子,在一定条件下,与土壤溶液中的其他阳离子发生交换,这就是土壤阳离子的交换过程。能够参与交换过程的阳离子,就成为交换性阳离子。离子的吸附、解吸:离子的吸附、解吸:土壤胶粒 Ca2+2KCl=土壤胶粒K+K+CaCl2特点:特点:1、是可逆反应 任何一方的反应都不能进行到底,反复浸提(交换性阳离子测定),才能把胶体表面上的钙离子和钾离子全部交换出来;2、等量交换,等摩尔交换,20克Ca2+可以和39.1克K+交换;3、反应迅速影响阳离子交换能力的因
11、素影响阳离子交换能力的因素电荷的数量 Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+离子半径和离子水化半径 离子半径大水化半径小,交换性能强离子浓度4、土壤阳离子交换量(、土壤阳离子交换量(Cation Exchange Capacity)CEC 定义:在一定pH值条件下,每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。单位:cmol/kg。影响因素土壤胶体数量胶体类型:2:1,1:1土壤pH值:?pH升高?A.胶体数量(土壤质胶体数量(土壤质地):地):土壤胶体物质土壤胶体物质越多(包括矿质胶体、越多(包括矿质胶体、有机胶体和复合胶有机胶体和复合胶体),则体),则CEC越大。越大。就
12、矿质胶体而言,就矿质胶体而言,CEC随着质地粘重程随着质地粘重程度增加而增加,所以度增加而增加,所以粘质土粘质土CEC较砂质土较砂质土要大的多。要大的多。质地质地阳离子交换量阳离子交换量(cmol(+)kg-1)砂土砂土1-5砂壤土砂壤土7-8壤土壤土7-18粘土粘土25-30 B.胶体类型:胶体类型:不同土壤胶体阳离子交换量相差很大。不同土壤胶体阳离子交换量相差很大。胶休胶休种类种类腐殖质腐殖质蛭石蛭石蒙脱石蒙脱石 水云母水云母 高岭石高岭石 含水氧化含水氧化铁、铝铁、铝CEC(cmol(+)kg-1)150-500 100-150 60-10020-403-15微量微量比表面比表面(m2g
13、-1)800-1000700800100-2005-20-2:11:1,有机,有机无机无机 C.土壤土壤pH值:值:土壤酸碱度影响胶体表面官能土壤酸碱度影响胶体表面官能团中团中H+的解离,因而影响可变电荷的多少。的解离,因而影响可变电荷的多少。pH4.5pH6.4pH8.1沼泽土胡敏酸沼泽土胡敏酸170.0286.3400.0灰化土胡敏酸灰化土胡敏酸234.0410.0508.7黑钙土胡敏酸黑钙土胡敏酸292.2432.9590.5pH2.5-6pH7高岭石高岭石410蒙脱石蒙脱石95100阳离子交换量和施肥的密切关系阳离子交换量和施肥的密切关系 施肥时不仅要了解作物的需要,同时还要考虑施肥时
14、不仅要了解作物的需要,同时还要考虑土壤交换量的大小:土壤交换量的大小:例如在砂土上施用化肥例如在砂土上施用化肥 土壤交换量?土壤保肥能力?施肥次数?施肥土壤交换量?土壤保肥能力?施肥次数?施肥量?量?对于交换量小、保肥力差的土壤,可通过对于交换量小、保肥力差的土壤,可通过施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土,以增加土施用河塘泥、厩肥、泥炭或掺粘土,以增加土壤中的无机、有机胶体,以及通过施用石灰调壤中的无机、有机胶体,以及通过施用石灰调节土壤节土壤pH等来提高土壤的阳离子交换量。等来提高土壤的阳离子交换量。土壤交换量的大小,基本上代表了土壤土壤交换量的大小,基本上代表了土壤的保持养分数量,也就是平常所
15、说的保的保持养分数量,也就是平常所说的保肥力高低;交换量大,也就是保存养分肥力高低;交换量大,也就是保存养分的能力大,反之则弱。所以,的能力大,反之则弱。所以,土壤交换土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标量可以作为评价土壤保肥力的指标。一般地:小于一般地:小于10 cmol/kg,保肥力弱;,保肥力弱;1020 cmol/kg,中等;大于,中等;大于20 cmol/kg,强。强。5、土壤盐基饱和度、土壤盐基饱和度 1、盐基饱和度(、盐基饱和度(BSP):土壤胶体上的):土壤胶体上的交换性盐基离子总量占交换性阳离子总交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比。量的百分比。土壤交换性阳离子可分
16、为二类:土壤交换性阳离子可分为二类:致酸离子(致酸离子(H+、Al3+)盐基离子盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等等)盐基离子为植物所需的速效养分。盐基离子为植物所需的速效养分。盐基饱和土壤:盐基饱和土壤:土壤胶体吸附的阳离子土壤胶体吸附的阳离子如绝大多数(如绝大多数(80%以上)为盐基离子。以上)为盐基离子。盐基不饱和土壤:盐基不饱和土壤:盐基饱和度在盐基饱和度在80%以以下,下,H+、Al3+等离子含量较多。等离子含量较多。盐基饱和度与盐基饱和度与pH的关系的关系 从西北、华北到东南、华南逐渐降低从西北、华北到东南、华南逐渐降低 真正反映土壤有效速效养分含量的大小。若阳离真正反映
17、土壤有效速效养分含量的大小。若阳离 子交换量大,而盐基饱和度偏小,需要采取措施子交换量大,而盐基饱和度偏小,需要采取措施对土壤加以改良,如施肥或用石灰中和。对土壤加以改良,如施肥或用石灰中和。6、影响交换性阳离子有效性的因素:、影响交换性阳离子有效性的因素:(1)交换性阳离子的饱和度:)交换性阳离子的饱和度:饱和度大,该离饱和度大,该离子的有效性大。子的有效性大。饱和度饱和度:胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳离胶体上被吸附的某种阳离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。子交换量的百分数。土壤土壤CEC/(c mol/kg交换性交换性Ca量量/(c mol/kg)交换性交换性Ca的的饱和度饱和度
18、%Ca的有效度的有效度甲甲10440.0大大乙乙40512.5小小施肥一大片,不如一条线(2)陪补离子的种类:)陪补离子的种类:对于某一特定的离子来说,其它与对于某一特定的离子来说,其它与其共存的离子都是陪补离子。(如胶体其共存的离子都是陪补离子。(如胶体吸附了吸附了H+、Ca+、Mg2+、K+等离子,对等离子,对H+来说,来说,Ca+、Mg2+、K+是它是它 陪补离子)陪补离子)与胶体结合强度大的离子,本身有效与胶体结合强度大的离子,本身有效性低,但对其它离子的有效性有利。反性低,但对其它离子的有效性有利。反之亦然。之亦然。土壤处理土壤处理交换性离子组成交换性离子组成盆中幼苗干重盆中幼苗干重
19、(g)盆中幼苗吸钙盆中幼苗吸钙量量(mg)甲甲40%Ca+60%H2.811.15乙乙40%Ca+60%Mg2.797.83丙丙40%Ca+60%Na2.344.36不同陪补离子对交换性钙有效性的影响不同陪补离子对交换性钙有效性的影响各处离子相互抑制的能力如下:各处离子相互抑制的能力如下:Na+K+Mg2+Ca2+H+和和Al3+(3)无机胶体的种类:)无机胶体的种类:在饱和度相同的前提下,各种离子在无机胶体上在饱和度相同的前提下,各种离子在无机胶体上的有效性:的有效性:高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石水云母;水云母;这是因为:这是因为:高岭石:阳离子吸附点主要在破裂边缘外表面;高岭石:阳离子吸附点主
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