土壤固相部分.ppt

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1、3 土壤固相部分的基本性质3.1.1 3.1.1 土壤胶体吸附性的含义土壤胶体吸附性的含义土壤的吸附性土壤的吸附性就是土壤能吸附并保持一些物质的性质。主要就是土壤能吸附并保持一些物质的性质。主要指保持土壤溶液中的离子、分子以至一些悬浮物质的性质。指保持土壤溶液中的离子、分子以至一些悬浮物质的性质。农民施用化肥如铵态氮肥随水施入土壤农民施用化肥如铵态氮肥随水施入土壤,并不担心化肥随并不担心化肥随水流失水流失,化肥可保存在土壤中逐渐被植物吸收利用。这是化肥可保存在土壤中逐渐被植物吸收利用。这是为什么呢？为什么呢？实际应用：实际应用：如施用人粪尿作肥料时，常将人粪尿和土壤拌如施用人粪尿作肥料时，常将

2、人粪尿和土壤拌匀，以防止其中的氨挥发损失；堆制有机肥时，复土而避匀，以防止其中的氨挥发损失；堆制有机肥时，复土而避免养分逸失免养分逸失,也减少臭味的散发和空气污染也减少臭味的散发和空气污染。3.1 土壤吸收性能按吸附的按吸附的机理和作用力机理和作用力的性质可将吸附性分为下列五种类型的性质可将吸附性分为下列五种类型:1机械吸附机械吸附 机械吸附机械吸附是指土壤对进入其中的是指土壤对进入其中的固体物质的固体物质的机械阻留机械阻留作用。作用。土壤是个极其复杂的多孔体系，对随水土壤是个极其复杂的多孔体系，对随水(灌水或降水灌水或降水)进入进入土壤的一些土壤的一些固体物质固体物质,如有机残体如有机残体,

3、肥料颗粒和细小的粘粒肥料颗粒和细小的粘粒等被截留等被截留,使这些物质保存于土壤中。机械吸附使这些物质保存于土壤中。机械吸附对可溶性对可溶性的分子和离子的分子和离子，如水溶性养分等，如水溶性养分等不起保存作用不起保存作用。与土壤质。与土壤质地有关，一般质地细的土壤，小孔隙多，能截获较多的固地有关，一般质地细的土壤，小孔隙多，能截获较多的固体物质。体物质。2物理吸附物理吸附 物理吸附物理吸附是指借助于是指借助于土壤表面张力土壤表面张力而吸附在土壤颗粒表面而吸附在土壤颗粒表面的物质分子。由于土壤的细粒部分具有巨大的的物质分子。由于土壤的细粒部分具有巨大的表面积和表表面积和表面能面能，要降低土壤颗粒的

4、表面能，只有靠，要降低土壤颗粒的表面能，只有靠降低其表面张力降低其表面张力来完成。当土壤细粒吸附来完成。当土壤细粒吸附表面张力较小的物质分子表面张力较小的物质分子以后就以后就可以降低其表面能，这就是物理吸附的机理。可以降低其表面能，这就是物理吸附的机理。土壤物理吸附强弱主要受土壤物理吸附强弱主要受质地和胶体类型质地和胶体类型的影响，表面的影响，表面积越大，越强烈。另外，温度升高，可降低物理吸附的积越大，越强烈。另外，温度升高，可降低物理吸附的量。量。保存的养分比较有限保存的养分比较有限。3化学吸附化学吸附 化学吸附化学吸附是指进入土壤溶液的某些成分经过化学作用是指进入土壤溶液的某些成分经过化学

5、作用,生成生成难溶性化合物或沉淀难溶性化合物或沉淀,因而保存于土壤中的现象。这种吸附因而保存于土壤中的现象。这种吸附是以化学反应为基础的，故称为化学吸收。在土壤中是以化学反应为基础的，故称为化学吸收。在土壤中易发易发生化学吸收的部分主要是土壤溶液中的阴离子生化学吸收的部分主要是土壤溶液中的阴离子，如：，如：磷酸根：磷酸根：PO43-HPO42-H2PO4-硅酸根硅酸根:SiO32-HSiO3-碳酸根碳酸根:CO32-硫酸根硫酸根:SO42-有机酸根有机酸根:C2O42-(草酸根草酸根)等。等。这些阴离子在土壤中容易和土壤中的高价阳离子发生化这些阴离子在土壤中容易和土壤中的高价阳离子发生化学反应

6、，形成沉淀物质。学反应，形成沉淀物质。如：磷的固定如：磷的固定 化学吸收虽然可以减少可溶性物质化学吸收虽然可以减少可溶性物质(养分养分)的流失的流失,但却使这些营养物质的有但却使这些营养物质的有效性大大降低效性大大降低,事实上它是提高磷肥或其它营养物质肥效的最大障碍。因此，事实上它是提高磷肥或其它营养物质肥效的最大障碍。因此，在农业生产上，在农业生产上，要尽量减少或避免发生化学固定要尽量减少或避免发生化学固定。4生物吸附生物吸附 生物吸收生物吸收是指借助于生活在土壤中的是指借助于生活在土壤中的生物生物(包括植物、微生物和包括植物、微生物和一些小动物一些小动物)的生命活动的生命活动,把有效性养分

7、吸收、积累、保存在生把有效性养分吸收、积累、保存在生物体中的作用，又称为养分生物固定物体中的作用，又称为养分生物固定。生物吸收的方式有生物吸收的方式有三个特点三个特点：选择性选择性 生物根据自身生物学特性及生命活动的需要，有选择地生物根据自身生物学特性及生命活动的需要，有选择地吸收养分。吸收养分。表聚性表聚性 由植物根系和其他生物主要活动在土壤的表层，而根系由植物根系和其他生物主要活动在土壤的表层，而根系又往往把下层的土壤养分集中到表层。又往往把下层的土壤养分集中到表层。创新性创新性 生物固生物固N作用作用 土壤母质的矿化分解土壤母质的矿化分解 在农业实践中，人们在农业实践中，人们利用生物固定

8、的原理去培肥土壤，如种植绿肥利用生物固定的原理去培肥土壤，如种植绿肥(可固可固N)以肥田。以肥田。物理化学吸附物理化学吸附是发生在是发生在土壤溶液和土壤胶体界面上土壤溶液和土壤胶体界面上的一的一种物理化学反应种物理化学反应,借助于借助于极大的表面积和电性极大的表面积和电性,吸附吸附在表面上，在表面上，避免养分流失避免养分流失,可可解吸解吸下来。下来。物理化学吸附物理化学吸附对土壤的理化性质及肥力的影响极大对土壤的理化性质及肥力的影响极大，也，也是本节的重点内容。是本节的重点内容。5 5物理化学吸收物理化学吸收（重点）（重点）在土壤中，被胶体静电吸附的阳离子，一般都可以被溶在土壤中，被胶体静电吸

9、附的阳离子，一般都可以被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸。对这种能相互交液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸。对这种能相互交换的阳离子叫做换的阳离子叫做交换性阳离子交换性阳离子，而把发生在土壤胶体表面的，而把发生在土壤胶体表面的阳离子交换反应称之为阳离子交换反应称之为阳离子交换作用阳离子交换作用。土壤的物理化学吸附土壤的物理化学吸附主要是对阳离子的吸附主要是对阳离子的吸附。在土壤学上。在土壤学上通常用胶体的固液相界面由静电作用而产生的双电层到自通常用胶体的固液相界面由静电作用而产生的双电层到自由溶液中离子浓度分布的均匀性来解释这种吸附作用由溶液中离子浓度分布的均匀性来解释这种吸附作用。3

10、.1.2 土壤对阳离子的吸收与交换（一）（一）阳离子的吸收与交换特征（1 1）阳离子交换作用是可逆反应。阳阳离离子子交交换换作作用用是是一一种种可可逆逆反反应应。这这种种交交换换作作 用用是是相对、动动态态的平衡，反应速度很快。平衡，反应速度很快。（2 2）交换是等当量进行的：以离子价为依据的等当量。二个一价铵离子，交换一个二价钙离子，即二个一价铵离子，交换一个二价钙离子，即36克铵可交换克铵可交换40克钙；克钙；一个一价铵离子可交换一个一价钠离子，即一个一价铵离子可交换一个一价钠离子，即18克铵可交换克铵可交换23克钠。克钠。（3）受质量作用定律支配）受质量作用定律支配 溶液中某种离子浓度高

11、时，其交换能力增大，可将交换能力溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大，可将交换能力弱的离子交换出来，也可将交换能力强的离子交换出来。弱的离子交换出来，也可将交换能力强的离子交换出来。土壤中常见阳离子交换能力：土壤中常见阳离子交换能力：Fe3+、Al3+H+Ca2+Mg2+K+Na+H+例外，半径小，水合度低，运动快，交换能力强。例外，半径小，水合度低，运动快，交换能力强。（二）阳离子的交换能力（1）电荷的影响：）电荷的影响：根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换 能力也越大能力也越大。（2）离子的半径及水化程度：）离子的半径及水化程度：同价的离子，其交换能力

12、的大小同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。离子半径与吸附力离子半径与吸附力 一价离子Li+Na+K+NH+4Rb+离子的真实半径(nm)0.0780.0980.1330.1430.149离子的水合半径(nm)1.0080.7900.5370.5320.509弱弱强强（3）离子浓度和数量因子）离子浓度和数量因子阳离子交换受质量作用定律的支配。例子：盐碱土；施用石灰改良酸性土。（三）土壤的阳离子交换量土壤阳离子交换量土壤阳离子交换量(cation exchange capacity)-CEC(cation ex

13、change capacity)-CEC指土壤溶液为中性（pH pH=7 7）时，每千克土所含的全部交换性阳离子的厘摩尔数称为土壤的阳离子交换量。（cmol/kg cmol/kg）影响土壤阳离子交换量的因素有：影响土壤阳离子交换量的因素有：（1）质地 质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子交换量也越大。质地砂土砂壤土壤土粘土CEC157815182530（2 2）有机质有机质 OM%OM%CEC CEC（3 3）胶体的性质及构造胶体的性质及构造 蒙脱石蒙脱石 高岭石高岭石（4 4）pHpH值值 在在一一般般情情况况下下，随随着着pHpH的的升升高高，土土壤壤的的可可变变电电荷荷增加，土壤的阳离

14、子交换量也增加。增加，土壤的阳离子交换量也增加。(四四)盐基饱和度盐基饱和度 土壤中常见的吸附性阳离子有：土壤中常见的吸附性阳离子有：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、Fe3+、Fe2+、Al3+和和H+等。等。其中其中Al3+和和H+称为致酸离子称为致酸离子,它们和土壤酸度有密切关系。它们和土壤酸度有密切关系。除除Al3+和和H+离子以外的其它阳离子离子以外的其它阳离子，它们都能和阴离子形成盐，它们都能和阴离子形成盐类，传统上称这些阳离了为类，传统上称这些阳离了为盐基离子盐基离子。它们大多是植物能迅速。它们大多是植物能迅速吸收同化的营养元素的一种形态。吸收同化的营养元素的一种形态。

15、各种土壤盐基饱和的程度是不同的，通常用盐基饱和度来表示。各种土壤盐基饱和的程度是不同的，通常用盐基饱和度来表示。所谓所谓盐基饱和度盐基饱和度就是指土壤胶体上就是指土壤胶体上交换性交换性盐基离子占盐基离子占全部交换性全部交换性阳离子的百分数，即阳离子的百分数，即 盐基饱和度盐基饱和度 交换性盐基量交换性盐基量(mmol.g-1)100 阳离子交换量阳离子交换量(mmol.kg-1)盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应,而盐基不饱和的土壤而盐基不饱和的土壤则呈酸性反应。则呈酸性反应。南方土壤：南方土壤：H+和和Al3+等致酸离子较多等致酸离子较多,土壤的盐基饱和度小；土

16、壤的盐基饱和度小；北方土壤：北方土壤：盐基饱度大盐基饱度大,Ca2+和和Mg2+占有较大的数量和比例；占有较大的数量和比例；盐渍化土壤：盐渍化土壤：Na+和和K+所占的比例较大所占的比例较大,而水稻土壤中而水稻土壤中,NH4+有有时占有较大的比例。时占有较大的比例。灌溉、施肥和作物的吸收灌溉、施肥和作物的吸收均可影响土壤胶体的阳离子组成均可影响土壤胶体的阳离子组成。意义意义：土壤胶体所吸附的阳离子不仅保存了土壤中的速效养：土壤胶体所吸附的阳离子不仅保存了土壤中的速效养分，防止养分流失，同时，它们也可以通过阳离子交换作用分，防止养分流失，同时，它们也可以通过阳离子交换作用而进入土壤溶液，被作物吸

17、收利用而进入土壤溶液，被作物吸收利用。按照吸附的离子种类可分为按照吸附的离子种类可分为阳离子吸附和阴离子吸附阳离子吸附和阴离子吸附。（1）阳离子吸附）阳离子吸附 离子吸附的离子吸附的动力主要是静电引力动力主要是静电引力，这是因为土壤胶体，这是因为土壤胶体一般都带有大量的电荷，有正电荷也有负电荷，因此它可一般都带有大量的电荷，有正电荷也有负电荷，因此它可以吸附土壤溶液中符号相反的其它阴阳离子。以吸附土壤溶液中符号相反的其它阴阳离子。通常情况下通常情况下,土壤胶体综合表现为带负电土壤胶体综合表现为带负电,故在胶体上故在胶体上吸附的离子主要为阳离子。土壤中常见的吸附性阳离子有：吸附的离子主要为阳离子

18、。土壤中常见的吸附性阳离子有：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、Fe3+、Fe2+、Al3+和和H+等。等。其中其中Al3+和和H+称为致酸离子称为致酸离子,它们和土壤酸度有密切关它们和土壤酸度有密切关系。系。除除Al3+和和H+离子以外的其它阳离子离子以外的其它阳离子，它们都能和阴离，它们都能和阴离子形成盐类，传统上称这些阳离了为子形成盐类，传统上称这些阳离了为盐基离子盐基离子。它们大多。它们大多是植物能迅速吸收同化的营养元素的一种形态。是植物能迅速吸收同化的营养元素的一种形态。不同地区的土壤，在阳离子组成上有很大的差异，而阳不同地区的土壤，在阳离子组成上有很大的差异，而阳离子的组

19、成对土壤的离子的组成对土壤的酸碱度、缓冲性和养分的有效性酸碱度、缓冲性和养分的有效性有很大有很大的影响。当土壤胶体吸附的阳离子都属于盐基离子时，则土的影响。当土壤胶体吸附的阳离子都属于盐基离子时，则土壤呈盐基饱和状态，这一土壤称为壤呈盐基饱和状态，这一土壤称为盐基饱和土壤盐基饱和土壤。当土壤胶体所吸附的阳离子仅部分地为盐基离子，而其当土壤胶体所吸附的阳离子仅部分地为盐基离子，而其余一部分为余一部分为H+和和Al3+时时,则这一土壤胶体呈盐基不饱和状态则这一土壤胶体呈盐基不饱和状态,称为称为盐基不饱和土壤盐基不饱和土壤。各种土壤盐基饱和的程度是不同的，通常用盐基饱和度各种土壤盐基饱和的程度是不同

20、的，通常用盐基饱和度来表示。所谓来表示。所谓盐基饱和度盐基饱和度就是指土壤胶体上就是指土壤胶体上交换性交换性盐基离子盐基离子占占全部交换性全部交换性阳离子的百分数，即阳离子的百分数，即 盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应,而盐基不饱和的土壤而盐基不饱和的土壤则呈酸性反应。则呈酸性反应。南方土壤：南方土壤：H+和和Al3+等致酸离子较多等致酸离子较多,土壤的盐基饱和度小，而土壤的盐基饱和度小，而北方土壤：北方土壤：盐基饱度大盐基饱度大,Ca2+和和Mg2+占有较大的数量和比例；占有较大的数量和比例；盐盐渍化土壤：渍化土壤：Na+和和K+所占的比例较大所占的比例较大,

21、而水稻土壤中而水稻土壤中,NH4+有时有时占有较大的比例。占有较大的比例。灌溉、施肥和作物的吸收灌溉、施肥和作物的吸收均可影响土壤胶体的阳离子组成均可影响土壤胶体的阳离子组成。意义意义：土壤胶体所吸附的阳离子不仅保存了土壤中的速效养：土壤胶体所吸附的阳离子不仅保存了土壤中的速效养分，防止养分流失，同时，它们也可以通过阳离子交换作用分，防止养分流失，同时，它们也可以通过阳离子交换作用而进入土壤溶液，被作物吸收利用而进入土壤溶液，被作物吸收利用。（2）阴离子吸附）阴离子吸附 土壤胶体一般带负电，土壤胶体一般带负电，但某些胶体或胶体的局部也可带正电但某些胶体或胶体的局部也可带正电荷荷,如溶液中如溶液

22、中pH低于等电点时，低于等电点时，两性胶体两性胶体含水氧化铝、铁或腐殖酸中的氨基含水氧化铝、铁或腐殖酸中的氨基(-NH2)就会带就会带正电荷正电荷。这种胶体就可以吸附阴离子，发生阴离子吸附作用这种胶体就可以吸附阴离子，发生阴离子吸附作用。与土壤中阳离子吸附相比，阴离子的吸附作用则弱得多，与土壤中阳离子吸附相比，阴离子的吸附作用则弱得多，有些阴离子反而出现负吸附现象。有些阴离子反而出现负吸附现象。易被土壤吸收的易被土壤吸收的,如如PO43-、HPO42-、H2PO4-、SiO32-、HSiO3-和有机酸根离子如草酸根和有机酸根离子如草酸根C2O42-等都属于此种情况。等都属于此种情况。土壤中的阴

23、离子种类也很多，一般按照土壤对阴离子吸附土壤中的阴离子种类也很多，一般按照土壤对阴离子吸附能力的能力的大小和难易程度大小和难易程度笼统的将其分为三类笼统的将其分为三类。不易被吸附甚至发生负吸附的阴离子不易被吸附甚至发生负吸附的阴离子,如如Cl-、NO3-、NO2-等。等。介于二者之间的阴离子如介于二者之间的阴离子如SO42-、CO32-等。等。吸附顺序如下吸附顺序如下（了解）（了解）：F-草酸离子草酸离子柠檬酸离子柠檬酸离子H2PO4-HCO3-醋酸离子醋酸离子PO33-SO42-Cl-阴离子的吸附，一方面受离子交换能力的影响，另一方面与土阴离子的吸附，一方面受离子交换能力的影响，另一方面与土

24、壤胶体类型和壤胶体类型和pH值有关。一般而言，含值有关。一般而言，含高岭石、氧化铁和三高岭石、氧化铁和三水铝石水铝石的土壤容易的土壤容易带正电荷带正电荷，对阴离子的吸附作用较明显，而，对阴离子的吸附作用较明显，而富含富含21型粘粒矿物的土壤则不明显型粘粒矿物的土壤则不明显。阴离子的负吸附阴离子的负吸附，是指阴离子不但不被胶体表面吸附，而且使，是指阴离子不但不被胶体表面吸附，而且使溶液中离子浓度增高，即近胶体表面的浓度低于远胶体表面溶溶液中离子浓度增高，即近胶体表面的浓度低于远胶体表面溶液中的浓度液中的浓度,这种现象，称为这种现象，称为阴离子的负吸附阴离子的负吸附。这是由于。这是由于土壤土壤胶体

25、一般带负电荷胶体一般带负电荷，对阴离了产生排斥的结果。，对阴离了产生排斥的结果。因此，在农业上，根据阴离子吸附的特点，对于一些含因此，在农业上，根据阴离子吸附的特点，对于一些含阴离子养分的阴离子养分的肥料或其他药剂肥料或其他药剂，在施用时应注意，在施用时应注意:如硝态如硝态N肥要防止负吸附肥要防止负吸附,不应施后立即灌水或在下雨前大不应施后立即灌水或在下雨前大量施用量施用,含含Cl-的化肥要早施、深施、作基肥，以便其的化肥要早施、深施、作基肥，以便其Cl-提早排出土提早排出土体以减少体以减少Cl-的毒害的毒害,含含F-的药剂应注意其吸附性强的特点的药剂应注意其吸附性强的特点,以免影响其药效。以

26、免影响其药效。（五）土壤吸收性能的重要性保持和供应植物养分土壤吸收性能对土壤结构的影响土壤吸收性能对土壤酸碱度的影响土壤吸收性能和施肥的关系3.2 3.2 土壤酸碱性土壤酸碱性土壤酸碱性土壤酸碱性是指土壤溶液的反应是指土壤溶液的反应，它表征土壤溶液中，它表征土壤溶液中H+H+浓度和浓度和OH-OH-浓度比浓度比例。同时也决定于土壤胶体上致酸离子（例。同时也决定于土壤胶体上致酸离子（H+H+或或Al3+Al3+）或碱性离子的数量）或碱性离子的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。我国土壤的酸碱性反应，大多数在pH4.58.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱

27、”的规律性。大致可以长江为界（北纬33），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大。土壤酸碱性的分级 强酸性 pH8.53.2.1土壤酸度的类型及来源土壤酸度的类型及来源 1、活性酸-游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。-H+活度越大，活性酸度越强。-通常用pH值表示活性酸度。2、潜性酸（1）概念与成因 土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度，称为潜性酸。在一般矿质土壤中,由交换性铝离子产生的酸度,比由交换性氢离子产生的酸度重要。红壤的交换性酸度，90%以上是由交换性铝所引起。只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。潜性酸表现其

28、酸性的机制吸附的氢离子的解离吸附的氢离子被其它阳离子所代换吸附的铝离子的解离和水解：Al3+H2O Al(OH)2+H+Al(OH)2+H2O Al(OH)2+H+Al(OH)2+H2O Al(OH)3 +H+根据测定潜性酸所使用的盐类不同，可把潜性酸分为交换性酸度和水解性酸度。（1）交换性酸度）交换性酸度当用中性盐溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl溶液(pH=7)浸提土壤时,土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，浸出液中的氢离子及由铝离子水解产生的氢离子，用标准碱液滴定,根据消耗的碱量换算,为交换性氢与交换性铝的总量,即为交换性酸量(包括活性

29、酸)。以厘摩尔（）/千克）为单位，它是土壤酸度的数量指标。交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要参考价值。Al3+3H2O Al(OH)3+3H+（2 2）水解性酸度）水解性酸度用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的1mol NaOAc溶液）浸提,再以NaOH标准液滴定浸出液,根据所消耗的NaOH的用量换算为土壤酸量。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。结果使:交换程度比之用中性盐类溶液更为完全，土壤吸附性氢、铝离子的绝大部分可被Na+离子交换。水化氧化物表面的羟基和腐殖质的某些功能团（如羟基、羧基）上部分H+解离而进入浸提液被中和。3活性酸和潜性酸的关系活性酸和潜性酸

30、的关系活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。是土壤的酸度活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。是土壤的酸度的容量指标。它与的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。值在意义上是不同的。土壤活性酸与潜性酸处于动态平衡：土壤活性酸与潜性酸处于动态平衡：活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。土壤总酸度活性酸度潜在酸度解解 吸吸吸附吸附潜性酸潜性酸活性酸活性酸Al3+H+二、土壤碱度二、土壤碱度 1、土壤碱性的形成机理、土壤碱性的形成机理 土土壤壤中中碱碱性性物物质质主主

31、要要是是Ca、Mg、Na、K的的碳碳酸酸盐盐及及重重碳碳酸酸盐盐，以及土壤的交换性以及土壤的交换性Na+。Na H Na H Na+2H Na+2H2 2O H+2Na+2OH-O H+2Na+2OH-碱性物质的水解反应是碱性形成的主要机理。碱性物质的水解反应是碱性形成的主要机理。(1)碳酸钙水解碳酸钙水解 CaCO3+H2O+CO2 Ca2+HCO3-+OH-(2)(2)碳酸钠水解碳酸钠水解 Na2CO3+2H2O 2Na+H2CO3-+2OH-土壤胶体土壤胶体碳酸钠的来源：碳酸钠的来源：土壤矿物质中钠的碳酸化。风化产物硅酸钠与碳酸作用土壤矿物质中钠的碳酸化。风化产物硅酸钠与碳酸作用(析出析

32、出SiO2):CaCO3+NaCl CaCl2+Na2CO3(3)交换性钠的水解交换性钠的水解 当土壤胶体的交换性当土壤胶体的交换性Na+积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，Na+离解进入溶液，水解产生离解进入溶液，水解产生NaOH，并进一步形成碳酸盐，并进一步形成碳酸盐Na2CO3、NaHCO3。三、影响土壤酸碱度的因素 1、气候：高温多雨地区，风化淋溶较强，特别是降雨量大而蒸发势较弱地区，矿物岩石风化所产生的盐基物质大量淋失，使土壤酸化。我国大陆以北纬30为界，形成“南酸北碱”局面，与气候条件有关密切相关。2、生物：植物根系和微生物通过呼吸作用产生C

33、O2，有机质矿质化也产生CO2，CO2溶解于水成碳酸。土壤中专性微生物如硫化硝化细菌，将含硫含氮有机物转化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度。3、施肥：施用酸性肥或生理酸性肥（NHNH4 4 2 2SOSO4 4、KClKCl、NHNH4 4ClCl）等）等 或碱性肥料（或碱性肥料（CaOCaO、CaCO3CaCO3、草木灰等）、草木灰等），导致土壤酸化。4、灌溉：酸性土壤淹水后酸性土壤淹水后pHpH升高升高:Fe(OH)Fe(OH)3 3+3H+3H+Fe Fe2+2+3H+3H2 2OO NH NH3 3+H+H+NH NH4 4+碱性土壤淹水后碱性土壤淹水后pHpH降低降低:碱和碱性盐被溶解淋

34、失碱和碱性盐被溶解淋失 5、母质：母质中含酸性物质使土壤酸化。6、土壤空气的CO2分压：石灰性土壤pH随Pco2增大而降低，变 化于7.58.5之间。7、土壤水分含量：土壤pH测定时的稀释效应，应控制土水比(一 般1:2.5)。8、土壤氧化还原条件：土壤淹水还原pH向中性点趋近，即酸性 土pH升高，碱性土pH降低。酸性土还原pH升高，由于Fe2O3、MnO2还原溶解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。碱 性土还原pH下降，主要由于在嫌气条件下有机酸和CO2的积累 过程及其综合作用。四土壤缓冲性土壤缓冲性概念：土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持pH稳定的能力，称土壤缓冲作

35、用，或缓冲性能。土壤缓冲作用的机制（1）土壤胶粒上的交换性阳离子 M+H+=H+M+H+MOH=M+H2O土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量有关，交换量愈大，缓冲性能愈强。不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力是不同的。土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒土壤胶粒（2）土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在 H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2O Na2CO3+2HCl =H2CO3+2NaCl（3）土壤中两性物质的存在 R-CH-COOH+HCl=R-CH-COOH NH2 NH3Cl R-CH-COOH+NaOH=R-CH-COONa+H2O NH2 NH2 土壤缓冲作用的重要性（1）缓冲性有利于

36、稳定土壤pH，有利于微生物和植物适宜生活环境的维持；（2）缓冲性有利于缓和土壤污染的危害。五 土壤酸碱性对作物生长的影响（一）土壤酸碱性与植物养分土壤pH与微生物活性及养分有效度的关系4 5 6 7 8 9细菌、放线菌、氮磷钾铁锰锌铜硼钼（二）土壤酸碱性与植物生长六 土壤酸碱性的调节原理土壤酸度过强（pH过低），不利于作物生长，因此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的办法。使用的石灰材料是熟石灰，即刚煅烧出的石灰加水。Ca(OH)2+2H Ca2+2H2O 土壤胶粒土壤胶粒如果胶体上存在的铝离子，则形成氢氧化铝沉淀：2Al3+2Ca(OH)2 3Ca 2+2Al(OH)3 土壤胶粒土壤胶粒施用石

37、灰的益处1、降低酸度，提高盐基饱和度；2、促进团粒结构的形成；3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制铁、铝、锰的毒性；过度施用石灰的负面影响土壤板结，结构变劣；部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要适量。影响石灰施用量的因素有：土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地；有机质含量；石灰的种类和施用方法；作物的要求等；3.3 土壤孔隙性和结构性3.3.1 土壤孔隙性 土壤是极为复杂的多孔体，土壤孔隙的类型及其分布变化多端。不同的孔隙在土壤肥力上的意义不同。一、土壤的比重和容重（一）土壤比重：是指单位体积土粒（不包括孔隙）的烘干重与同体积水重之比。土壤比重主

38、要取决于土壤矿物质，不同矿物的比重不同。通常可以取2.65g/cm3作为土壤比重的近似值。（二）土壤容重：指自然状态下，单位体积土壤（包括孔隙）的烘干重，g/cm3。一个很重要的物理指标。容重小，表明土壤疏松多孔；容重大则表明土壤紧实板结。3比较合适。土壤容重与质地、有机质含量、结构性以及耕作管理有关。砂土的容重一般大于粘土；有机质含量高的土壤的容重较低；耕作过的土壤的容重较低。三 土壤孔性1、土壤孔隙度 土壤中孔隙容积占整个土壤容积的百分数。土壤孔隙度可以从比重和容重计算而得：土壤孔隙度（%）=（1-容重/比重）*100%土壤孔隙度大，表明土壤比较疏松；粘质土壤总孔隙度比砂质土壤大；富含有机

39、质的土壤的孔隙度也比较高。土壤总孔隙度一般以50-60%为宜。2 土壤孔隙类型（1）非活性孔隙（无效孔隙）：当量孔径小于0.03mm，孔隙总是充满水份，这些水份难运动，对植物无效，不能通气。在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。（2）毛管孔隙（小孔隙）：当量孔径0.1-0.03mm，孔隙内毛管作用明显，毛管水移动迅速，对植物有效，是对植物最有效的水份。壤土和结构好的土壤此孔较多。(3)通气孔隙（大孔隙）：当量孔径大于0.1mm，是土壤中的粗孔隙，没有毛管作用，大部分时间孔隙内充满空气，灌溉或雨后孔隙内充水，但在重力作用下会迅速排走。小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙3 影响土壤孔隙性的因素（1）土壤

40、质地：粘土的总孔隙度大，以毛管和非活性孔隙为主。砂土总孔隙度小，以通气孔隙为主。壤土总孔隙度居中，大小比例协调，水气关系较协调。（2）土壤松紧度：土壤疏松，总孔隙度高；土壤紧实，总孔隙度低。（3）有机质含量：富含有机质的土壤的总孔隙度高；一般说来，土壤的非活性孔隙越少越好。毛管孔隙和通气孔隙的比例1：1为宜。从剖面看，较好的孔隙分布剖面应该是上层较疏松，下层较紧实。3.2 土壤结构土壤结构体：土壤中的土粒或其中的一部分，通过不同的机制相互团聚成大小、形状和性质不同的土团、土块或土片。（一）结构体分为如下几种类型：1、块状或核状结构体块状：纵轴和横轴大体相等，边面一般不明显，但不呈球性。核状：在

41、粘重的心土、底土层，常见多棱角的碎块，这种碎块系由石灰质、氢氧化铁胶体胶结而成，内部十分紧实。2、柱状或棱柱状纵轴远大于横轴，在土体中直立。棱角不明显的称为柱状结构体，常出现于半干旱地带的心土和底土中，以碱土中最为典型。棱角明显的称为棱柱状结构体。常出现于干湿交替的心土层中。此类结构体内部紧实，孔隙少，通气不良，但结构体之间的裂隙会漏水漏肥。3、片状结构体横轴大于纵轴，呈扁平状，常出现与森林土壤的灰化层和水稻土的犁底层中。地表结壳也属于此类。4、团粒结构体指近似球形的较疏松的多孔的土团。直径约为0.25-10mm，其中小于0.25mm的称为微团粒。团粒出现在表土中，具有良好的物理性能，是肥沃土

42、壤的结构体。有机质和钙离子含量高的土壤，有利于团粒结构的形成。土土壤壤团团粒粒体体（二）土壤结构与土壤肥力的关系（二）土壤结构与土壤肥力的关系1.团粒结构与土壤肥力对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：（1）孔隙大小兼备，分布合理：团粒结构体内具有多级孔隙，大小兼备，总孔隙度大，通气和透水性能 都好。（2）能较好地协调水、气的矛盾：团粒与团粒结构之间的大孔隙可以通气透水，结构内部的大量的毛管孔 隙可以保存水分。（3）协调保肥与供肥能力：团粒结构表面中微生物活动强烈，土壤养分供应较足。团粒结构内部微 生物活动较弱，有利于养分的储藏。（4）耕性较好：团粒结构丰富的土壤，粘结性弱，耕作阻

43、力小，宜耕期长。2、其它结构与土壤肥力有这些结构的土体中水肥气热极不协调，因此为不良结构体。（三）土壤结构形成（三）土壤结构形成土壤结构体形成大体经历两个阶段：第一阶段是由原生土粒（分散的单个土粒）粘结形成为初级的次生土粒（复粒）或较大的土体；第二个阶段则是由初级的复粒在各种胶结物的作用下进行团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。重点介绍几个作用：1、凝聚作用 单个细小土粒是胶体，它们相互碰撞时，当电荷斥力小于分子引力时就相互碰撞凝聚在一起。促胶粒发生凝聚作用的措施如下：（1）改变土壤中交换性阳离子种类各类交换性阳离子离子对胶体的凝聚力大小顺序是Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4

44、+K+Na+（2）增加电介质浓度 农业生产中采用耕翻晒田，冻垡等措施提高土壤电介质浓度，促使粉粒相互凝聚形成团粒微团粒结构。（3）土壤中加入多价阳离子促进不可逆凝聚作用的进行2、水膜的粘结作用粘粒表面一般带负电，可以吸引极性水分子，使土定向排列成水膜，即粘粒水膜粘粒连接在一起。3、胶结剂的胶结作用促进形成结构的胶结剂三类：1无机胶体 铁、铝、锰氧化物和二氧化硅等以胶膜状包破于土粒表面失水，把土粒胶结在一起，通过脱水形成具有水稳性的结构。一般形成不良结构体。2粘粒 本身是形成结构的物质基础又是胶结剂。3有机物质 它们与粘粒结合形成有机无机复合物，促进团粒结构形成，且稳定性强。4、外力作用 根系与

45、掘土动物在土壤中活动干湿交替与冻融交替耕作等土壤管理措施。砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒腐殖质腐殖质单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐殖殖质质土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+（四）土壤良好结构性的培育良好结构创造了良好的作物生长环境，但良好结构并不易形成也不易保持，大雨漫灌，土壤压板，有机质减少等都造成结构破坏，所以不良结构需改良，常见措施有：（一）精耕细作，增施有机肥（二）扩种绿肥实行合理轮作（三）改良土壤酸碱性质（四）注意灌溉方法（五）施用土壤结构改良剂有天然和合成改良剂两类，都具很好效果。3.4 土壤的物理机

46、械性土壤耕作中的诸多问题，如耕作难易、耕作质量、“土壤压板”等都与土壤物理机械性质（又称土壤力学性质）密切相关。土壤物理机械性包括土壤结持特性（粘结性、粘着性、塑性）、胀缩性、压板和阻力等。一 土壤的粘结性与粘着性（一）土壤粘结性 土粒间由于分子引力而相互粘结在一起的性质，它使土壤具有抵抗破碎和分散的能力。粘结性的强弱用粘结力表示，单位kg/cm2，不同土壤粘结力的大小不同，同一土壤粘结力也会变化。影响因素有：土壤质地；土壤含水量；交换性阳离子种类；有机质含量。（二）土壤粘着性 指土壤在一定含水量范围内粘附外物的性能。用粘着力表示。影响因素为：土壤质地；含水量；有机质含量；代换性离子种类。二

47、土壤胀缩性与收缩性 指土壤湿胀干缩的现象。这种现象往往导致土壤物理性质的恶化和作物根系的撕断。影响胀缩性的因素：（1）粘土矿物种类：以蒙脱石为主要粘土矿物的土壤，胀缩性最强。以高岭石为主的土壤，胀缩性差。（2）交换性阳离子种类：如果交换性阳离子中，水化能力很强的阳离子(如：Na+)很多，土壤的胀缩性就较强。（3）质地：质地粘重的土壤，胀缩性较强。三 土壤可塑性 指土壤在一定含水范围内受外力作用而发生变形，当外力消失后土壤继续保持变形的性状。原因：片状粘粒当外围水膜到一定厚度时，施一定外力，原来杂乱排列的土粒，借水膜的滑动作用，使土粒定向排列成相互平行状，干燥失水后，由于土粒间的粘结力而保持了塑

48、形。影响土壤可塑性强弱因素：土壤含水量 塑性值（塑性指数）=上塑限下塑限；质地 砂土无塑性；粘土矿物种类，蒙脱土高岭石；有机质。四 耕作对土壤的要求1、耕作阻力尽可能小；2、耕作质量好；3、宜耕期尽可能长。宜耕期：指适合于耕作的土壤含水量范围。在宜耕期内，耕作质量好，消耗的能量少。改善土壤耕性有两个途径：（1）改良耕作方法；（2）调节土壤力学性质。调节土壤物理机械性质最现实的办法就是调节土壤含水量，因为所有的土壤力学性质都和土壤含水量有关。过于潮湿时，粘质土泥泞粘糊，粘着性强，耕作阻力大，耕后易产生大块。应该选在粘结性、粘着性和塑性均较弱或没有时进行耕作。此时耕作省力，不破坏土壤结构，耕作后任其风干或收缩，就会崩散为适当的土块和土团。