土壤膠體與吸附性

演示文稿土壤膠體與吸附性目前一頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)土壤膠體與吸附性目前二頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)一、土壤膠體膠體是一種分散系統(tǒng) 分散介質(zhì)：土壤溶液和土壤空氣 分散相：土壤固相顆粒土壤膠體：是指土壤中顆粒直徑小于1微米或小于2微米，具有膠體性質(zhì)的微粒。目前三頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)二、土壤膠體的構(gòu)造膠體微粒構(gòu)造示意圖1、膠核：膠核由許多分子或其他微粒聚集而成。2、雙電層（1）決定離子電位層：吸附在膠粒核表面，決定膠粒電荷正負(fù)及大小的離子層，或稱雙電層外層。（2）補(bǔ)償離子層：決定電位離子層產(chǎn)生的靜電力吸附粒間溶液中帶相反電荷的離子，形成補(bǔ)償離子層，又稱雙電層外層。又分為擴(kuò)散層和非活性離子補(bǔ)償層。目前四頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)

膠體微粒

膠粒

膠核

雙電層決定電位離子層（內(nèi)）

補(bǔ)償離子層（外）非活性離子層擴(kuò)散層目前五頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（一）膠體具有巨大的比面和表面能單位質(zhì)量或體積物體的總表面積稱為比面三、土壤膠體的基本特性（比面=總面積/質(zhì)量）目前六頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)

可見，土粒愈細(xì)小，總表面積愈大，比面愈大。

土壤中顆粒其實(shí)是多種多樣的，多為片狀、棒狀、針狀。實(shí)際上膠體的表面積比光滑的球體的大得多。目前七頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)8目前八頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)表面能：界面上的物質(zhì)分子(表面分子)所具有的多余的不飽和能量。顆粒愈細(xì)，比面愈大，表面能也愈強(qiáng)。因而顆粒微細(xì)的土壤膠體具有巨大的表面能，使其具有很強(qiáng)的表面活性。作用：能吸附各種重金屬等污染元素，有較大的緩沖能力，保持土壤元素，忍受酸堿變化，減輕某些毒性物質(zhì)的危害。目前九頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)因此，土壤膠體的帶電性對土壤肥力性質(zhì)以及污染元素、有機(jī)污染物等在土壤溶液中的聚集、遷轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化等有重要影響。（二）膠體土壤膠體的帶電性由于膠體表面的分子解離或吸附溶液中的離子,使膠粒帶電.

土壤中所有膠粒都是帶電的（一般為負(fù)電荷），這是土壤產(chǎn)生離子吸附和交換、離子擴(kuò)散、酸堿平衡、氧化還原反應(yīng)以及膠體的分散與絮凝等現(xiàn)象的根本原因，而這些反應(yīng)都直接或間接關(guān)系到土壤的水、肥、氣、熱性質(zhì)。土壤表面電荷數(shù)量決定土壤所能吸附的離子數(shù)量，土壤膠體表面電荷密度，則影響著離子的吸附強(qiáng)度。目前十頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)11土壤電荷的來源：（1）同晶置換（2）礦物晶格斷鍵（3）表面分子的解離目前十一頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)土壤的電荷數(shù)量土壤電荷的數(shù)量一般用每千克物質(zhì)吸附離子的厘摩爾數(shù)表示。

土壤的正電荷和負(fù)電荷的代數(shù)和就是土壤的凈電荷。一般土壤的負(fù)電荷多于正電荷，所以土壤一般帶負(fù)電荷。目前十二頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)

溶膠土壤膠體微粒均勻地分散在水中，呈高度分散的溶膠

凝膠膠體微粒彼此凝集在一起呈絮狀的凝膠膠體的凝聚膠體的分散（三）土壤膠體的凝聚性和分散性影響因素：主要因素是膠體的動電電位土壤溶液目前十三頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)膠粒膠粒------------靜電斥力分子引力陽離子對膠體的凝聚力：Fe3+

Al3+

H+>Ca2+

Mg2+

NH4+

K+

Na+通常土壤膠體是帶負(fù)電荷的，土壤膠體之間帶有負(fù)的電動電位，是相互排斥的，這種負(fù)電動電位越高，排斥力越強(qiáng)，越能成為穩(wěn)定的溶膠。

當(dāng)加入一些多價離子的時候，土壤膠體之間分子引力大于靜電排斥力，膠體就會相互凝聚形成凝膠。目前十四頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)三、土壤膠體的類型（一）有機(jī)膠體土壤中的有機(jī)物質(zhì)，主要是腐殖質(zhì)；土壤有機(jī)膠體——腐殖質(zhì)特點(diǎn)

a.保肥性強(qiáng)

b.帶有大量的負(fù)電荷

C.具有高度的親水性目前十五頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（二）無機(jī)膠體

無機(jī)膠體包括：次生鋁硅酸鹽礦物和含水氧化物。含水氧化鋁含水氧化鐵含水氧化硅水鋁英石次生鋁硅酸鹽類（即粘土礦物）無機(jī)膠體含水氧化物目前十六頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（三）有機(jī)—無機(jī)復(fù)合膠體土壤中的礦質(zhì)膠體和有機(jī)膠體很少單獨(dú)存在，大多相互結(jié)合成為有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體。這是因?yàn)橥寥栏迟|(zhì)存在的活潑官能團(tuán)，在粘土礦物的表面也存在著許多活潑的原子團(tuán)或化學(xué)鍵，他們之間必然產(chǎn)生物理、化學(xué)或物理化學(xué)作用，因而會結(jié)合形成不同的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體。目前十七頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體的結(jié)合方式比較復(fù)雜，主要的結(jié)合方式有下列三種：（1）通過鈣離子結(jié)合

通過Ca2+

結(jié)合的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體與水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)形成有關(guān)，對土壤肥力起著重要作用。目前十八頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（2）有機(jī)膠體通過鋁鐵膠體結(jié)合胡敏酸與鐵鋁結(jié)合有二種方式，與Fe3+、Al3+結(jié)合，形成鐵或鋁胡敏酸化合物；也可與膠態(tài)鐵鋁結(jié)合形成鐵、鋁胡敏酸凝膠。目前十九頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)20（3）有機(jī)膠體與無機(jī)膠體的直接結(jié)合目前二十頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)二、土壤的交換吸附性能一）陽離子交換吸附作用的特點(diǎn)二）土壤陽離子交換量三）影響陽離子交換作用的因素四）土壤鹽基飽和度五）交換性陽離子的活度及其影響因素目前二十一頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)一、土壤的離子交換

土壤膠體的交換作用是指土壤膠體微粒擴(kuò)散層中的離子與土壤溶液或不同膠粒中電荷符號相同的離子相互交換過程。

土壤的離子交換作用是由土壤膠體引起的。分為陽離子交換作用和陰離子交換作用兩種。目前二十二頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（一）土壤中陽離子交換作用

陽離子交換作用指土壤膠體表面所吸附的陽離子與土壤溶液中或不同膠粒上的陽離子相互交換的過程。

當(dāng)土壤溶液中陽離子吸附在膠體上時，表示陽離子養(yǎng)分的暫時保蓄，即保肥過程；當(dāng)膠體上的陽離子解離至土壤溶液中時，表示養(yǎng)分的釋放，即供肥過程。目前二十三頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)a.可逆反應(yīng)，迅速平衡；1.土壤陽離子交換作用的特點(diǎn)b.按等量關(guān)系進(jìn)行，等價交換；c.交換反應(yīng)的速度受交換點(diǎn)的位置和溫度的影響；目前二十四頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)陽離子交換反映是一個動態(tài)的平衡，這對植物營養(yǎng)的供應(yīng)有重要的意義。當(dāng)植物從土壤溶液中吸收了陽離子后，膠體上的交換性陽離子會迅速補(bǔ)給到土壤溶液中。a.可逆反應(yīng)，迅速平衡

b.陽離子交換按等量關(guān)系進(jìn)行，等價交換目前二十五頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)c.交換反應(yīng)的速度受交換點(diǎn)的位置和溫度的影響；位置：如果溶液中的離子能直接與膠粒表面代換性離子接觸，交換速度就快；如離子要擴(kuò)散到膠粒內(nèi)層才進(jìn)行交換，則交換時間就較長，有的需要幾晝夜才能達(dá)成平衡。溫度：高溫可加快離子交換反應(yīng)的速率，因?yàn)闇囟壬撸x子的熱運(yùn)動變得更為劇烈，致使單位時間內(nèi)碰撞固相表面的次數(shù)增多。目前二十六頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)2.影響陽離子交換作用的因素（1）陽離子交換能力

（2）陽離子的相對濃度及交換生成物的性質(zhì)（3）膠體性質(zhì)目前二十七頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)c.離子運(yùn)動速度越大，交換力越強(qiáng)

凡運(yùn)動速度快的其交換能力也大。H＋半徑小，但水化很弱，水膜薄，運(yùn)動速度快，因此它在交換能力上具有特殊位置。a.離子電荷數(shù)量

三價＞二價＞一價b.離子的半徑和水化程度

同價離子，離子半徑越大，水化程度越弱，則水化半徑越小，其代換能力越強(qiáng)，如K+>Na+。（1）陽離子交換能力

目前二十八頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)

K＋

Ca2＋＋K2SO4

K＋＋CaSO4有利于向生成物方向進(jìn)行的條件：▲生成物不斷被移走（生物吸收、淋溶）▲形成沉淀（礦物固定）不溶物或難溶物▲形成氣體土壤膠粒土壤膠粒（2）

陽離子的相對濃度及交換生成物的性質(zhì)

目前二十九頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（3）膠體的性質(zhì)一般情況下，交換量大的膠體結(jié)合兩價離子能力強(qiáng)，結(jié)合一價離子的能力稍弱；反之，交換量小的膠體結(jié)合一價離子能力強(qiáng)，與兩價離子的結(jié)合能力較弱，即一價離子可將兩價離子交換下來。目前三十頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)土壤中常見的離子交換能力排列順序是：

Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋凡運(yùn)動速度快的其交換能力也大。H＋半徑小，但水化很弱，水膜薄，運(yùn)動速度快，因此它在交換能力上具有特殊位置。目前三十一頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)(1)土壤的陽離子交換量

，在一定土壤pH值條件下，土壤能吸附的交換性陽離子的總量。通常以每千克土壤所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)（CationExchangeCapacity，CEC）。單位：cmol（+）·kg-1。3.土壤的陽離子交換量和鹽基飽和度目前三十二頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)不同質(zhì)地土壤的陽離子交換量

25～307～187～81～5陽離子交換量粘土壤土砂壤土砂土土壤

單位：cmol(+)／kg（2）影響土壤交換量的因素：

a.土壤質(zhì)地

目前三十三頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)b.腐殖質(zhì)含量

腐殖質(zhì)膠體陽離子交換量遠(yuǎn)大于礦質(zhì)膠體。c.膠體種類

有機(jī)膠體交換量最大；礦質(zhì)膠體中交換量大小是：蒙脫石＞伊利石＞高嶺石。d.土壤酸堿反應(yīng)

一般來說，隨土壤堿度增加(pH值增高)解離度增高，帶電量多；反之，隨土壤酸度增加(pH值降低)解離度降低，帶電量減少。目前三十四頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（3）鹽基飽和度

鹽基飽和度是指土壤吸附的交換性鹽基離子占交換性陽離子總量的百分?jǐn)?shù)。交換性鹽基離子總量（cmol／kg）陽離子交換量（cmol／kg）鹽基飽和度（％）=

鹽基飽和度的大小常與雨量、母質(zhì)、植被等自然條件有密切關(guān)系。一般干旱地區(qū)的土壤鹽基飽和度大，多雨地區(qū)則小。目前三十五頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)（4）交換性陽離子的活度及其影響因素交換性陽離子活度是指實(shí)際能解離出來的交換性離子數(shù)量。

影響因素：①交換性離子的飽和度；②賠補(bǔ)離子的種類；③無機(jī)膠體的種類；④離子半徑大小與晶格孔穴大小的關(guān)系；目前三十六頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)

二、土壤陰離子交換作用

陰離子交換作用是指被膠粒表面正電荷吸附的陰離子與溶液或不同膠粒上陰離子交換的過程。

陰離子交換吸收作用有些是可逆的，受質(zhì)量作用定律的支配，但多數(shù)情況下陰離子交換吸收與化學(xué)固定是同時發(fā)生的，被吸收的陰離子轉(zhuǎn)化為難溶性化合物被固定在土壤中。目前三十七頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)2、影響土壤陰離子吸附能力的因素膠體種類和本身價位

高齡石易帶正電的粘土礦物易吸附陰離子，價位越高吸附力越強(qiáng)。pH值和土壤溶液離子濃度

pH值越高，負(fù)電荷增大，吸附力減??；離子濃度增高，吸附力增大目前三十八頁\總數(shù)四十頁\編于點(diǎn)三、離子交換對土壤肥力的影響土壤離子交換對土壤養(yǎng)分狀況的影響

影響土壤的保肥性；膠體的吸附避免肥料被沖走流失或濃度過高

影響土壤的供肥能力；土壤膠體吸收保存了大量養(yǎng)分又不斷釋放到土壤溶液中，才保證了植物在整個生長期內(nèi)對養(yǎng)分的需求。影響土壤的酸堿性

土壤酸堿性與土壤的鹽基飽和程度有關(guān)，一般鹽基不飽和的土壤呈酸性反應(yīng)，而鹽基飽和的土壤則呈中性或堿性。影響土壤的緩沖性