土壤肥料学第四章土壤化学性质.ppt

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1、 第四章第四章 土壤化学性质土壤化学性质本章要点：本章要点：1.1.胶体的种类、性质胶体的种类、性质2.2.阳离子交换的基本特征阳离子交换的基本特征3.3.土壤酸碱性的意义土壤酸碱性的意义4.4.土壤缓冲性的概念及意义土壤缓冲性的概念及意义5.5.土壤氧化还原调节土壤氧化还原调节6.6.土壤的供肥性能土壤的供肥性能第一节第一节 土壤胶体与吸收性能土壤胶体与吸收性能一、土壤胶体的概念与种类一、土壤胶体的概念与种类（一）概念（一）概念土壤胶体主要是指土壤中那些微细的固体土壤胶体主要是指土壤中那些微细的固体颗粒，这些微细的固体颗粒颗粒，这些微细的固体颗粒(1100nm)可以均匀地分散在土壤溶液中，形

2、成一可以均匀地分散在土壤溶液中，形成一种分散系。种分散系。土壤胶体多指直径为土壤胶体多指直径为20.001m的土粒的土粒（二）土壤胶体的种类（二）土壤胶体的种类1)1)无机胶体无机胶体 主要由无机成分所构成的微细主要由无机成分所构成的微细颗粒颗粒 ：次生硅铝酸盐（高岭石等）、含：次生硅铝酸盐（高岭石等）、含水氧化物（水氧化物（SiOSiO2 2,Al,Al2 2O O3 3,Fe,Fe2 2O O3 3)等。等。2)2)有机胶体有机胶体 主要是指土壤腐殖质及其它组主要是指土壤腐殖质及其它组分，还有少量氨基酸、多糖等。高分子分，还有少量氨基酸、多糖等。高分子聚合物。聚合物。3)3)有机无机复合胶

3、体有机无机复合胶体 主要是指由有机胶体主要是指由有机胶体和无机胶体相互复合在一起所构成的复和无机胶体相互复合在一起所构成的复合微细颗粒。它是土壤胶体的主体。合微细颗粒。它是土壤胶体的主体。（一）胶体构造（一）胶体构造非活性层非活性层土壤胶团土壤胶团土壤溶液土壤溶液胶核胶核双电层双电层决定电位离子层决定电位离子层补偿离子层补偿离子层扩散层扩散层反离反离子层子层胶粒胶粒二、土壤胶体的构造和性质二、土壤胶体的构造和性质土壤胶体的构造+（二）土壤胶体的性质（二）土壤胶体的性质1.表面性质：表面积常用比表面表示表面性质：表面积常用比表面表示比表面：是用一定实验技术测得的单比表面：是用一定实验技术测得的单

4、位质量土壤胶体的表面积，位质量土壤胶体的表面积，m2/g。胶体种类胶体种类内表面积内表面积外表面积外表面积总表面积总表面积蒙脱石蒙脱石6008001550600800水云母水云母059015090150高岭石高岭石010201020蛭石蛭石600750150600800水铝英石水铝英石07030070300腐殖质腐殖质800900（二）土壤胶体的性质（二）土壤胶体的性质2.带电性：通过同晶置换和胶体表面解离和吸附带电性：通过同晶置换和胶体表面解离和吸附离子产生，可分为离子产生，可分为永久电荷永久电荷和和可变电荷可变电荷同晶置换同晶置换：指组成矿物的中心离子被电性相同、：指组成矿物的中心离子被电

5、性相同、大小相近的离子取代，晶格构造保持不变的现象。大小相近的离子取代，晶格构造保持不变的现象。永久电荷永久电荷：粘土矿物在形成时，晶格内发生同晶粘土矿物在形成时，晶格内发生同晶置换而产生的电荷，也称恒电荷、结构电荷。置换而产生的电荷，也称恒电荷、结构电荷。可变电荷可变电荷：从介质中吸附离子或向介质中释放质：从介质中吸附离子或向介质中释放质子而产生的电荷，会随介质和电解质浓度的变化子而产生的电荷，会随介质和电解质浓度的变化而变化的电荷。而变化的电荷。（二）土壤胶体的性质（二）土壤胶体的性质3.分散性与凝聚性分散性与凝聚性分散性：土壤胶体分散在土壤溶液中，有一分散性：土壤胶体分散在土壤溶液中，有

6、一定的扩散层相隔，能均匀分散呈溶胶状态。定的扩散层相隔，能均匀分散呈溶胶状态。凝聚性：当加入电解质，动电电位趋于零，凝聚性：当加入电解质，动电电位趋于零，溶胶转变为凝胶。溶胶转变为凝胶。离子的凝聚能力：三价离子二价一价离子的凝聚能力：三价离子二价一价胶体处于凝胶状态时，可以形成水稳性团粒胶体处于凝胶状态时，可以形成水稳性团粒农业中常用钙盐作凝聚剂？农业中常用钙盐作凝聚剂？三、土壤的阳离子吸附与交换三、土壤的阳离子吸附与交换 （一）基本概念：（一）基本概念：吸附作用：指分子、离子或原子在表面富集吸附作用：指分子、离子或原子在表面富集的过程。的过程。n交换性吸附：是借静电引力从溶液中吸附交换性吸附

7、：是借静电引力从溶液中吸附带异电荷离子的现象，也称物理化学吸附带异电荷离子的现象，也称物理化学吸附n专性吸附：指离子通过表面交换与晶体上专性吸附：指离子通过表面交换与晶体上的阳离子共享氧原子形成共价键而被土壤的阳离子共享氧原子形成共价键而被土壤吸附的现象。吸附的现象。n负吸附：指土粒表面的离子浓度低于溶液负吸附：指土粒表面的离子浓度低于溶液中该离子浓度的现象。中该离子浓度的现象。（一）基本概念（一）基本概念离子吸附：溶液中的离子被带反号电荷的离子吸附：溶液中的离子被带反号电荷的胶体吸引，靠近胶体表面的现象胶体吸引，靠近胶体表面的现象解吸：被吸附于胶体表面的离子，通过与解吸：被吸附于胶体表面的离

8、子，通过与溶液中另一种或另一类离子互相交换，从溶液中另一种或另一类离子互相交换，从胶体表面进入溶液胶体表面进入溶液离子交换作用：通过吸附和解吸，引起离离子交换作用：通过吸附和解吸，引起离子位置相互交换的作用子位置相互交换的作用交换性离子：参加交换作用的离子交换性离子：参加交换作用的离子（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用q阳阳离离子子交交换换作作用用：土土壤壤颗颗粒粒吸吸附附的的阳阳离离子子与与土土壤壤溶溶液中的阳离子进行交换的作用液中的阳离子进行交换的作用q交换性阳离子：进行离子交换作用的阳离子交换性阳离子：进行离子交换作用的阳离子土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒Ca2+NH4+3K

9、+Ca2+NH4+K+K+K+（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用1.阳离子交换作用的特征阳离子交换作用的特征1）阳离子交换是一种可逆反应）阳离子交换是一种可逆反应n植物吸收养分，土壤胶体解吸补给？植物吸收养分，土壤胶体解吸补给？2）阳离子交换是以原子价为依据的等量）阳离子交换是以原子价为依据的等量交换交换3）阳离子交换受质量作用定律的支配）阳离子交换受质量作用定律的支配n施肥、保肥重要意义？施肥、保肥重要意义？（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用2.阳离子交换能力阳离子交换能力阳离子的交换能力阳离子的交换能力 是指土壤溶液中阳离子代换土壤是指土壤溶液中阳离子代换土壤胶体上吸附

10、态阳离子的能力。影响因素：胶体上吸附态阳离子的能力。影响因素：n1)电荷价：离子电荷价数越高，交换能力越大电荷价：离子电荷价数越高，交换能力越大n2)离子的半径及水化半径：离子半径越小，离子表离子的半径及水化半径：离子半径越小，离子表面电荷密度越大，离子的水化半径越大，则离子的面电荷密度越大，离子的水化半径越大，则离子的交换能力越低交换能力越低(表表)。n3)离子的运动速度离子的运动速度 离子的运动速度越大，交换能离子的运动速度越大，交换能力越强。力越强。Fe3+、Al3+H+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+n4)离子浓度离子浓度 离子浓度越大，交换能力越强。离子浓度越大，交换能力越强。离子

11、半径与水化半径与交换能力关系离子半径与水化半径与交换能力关系一价离子的种一价离子的种类类Li+NaKNH4+Rb+离子的水化半径离子的水化半径（nm）1.0080.790.5370.5320.509离子的真离子的真实实半径半径（nm）0.0780.0980.1330.430.149离子在胶体上的吸离子在胶体上的吸着力着力弱强弱强离子离子对对其它离子的其它离子的代代换换力力小大小大（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用3.阳离子交换量阳离子交换量土壤阳离子交换量是指在土壤阳离子交换量是指在pH为为 7时每千克干土时每千克干土所吸收的全部交换性阳离子的所吸收的全部交换性阳离子的cmo1数，也

12、叫数，也叫阳离子吸收容量，常用阳离子吸收容量，常用CEC(Cation Exchange Capacity)表示。表示。土壤阳离子交换量标志着土壤吸收保持阳离子土壤阳离子交换量标志着土壤吸收保持阳离子养分数量的多少，所以常把它作为土壤保肥能养分数量的多少，所以常把它作为土壤保肥能力、供肥力和缓冲性能大小的指标。力、供肥力和缓冲性能大小的指标。20为强，为强，1020为中，为中，10为差为差（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用影响阳离子交换量的因素：影响阳离子交换量的因素：n胶体数量、类型施有机肥？胶体数量、类型施有机肥？w蒙脱石蒙脱石60100水云母水云母2040w高岭石高岭石315含

13、水氧化铁铝微含水氧化铁铝微w有机胶体有机胶体200450n质地黏粒交换量大质地黏粒交换量大npH较高时，负电荷增多较高时，负电荷增多（二）阳离子的交换作用（二）阳离子的交换作用4.盐基饱和度盐基饱和度盐基饱和度，是指土壤胶体上所吸附的盐基离盐基饱和度，是指土壤胶体上所吸附的盐基离子（子（K、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+)占阳离子占阳离子交换量的百分比。交换量的百分比。BS交换性盐基总量（交换性盐基总量（cmol/kg）/阳离子交换阳离子交换量（量（cmol）100致酸离子致酸离子 H H+AlAl3+3+盐基离子盐基离子CaCa2+2+、MgMg2+2+、K K+、NHNH4 4+、N

14、aNa+、FeFe3+3+80%80%肥沃肥沃50%50%80%80%中等中等50%50%较低较低5.影响交换性阳离子有效度的因素影响交换性阳离子有效度的因素1）交换性离子的饱和度）交换性离子的饱和度：是指土壤吸附某离子的量占土壤阳离子交是指土壤吸附某离子的量占土壤阳离子交换量的百分数。某离子饱和度愈大，被交换量的百分数。某离子饱和度愈大，被交换而解吸的机会愈多，则有效度愈大换而解吸的机会愈多，则有效度愈大例：生产中集中施肥条施、穴施例：生产中集中施肥条施、穴施土壤土壤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%Ca的有效度的有效度甲甲

15、8675大大乙乙301033小小5.影响交换性阳离子有效度的因素影响交换性阳离子有效度的因素2）互补离子效应）互补离子效应互补离子与某种交换性离子共存的其他互补离子与某种交换性离子共存的其他交换性阳离子。交换性阳离子。互补离子吸附能力强，共存的阳离子有效互补离子吸附能力强，共存的阳离子有效性高。例：性高。例：3）粘土矿物类型：粘土矿物类型：蒙脱石，有效度低；高蒙脱石，有效度低；高岭石，高岭石，高 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(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

16、%Ca+60%Na2.344.36四、土壤的阴离子吸附与交换四、土壤的阴离子吸附与交换（1 1）易易于于被被土土壤壤吸吸收收的的阴阴离离子子 ：磷磷酸酸根根（H H2 2POPO4 4-HPOHPO4 42-2-POPO4 43-3-）、硅硅酸酸根根（HSiOHSiO3 3-、SiOSiO3 32-2-）和和某某些有机酸的阴离子（如草酸根）些有机酸的阴离子（如草酸根）（2 2）很少被吸收或根本不被吸收的阴离子：）很少被吸收或根本不被吸收的阴离子：如如ClCl-、NONO3 3-出现负吸附，极易随水流失。出现负吸附，极易随水流失。（3 3）介于上述两者之间的阴离子：）介于上述两者之间的阴离子：如

17、如SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3-、等等，土土壤壤吸吸收收的的能能力力很很弱弱例：施肥、浇水时应注意的问题？例：施肥、浇水时应注意的问题？第二节第二节 土壤酸碱性与缓冲性土壤酸碱性与缓冲性土壤酸碱性是土壤胶体固液相性质的综合表现，土壤酸碱性是土壤胶体固液相性质的综合表现，由溶液中游离的由溶液中游离的H或或OH显示出来，是重要的显示出来，是重要的化学性质化学性质一、土壤酸性的来源与类型一、土壤酸性的来源与类型二、土壤碱性的来源及指标二、土壤碱性的来源及指标三、影响土壤酸碱性的因素三、影响土壤酸碱性的因素四、土壤酸碱性对土壤养分和作物生长的影响四、土壤酸碱性对土

18、壤养分和作物生长的影响五、土壤酸碱性的调节五、土壤酸碱性的调节六、土壤缓冲性六、土壤缓冲性一、土壤酸性的来源一、土壤酸性的来源与类型与类型 （一）来源：（一）来源：（1）水的解离）水的解离（2）碳酸解离）碳酸解离（3）有机酸的解离）有机酸的解离（4）酸雨：）酸雨：pH小于小于5.6的化学物质（如的化学物质（如SO2）随降雨到地面。）随降雨到地面。（5）其它无机酸：硅酸、磷酸等。）其它无机酸：硅酸、磷酸等。（6）土壤中铝的水解：）土壤中铝的水解：Al3为致酸离子为致酸离子一、土壤酸性的来源与类型一、土壤酸性的来源与类型（二）土壤酸的类型（二）土壤酸的类型土壤活性酸是指与土壤固相处于平衡状态的土壤

19、活性酸是指与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的氢离子。土壤溶液中的氢离子。土壤潜性酸是指吸附在土壤胶体表面的交换土壤潜性酸是指吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（性致酸离子（H H和和AlAl3 3）.土壤潜性酸是活性酸的主要来源，它们始终处土壤潜性酸是活性酸的主要来源，它们始终处于动态平衡之中。两者可以相互转化。土壤中于动态平衡之中。两者可以相互转化。土壤中潜性酸的数量比活性酸大很多。但对作物产生潜性酸的数量比活性酸大很多。但对作物产生直接作用的是活性酸。直接作用的是活性酸。一、土壤酸性的来源与类型一、土壤酸性的来源与类型（三）土壤酸度的指标（三）土壤酸度的指标土壤活性酸常用酸性强度指标表示

20、，一土壤活性酸常用酸性强度指标表示，一般用般用pHpH值表示。值表示。土壤土壤pH 4.54.55.55.66.56.67.57.68.58.69.59.5 反应级反应级别别强酸强酸性性酸性酸性 微酸微酸性性 中性中性 微碱微碱性性 碱性碱性 强碱强碱性性土壤中的潜性酸有两种表示方法：土壤中的潜性酸有两种表示方法：(1)交换性酸交换性酸 也叫代换性酸，指用中性盐溶液也叫代换性酸，指用中性盐溶液通常用通常用氯化钾氯化钾(KCl)溶液溶液与土壤相互作用所测与土壤相互作用所测得的酸度，可以用得的酸度，可以用pH表示，也可以用每表示，也可以用每千克土壤中氢离子的厘摩尔数表示千克土壤中氢离子的厘摩尔数表

21、示(2)水解性酸水解性酸 是指用弱酸强碱盐溶液是指用弱酸强碱盐溶液(通常用通常用pH8.2的的1mol醋酸钠溶液醋酸钠溶液)处理土壤，所浸提处理土壤，所浸提出来的酸度，常用每千克土壤中氢离子出来的酸度，常用每千克土壤中氢离子的厘摩尔数表示。大于交换酸的厘摩尔数表示。大于交换酸二、土壤碱性的来源及指标二、土壤碱性的来源及指标（一）来源：碱性物质的水解（一）来源：碱性物质的水解1.碳酸钙的水解：石灰性土壤的碳酸钙的水解：石灰性土壤的pH受土壤空受土壤空气中气中CO2分压的控制分压的控制2.碳酸钠的水解：碳酸钠的水解：3.交换性钠的水解：以碳酸钠的形式存在交换性钠的水解：以碳酸钠的形式存在土壤胶体土

22、壤胶体土壤胶体土壤胶体-Na+H2O-H+NaOH二、土壤碱性来源及指标（二）指标：（二）指标：（1 1）pHpH值值（2 2）总碱度：是指）总碱度：是指10001000克土壤中碳酸根、克土壤中碳酸根、重碳酸根的厘摩尔数重碳酸根的厘摩尔数.（3 3）碱化度（）碱化度（ESPESP）：指土壤胶体吸附的）：指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。n5%5%10%10%轻度碱化轻度碱化n10%10%15%15%中度碱化中度碱化n15%15%20%20%强碱化强碱化n20%20%，含盐，含盐0.5%0.5%，pHpH9 9碱土碱土三、影响土壤酸碱性的因素

23、三、影响土壤酸碱性的因素1.气候因素气候因素:温暖湿润酸性土、寒冷干燥碱性土温暖湿润酸性土、寒冷干燥碱性土2.地形：高坡地形：高坡pH低，洼地低，洼地pH高。高。3.母质影响：基性岩、超基性岩土母质影响：基性岩、超基性岩土 壤偏碱；壤偏碱；酸性岩土壤偏酸酸性岩土壤偏酸4.生物因素：生物呼吸产生生物因素：生物呼吸产生CO2，有机质分解产生有机，有机质分解产生有机酸；植被作用酸；植被作用5.人为因素：施肥、浇水人为因素：施肥、浇水生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、氯化钾氯化钾生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙二氧化硫产生酸雨二氧化硫产生酸

24、雨四、土壤酸碱性对土壤养分和作四、土壤酸碱性对土壤养分和作物生长的影响物生长的影响（一）对土壤养分的影响（一）对土壤养分的影响1 1、土壤、土壤pH6.5pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高左右时，各种营养元素的有效度都较高2 2、pHpH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。有效度高。3 3、pH6pH67 7的土壤中，磷的有效度最高。的土壤中，磷的有效度最高。4 4、pH6.56.58.58.5的土壤中，有效性钙镁有效度较高的土壤中，有效性钙镁有效度较高5 5、在酸性和强酸性土壤中，铁锰铜锌等微量元素有、在酸性和强酸性土壤中，铁锰

25、铜锌等微量元素有效度高；效度高；6 6、pH66时，钼的有效度增加。在时，钼的有效度增加。在pH6.0pH6.07.07.0和和pH8.5pH8.5的碱性土壤中，硼的有效度较高。的碱性土壤中，硼的有效度较高。营养元素的有效性与pH的关系4 45 56 67 78 89 9N N、细菌、放线菌、细菌、放线菌CaCa、MgMgP PK KS SFeFe、MnMn、ZnZn、CuCu、CoCoMoMoB BpHpH（二）对植物生长的影响：（二）对植物生长的影响：大多数植物在大多数植物在pH6.07.5为宜（表）为宜（表）。酸性土指示植物：杜鹃属、越桔属、茶酸性土指示植物：杜鹃属、越桔属、茶花属、杉木

26、、松树、橡胶树、花属、杉木、松树、橡胶树、石灰性土指示植物：柏属、石灰性土指示植物：柏属、苍耳、甘草、苍耳、甘草、蜈蚣草等蜈蚣草等碱土指示植物：碱蓬、芨芨菜等碱土指示植物：碱蓬、芨芨菜等 大田作物大田作物 园艺作物园艺作物 林业植物林业植物 名称名称适宜适宜pH pH 名称名称适宜适宜pH pH 名称名称适宜适宜pH pH 水稻水稻6.0-7.06.0-7.0胡萝卜胡萝卜5.0-6.05.0-6.0 槐树槐树6.0-7.06.0-7.0小麦小麦6.0-7.06.0-7.0番茄番茄6.0-7.06.0-7.0白杨白杨6.0-8.06.0-8.0大麦大麦6.0-7.56.0-7.5西瓜西瓜6.0-

27、7.06.0-7.0洋槐洋槐6.0-8.06.0-8.0大豆大豆7 7.0 0-8 8.1 1南瓜南瓜6 6.5 5-8 8.0 0松树松树5.0-6.05.0-6.0玉米玉米6 6.0 0-7 7.5 5黄瓜黄瓜6.0-8.06.0-8.0栋树栋树5.0-6.05.0-6.0棉花棉花6.0-8.06.0-8.0柑柑 梅梅5.0-6.05.0-6.0泡桐泡桐6.0-8.06.0-8.0马铃薯马铃薯4.8-5.44.8-5.4杏杏6.0-8.06.0-8.0油桐油桐6.0-8.06.0-8.0向日葵向日葵6.0-8.06.0-8.0苹果苹果6.0-8.06.0-8.0榆树榆树6.0-8.06.0

28、-8.0甘蔗甘蔗6.0-7.06.0-7.0桃、梨桃、梨6.0-8.06.0-8.0掸树掸树5.0-6.05.0-6.0花生花生5.5-6.55.5-6.5核桃核桃6 6.0 0-8 8.0 0冷杉冷杉5.0-6.05.0-6.0烟草烟草5.0-6.05.0-6.0茶茶5 5.0 0-5 5.5 5银杏银杏6.0-7.06.0-7.0紫花苜蓿紫花苜蓿7.0-8.57.0-8.5板栗板栗5.0-6.05.0-6.0云杉云杉5.0-6.05.0-6.0五、土壤酸碱性的调节五、土壤酸碱性的调节 1、调调节节酸酸性性土土壤壤，最最常常用用的的方方法法是是施施加加石石灰灰，我我国国多多用用氧氧化化钙钙或

29、或氢氢氧氧化化钙钙，而而国国外外常常用用碳碳酸酸钙钙粉粉末末。过过量量使使用用石石灰灰，会会导致土壤板结。导致土壤板结。2、调调节节碱碱性性土土壤壤，常常使使用用石石膏膏（CaSO4）或或硫硫酸酸亚亚铁铁或或硫硫磺磺等等使使用用石石膏膏是是通通过过离离子子代代换换作作用用把把土土壤壤中中有有害害的的钠钠离离子子代代换出来，在结合灌水使之淋洗出去。换出来，在结合灌水使之淋洗出去。六、土壤缓冲性六、土壤缓冲性 q（一）、土壤缓冲性的概念及作用（一）、土壤缓冲性的概念及作用q土壤缓冲性土壤缓冲性是指土壤抗衡酸碱物质、减是指土壤抗衡酸碱物质、减缓缓pH变化的能力。变化的能力。q广义上，土壤对酸碱物质、

30、营养元素、广义上，土壤对酸碱物质、营养元素、污染物质、氧化还原都具有缓冲性。污染物质、氧化还原都具有缓冲性。q缓冲性使土壤缓冲性使土壤pH值在自然条件下不致于值在自然条件下不致于因外界条件改变而剧烈变化，有利于营因外界条件改变而剧烈变化，有利于营养元素平衡供应，维持一个适宜的植物养元素平衡供应，维持一个适宜的植物生活环境。生活环境。q（二）（二）土壤缓冲作用的机制：土壤缓冲作用的机制：q交换性阳离子体系交换性阳离子体系q碳酸盐体系碳酸盐体系q硅酸盐体系硅酸盐体系q铝体系铝体系q有机酸体系有机酸体系（三）土壤酸碱缓冲容量（三）土壤酸碱缓冲容量缓冲容量是指使单位土壤改变一个单位缓冲容量是指使单位土

31、壤改变一个单位pH所需的酸或碱量，是土壤酸碱缓冲能所需的酸或碱量，是土壤酸碱缓冲能力强弱的指标。力强弱的指标。缓冲性大小关系到土壤酸碱性稳定性及改缓冲性大小关系到土壤酸碱性稳定性及改变土壤变土壤pH值需要物质的多少。值需要物质的多少。（四）影响土壤酸碱缓冲性的因素（四）影响土壤酸碱缓冲性的因素1、土壤无机胶体、土壤无机胶体土壤胶体的阳离子交换量愈大，缓冲性土壤胶体的阳离子交换量愈大，缓冲性愈强。愈强。2、土壤质地、土壤质地粘土粘土壤土壤土砂土，砂土，3、土壤有机质、土壤有机质表土的有机质含量较底土的高，缓冲性表土的有机质含量较底土的高，缓冲性也是表土较底土强。也是表土较底土强。第三节第三节 土

32、壤氧化还原反应土壤氧化还原反应 土壤氧化还原反应是土壤的一个重要化学土壤氧化还原反应是土壤的一个重要化学性质，对物质的迁移和转化、养分的生物性质，对物质的迁移和转化、养分的生物有效性、污染物质的毒性有深刻影响有效性、污染物质的毒性有深刻影响一、土壤氧化还原体系一、土壤氧化还原体系二、土壤氧化还原电位及其影响因素二、土壤氧化还原电位及其影响因素三、氧化还原电位对作物生长的影响三、氧化还原电位对作物生长的影响 一、土壤氧化还原体系一、土壤氧化还原体系土壤中主要的氧化剂是氧。土壤中主要的氧化剂是氧。土壤中的还原剂主要是有机质。土壤中的还原剂主要是有机质。可分为无机体系和有机体系两大类（可分为无机体系

33、和有机体系两大类（P99P99）n无机体系主要有氧体系、铁体系、锰体无机体系主要有氧体系、铁体系、锰体系、硫体系、氮体系和氢体系系、硫体系、氮体系和氢体系n有机体系：能起氧化还原反应的有机酸有机体系：能起氧化还原反应的有机酸类、酚、醛类和糖类等化合物。类、酚、醛类和糖类等化合物。二、土壤氧化还原电位及其影响因素二、土壤氧化还原电位及其影响因素(一一)概念概念土壤溶液氧化态物质和还原态物质在氧化还原电土壤溶液氧化态物质和还原态物质在氧化还原电极上达到平衡时的电极电位，称为氧化还原电极上达到平衡时的电极电位，称为氧化还原电位，用位，用Eh表示，单位为表示，单位为mV。Nernst公式：公式：EhE

34、0RT/nFlog氧化态氧化态/还原态还原态 式式中中，Eo为为标标准准氧氧化化还还原原电电位位，它它是是指指在在体体系系中氧化剂浓度和还原剂浓度相等时的电位中氧化剂浓度和还原剂浓度相等时的电位 n为氧化还原反应中的电子转移数目为氧化还原反应中的电子转移数目R8.313J/.mol，F96500库仑库仑（二）影响土壤氧化还原电位的因素（二）影响土壤氧化还原电位的因素 土壤的通气性土壤的通气性 土壤中易分解的有机质土壤中易分解的有机质 淹水下，施用新鲜有机肥料，淹水下，施用新鲜有机肥料，Eh值急剧下降值急剧下降土壤中易氧化物质或易还原物质土壤中易氧化物质或易还原物质 铁、锰较多的土壤，灌水后铁、

35、锰较多的土壤，灌水后 Eh 不易迅速下降，不易迅速下降，其原因是具有其原因是具有“缓冲能力缓冲能力”。植物根系的代谢作用植物根系的代谢作用 植物根系分泌有机酸物质，降低根际植物根系分泌有机酸物质，降低根际 pH 值。值。pH值值Eh/pH接近于接近于59mV。Eh随随pH值升高下降。值升高下降。三、氧化还原电位对作物生长的影响三、氧化还原电位对作物生长的影响 q1.对作物的影响：对作物的影响：q吸收氧化态养分：吸收氧化态养分：H2PO4-、HPO4 2-、SO42-q吸收还原态养分：吸收还原态养分：Fe 2+、Mn 2+q氮素：氧化态（氮素：氧化态（NO3-）或还原态）或还原态 NH4+都能被

36、植都能被植物吸收，旱地以物吸收，旱地以 NO3-为主，水地以为主，水地以 NH4+为主为主q旱地土壤以旱地土壤以300mV作为氧化还原状态的分界线作为氧化还原状态的分界线q2.调节氧化还原电位的措施调节氧化还原电位的措施q加强耕作管理，调节土壤通气性加强耕作管理，调节土壤通气性q改善土壤质地改善土壤质地q加强排水灌溉加强排水灌溉q调节土壤有机物质含量及状态调节土壤有机物质含量及状态第四节第四节 土壤养分状况土壤养分状况 一、土壤中养分的存在形态及其有效性一、土壤中养分的存在形态及其有效性 二、土壤中养分的循环转化二、土壤中养分的循环转化 三、土壤的保肥性、供肥性及其调节三、土壤的保肥性、供肥性

37、及其调节 一、土壤中养分存在形态及其有效性一、土壤中养分存在形态及其有效性 N土壤全氮土壤全氮水解性水解性含量含量5070%无机态氮无机态氮（5%）NO3N，NO2N，少量，少量 NH4+N溶液态溶液态交换态交换态固定态固定态有机态氮有机态氮（95%）水溶性水溶性含量含量5%氨基酸氨基酸胺盐胺盐酰胺类化合物酰胺类化合物蛋白质蛋白质多肽多肽核蛋白核蛋白非水解性非水解性含量含量30%杂环态化合物等杂环态化合物等速速效效氮氮碱碱解解氮氮缓缓效效氮氮P土壤全磷土壤全磷有机态磷有机态磷 植素类、核酸类、磷脂类等植素类、核酸类、磷脂类等 占全磷量的占全磷量的1030%无机态磷无机态磷占全磷占全磷70%以上

38、以上磷酸钙镁类化合物磷酸钙镁类化合物 如如（CaP)Ca(H2PO4)2 CaHPO4 Ca3(PO4)2 Ca4H(PO4)3 Ca5(PO4)3F 磷酸铁和磷酸铝类磷酸铁和磷酸铝类化合物化合物 如如 (FeP、AlP）Fe(OH)Fe(OH)2 2H H2 2POPO4 4 AI(OH)AI(OH)2 2H H2 2POPO4 4闭蓄态磷闭蓄态磷由氧化铁胶膜或类似由氧化铁胶膜或类似物质包被着的磷酸盐物质包被着的磷酸盐有有效效磷磷K1、矿物态钾、矿物态钾 90%以上，土壤中的含钾矿物，如以上，土壤中的含钾矿物，如钾长石、白云母等，属于无效性钾。钾长石、白云母等，属于无效性钾。2、固定态钾、固

39、定态钾 非交换性钾，粘土矿物晶格中的钾，非交换性钾，粘土矿物晶格中的钾，它和黑云母中的钾是缓效性钾。它和黑云母中的钾是缓效性钾。3、交换性钾、交换性钾 土壤胶体表面吸附的钾离子。土壤胶体表面吸附的钾离子。4、水溶性钾、水溶性钾 土壤溶液中的钾离子。土壤溶液中的钾离子。微量元素微量元素矿物态矿物态：存在于固体矿物中存在于固体矿物中交换态交换态：吸附于胶体表面的离子吸附于胶体表面的离子溶解态溶解态：大多为离子形态大多为离子形态水水微量元素微量元素土粒土粒矿物矿物二、土壤中养分的循环转化二、土壤中养分的循环转化（一）氮（一）氮土壤中氮素的转化土壤中氮素的转化（1）有机态氮的矿化过程）有机态氮的矿化过

40、程 氨化作用氨化作用 氨基酸在微生物和酶的参与下分解，释放出氨的作氨基酸在微生物和酶的参与下分解，释放出氨的作用。用。（2）硝化作用）硝化作用 氨态氮经两种特殊细菌的作用氧化成硝酸的过程。氨态氮经两种特殊细菌的作用氧化成硝酸的过程。亚硝化细菌和硝化细菌亚硝化细菌和硝化细菌（3）反硝化作用）反硝化作用 通气不良或有机质较多的土壤中，反硝化细菌把硝态氮还原为通气不良或有机质较多的土壤中，反硝化细菌把硝态氮还原为亚硝态氮，亚硝态氮，N2或或 N2O、NO等气体损失作用。等气体损失作用。（4）铵的固定）铵的固定 铵离子进入铵离子进入2 1型粘粒矿物硅氧片中被固定。型粘粒矿物硅氧片中被固定。（二）磷的循

41、环转化（二）磷的循环转化土壤溶液磷土壤溶液磷沉淀态磷沉淀态磷肥料磷肥料磷吸附态磷吸附态磷生物结合态磷生物结合态磷有效态有机磷有效态有机磷无效态有机磷无效态有机磷沉淀沉淀溶解溶解吸吸附附解解吸吸生物生物固定固定矿化矿化土壤中磷的固定及其机制土壤中磷的固定及其机制土土壤壤中中速速效效磷磷化化合合物物转转变变为为缓缓效效性性状状态态，称称为为土土壤壤固固磷作用。主要有三种固磷机制：磷作用。主要有三种固磷机制：（1）化学沉淀机制）化学沉淀机制 生成难溶性的羟基磷酸盐和磷酸钙盐。生成难溶性的羟基磷酸盐和磷酸钙盐。（二）表面反应机制（二）表面反应机制 发生在酸性土壤固相表面，被吸发生在酸性土壤固相表面，被

42、吸附。附。（三）闭蓄机制（三）闭蓄机制 土壤磷酸盐被不溶性的铁铝质或钙质土壤磷酸盐被不溶性的铁铝质或钙质胶膜所包被，失去其有效性。胶膜所包被，失去其有效性。（四）生物固磷：微生物分解有机质时，有机残体（四）生物固磷：微生物分解有机质时，有机残体C/P比大于比大于200-300时发生固磷作用。时发生固磷作用。（三）土壤钾的循环转化（三）土壤钾的循环转化矿物钾（无效钾）矿物钾（无效钾）交换性钾（速效钾）交换性钾（速效钾）非交换性钾（缓效钾）非交换性钾（缓效钾）溶液钾（速效钾）溶液钾（速效钾）随水流失随水流失植物吸收植物吸收风化风化风化风化风化（极微）风化（极微）风化（极微）风化（极微）吸附吸附解吸

43、解吸固定固定释放释放三、土壤的保肥性、供肥性及其调节三、土壤的保肥性、供肥性及其调节 1.土壤保肥性土壤保储养分的性能，即土壤吸收性。土壤吸收性指土壤吸持各种离子、分子、气体和悬浮体的能力。土壤保肥的方式n（1）机械吸收：土壤对颗粒物质的机械阻留。n（2）物理吸收：土粒吸附分子态物质于表面以减少其表面能。n（3）化学吸收）化学吸收：一些可溶性盐类与：一些可溶性盐类与土壤中某些物质起化学反应，生成溶土壤中某些物质起化学反应，生成溶解度很低的化合物，保存在土壤中而解度很低的化合物，保存在土壤中而免于淋失，这种作用称化学吸收又叫免于淋失，这种作用称化学吸收又叫化学固定。化学固定。n（4）物理化学吸收

44、：）物理化学吸收：土壤胶体吸附土壤胶体吸附的离子可与土壤溶液中的同号离子交的离子可与土壤溶液中的同号离子交换而达到动态平衡，称为物理化学吸换而达到动态平衡，称为物理化学吸收。收。n（5）生物吸收：）生物吸收：植物根系和微生物植物根系和微生物选择吸收土壤中的养分叫生物吸收。选择吸收土壤中的养分叫生物吸收。2.土壤供肥性土壤供应养分的数量、强土壤供肥性土壤供应养分的数量、强度和持续性。度和持续性。判断：判断：n作物长相：形态、长势、产量、品质作物长相：形态、长势、产量、品质n土壤形态：耕作层、土色、质地、结土壤形态：耕作层、土色、质地、结构构n 施肥效应：砂土施肥效应：砂土“饿不得饱不得饿不得饱不

45、得”n室内化验结果：有机质，室内化验结果：有机质，CEC、盐基、盐基饱和度、有效养分饱和度、有效养分3.土壤保肥供肥性调节土壤保肥供肥性调节（1）增施有机肥，改善土壤物理、化学、）增施有机肥，改善土壤物理、化学、生物性质，提高作物需要的有机无机养分。生物性质，提高作物需要的有机无机养分。（2）合理施用化肥，调节阳离子组成，）合理施用化肥，调节阳离子组成，改善养分供应状况改善养分供应状况（3）建立合理的耕作制度，用地养地相）建立合理的耕作制度，用地养地相结合，进行合理轮作。结合，进行合理轮作。（4）合理耕作改土，深耕浅耕相结合）合理耕作改土，深耕浅耕相结合（5）合理灌排，以水促肥）合理灌排，以水

46、促肥思考题思考题1 1、试述土壤胶体的种类和构造。、试述土壤胶体的种类和构造。2 2、试试述述土土壤壤胶胶体体的的特特征征及及其其对对土土壤壤理理化化性性质的影响？质的影响？3 3、为为什什么么南南方方土土壤壤的的阳阳离离子子交交换换量量常常小小于于北方土壤？北方土壤？4 4、如如何何理理解解土土壤壤阳阳离离子子交交换换作作用用对对土土壤壤肥肥力的重要性？力的重要性？5 5、试比较活性酸和潜性酸的区别和联系、试比较活性酸和潜性酸的区别和联系6 6、试述影响土壤酸碱性的因素。、试述影响土壤酸碱性的因素。思考题思考题7 7、什么是土壤缓冲性？有什么作用？、什么是土壤缓冲性？有什么作用？8 8、试试述述土土壤壤酸酸碱碱性性和和作作物物生生长长的的关关系系，如如何何调调节节土壤的酸碱性？土壤的酸碱性？9 9、试试述述土土壤壤氧氧化化还还原原状状况况和和作作物物生生长长的的关关系系。如如何调节土壤的氧化还原状况？何调节土壤的氧化还原状况？1010、简述土壤养分的存在形态及对植物的有效性。、简述土壤养分的存在形态及对植物的有效性。1111、简述土壤养分的无效化和有效化过程。、简述土壤养分的无效化和有效化过程。1212、什么是土壤保肥性和供肥性？如何进行调节？、什么是土壤保肥性和供肥性？如何进行调节？