土壤的基本性质.ppt

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1、第三章 土壤的基本性质,土壤的性质可以大致分为物理性质、化学性质及生物性质三个方面，三类性质相互联系、相互影响，共同制约着土壤的水、养、气、热等肥力因子状况，并综合地对植物产生影响。,第一节 土壤质地第二节 土壤结构第三节 土壤孔隙性第四节 土壤的离子吸附与代换性能第五节 土壤酸碱性及缓冲性能第六节 土壤的氧化还原状况,第三章 土壤的基本性质,第一节 土壤质地,土壤是由不同的颗粒粒级所组成的，土壤中各粒级土粒所占的重量百分比称为土壤的颗粒组成，这种粒级间的重量百分比又被称为土壤的机械组成；在不同的土壤中，颗粒的粗细配比或机械组成是千差万别的，这就导致了土壤的砂黏性及与之相关的一系列性质的不同；

2、通俗的讲，土壤质地就是指土壤的砂黏性，它是机械组成的外在表现形式；,根据土粒的成分，可分为矿物质土粒和有机质土粒两种，前者数目占绝对优势，而且在土壤中长期稳定地存在，构成土壤的固相骨架，后者或者是有机残体的碎屑，极易被小动物吞噬和微生物分解掉，或者是与矿质土粒结合而形成复粒，因而很少单独地存在，所以通常所指的土粒，专指矿质土粒；固相骨架中的矿质土粒可以单独地存在，称为单粒，但许多单粒也能聚集成复粒，通常所说的土粒，均指矿质土粒中的单粒。,土粒的种类,土壤颗粒绝非标准球形，是各种不规格形状的，那么，粒径的含义就并非它们的真实直径或半径。-当量粒径当量粒径（有效直径）equivalent diam

3、eter or effective diameter of soil particle:与同质的标准球形颗粒沉降速度相同的土粒直径或半径（建立在颗粒分析方法上）,土壤粒级,土壤粒级,按土粒的大小，分为若干组，称为土壤粒级。如何把土粒按其大小分级，各粒级间的分界点定在哪里，至今尚缺公认的标准。,基本粒级,土壤矿物,原生矿物：在风化过程中化学结构和成分未改变的矿物，常见的有石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。,次生矿物：原生矿物在母质或土壤的形成过程中，经化学分解、破坏而形成的，包括次生的层状硅酸盐类、含水氧化物类以及少量残存的简单盐类,颗粒愈小，氧化物多，营养程度高；颗

4、粒愈粗，SiO2多，土壤愈贫瘠。,矿质土粒的化学组成,各级土粒的物理性质和物理机械性质,土壤的质地分类,1.机械组成：不同粒级颗粒的组成比例（百分比）。实质就是三种粒级颗粒的重量百分比。简单地从粒径大小把土壤颗粒分为砂粒、粉粒和粘粒3级，再分别称重，获得百分含量比。自然界各地土壤由于成土条件不同，机械组成不同，这是土壤性状的空间变异性，当机械组成相近似，土壤性状可能有相似之处；只有机械组成差异很大时，它们基本性状才有很大差异。因此，有必要按照机械组成相似性进行土壤分类-质地,2.质地(soil texture):根据机械组成划分的土壤类型注意:质地既有定量概念(以机械组成为依据划分的)，也有定

5、性的内容(如人的感觉和它的生产性状)质地主要表达的是土壤中占优势粒级的颗粒，但任何质地类型土壤决非由一种粒级的颗粒组成。质地属于土壤的静态物理性质（因为相对变化较小，但绝不是永远不变的）质地是以土壤机械组成为指标体系，以基本理化性状为科学依据进行分类的。目前有许多分类制。-如何分类？,土壤的质地分类,国际分类制,以粘粒含量为主要标准，按砂粒、粉砂粒和粘粒3种粒级的质量百分数分类，共分4类12级。,国际土壤质地分类标准,美国分类制,根据砂粒、粉粒、粘粒3个粒级的比例，划定12个质地名称,卡钦斯基质地制,按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤划分为9级,中国质地制,针对我国南、北方土壤质地名称和差异

6、，综合划分为3类12种,在城市绿地中，往往混有数量不等的砖砾等块体，对土壤性质（质地）有一定的影响，可按砖砾所占体积进行分类。,土壤的质地分类,土壤中所含砖砾成分多少的分类,中国土壤质地分布规律,质地与土壤肥力的关系,质地是决定土壤蓄水、透水、保肥、供肥、保温、导热和可耕性等性质的重要因素，因此，不同质地的土壤其肥力特征和生产性状有很大的差异；砂土、壤土、粘土是土壤质地的三个基本类别。,质地与土壤肥力的关系,砂质土,1.水分与通气特征由于砂粒颗粒较粗，孔隙较大，故通气透水性良好，但因毛细管少，水分易流失，抗干旱能力弱。2.养分特征砂质土的矿物成分较单一，且有机质含量低，故养分含量低，同时又由于

7、缺乏粘粒和腐殖质等胶体物质，吸附能力差，故保肥能力差，但施少量肥料就能见效。,质地与土壤肥力的关系,砂质土,3.温度特性由于水分少，空气易进入，所以土温上升快，尤其是春季，砂质土热容量小，降温亦快，昼夜温差大。4.植物扎根和耕作性能砂质土疏松，植物易于扎根，用作苗圃和花圃时也易起苗，耕作性能好，易耕省力，黏结性弱，易耕期长，耕后很少结块。,质地与土壤肥力的关系,砂质土,5.生产特性砂质土由于通气性好，土温高，疏松，所以播种植物出苗早、齐、全；但由于养分含量低，保肥能力差，所以养分往往后期供应不足，植物易早衰，这种特性农民称之为“发小苗不发老苗”，所以在植物的旺盛生长季节进行适量的追肥，对砂质土

8、来说往往是必要的。,生长期短、耐旱、耐瘠的作物宜在砂质土上生长；,马铃薯与砂质土,质地与土壤肥力的关系,粘质土,1.水分特征粘质土颗粒细小，毛管孔隙多，故保水能力强，但通气透水性差，土体内水流不畅，亦受涝害。2.养分特征粘质土矿物成分复杂，且有机质含量往往较高，故养分含量丰富，由于富含粘粒和腐殖质等胶体物质，吸附能力强，故保肥能力强，肥料不易流失，肥效较长，但施肥后见效慢，施肥量少时肥效常不显著，有时还会导致肥料的无效化。,质地与土壤肥力的关系,粘质土,3.温度特性粘质土由于保水力强，故土温变化幅度较小，温度条件比较稳定，升温、降温都较缓慢，早春土温不易升高。4.植物扎根和耕作性能粘质土紧实，

9、且具有粘性，所以不利于植物扎根，苗圃和花圃起苗时也易断根，粘质土的黏结性、黏着性和可塑性都很强，耕作阻力大，易耕期短，且耕后易结块，耕作质量不高。,质地与土壤肥力的关系,粘质土,5.生产特性粘质土黏重紧实，通透性差，早春土温偏低，不利于植物的出苗，常出现缺苗或苗势弱，出苗较晚，但到后期由于土温升高和养分供应的持续性，植物生长状况可能大为改善，这种特点农民称之为“发老苗不发小苗”。树苗和花苗生产中，黏土是一大忌，除了生产性能不好外，还极易在起苗时断根，严重影响苗的质量。,水田较为理想的质地类型为粘土,蒙金土在华北平原，砂土剖面中有中位或深位粘土夹层，土壤上层的质地以砂质为主，透水通气良好，可迅速

10、接纳较大的降水量，防止地面径流，减少水土流失。下层质地偏粘，起保水托肥作用，减少养分下渗流失，又有回润水分的能力。这种质地剖面即发育小苗又发育老苗，对土壤水，肥，气，热状况调节较好，适宜于作物生长,质地与土壤肥力的关系,壤质土,砂质土和粘质土虽然各有优点，但同时也各有严重的缺点，可见，无论是砂质还是粘质，都不是最理想的土壤质地；壤质土介于砂质土和粘质土之间，兼有两者的优点，同时又在很大程度上避免了二者的缺点，具有良好的水、气、热状况和协调能力，耕作性和扎根性能大都良好，在生产上“既发小苗，又发老苗”，所以壤质土是较为理想的土质类别，适于生长的植物种类也最多，在绿化生产和绿地建植中，过砂或过粘的

11、土壤质地往往都需要改良。,不同质地土壤基本性状,各种作物对土壤质地的要求各种作物的生物学特性及耕作栽培要求不同，所需的土壤条件也不同，土壤质地是重要的条件之一；通常生长期短的作物宜于在砂质土上生长，后期不至营养跟不上，耐旱耐瘠薄的作物（芝麻、高粱）以及要求早熟的作物宜于在砂质土上生长，需肥较多的作物宜于在粘壤至粘土中生长。,不同质地土壤的利用和改良,土壤质地改良1、客土法土壤质地过砂或过粘均对植物生长不利，因此应采取相应的改良措施；客土，即通过砂掺粘或粘掺砂，是一个有效的措施，但客土时的土方量和人工量很大，可逐年进行；客土一般是就地取材，翻淤压砂或翻砂压淤，引洪漫淤（一年洪水三年肥）-宁夏河套

12、平原的灌淤土,不同质地土壤的利用和改良,客土喷播边坡绿化技术客土喷播是以团粒剂使客土形成团粒结构，加筋纤维在其中起到类似植物根茎的网络加筋作用，从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀，牢固透气，与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构。,客土喷播边坡绿化技术技术要点：喷播基材：这是保证喷播成功的重要因素，泥炭土是喷播的好材料，可加木纤维按一定比例混合使用，可在岩石坡面上进行喷播，一般喷播厚度在1020cm挂网：先把锚钉按一定的间距固定在石壁上，然后挂网；草种选择：所喷播的草种应是根系发达，耐旱耐瘠薄的多年生品种（抗冻性）；混播：利用草本的互补性，如深根植物与浅根植物，本地植物与外地植物，发育早

13、于发育晚植物进行混合喷播。,2.增施有机肥料改良质地性3.生物改良，营造农田防护林网，种植绿肥作物等防风固沙。4.因土种植，扬长避短，充分发挥不同质地土壤生产潜力，农谚说“砂地棉花，胶土瓜（南瓜）,石子地里种芝麻”，说明根据作物土宜特性安排种植能收到增产效果。,不同质地土壤的利用和改良,土壤质地测量,土壤质地测量,（一）搓试法,原理：可塑性和粘结性,砂土，不论加水多少都不能搓成条或片；沙壤土，湿时可搓成大拇指粗的土条，再细即断；轻壤土，湿时可搓成直径3毫米土条，弯曲或提起一端即断裂；中壤土，湿时可搓成直径3毫米土条，拿起一端不断，但弯曲成直径3厘米圆圈即断裂；重壤土，湿时可搓成直径2毫米土条，

14、弯曲成直径23厘米圆圈不断，压扁有裂纹；粘土，土质滑腻，湿时可搓成直径2毫米以下的土条，易弯曲成小环，压扁无裂纹。,土壤质地测量,土壤质地测量,（二）机械分析,样品准备,分级定量,去除胶结剂,分散颗粒,筛分（0.2mm）,沉降法,沉降法,吸管法,比重计法,第二节 土壤结构,土壤是由许多大小、形状各异的土团、土块或土片等构成的，它们被称为土壤团聚体或土壤结构体；土壤团聚体是在土壤形成和发育过程中，由更小的无机和 有机颗粒以一定空间排列，垒结成了一定空间范围内的土壤体，这就是形态学上所指的土壤结构；土壤结构是由结构体的大小、形状、稳定性及空间排列形式体现出来的，土壤有不同的结构类型。,结构体类型及

15、特性,土壤结构与肥力的关系,土壤水、养、气、热等肥力因素的协调与否与结构有密切关系，不同结构的土壤，其肥力特征差异很大。1.块状、核状、片状、棱柱状结构的肥力缺陷土壤中的块状结构体较多时，结构体中间出现大的空隙，会造成漏水、透风，大块内部根系也不易穿入，在培育树木或花卉草坪的实生苗时，块状结构的土壤易造成缺苗或草皮“花斑”，所以应通过精细整地使之破碎。,麦子不怕草，就怕坷垃咬,土壤结构与肥力的关系,1.块状、核状、片状、棱柱状结构的肥力缺陷核状结构的土壤往往过于紧实，根系难以生长，耕翻后结构体内的养分也不易被植物吸收利用，所以一般植物生长不良；片状结构的土壤也由于土粒的排列紧密，对通透性和植物

16、扎根都不利；棱柱状结构为底土的结构类型，结构体之间的裂隙往往过大，漏水、漏肥，结构体内部坚硬紧实，根系难以伸入，通气不良，微生物活性弱。,土壤结构与肥力的关系,2.团粒结构的肥力特点在所有的土壤结构类型中，团粒结构具有对土壤水、养、气、热等肥力因素协调供应的能力，因此是最理想的结构类型，团粒结构的肥力特点主要表现在以下几个方面：水、气、热的协调；良好的供肥性和保肥性；良好的物理机械性能。,土壤结构与肥力的关系,水、气、热的协调；团粒结构的土壤具多孔性，且毛管孔隙和非毛管孔隙间有恰当的比例，因而使土壤中的水分和空气处于协调状态。团粒结构既能通气透水，又能蓄水保水，使土壤的湿度状况和通气状况都比较

17、适中，同时也大大改善了土壤的增温、保温性能。,土壤结构与肥力的关系,良好的供肥性和保肥性团粒主要是靠有机质胶结而成的，而有机质中贮藏着丰富的养分，团聚体间的非毛管孔隙中空气充足，适于好气微生物活动，养分转化快，产生的速效养分多，供肥性能良好，而团聚体内部的毛管孔隙大多为水充满，适于嫌弃微生物活动，有机质分解慢，有利于腐殖质和养分的积累与保存，保肥性能好，所以团粒结构的土壤往往有良好的养分状况，能持久地供应植物各种必需的养分。,砂粒,砂 粒,粉粒,粉粒,粘粒,腐殖质,团粒结构,土壤结构与肥力的关系,良好的物理机械性能团粒结构体是近圆形的，所以团聚体之间主要是靠较小的点、面相互接触，土团排列疏松，

18、黏结性弱，利于根系生长，也利于耕作，这种性质对苗圃和花圃来说非常重要。,第三节 土壤孔隙性,土壤是一个疏松多孔的物质体系，土粒与土粒之间，或团聚体与团聚体之间都存在大小不等、形状各异的孔隙，它们共同组成土壤的孔隙系统；土壤孔隙是土壤水分、空气存在和植物根系活动的场所，也是物质和能量交换的渠道；土壤孔隙性，包括土壤孔隙的多少、大小、比例和性质等，关系着土壤中水、养、气、热的协调，对土壤的生物活性和植物的生长发育都有重大影响。,一、土壤孔隙的类型与性质,非毛管孔隙：大孔隙，孔隙直径大于0.1mm，无毛管作用，无保水、蓄水的能力，但易于通气透水，决定着土壤的通透性和排水性能，容气孔隙。,毛管孔隙：土

19、壤中的较小孔隙，孔隙直径为0.0010.1mm，具有毛管作用，可以靠毛管力吸持水分，因而决定着土壤的蓄水性能，容水孔隙。,无效孔隙：土壤中的极细孔隙，孔隙直径小于0.001mm，吸持水分的能力很大，水分基本上不能运动，植物难以利用，因此是非活性孔隙。,毛管水上升高度决定了对地下水的利用，也决定了盐碱土的形成,在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区，降水量小，蒸发量大，溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。夏季雨水多而集中，大量可溶性盐随水渗到下层或流走，这就是“脱盐”季节；春季地表水分蒸发强烈，地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层，这是主要的“返盐”季节。东北、华北、半干旱地区的盐碱土有

20、明显的“脱盐”“返盐”季节，而西北地区，由于年降水量很少，土壤盐分的季节性变化不明显。,二、土壤孔隙度,土壤孔隙的多少以孔隙度表示，土壤孔隙度是指单位体积自然状态下（非临时性的人为压实或疏松）的土壤中，所有孔隙体积占土壤总体积的百分率；这种土壤孔隙度称为土壤总孔隙度，由于土壤孔隙有三种类型，所以土壤孔隙度可以分解为三部分非毛管孔隙度、毛管孔隙度和无效孔隙度。土壤孔隙度是难以直接测定的，在实际工作中一般是根据土壤的比重和容重来进行计算。,二、土壤孔隙度,砂土的孔隙粗大，但孔隙数目少，故孔度小，粘土的孔隙狭细而数目多，故孔度大，一般来说，砂土的孔度为30%45%，壤土为40%50%，粘土为45%6

21、0%,三、土壤孔隙状况及影响因素,土壤的孔隙状况，包括总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度及其比例，决定着土壤水、养、气、热的协调，尤其是对水、气关系影响最为显著；一般土壤的总孔隙度在35%65%之间，最适宜区为50%60%，其中，非毛管孔隙占20%到40%为好，这样才能保证良好的通气透水性，同时也具有良好的保水性；单用孔隙度指标来评价土壤的孔隙状况有时并不准确，如块状和柱状结构的土壤。,三、土壤孔隙状况及影响因素,影响土壤孔隙状况的因素主要有质地、结构、有机质含量等。1.质地土壤质地越粗，孔隙数量越少，总孔隙度越小，土壤质地越细，孔隙数量越多，总孔隙越大；砂质土通气透水性好，但保水性差，粘质土

22、通气透水性差，但保水性好；壤土既具有高的总孔隙度，其非毛管孔隙和毛管孔隙又有适当的比例，所以孔隙状况最好，水、气调节性能最佳。,三、土壤孔隙状况及影响因素,土壤质地与孔隙状况的关系（华北平原）,三、土壤孔隙状况及影响因素,2.结构土壤结构的形成使土壤孔隙明显增加，尤其是具有良好团粒结构的土壤，除团聚体内部的毛管孔隙外，又增加了团聚体之间的大孔隙，因而总孔隙度增加，且大小孔隙比例适当，水气关系能够协调，然而在柱状结构的土壤中，结构体间大的裂缝易漏水、漏肥。3.有机质含量有机质能明显提高土壤孔隙度，原因：有机质本身疏松多 孔，故有机质含量越高，孔隙度越高，较高有机质有利于土壤团粒结构的形成，间接改

23、善了土壤的孔隙状况。,三、土壤孔隙状况及影响因素,4.紧实度紧实的土壤孔隙度小，疏松的土壤孔隙度大。5.土壤层次不同的土壤层次，其质地、结构、有机质含量、紧实度等皆不同，故孔隙状况各异，一般表层土壤结构好，有机质含量高，且较疏松，故孔隙度较高，孔隙状况也较好，而下层土壤则相反，如森林土壤表层孔隙度为5065%，淀积层孔隙度则降为3545%。,四、土壤的密度和容重,土壤密度,单位容积（不包括粒间孔隙的容积）固体土粒的质量（单位：g/cm3），也称土壤比重；土粒密度的大小主要决定于土壤矿物的密度和有机质的密度，有机质的密度为 1.25-1.40 g/cm3，矿物密度大多在2.6-2.7 g/cm3

24、之间，一般取土粒（土壤）密度为2.65 g/cm3；有机质含量高的土壤比重小，所以，耕层土壤比重比底层土壤小。,土壤比重测定方法比重瓶法,四、土壤的密度和容重,土壤容重,田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量（单位：g/cm3 或t/m3），也称土壤假比重；土壤容重的数值总是小于土壤密度，两者的质量均以105110下烘干土计，容重值的大小受密度和孔隙两方面的影响，而后者的影响更大，土壤疏松多孔的容重小；土壤容重多介于1.01.5g/cm3范围内。,四、土壤的密度和容重,土壤容重的影响因素,土壤容重主要是由土壤的孔隙状况决定的，总孔隙度大，则容重小，凡是影响土壤孔隙度的因素

25、，都会影响容重；砂质土壤的孔隙度小，故容重大，一般为1.41.7，粘质土壤孔隙度大，故容重较小，一般为1.11.6，具有良好团粒结构、富含有机质的表层土壤，往往容重较小，一般在1.0左右，而有机质含量低、核状结构的淀积层容重大，一般在1.51.7之间，耕作土壤的耕作层比犁底层容重小，受人为压实的绿地土壤容重值较大。,四、土壤的密度和容重,土壤容重的意义,1.是土壤松紧程度的重要判据之一,容重、孔隙度与土壤松紧程度关系,2、计算土壤孔隙度（P90）孔隙度=1-容重/密度3、计算工程土方量（P67）4、估算各种土壤成分储量5、计算土壤储水量及灌水定额,土壤容重的意义,四、土壤的密度和容重,容重和比

26、重比较,环刀法测定土壤容重,第四节 土壤的离子吸附与代换性能,土壤具有吸持各种离子、分子、气体和悬浮微粒的能力，这统称为离子的吸收作用；如施入的肥料会被大量地保持在土壤中，不至于流失；污水通过土壤会变清；粪水、臭气通过土壤，臭味会消失或减弱等；土壤的吸收作用是土壤能够保存营养物质并源源不断地向植物提供养分的主要原因。,机械吸收：土壤孔隙对较大颗粒的阻留作用,物理吸收：细小土粒靠表面能对分子态物质的吸收，或土壤胶体靠电性对离子的吸附作用,化学吸收：土壤中某些物质成分与进入土壤中的某些物质形成难溶性沉淀,生物吸收：植物、微生物对土壤中养分进行选择性吸收,土壤胶体对离子的吸附在很多情况下是交换（代换

27、）性的，称为交换性吸附或交换性吸收，这对土壤的养分供应和保存、酸碱缓冲能力以及抗干扰能力都有重要影响。,一、土壤胶体,通常把粒径小于2m的土壤微粒称为土壤胶体，它是土壤中最细微的部分。,无机胶体 有机胶体 有机无机复合胶体,土壤胶体,一、土壤胶体,1.有机胶体（soil organic colloid）指土壤中一类分子量大，结构复杂的高分子化合物。土壤腐殖质是主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类高分子化合物。土壤中有大量的微生物，本身也具有胶体性质，属于一种生物胶体。2.无机胶体（soil mineral colloid）无机胶体在数量上远比有机胶体要多，主要是土壤粘粒，它包括F

28、e、Al、Si等含水氧化物类粘土矿物以及层状硅酸盐类粘土矿物。,次生矿物包括层状硅酸盐类、含水氧化物类以及少量残存的简单盐类，其中，前两者大部分都呈粘土状存在，称为粘土矿物。层状硅酸盐粘土矿物主要包括高岭石、伊利石和蒙脱石三大类，其中，高岭石类主要分布在南方强度风化的土壤中，伊利石和蒙脱石类主要分布在北方中、弱度风化的土壤中；,一、土壤胶体,3.有机无机复合胶体（organic-mineral colloid）在土壤中有机胶体一般很少单独存在，绝大部分与无机胶体紧密结合在一起形成有机-无机复合胶体，有机胶体与无机胶体的连接方式是多种多样的，但主要是通过二价、三价等多价阳离子（Ca2+、Mg2+

29、、Fe3+、Al3+等）作为桥梁把腐殖质与粘土矿物连在一起，或者通过腐殖质表面的功能团比如-COOH、-OH以氢键的方式与粘土矿物连在一起。,土粒,土粒,土粒,Fe2+,腐殖质,Fe3+,Al3+,有机无机复合胶体,土壤胶体的性质1.巨大的表面积和表面能,一、土壤胶体,（2）颗粒形状：同体积颗粒表面积最大的是薄片状，最小的是球体（3）矿物类型,（1）粒径大小,胶体电子显微图像,瞧：氢键在这里（牢固）,单位晶层,内表面（无）,外表面,高岭石,Si Tetra.,Al Oct.,Si Tetra.,2:1 Clay,蒙脱石,Expanding,100 cmol(+)/kg,H2O,H2O,H2O,

30、H2O,H2O,土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2/g),不同土壤矿物组成不同，比表面积也不同。一般土壤中有机质含量高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。反之，如果有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则其表面积就较小，如红壤、砖红壤。,土壤胶体的性质2.土壤胶体的带电性,一、土壤胶体,永久电荷：不受土壤溶液pH值变化而影响的电荷类型，同晶替代,土壤胶体电荷,可变电荷：随着土壤溶液pH变化而变化的电荷，胶体表面分子解离,土壤总电荷土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和；一般土壤的pH在59之间，而土壤胶体的大部分，特别是腐殖质的等电点远远低于这个范围，所以，大部分土壤胶体都带负电荷。只

31、有两性胶体和少量的同晶替代可能产生一定量正电荷。但是，整体上来看，土壤胶体以带负电荷为主。当pH5时则可能带较多正电荷；一般情况下，土壤胶体整体上显净负电荷；土壤中80%以上的土壤电荷集中于粘粒上。,一、土壤胶体,土壤胶体的性质3.土壤胶体的凝集作用与分散作用,一、土壤胶体,土壤胶体有两种不同的状态，一种是土壤胶体微粒均匀地分散在水中，呈高度分散的溶胶，一种是胶体微粒彼此凝集在一起呈絮状的凝胶。土壤胶体是凝集还是分散主要取决于电动电位：通常土壤胶体是带负电荷的，土壤胶体之间带有负的电动电位，是相互排斥的，这种负电动电位越高，排斥力越强，越能成为稳定的溶胶，但当这种负电动电位降低到土壤胶体之间分

32、子引力大于静电排斥力时，胶体就会相互凝集形成凝胶。,土壤胶体的性质3.土壤胶体的凝集作用与分散作用,一、土壤胶体,在土壤中土壤胶体处在凝胶状态时，有利于水稳性团粒的形成，有利于改善土壤结构，所以向土壤中施用石灰能促进胶体凝集，有利于水稳性团粒的形成，对改良土壤结构有良好作用。当土壤胶体处在溶胶状态时，会使土壤粘结性、粘着性、可塑性增加，降低宜耕期，降低耕作质量。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,土壤胶体的带电性，决定了土壤都具有代换吸收离子的能力；一般情况下，土壤胶体带负电荷，因而具有一定的阳离子吸附能力，胶体所吸附的一部分阳离子在一定条件下可以与土壤溶液中的阳离子相互代换；阳离子吸附与代换作

33、用往往是土壤的离子吸附与代换性能的主要方面。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,土壤阳离子吸附与代换作用过程土壤的阳离子代换吸附过程，也就是土壤胶体表面吸附的阳离子与土壤自由溶液中的阳离子在有化学势差存在的情况下相互取代的过程，直到二者的化学势平衡为止；如，向土壤中施加氯化铵，土壤溶液中的NH4+浓度增加，化学势较高的NH4+就会大量地被胶体吸附，同时胶体上吸附的其他阳离子则被NH4+从原吸附位上代换下来而进入土壤溶液。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,土壤阳离子吸附与代换作用特点1.可逆反应，迅速平衡土壤的阳离子代换反应是一个可逆过程，即可以吸附，又可以解吸，吸附与解吸总是处于动态平衡中，如果

34、再向土壤中加入可溶性钙盐，那土壤溶液中高浓度的Ca2+就会把胶体上吸附的NH4+大量代换下来。2.等当量代换土壤阳离子代换吸附过程符合化学上的当量定律，是等当量代换，如上例中被吸附的NH4+的化学当量数（正电荷数）等于被代换下来的Na+、K+、Ca2+、Mg2+的化学当量数之和。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,衡量土壤阳离子吸附与代换性能的指标1.阳离子代换量（cation exchange capacity，CEC）土壤阳离子代换量是指在一定的pH值情况下，每一定量的土壤（干土）中所含的全部代换性阳离子的量，单位是cmol(+)/kg干土；阳离子代换量实际上是土壤颗粒带电荷总量。,二、土壤

35、的阳离子吸附与代换性能,影响阳离子代换量的因素,胶体的含量，胶体物质含量越多，质地越细，土壤阳离子交换量也就越高，,胶体的种类，不同的胶体种类，其阳离子代换量相差很大。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,影响阳离子代换量的因素,酸碱条件,碱性土壤 中性 酸性,当 pH值低时，溶液中的H+浓度大，胶体表面H+的解离受到抑制，阳离子代交换量也就随之降低，相反，当pH值升到一定数值时，胶体表面的H+开始解离，阳离子代换量才开始增加，并且土壤越趋碱性，阳离子代换量越大。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,衡量土壤阳离子吸附与代换性能的指标2.盐基饱和度土壤胶体上吸附的各种阳离子，按其性质可以分为两大类：一

36、类是盐基离子（大部分是金属离子），如Na+、K+、Ca2+、Ma2+、NH4+等，它们是构成盐基的成分，不显酸性，大都是植物的营养元素，另一类是酸基离子，主要包括H+和Al3+，它们引起土壤的酸性，且不是植物的营养元素。所以有必要对胶体上所吸附的阳离子进行区别对待，并弄清两类离子在阳离子交换量中所占的比例。,二、土壤的阳离子吸附与代换性能,衡量土壤阳离子吸附与代换性能的指标2.盐基饱和度盐基饱和度就是衡量盐基离子和酸基离子相对数量关系的一个指标，它是指代换性盐基离子（总量）占全部代换性阳离子的百分率。,100%,影响土壤盐基饱和度的因素湿度、土壤剖面上盐基被淋溶的程度。南方的红壤、黄壤，北方的

37、大多数土壤,湿润与干旱地区典型矿质土壤的阳离子交换特征,三、土壤的阴离子吸附与代换性能,土壤的阴离子吸附与代换性能是指土壤中带正电的胶体所吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互代换的作用；它同阳离子代换作用一样，一般也是可逆反应，迅速达到平衡，并受质量作用定律的支配；但土壤中阴离子代换作用常伴随着化学固定作用，两者很难截然分开，因此，阴离子的吸附和解吸比阳离子复杂。,三、土壤的阴离子吸附与代换性能,不同的阴离子种类，被土壤吸附或吸收的难易差异很大，据此可将土壤中的阴离子分为如下三类：易被土壤吸收的阴离子，如磷酸根、硅酸根和某些有机酸的阴离子，与阳离子结合，进行化学固定；很少被吸收，甚至不能被吸收

38、的阴离子，如Cl-、NO3-、NO2-等，这类离子极易随水流失；介于以上两类之间的阴离子，如SO42-、CO32-和某些有机酸阴离子。,四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,1.对土壤保肥、供肥性能的影响,土壤中的有效养分和施入到土壤中的速效肥料大都是离子态的，所以土壤的离子交换吸收性能对供肥性和保肥性意义重大；土壤胶体与土壤溶液间进行的可逆的离子交换，既能吸收、保存离子态养分，减少流失，又能交换出离子态养分，供植物吸收利用。,四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,1.对土壤保肥、供肥性能的影响,土壤阳离子交换量的大小是衡量土壤保肥能力的重要指标，阳离子交换量大的土壤保肥性强，肥料不易流失

39、，肥效持久，植物生长发育过程中不易脱肥，施肥早期也不易烧苗，因此一次施肥量可大些；阳离子交换量小的土壤保肥力弱，肥料易于流失，肥效较短，植物生长发育后期易发生缺肥，施肥早期则易烧苗，所以这类土壤施肥的要点是“少量多次”，且应以有机肥为主。,四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,1.对土壤保肥、供肥性能的影响,土壤阴离子吸收交换性强，对土壤肥力和施肥也有重要影响；硝酸根不易被胶体吸附，所以硝态氮肥应采用少量多次施肥方法；磷酸根的吸附常与专性吸附或化学固定联系在一起，在很多情况下施加的磷肥都会因此而导致失效，所以施用磷肥应注意防止固定。,四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,2.对土壤酸碱性与

40、缓冲性能的影响,盐基饱和度和代换性H+、Al3+离子的含量对土壤酸碱性有重大影响；在盐基饱和度低的土壤中，H+、Al3+离子含量相对较多，这是产生土壤酸性的根源；在盐基饱和或近饱和情况下，代换性离子组成以Ca2+、Mg2+等为主，这样的土壤多为中性或近中性土壤。,四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,2.对土壤酸碱性与缓冲性能的影响,土壤的阳离子吸附与代换性能，还决定了土壤具有较强的酸碱缓冲性能，能稳定土壤溶液的酸碱条件；当由于各种原因而导致土壤溶液中的H+浓度上升时，过多的H+会被胶体吸附，而胶体上的盐基离子则解吸进入溶液，当溶液中的H+浓度下降时，胶体吸附的H+便解离，从而使溶液维持较稳

41、定的H+浓度。,离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响,3.对土壤物理、机械性质的影响,交换性阳离子组成对土壤的物理性质和耕性都有显著影响；当土壤交换性阳离子中Na+占有较大比例时，由于胶体分散，土壤结构被破坏，紧实板结，通透性不良；而代换性阳离子以Ca2+、Mg2+占较大优势时，则由于胶体的凝聚性，易形成良好的结构。,第五节 土壤的酸碱性及缓冲性能,自然界的各种土壤，有酸性、中性和碱性之分，这是土壤的基本化学性质，土壤酸碱性常用土壤溶液的pH值表示；中国土壤，大多数在pH4.58.5之间，在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界，长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中

42、性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大，如吉林、内蒙古、华北的碱土pH值有的高达10.5，而台湾省的新八仙山和广东省鼎湖山、五指山的黄壤，pH值有的低至3.63.8。,pH 5.0 强酸性,pH 5.06.5 酸性,pH 6.57.5 中性,pH 7.58.5 碱性,pH 8.5 强碱性,中国土壤将我国酸度分为5级,土壤的酸碱性是气候、植被、母质及人为作用等多种因子控制的，其中气候起着近于决定性的作用；我国长江以南的热带和亚热带地区，土壤风化和盐基淋溶都十分强烈，因而形成了酸性和强酸性的土壤，其中分布最广的是红壤和黄壤；东北山地的森林土壤，由于植被和气候的特点，也有较强的淋溶作用，故一般是酸性

43、或弱酸性；东北平原的黑土淋溶条件较弱，基本上接近中性；在干旱半干旱的东北西部、华北和西北地区，降水少，土体淋溶弱，分布着中性至碱性的石灰性土壤。,一、土壤酸度及其种类,土壤酸性的形成机理,在多雨的自然条件下，降水量大大超过蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤溶液中的盐基离子易随滤水向下移动，使土壤中金属离子减少，这时，溶液中的H+取代金属离子被土壤所吸附，使盐基饱和度下降，H+饱和度增加，引起土壤的酸化；H+被土壤吸附后，土壤晶体结构遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，铝离子脱离八面体晶格的束缚，变成活性Al3+，被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变成交换性Al3+。,土壤酸性的形成因素气候因

44、素：高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作用和盐基离子强烈的淋溶作用。,一、土壤酸度及其种类,土壤酸性的形成因素生物因素：（1）生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系生命活动释放大量的CO2，溶于水后形成碳酸。（2）土壤中一些专性微生物作用：硫化细菌、硝化细菌可将土壤中硫和氮分别氧化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度（3）植被影响：针叶林中真菌活动强烈，有机物分解产生酸性物质，土壤pH值很低。,一、土壤酸度及其种类,土壤酸性的形成因素人为因素：长期使用生理酸性肥料（硫酸铵、氯化铵、氯化钾等），灌溉，酸雨作用,一、土壤酸度及其种类,土壤酸度是指土壤固相-液相体系中致酸离子（H+，Al3+）的多少；根

45、据致酸离子的存在状态和化学活性，将土壤酸度分为活性酸度和潜性酸度两大类型。,一、土壤酸度及其种类,活性酸度,潜性酸度,土壤溶液中游离的H+所引起的酸度，这是能够直接表现出来的土壤酸度，一般用土壤溶液的pH值表示,土壤胶体上吸附代换性致酸离子（H+，Al3+）的多少,活性酸与潜性酸的关系土壤活性酸和潜性酸是属于一个平衡系统中的两种酸，它们能相互转化。当土壤溶液浓度和组成发生改变时，活性酸可由于H+被土壤胶体吸附成为潜性酸，潜性酸也可以由于胶体吸附的H+、Al3+被交换进入土壤溶液而变成活性酸。从数量关系上来看，潜性酸的量一般远大于活性酸的量，因此，潜性酸是土壤酸度的根源和储库，它是土壤酸度的容量

46、指标，活性酸归根结底是由潜性酸度支配的，它是土壤酸度的强度指标。,一、土壤酸度及其种类,二、土壤碱性与碱度,土壤碱性的形成机理,碱性土壤的形成是自然成土条件和土壤内在因素综合作用的结果；碱性土壤的碱性物质主要是钙、钠、镁的碳酸盐和重碳酸盐，以及胶体表面所吸附的交换性钠；形成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解反应。,H+NaOH,Na+H2O,土壤胶体,土壤胶体,二、土壤碱性与碱度,土壤碱性的形成因素1.气候因素干旱半干旱气候带，大气降水量远远低于蒸发量，岩石、矿物的风化释放出来的碱金属和碱土金属的简单盐类，不能彻底地淋出土体，而大量的积聚于土壤和地下水中，这些简单的盐类大部分是碳酸盐和重碳酸盐

47、，这些盐类水解可以产生碱。,二、土壤碱性与碱度,土壤碱性的形成因素2.生物因素由于高等植物的选择性，富集了钙、钠、钾、镁等盐基离子；不同植被类型的选择性吸收不同影响碱土形成，如荒漠草原对碱性土壤形成有积极作用。生理碱性肥料如NaNO3，KNO3，Ca(NO3)2等的施用；,土壤碱性的形成因素3.土壤母质因素（1）基性岩（SiO2在4552%，辉长岩、玄武岩)、超基性岩(SiO2 45%,辉岩、橄榄岩)风化产生的盐基离子致碱；（2）沿海滩涂淤泥中富含盐基，呈碱性反应；（3）母质中硫酸盐在嫌气条件下，产生碱。,二、土壤碱性与碱度,1.盐基离子的交换与水解,二、土壤碱性与碱度,2.碳酸钙水解,3.碳

48、酸钠的水解4.中性盐在嫌气条件下的还原,Ca2CO3+H2O,2Ca2+HCO3-+OH-,嫌气细菌,Na2CO3+2H2O,2NaOH+H2CO3,土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属和碱土金属的盐类水解，比如K、Na、Ca、Mg的碳酸盐和重碳酸盐，其中CaCO3最多。我国西北、华北地区土壤中CaCO3含量较高，常称为石灰性土壤。由于CaCO3为难溶性碱性盐，所以一般石灰性土壤在微碱性至碱性之间（7.5PH8.5）。,石灰性土壤剖面,二、土壤碱性与碱度,土壤碱度的表示,pH值，碱化度 概念：碱化度是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。,意义：当土壤碱化度达到一定程度时，土壤

49、就呈极强的碱性反应，土壤理化性质发生了明显的恶化，称为土壤的“碱化作用”,应用:我国以碱化层的碱化度30%,表层含盐量9.0定为碱土。而将土壤碱化度为510定为轻度碱化土壤，1015为中度碱化土壤，1520为强碱化土壤。,二、土壤碱性与碱度,三、酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响,对土壤养分的影响,酸碱性对矿物质的风化、盐基淋溶、养分形态转化以及有效性等都有一系列深刻的影响，但不同的元素受酸碱性影响的特点不一样，总的来看，在中性或近中性的条件下，各种矿物质养分的有效性都较高；在酸性条件下，由于矿物质的强烈风化和淋溶，土壤中的K、Ca、Mg、P等营养元素易出现缺乏，另一方面，强酸性又会导致Fe、A

50、l、Mn的过于活化和毒害作用，强碱性会导致Na+对植物产生毒害作用。,三、酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响,对土壤微生物活动的影响,微生物对土壤酸碱性都有一定的适应范围，土壤过酸或过碱都不利于有益微生物的活动。各类微生物最适条件：细菌中性；放线菌偏微碱性；真菌酸性（36）；土壤pH高于8.5和低于5.5，都不适宜微生物活动，绝大多数微生最适pH条件为中性。,三、酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响,对土壤物理性质的影响,在强碱性土壤中，交换性Na+使胶体分散，土壤结构破坏，物理状况恶化；在强酸性土壤中，由于粘土矿物的分解和腐殖质的溶解，土壤结构也会受到破坏，导致板结、硬化。,三、酸碱性对土壤肥力和