第7章土壤胶体化学和表面反应 ■I.土壤胶体类型与表面性质 工土壤胶体阳离子吸附交换反应 ■Ⅲ士壤胶体阴离子吸附交换反应 土壤胶体类型与表面性质 士壤胶体类型 二、土壤胶体表面类型 ■三、土壤胶体构造 ■四、土壤胶体性质 土壤胶体的表面积 ■土壤胶体具有巨大的比表面 ■土壤胶体比表面测定方法吸附法 ■土壤胶体的表面电荷与电位 ■士壤胶体电荷的起因与秘类 ■土壤的电荷数量及其影响因素 土壤电荷数量衡量指标 ■阳离孑子交换量(CEC)-士孃负电荷数量的衡量指标。指pH=7时士 壤净负电荷数量(Cmo/kg)
第7章 土壤胶体化学和表面反应 ◼ Ⅰ.土壤胶体类型与表面性质 ◼ Ⅱ.土壤胶体阳离子吸附交换反应 ◼ Ⅲ.土壤胶体阴离子吸附交换反应 Ⅰ.土壤胶体类型与表面性质 ◼ 一、土壤胶体类型 ◼ 二、土壤胶体表面类型 ◼ 三、土壤胶体构造 ◼ 四、土壤胶体性质 ◼ 土壤胶体的表面积 ◼ 土壤胶体具有巨大的比表面 ◼ 土壤胶体比表面测定方法—吸附法 ◼ 土壤胶体的表面电荷与电位 ◼ 土壤胶体电荷的起因与种类 ◼ 土壤的电荷数量及其影响因素 ◼ 土壤电荷数量衡量指标 ◼ 阳离子交换量（CEC）—土壤负电荷数量的衡量指标。指pH=7时土 壤净负电荷数量（Cmol/kg）
■阴离子交换量(AEC)—土壤正电荷数量的衡量指标,指一定条件 下土壤正电荷数量 ■土壤电荷数量的影响因素 ■土壤粘粒含量一土壤中80%以上的电荷量集中在<0.02mm的粘粒 部分,故土壤粘粒含量愈高,质地愈粘,电荷数量愈多。 ■土壤胶体的种类有机胶体负电荷量>2:1型粘土矿物>1:1型粘土 矿物>铁铝氧化物,故富含腐殖质和2:1型粘土矿物的土壤负电荷数 量一般较高。 ■有机无机复合胶体的负电荷数量不具加和性 ■土壤pH-土壤负电荷数量随pH的提高而增加。 ■土壤胶体表面电位 ■土壤胶粒表面带有负电荷溶液中带相反电荷的离子由于受胶粒表面 的静电引力和离子本身热运动的作用而形成电荷非均匀分布的空间 结构,即双电层 ■补偿离子层中的电位随距离胶粒表面距离的增大而呈负指数关系递 减 ll土壤胶体阳离子吸附交换反应 ■一、土壤阳离子交换作用
◼ 阴离子交换量（AEC）—土壤正电荷数量的衡量指标，指一定条件 下土壤正电荷数量。 ◼ 土壤电荷数量的影响因素 ◼ 土壤粘粒含量—土壤中80%以上的电荷量集中在＜0.002mm的粘粒 部分，故土壤粘粒含量愈高，质地愈粘，电荷数量愈多。 ◼ 土壤胶体的种类—有机胶体负电荷量＞2:1型粘土矿物＞1:1型粘土 矿物＞铁铝氧化物，故富含腐殖质和2:1型粘土矿物的土壤负电荷数 量一般较高。 ◼ 有机无机复合胶体的负电荷数量不具加和性。 ◼ 土壤pH—土壤负电荷数量随pH的提高而增加。 ◼ 土壤胶体表面电位 ◼ 土壤胶粒表面带有负电荷，溶液中带相反电荷的离子由于受胶粒表面 的静电引力和离子本身热运动的作用而形成电荷非均匀分布的空间 结构，即双电层。 ◼ 补偿离子层中的电位随距离胶粒表面距离的增大而呈负指数关系递 减。 Ⅱ.土壤胶体阳离子吸附交换反应 ◼ 一、土壤阳离子交换作用
■土壤阳离子交换作用 土壤胶粒上吸附的阳离孑与土壤溶液中的阳离子以及不同胶粒上的 阳离子之间因静电引力和离子热运动而相互交换的作用 土壤阳离子交换作用特点 ■土壤阳离子交换作用是一种可逆反应 ■阳离子交换作用实际是吸附在胶体扩散层上的阳离子与溶液中其它 阳离子间的交换作用,反应速度快,可迅速达成平衡,这是土壤具有 保肥(阳离子吸附)和供肥(阳离孑解吸)作用的重要基础。 ■土壤阳离子交换作用遵循等价离子交换原则 ■1mo的Ca+(40g)可交换2mo的Na+(46g)。 ■土壤阳离子交换作用符合质量作用定律 ■阳离子交换作用的方向和程度取决于阳离子的交换能力以及反应生 成物的性质。 土壤阳离子代换能力及其影响因素 ■阳离子代换能力 种阳离孑将它种阳离子从胶体上代换下来的能力其实质是阳离子 与胶体之间的静电能的小小。 ■F=q!·q2/E
◼ 土壤阳离子交换作用 ◼ 土壤胶粒上吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子以及不同胶粒上的 阳离子之间因静电引力和离子热运动而相互交换的作用 ◼ 土壤阳离子交换作用特点 ◼ 土壤阳离子交换作用是一种可逆反应 ◼ 阳离子交换作用实际是吸附在胶体扩散层上的阳离子与溶液中其它 阳离子间的交换作用，反应速度快，可迅速达成平衡，这是土壤具有 保肥（阳离子吸附）和供肥（阳离子解吸）作用的重要基础。 ◼ 土壤阳离子交换作用遵循等价离子交换原则 ◼ 1mol的Ca ++ （40g）可交换2mol的Na + （46g）。 ◼ 土壤阳离子交换作用符合质量作用定律 ◼ 阳离子交换作用的方向和程度取决于阳离子的交换能力以及反应生 成物的性质。 ◼ 土壤阳离子代换能力及其影响因素 ◼ 阳离子代换能力 ◼ 一种阳离子将它种阳离子从胶体上代换下来的能力，其实质是阳离子 与胶体之间的静电能的大小。 ◼ F = q1 ·q2 /ε r 2
■阳离子代换能力的影响因素 ■阳离子电价异价阳离子间的代换力取决于电价大小离子电价高代 换力一般较强。 ■Fe+、Ar>H>Ba+>Ca++>Mg+>k+>NH4+>Nat ■阳离子有效半径同价阳离孑间的代换力取决于阳离子有效半(即 水合离子半径),水合离子半径愈小,代换力愈强 ■阳离子运动速度离孑运动速度愈快,代换力愈强,H之所以代换 力强,除与水化半径小有关外,还与水化后只带一个水(H3O), 运动速度快密切相关。 ■二、阳离子交换量 ■土壤阳离子交换量(CEC) ■pH=7时土壤所能吸附和交换的阳离子最大容量。通常以每千克干士 所吸附的一价阳离孑厘摩数表Cmol(+)/kgl,是士壤阳离 子交換作用强弱的衡量指标 ■pH=7条件下,釆用知的阳离子代换士壤所吸附的全部阳离子,然 后再测定已知阳离子吸附量表观阳离子代换量。 ■直接测定土壤中各种交换性阳离孑的实际吸附量再求和(CEC=∑交 换性阳离子)一实际阳离子代换量
◼ 阳离子代换能力的影响因素 ◼ 阳离子电价—异价阳离子间的代换力取决于电价大小，离子电价高代 换力一般较强。 ◼ Fe+++、Al+++＞H+＞Ba++＞ Ca++＞Mg++＞K+＞NH4 +＞Na+ ◼ 阳离子有效半径—同价阳离子间的代换力取决于阳离子有效半径（即 水合离子半径），水合离子半径愈小，代换力愈强。 ◼ 阳离子运动速度—离子运动速度愈快，代换力愈强， H+之所以代换 力强，除与水化半径小有关外，还与水化后只带一个水（H3O+ ）， 运动速度快密切相关。 ◼ 二、阳离子交换量 ◼ 土壤阳离子交换量（CEC） ◼ pH=7时土壤所能吸附和交换的阳离子最大容量。通常以每千克干土 所吸附的一价阳离子厘摩尔数表示[Cmol（+）/ kg ]，是土壤阳离 子交换作用强弱的衡量指标。 ◼ pH=7条件下，采用已知的阳离子代换土壤所吸附的全部阳离子，然 后再测定已知阳离子吸附量—表观阳离子代换量。 ◼ 直接测定土壤中各种交换性阳离子的实际吸附量再求和（CEC=∑ 交 换性阳离子）— 实际阳离子代换量
■土壤阳离子交换量影响因素 ■土壤质地土壤粘粒含量愈高,负电荷量愈多,CEC也愈大 ■胶体类型腐殖质和21型粘士矿物愈多,CEC也愈大。 ■CEC腐殖质>CEC蛭石>CEC蒙脱石>CEC伊利石>CEC高岭石>CEC: 氧化物 ■土壤pH随着土壤pH值的提高,可变负电荷数量増加,土壤CEC也 提高。 ■CEC>20 Cmol/kg-保肥供肥能力强 ■CEC=20~10Cmo/kg—保肥供肥前力中等 ■CEC<10 Molko-保肥供肥能力弱 ■三、盐基饱和度 盐基饱和度(BS) ■土壤胶体上所吸附的交換性盐基离子占阳离子代换量的百分率。 ■BS=(交换性盐基离子/CEC)×100% ■BS>80%—肥沃土壤 ■BS=50~80%—肥力中等土壤 ■BS<50%—肥力较低土壤 ■四、交换性阳离子的有效度
◼ 土壤阳离子交换量影响因素 ◼ 土壤质地—土壤粘粒含量愈高，负电荷量愈多，CEC也愈大。 ◼ 胶体类型—腐殖质和2:1型粘土矿物愈多，CEC也愈大。 ◼ CEC腐殖质＞ CEC蛭石＞ CEC蒙脱石＞ CEC伊利石＞ CEC高岭石＞ CEC二三 氧化物 ◼ 土壤pH—随着土壤pH值的提高，可变负电荷数量增加，土壤CEC也 提高。 ◼ CEC ＞20 Cmol/kg —保肥供肥能力强 ◼ CEC = 20～10 Cmol/kg —保肥供肥能力中等 ◼ CEC＜10 Cmol/kg—保肥供肥能力弱 ◼ 三、盐基饱和度 ◼ 盐基饱和度（BS） ◼ 土壤胶体上所吸附的交换性盐基离子占阳离子代换量的百分率。 ◼ BS=（交换性盐基离子/CEC）×100% ◼ BS＞80%— 肥沃土壤 ◼ BS = 50～80%— 肥力中等土壤 ◼ BS＜50%— 肥力较低土壤 ◼ 四、交换性阳离子的有效度