土壤的基本性质.ppt

土壤的性质可以大致分为土壤的性质可以大致分为物理性质物理性质、化学性质化学性质及及生物性质生物性质三个方面，三类性质相互联系、相三个方面，三类性质相互联系、相互影响，共同制约着土壤的水、养、气、热等互影响，共同制约着土壤的水、养、气、热等肥力因子状况，并综肥力因子状况，并综合地对植物产生影响。合地对植物产生影响。第一节第一节 土壤质地土壤质地第二节第二节 土壤结构土壤结构第三节第三节 土壤孔隙性土壤孔隙性第四节第四节 土壤的离子吸附与代换性能土壤的离子吸附与代换性能第五节第五节 土壤酸碱性及缓冲性能土壤酸碱性及缓冲性能第六节第六节 土壤的氧化还原状况土壤的氧化还原状况第三章第三章 土壤的基本性质土壤的基本性质第一节第一节 土壤质地土壤质地土壤是由不同的颗粒土壤是由不同的颗粒粒级粒级所组成的，土壤中各粒级土粒所所组成的，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百分比又被称为土壤的机械组成机械组成；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，这就导致了土壤的的，这就导致了土壤的砂黏性砂黏性及与之相关的一系列性质的及与之相关的一系列性质的不同；不同；通俗的讲，通俗的讲，土壤质地就是指土壤的砂黏性，它是机械组成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；的外在表现形式；根据土粒的成分，可分为根据土粒的成分，可分为矿物质土粒矿物质土粒和和有机质土粒有机质土粒两种，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，成复粒，因而很少单独地存在，所以通常所指的土粒，专所以通常所指的土粒，专指矿质土粒；指矿质土粒；固相骨架中的矿质土粒可以单独地存在，称为固相骨架中的矿质土粒可以单独地存在，称为单粒单粒，但许，但许多单粒也能聚集成多单粒也能聚集成复粒复粒，通常所说的土粒，均指矿质土粒通常所说的土粒，均指矿质土粒中的单粒。中的单粒。土粒的种类土粒的种类单个土粒单个土粒复粒复粒土壤颗粒绝非标准球形，是各种不规格形状的，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。那么，粒径的含义就并非它们的真实直径或半径。-当量粒径当量粒径当量粒径（有效直径）当量粒径（有效直径）equivalent diameter or effective diameter of soil particle:与同质的标准球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）颗粒分析方法上）土壤粒级土壤粒级 土壤粒级土壤粒级 按土粒的大小，分为若干组，称为按土粒的大小，分为若干组，称为土壤粒级土壤粒级。如何把土粒按其大小分级，各粒级间的分界点定在哪里，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。至今尚缺公认的标准。石砾石砾砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒基本粒级基本粒级Textural GroupParticlesize(mm)Clay0.02土壤矿物土壤矿物原生矿物原生矿物：在风化过程中化学结构和成分未在风化过程中化学结构和成分未改变的矿物改变的矿物，常见的有石英、正长石、斜长石、，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。白云母、黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。次生矿物次生矿物：原生矿物在母质或土壤的形成过原生矿物在母质或土壤的形成过程中，经化学分解、破坏而形成的程中，经化学分解、破坏而形成的，包括次生，包括次生的层状硅酸盐类、含水氧化物类以及少量残存的层状硅酸盐类、含水氧化物类以及少量残存的简单盐类的简单盐类粒径粒径mm化学成分化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OP2O510.283.929.341.121.790.381.781.210.080.20.0473.8713.474.213.051.051.731.530.120.040.0170.1514.045.862.151.051.483.890.210.010.00267.2118.917.851.451.632.511.270.290.2mm）沉降法沉降法沉降法沉降法吸管法吸管法比重计法比重计法第二节第二节 土壤结构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，土壤是由许多大小、形状各异的土团、土块或土片等构成的，它们被称为它们被称为土壤团聚体土壤团聚体或或土壤结构体土壤结构体；土壤团聚体是在土壤形成和发育过程中，由更小的土壤团聚体是在土壤形成和发育过程中，由更小的无机和无机和 有机颗粒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；体，这就是形态学上所指的土壤结构；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。体现出来的，土壤有不同的结构类型。结构体类型及特性土壤结构与肥力的关系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，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。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“花斑花斑”，所以应通过精细整地使之破碎。，所以应通过精细整地使之破碎。麦子不怕草，就怕坷垃咬麦子不怕草，就怕坷垃咬土壤结构与肥力的关系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，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，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；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，对通片状结构的土壤也由于土粒的排列紧密，对通透性和植物扎根都不利；透性和植物扎根都不利；棱柱状结构为底土的结构类型，结构体之间的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。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土壤结构与肥力的关系2.团粒结构的肥力特点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、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：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；水、气、热的协调；良好的供肥性和保肥性；良好的供肥性和保肥性；良好的物理机械性能。良好的物理机械性能。土壤结构与肥力的关系土壤结构与肥力的关系水、气、热的协调；水、气、热的协调；团粒结构的土壤具团粒结构的土壤具多孔性多孔性，且毛管孔隙和非毛管孔隙间有恰当，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，使土壤的湿度状况和通气状况都比较适中，同时也大大改善了土壤的增温、保温性能。都比较适中，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土壤结构与肥力的关系良好的供肥性和保肥性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，团聚体间的分，团聚体间的非毛管孔隙非毛管孔隙中空气充足，适于中空气充足，适于好气微生物好气微生物活动，活动，养分转化快，产生的速效养分多，养分转化快，产生的速效养分多，供肥性能良好供肥性能良好，而团聚体内，而团聚体内部的部的毛管孔隙毛管孔隙大多为水充满，适于大多为水充满，适于嫌弃微生物嫌弃微生物活动，有机质分活动，有机质分解慢，有利于腐殖质和养分的积累与保存，解慢，有利于腐殖质和养分的积累与保存，保肥性能好保肥性能好，所以，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。种必需的养分。砂粒砂粒砂砂 粒粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒腐殖质腐殖质团粒结构土壤结构与肥力的关系土壤结构与肥力的关系良好的物理机械性能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、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，黏结性弱，利于根系生长，也利面相互接触，土团排列疏松，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。于耕作，这种性质对苗圃和花圃来说非常重要。第三节第三节 土壤孔隙性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组成土壤的孔隙系统孔隙系统；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；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，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。物的生长发育都有重大影响。一、土壤孔隙的类型与性质一、土壤孔隙的类型与性质非毛管孔隙：大孔隙，孔隙直径大于非毛管孔隙：大孔隙，孔隙直径大于0.1mm，无毛管作用，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。透性和排水性能，容气孔隙。毛管孔隙：土壤中的较小孔隙，孔隙直径为毛管孔隙：土壤中的较小孔隙，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。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。用，因此是非活性孔隙。毛管水上升高度决定了对毛管水上升高度决定了对地下水的利用，也决定了地下水的利用，也决定了盐碱土的形成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，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，这就是多而集中，大量可溶性盐随水渗到下层或流走，这就是“脱盐脱盐”季节；春季地表水分蒸发强烈，季节；春季地表水分蒸发强烈，地下水中的盐分随毛管水上地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层，升而聚集在土壤表层，这是主要的这是主要的“返盐返盐”季节。东北、华北、季节。东北、华北、半干旱地区的盐碱土有明显的半干旱地区的盐碱土有明显的“脱盐脱盐”“返盐返盐”季节，而西北季节，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。地区，由于年降水量很少，土壤盐分的季节性变化不明显。二、土壤孔隙度二、土壤孔隙度土壤孔隙的多少以孔隙度表示，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型，所以土壤孔隙度可以分解为三部分非毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和无效孔隙度。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。壤的比重和容重来进行计算。二、土壤孔隙度二、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，壤土为40%50%，粘土为，粘土为45%60%三、土壤孔隙状况及影响因素三、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、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；气关系影响最为显著；一般土壤的总孔隙度在一般土壤的总孔隙度在35%65%之间，最适宜区为之间，最适宜区为50%60%，其中，非毛管孔隙占，其中，非毛管孔隙占20%到到40%为好，这样才能为好，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；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。状和柱状结构的土壤。三、土壤孔隙状况及影响因素三、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。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；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，粘质土通气透水性差，砂质土通气透水性好，但保水性差，粘质土通气透水性差，但保水性好；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。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）质地比重容重孔度无效孔度毛管孔度无效孔度+毛管孔度通气孔度紧砂土砂壤土轻壤土中壤土重壤土轻粘土中粘土重粘土2.692.732.692.722.702.742.702.742.702.742.732.782.732.782.732.781.451.461.371.541.401.521.401.551.381.541.351.441.301.451.321.4038464650434943494349485248524852-47510612715151419-334230412840253930372636-364040464046404640464552455248522828263725142604三、土壤孔隙状况及影响因素三、土壤孔隙状况及影响因素2.结构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。漏水、漏肥。3.有机质含量有机质含量有机质能明显提高土壤孔隙度，原因：有机质本身疏松多有机质能明显提高土壤孔隙度，原因：有机质本身疏松多 孔，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，间接改善了土壤的孔隙状况。结构的形成，间接改善了土壤的孔隙状况。三、土壤孔隙状况及影响因素三、土壤孔隙状况及影响因素4.紧实度紧实度紧实的土壤孔隙度小，疏松的土壤孔隙度大。紧实的土壤孔隙度小，疏松的土壤孔隙度大。5.土壤层次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，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反，如森林土壤表层孔隙度为5065%，淀积层孔隙度则降为，淀积层孔隙度则降为3545%。四、土壤的密度和容重四、土壤的密度和容重土壤密度土壤密度单位容积（不包括粒间孔隙的容积）固体土粒的质量（单单位容积（不包括粒间孔隙的容积）固体土粒的质量（单位：位：g/cm3），也称土壤比重；），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，有机质的密度为度，有机质的密度为 1.25-1.40 g/cm3，矿物密度大多在，矿物密度大多在2.6-2.7 g/cm3之间，一般取土粒（土壤）密度为之间，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。土壤小。土壤比重测定方法比重瓶法四、土壤的密度和容重四、土壤的密度和容重土壤容重土壤容重田间自然垒结状态下单位容积土体（田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙包括土粒和孔隙）的）的质量或重量（单位：质量或重量（单位：g/cm3 或或t/m3），也称土壤假比重；），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；影响，而后者的影响更大，土壤疏松多孔的容重小；土壤容重多介于土壤容重多介于1.01.5g/cm3范围内。范围内。四、土壤的密度和容重四、土壤的密度和容重土壤容重的影响因素土壤容重的影响因素土壤容重主要是由土壤的土壤容重主要是由土壤的孔隙状况孔隙状况决定的，总孔隙度大，则决定的，总孔隙度大，则容重小，凡是影响土壤孔隙度的因素，都会影响容重；容重小，凡是影响土壤孔隙度的因素，都会影响容重；砂质土壤的孔隙度小，故容重大，一般为砂质土壤的孔隙度小，故容重大，一般为1.41.7，粘质土壤，粘质土壤孔隙度大，故容重较小，一般为孔隙度大，故容重较小，一般为1.11.6，具有良好团粒结构、，具有良好团粒结构、富含有机质的表层土壤，往往容重较小，一般在富含有机质的表层土壤，往往容重较小，一般在1.0左右，而左右，而有机质含量低、核状结构的淀积层容重大，一般在有机质含量低、核状结构的淀积层容重大，一般在1.51.7之之间，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。土壤容重值较大。四、土壤的密度和容重四、土壤的密度和容重土壤容重的意义土壤容重的意义1.是土壤松紧程度的重要判据之一是土壤松紧程度的重要判据之一松紧程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松适合稍紧紧实1.306060565652525050容重、孔隙度与土壤松紧程度关系2、计算土壤孔隙度、计算土壤孔隙度（P90）孔隙度孔隙度=1-容重容重/密度密度3、计算工程土方量（、计算工程土方量（P67）4、估算各种土壤成分储量、估算各种土壤成分储量5、计算土壤储水量及灌水定额、计算土壤储水量及灌水定额土壤容重的意义土壤容重的意义四、土壤的密度和容重四、土壤的密度和容重容重和比重比较容重和比重比较环刀法测定土壤容重第四节第四节 土壤的离子吸附与代换性能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，土壤具有吸持各种离子、分子、气体和悬浮微粒的能力，这统称为离子的这统称为离子的吸收作用吸收作用；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；弱等；土壤的吸收作用是土壤能够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保存营养物质并源源不断地向植物提供养分植物提供养分的主要原因。的主要原因。机械吸收：土壤孔隙对较大颗粒的阻留作用机械吸收：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土壤胶体对离子的吸附在很多情况下是交换（代换）性交换（代换）性的，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。存、酸碱缓冲能力以及抗干扰能力都有重要影响。一、土壤胶体一、土壤胶体通常把粒径小于通常把粒径小于2m的土壤微粒称为土壤胶体，它的土壤微粒称为土壤胶体，它是土壤中最细微的部分。是土壤中最细微的部分。无机胶体无机胶体 有机胶体有机胶体 有机无机复合胶体有机无机复合胶体 土壤胶体土壤胶体一、土壤胶体一、土壤胶体1.有机胶体（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。指土壤中一类分子量大，结构复杂的高分子化合物。土壤腐殖土壤腐殖质质是主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类是主体、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，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。属于一种生物胶体。2.无机胶体（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，它包括括Fe、Al、Si等含水氧化物类粘土矿物以及层状硅酸盐类粘土等含水氧化物类粘土矿物以及层状硅酸盐类粘土矿物。矿物。次生矿物包括次生矿物包括层状硅酸盐类层状硅酸盐类、含水氧化物类含水氧化物类以及以及少量残存的少量残存的简单盐类简单盐类，其中，前两者大部分都呈，其中，前两者大部分都呈粘土状存在，称为粘土状存在，称为粘土矿物粘土矿物。层状硅酸盐粘土矿物主要包括高岭石、伊利石和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；在北方中、弱度风化的土壤中；一、土壤胶体一、土壤胶体3.有机无机复合胶体（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紧密结合在一起形成有机-无机复合胶体，有机胶体与无机无机复合胶体，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（多价阳离子（Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等）作为桥梁把等）作为桥梁把腐殖腐殖质与粘土矿物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。以氢键的方式与粘土矿物连在一起。土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+有机无机复合胶体土壤胶体的性质土壤胶体的性质1.1.巨大的表面积和表面能巨大的表面积和表面能一、土壤胶体一、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）颗粒形状：同体积颗粒表面积最大的是薄片状，最小的是球体是球体（3）矿物类型）矿物类型（1）粒径大小）粒径大小胶体电子胶体电子显微图像显微图像瞧：氢键在这里瞧：氢键在这里（牢固）（牢固）单位晶层单位晶层内表面（无）外表外表面面高岭石高岭石Si Tetra.Al Oct.Si Tetra.2:1 Clay蒙脱石蒙脱石Expanding100 cmol(+)/kgHH2OOHH2OOHH2OOHH2OOHH2OO土壤中常见粘土矿物的比表面积土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2/g)胶体成分内表面外表面总表面蒙脱石蛭石水云母高岭石埃洛石水化埃洛石水铝英石腐殖质7007504007500500400130140-15150159015044010452530130140-700850400800901505401045430260800800900 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。土壤胶体的性质土壤胶体的性质2.2.土壤胶体的带电性土壤胶体的带电性一、土壤胶体一、土壤胶体永久电荷：永久电荷：不受土壤溶液不受土壤溶液pH值变化而影响的值变化而影响的电荷类型，同晶替代电荷类型，同晶替代土壤胶土壤胶体电荷体电荷可可变电荷：变电荷：随着土壤溶液随着土壤溶液pH变化而变化的电变化而变化的电荷，胶体表面分子解离荷，胶体表面分子解离土壤总电荷土壤总电荷土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和；土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和；一般土壤的一般土壤的pH在在59之间，而土壤胶体的大部分，特别是腐殖之间，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，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大部分土壤胶体都带负电荷电荷。只有两性胶体和少量的同晶替代可能产生一定量正电荷。只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。当但是，整体上来看，土壤胶体以带负电荷为主。当pH 中性中性 酸性酸性当当 pH值低时，溶液中的值低时，溶液中的H+浓度大，胶体表面浓度大，胶体表面H+的解离受到的解离受到抑制，阳离子代交换量也就随之降低，相反，当抑制，阳离子代交换量也就随之降低，相反，当pH值升到一值升到一定数值时，胶体表面的定数值时，胶体表面的H+开始解离，阳离子代换量才开始增开始解离，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。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土壤胶体上吸附的各种阳离子，按其性质可以分为两大类：土壤胶体上吸附的各种阳离子，按其性质可以分为两大类：一类是一类是盐基离子盐基离子（大部分是金属离子），如（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，另一类是植物的营养元素，另一类是酸基离子酸基离子，主要包括，主要包括H+和和Al3+，它，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。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。子的百分率。100%影响土壤盐基饱和度的因素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。湿度、土壤剖面上盐基被淋溶的程度。南方的红壤、黄壤，北方的大多数土壤南方的红壤、黄壤，北方的大多数土壤特性特性湿润地区土壤湿润地区土壤干旱地区土壤干旱地区土壤交换性钙交换性钙(cmol/kg)其他交换性盐基其他交换性盐基(cmol/kg)交换性氢或铝交换性氢或铝(cmol/kg)阳离子交换量阳离子交换量(cmol/kg)盐基饱和度盐基饱和度(%)土壤土壤pH692346121866.65.65.813166812202692957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土壤的阴离子吸附与代换性能是指是指土壤中带正电的胶体所土壤中带正电的胶体所吸附的阴离子吸附的阴离子与与土壤溶液中的阴离子土壤溶液中的阴离子相互代换的作用；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；平衡，并受质量作用定律的支配；但土壤中阴离子代换作用但土壤中阴离子代换作用常伴随着化学固定作用常伴随着化学固定作用，两者很，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。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三、土壤的阴离子吸附与代换性能不同的阴离子种类，不同的阴离子种类，被土壤吸附或吸收的难易差异很大，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：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，易被土壤吸收的阴离子，如磷酸根、硅酸根和某些有机酸如磷酸根、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；的阴离子，与阳离子结合，进行化学固定；很少被吸收，甚至不能被吸收的阴离子，很少被吸收，甚至不能被吸收的阴离子，如如Cl-、NO3-、NO2-等，这类离子极易随水流失；等，这类离子极易随水流失；介于以上两类之间的阴离子，介于以上两类之间的阴离子，如如SO42-、CO32-和某些有机和某些有机酸阴离子。酸阴离子。四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响四、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态的，所以土壤的离子交换吸收性能对供肥性和保肥性供肥性和保肥性意义意义重大；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、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。物吸收利用。四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响四、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，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阳离子交换量大的土壤保肥性强，肥料不易流失，肥效持久，肥料不易流失，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；一次施肥量可大些；阳离子交换量小的土壤保肥力弱阳离子交换量小的土壤保肥力弱，肥料易于流失，肥效较，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以这类土壤施肥的要点是“少量多次少量多次”，且应以有机肥为主。，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；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；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。注意防止固定。四、离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响四、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对土壤酸碱性与缓冲性能的影响盐基饱和度和代换性盐基饱和度和代换性H+、Al3+离子的含量对土壤酸碱性有离子的含量对土壤酸碱性有重大影响；重大影响；在盐基饱和度低的土壤中，在盐基饱和度低的土壤中，H+、Al3+离子含量相对较多，离子含量相对较多，这是产生土壤酸性的根源；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。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；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当由于各种原因而导致土壤溶液中的H+浓度上升时，过多浓度上升时，过多的的H+会被胶体吸附，而胶体上的盐基离子则解吸进入溶液，会被胶体吸附，而胶体上的盐基离子则解吸进入溶液，当溶液中的当溶液中的H+浓度下降时，胶体吸附的浓度下降时，胶体吸附的H+便解离，从而使溶便解离，从而使溶液维持较稳定的液维持较稳定的H+浓度。浓度。离子吸附与交换性能对土壤肥力的影响离子吸