土壤物质之间的相互关系ppt课件.ppt

第四节土壤组成物质之间的相互关系分类制土壤胶体对土壤养分元素、污染物的迁移转化有重要作用，这种作用与土壤胶体类型及其性质密切相关，土壤胶体均具有双电层结构。
1、土壤胶体的概念
土壤中高度分散粒径在1~100毫微米之间物质。
2、土壤胶体类型：
①土壤矿质胶体；（次生硅酸盐、简单铁铝氧化物、二氧化硅）
②有机胶体；（腐殖质、有机酸、蛋白质等）
③有机-无机复合胶体。图1土壤胶体结构示意图扩散双电层：土壤带电胶体与溶液界面的双电层——胶体表面的（负）电荷层紧靠表面溶液的反离子或补偿（阳）离子层。
两者电荷数相等，符号相反，维持体系的电中性。静电引力使反离子靠近表面，热运动又使其脱离表面而形成具有扩散特征的反离子层，又称扩散层。其中反离子呈不均匀分布，如同地球的大气层。
扩散层反离子分布和表面电位变化特征。
5、土壤的离子交换
（1）阳离子交换
①几个概念
阳离子交换作用：土壤溶液中的阳离子与土壤胶体表面吸附的阳离子互换位置。
交换性阳离子：被土壤胶体表面所吸附，能被土壤溶液中的阳离子所交换的阳离子。
阳离子吸附：土壤溶液中的阳离子转移到土壤胶体表面，为土壤胶体所吸附。
阳离子解吸：土壤胶体表面吸附的阳离子转移到土壤溶液中。②阳离子交换作用的主要特征
A、可逆反应
阳离子交换作用是一种可逆反应。这种交换作用是动态平衡，反应速度很快。B、以离子价为基础的等价交换
二个一价铵离子，交换一个二价钙离子，即36克铵可交换40克钙；一个一价铵离子可交换一个一价钠离子，即18克铵可交换23克钠。
C、受质量作用定律支配
溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大，可将交换能力弱的离子交换出来，也可将交换能力强的离子交换出来。
土壤中常见阳离子交换能力：
Fe3+、Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+
H+例外，半径小，水合度低，运动快，交换能力强。⑵、土壤中的阴离子交换
带正电荷的胶粒吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。土壤溶液(soilsolution)是土壤水分及其所含气体、溶质的总称。分析土壤溶液组成、特性及其中化学过程，是土壤地理学、环境科学研究的重要内容。土壤溶液的溶质主要包括：①无机盐类；②简单有机物；③溶解性气体。土壤溶液中溶质成分具有巨大的时空差异性，它与许多因素存在相互作用，如图2所示。图2土壤溶液及其影响因素作用模式1、土壤的酸碱反应
①土壤酸碱反应的概念
②土壤酸度类型
A、活性酸度
由溶液中氢离子浓度引起的图3土壤酸碱状况、形成及其对植物的影响示意图图4土壤系统中氢离子收支平衡图式土类氧化还原过程对土壤形成发育有重要作用，土壤之中存在有多种氧化-还原体系，如表6所示。图6土壤中主要的氧化还原体系（1）土壤空气中Ｏ２是主要氧化剂
在通气良好的土壤中，氧体系控制氧化还原反应，使多种物质呈氧化态，如NO3-、Fe3+、Mn4+、SO42-等。
（2）、土壤有机质特别是新鲜有机物是还原剂，在土壤缺Ｏ２条件下，将氧化物转化为还原态。
（3）、土壤中氧化还原体系可分为无机体系和有机体系。
无机体系的反应一般是可逆的，有机体系和微生物参与条件下的反应是半可逆或不可逆的。（4）、土壤氧化还原反应不完全是纯化学反应，很大程度上有微生物参与。如:NH4+→NO2-→NO3-
分别在亚硝酸细菌和硝酸细菌作用下完成。
（5）、土壤是不均匀的多相体系，不同土壤和同一土层不同部位，氧化还原状况会有不同差异。
（6）、土壤氧化还原状况随栽培管理措施特别是灌水、排水而变化。
（1）、土壤缓冲性概念
土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持pH稳定的能力，称土壤缓冲作用，或缓冲性能。
（2）、土壤酸碱缓冲性
①、土壤酸、碱缓冲原理
Ⅰ土壤中有许多弱酸——碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，当这些弱酸与其盐类共存，就成为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。如Hac+NaAc体系
当加入HCl：NaAc+HClHac+NaCl
当加入NaOH:Hac+NaOHNaAc+H2O
Ⅱ土壤胶体交换性阳离子对酸碱的缓冲作用更大
胶体—交换性H+、Al3+—弱酸，缓冲碱性物质
胶体—交换性盐基—弱酸盐，缓冲酸性物质
根据弱酸平衡原理，弱酸用碱中和形成盐，pH与中和程度之间的关系如下：
pH＝pKa+lg[盐]／[酸]
pH＝pKa+lg[盐基]／[H+、Al3+]土壤BS＝50%时，对酸碱的缓冲能力最大。缓冲能力随弱酸及盐的总浓度或土壤CEC增加而增大。
②、土壤酸碱缓冲体系
Ⅰ碳酸盐体系:石灰性土壤的缓冲作用主要决定于
CaCO3-H2O-CO2体系pH＝6.03-2/3LogPco2
Ⅱ硅酸盐体系：对酸性物质的缓冲作用。
Ⅲ交换性阳离子体系：对酸、碱物质的缓冲作用
Ⅳ铝体系：对碱性物质缓冲作用(pH＜5.0)
Ⅴ有机酸体系：有机酸及其盐对