土壤肥料学---第六章 土壤的保肥性与供肥性

（二）胶体带电性
1、胶体带电的原因
土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化 学特性。造成胶体带电的原因主要有以下三种： （1）同晶代换； （2）断键 ； （3）表面分子的解离与吸附。
土壤胶体能解离出H+,而带负电的胶体称为酸 胶基或负胶体； 能解离出OH-而带正电的 胶体称为碱胶基或正 胶体； 能解离出H+也能解离出OH-的则称为两性胶体。
三、土壤供肥性的调节
土壤供肥性的调节包括增加速效养分的数量，加强 供肥速度，延长供肥时间，使作物所需的各种养分能够 全面、充分、持续地供应，以保证作物的高产、优质， 具体措施如下： 1、合理施肥，提高供肥性能 建立以有机肥料为基础，有机无机相结合，并配合 各种肥料的施肥体系，对土壤供肥性和保肥性的调节均 是有意义的。 2、合理耕作和灌溉，促进养分的转化供应 ①精耕细作，疏松耕层，以耕促肥 ②合理灌排，调节水、热、气状态，达到以水促肥 的目的
二、土壤阳离子吸附与交换作用
1、阳离子的静电吸附 一般而言，土壤胶体表面带负电荷越多，吸附阳 离子的数量也越多。土壤胶体表面的电荷密度越大， 阳离子所带电荷越多，则离子吸附的越牢。 2、阳离子的交换作用 （ 1 ）阳离子交换作用 是指土壤胶体表面所吸 附的阳离子（主要是扩散层中的阳离子）与土壤溶液 中的其他阳离子相互交换的作用。 （2）阳离子的交换能力 是指一种阳离子将胶 体上另一种阳离子交换出来的能力。
（3）土壤供肥性的强弱，必须要考虑各种速效 养分之间的比例，必须联系作物。
2、缓效养分转变为速效养分的速率 土壤缓效养分是指土壤中的固态（矿质态和 有机态）养分，须经过各种化学和生物化学作用 逐步转化为溶解态或交换态后才能被植物吸收利 用。
3、速效养分持续供应的时间 土壤中速效养分持续供应时间的长短，是土 壤肥劲大小的表现。供应时间长，说明土壤养分 含量丰富，肥劲长而不易脱肥；供应时间短，说 明在作物生育的中后期，容易脱肥。
一、土壤的供肥能力
1、土壤供应速效养分的数量
（1）土壤速效养分是指土壤溶液中溶解态的养分， 包括胶体表面容易吸收利用的养分，又称有效养分。 土壤中各种速效养分的数量可反映农作物根系直接吸 收利用的养分数量，显示土壤肥劲与供肥能力大小的 关系。
（2）土壤的供肥容量（供应容量）是指持续地 供应某种养分的基础，反映出土壤供应某种养分潜在 能力的大小，一般指全量养分。速效养分占全量养分 的比值称为供应强度，表明养分转化和供应能力的强 弱。
阳离子交换量大于20 cmol（+）/kg，保肥力强； 阳离子交换量在10-20 cmol（+）/kg，保肥力中等； 阳离子交换量小于10 cmol（+）/kg，保肥能力弱。
阳离子交换量的大小主要取决于土壤中胶体的 数量和负电荷数，即取决于：（1）质地；（2）胶 体类型；（3）土壤酸碱性。
4、盐基饱和度
2、土壤胶体电荷的种类
（1）永久电荷 由于同晶代换的作用产生的电 荷，叫永久负电荷。 同晶臵换是指硅酸盐矿物中硅氧片或水铝片中 的配位中心离子，被与其大小相近而电性符号相同 的离子所取代，但其晶层结构未变，这种现象称为 同晶臵换。由于臵换中低价离子取代高价离子，使 晶层产生剩余负电荷，它不受外界环境的影响，故 称为永久电荷。 （2）可变电荷 指胶体随土壤溶液pH值的变化 而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。其主要 是由胶体表面分子的电离引起的，其次来自矿质胶 体晶格的断键。
重点和难点：
土壤保肥性与供肥性的概念及与土壤养分的 缓冲容量的关系；土壤胶体及性质；土壤胶体的 基本构造；土壤吸附保肥性及阳离子的交换作用； 专性吸附 。
第四节 土壤的供肥性
土壤的供肥性能是指土壤供应作物所必须的各 种速效养分的能力，也就是将缓效养分迅速转化为 速效养分的能力。土壤供肥性能的强弱可用土壤供 肥能力的大小来反映。
2、铁、铝、硅等的氧化物及其水合物
（二）土壤有机胶体
主要是腐殖质及其各种组分，此外还有少量的蛋白质或氨基酸，多肽， 多糖类化合物。由于这种胶体物质的分子量很大，含有较多的功能团，解离 后带有很大的电量，多带负电。对土壤胶体电荷影响较大
（三）土壤有机无机复合体
二、土壤胶体的基本构造
胶核 土壤胶体分散系 胶体微粒 土壤溶液 双电层 决定电位离子层 胶粒
3）离子浓度
由于阳离子交换作用受质量作用定律的支 配，所以能力较弱的离子，如果有较高的浓度， NH4+ 、K+等，也可将交换能力强的Ca2+、Mg2+离 子从土壤中交换下来。所以根据这一原理，酸 性土壤可以通过施用石灰，从而达到改良土壤 酸性的目的。
3、土壤的阳离子交换量
pH值为7时，每kg干土所吸收的全部交换性阳离 子的厘摩尔数，以cmol（+）/kg表示。一般用CEC表 示。它直接反映了土壤的保肥性、供肥性能和缓冲 能力。
二、土壤养分的有效化过程
土壤养分的有效化过程是一个对立矛盾的发 展过程。如土壤中缓效养分的分解释放和化学固 定的矛盾；土壤胶体上养分的解吸释放和吸附保 存的矛盾。土壤胶体吸附的养分离子对植物的有 效性不完全取决于该离子的绝对数量，还要看该 离子的解离和被交换的能力。
土壤胶体吸附离子的植物有效性，受以下几 个方面影响：
土壤中各种交换性盐基离子总量占阳离子 交换量的百分数称为盐基饱和度。 盐基饱和度>80%的土壤, 一般认为是肥沃 土壤；盐基饱和度在50%-80%为肥力中等的土 壤；盐基饱和度<50%的土壤被认为是肥力较低 的土壤。
3、阳离子专性吸附
发生专性吸附的阳离子主要是过渡金属离子， 因为这些离子具有较高的水合热，较易水解成羟基 阳离子，致使离子在向吸附剂表面接近时所需克服 的障碍（阻力）降低，从而有利于与表面的相互作 用。 在土壤中发生专性吸附的金属离子为非交换 态；发生专性吸附的金属离子多为微量元素、重金 属元素。
2、土壤吸附的类型
（1）交换性吸附 是土壤胶粒带有电荷借静 电引力从溶液中吸附带异号电荷的离子或极性分子。 土壤固相从溶液中吸附离子的同时，也伴随着固相 表面上交换离子的解吸。 （2）专性吸附 是非静电因素引起的土壤对 离子的吸附作用。它是指离子通过表面交换与晶体 上的阳离子共用1个或2个氧原子，形成共价键而被 土壤吸附的现象。 （3）负吸附 是指土粒表面的离子或分子浓 度低于整体壤的吸附保肥性能
一、土壤的吸附性能的一般概念
1、土壤吸附 土壤是一个多孔体，同时在土壤表面具有大的表 面能及电荷，使土壤具有明显的吸附性能，表现在土 壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物 质的能力，称土壤的吸附性能。 土壤由于具有吸附性能，使土壤起到“库”的作 用，避免了土壤养分的淋失，从而达到保蓄养分的能 力，这对于植物营养、土壤肥力以及污染土壤的自净 能力等方面起极其重要的作用。
非活性层 补偿离子层 扩散层
三、土壤胶体的性质
土壤胶体有众多的特性，但对土壤理化性质 和肥力状况起着巨大影响的特性主要有以下三个： （一）土壤胶体巨大的比表面积和表面能； （二）胶体带电性； （三）土壤胶体凝聚与分散。
（一）土壤胶体的比表面积和表面能
比表面积（比面积），是指每单位重量（或体
积）物体的总表面积：比面积＝表面积/重量。由于 表面的存在而产生的能量，叫做表面能。 土壤在风化及成土因素作用下，其固相颗粒都是 在不断破碎，粒径逐渐变小，比面积都是在不断增加 的。如高岭石比面积的典型值是10－20m2/g，蒙脱石 是600－800m2/g。物质的比面积越大，吸附能力也越 强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大 的表面能。
1、离子的饱和度 指土壤中某种交换性阳离 子的数量占阳离子交换量的百分数。该离子的饱 和度越大，被解吸和交换的机会就越多，有效性 也越大；
2、互补离子的影响 与某种交换性阳离子共存 的其他交换性阳离子称为互补离子。如果互补离 子与胶体间的吸附力强，则与之共存的阳离子就 容易解吸，有效性就高；
3、粘土矿物的种类
2、阴离子的负吸附
指电解质溶液加入土壤后阴离子浓度相对增大的 现象。 大多数土壤主要带负电荷，对土壤中的阴离子有 排斥作用，表现出较强的负吸附。
3、土壤对阴离子的专性吸附 发生于胶体双电层内层，直接与胶体表面的配为 离子（配位基）臵换，又称配位基交换。 主要发生在铁铝氧化物的表面（热带土壤，如红 壤、砖红壤）。此类土壤对磷酸根等养分离子的固定 能力很强。
1）离子电荷数量（电荷价）的影响
在离子浓度相同的情况下，溶液中离子的电荷 价越高，阳离子受胶体的吸附能力越大；
2）离子的半径及水化程度
对于同价离子而言，原子量越低，离子半径越 小，单位面积上的电荷密度越大，对水的吸引力在 增加，水化程度越高，在阳离子周围包被着相当厚 度的水膜，增加了阳离子与胶粒表面的距离，减弱 了胶粒与离子的引力；而离子半径大的，水化膜薄， 易于胶粒接近，所以彼此的引力较大。所以一价阳 离子交换能力大小为Rb+>NH4+、K+、Na+>Li+；
土壤供肥性：土壤向植物提供有效养分的能力。 受土壤的养分强度因素I（养分的浓度）和容量因 素Q（养分的总量）的影响。 土壤缓冲容量（B）= △Q/△I
第二节
土壤胶体及其基本特性
一、土壤胶体的概念及种类
土壤胶体：直径小于0.001mm的土壤固体颗粒。分三种类型：
（一）土壤无机胶体
1、层状硅酸盐粘土矿物（2：1型和1：1型等粘土矿物）
三、土壤对阴离子的吸附与交换作用
土壤对阴离子的吸附既有与阳离子吸附相似的 地方，又有不同之处。如土壤胶体对阴离子也有静 电吸附和专性吸附作用。 但由于土壤胶体多数带负电荷，因此阴离子更 多的出现负吸附。
1、阴离子的静电吸附（土壤胶体带正电）
主要特点： （1）发生在双电层外层，吸持松，易解吸。 （2）主要离子有CL-、NO3-、CLO4-等，但CL-、 NO3-不易被胶体吸附； （3）阴离子浓度、离子价、互补离子等对 阴离子交换作用的影响和阳离子的吸附与交换 相似； （4）阴离子吸附数量与土壤pH值有关。