土壤胶体与土壤交换性能
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全文电子教材土壤与土壤资源学(上篇:土壤学)林学专业第七章土壤胶体和土壤交换性第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围,并不是绝对的。
这是因为胶体性质的出现,是随着粒径的减小逐渐加强的。
没有截然划分的界限。
土壤胶体的成分比较复杂,按化学成分和来源,可分无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三类。
土壤胶体的一系列性质的表现都是由于具有巨大的比表面和带有电荷的原因。
二、几种主要的胶体类型(一)土壤无机胶体土壤无机胶体存在于极微细的土壤粘粒部分。
包括成分较简单的次生含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅等,以及成分较复杂的结晶层状次生铝硅酸盐类(即粘土矿物)。
1、含水氧化硅胶体其分子式为SiO2•H2O或H2SiO3。
在一般情况下,含水氧化硅的外层分子发生解离,解离出H+,而把HSiO3-或SiO32-留在胶核表面,组成决定电位离子层,使胶粒带负电。
土壤反应越偏碱性,硅酸的解离度也越大,所带的负电荷也越多。
2 、含水氧化铁、铝胶体此类胶体包括褐铁矿(2Fe2O3•3H2O)、水赤铁矿(3Fe2O3•H2O)、针铁矿(Fe2O3•H20)、水铝矿(Al2O3•H2O)、三水铝矿(Al2O3•3H2O)等晶质矿物和氢氧化铁[Fe(OH)3]、氢氧化铝[Al(OH)3]等非晶质矿物。
这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物,均为两性胶体,其电荷随土壤溶液酸碱反应的变化而变化。
当环境反应在它的等电点的酸性方面时,它带正电;反应在等电点的碱性方面时,它带负电。
纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1,氢氧化铝等电点为pH8.1。
所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。
但土壤中氢氧化铁、氢氧化铝胶体都覆被有机胶体。
因此,测定这些胶体的等电点时,其pH值都大大低于纯净氢氧化铁、铝的等电点。
未经去除腐殖质的砖红壤胶体的等电点大约在pH4~5之间。
铁铝氧化物常以胶膜状态包被土壤颗粒,使其成为稳定性很强的土壤结构。
土壤胶体的名词解释土壤是地球表面上由岩石风化而形成的一种复杂的自然体系,由固体、液体和气体组成。
其中固体部分包括矿物质、有机质和水分,而土壤胶体则是土壤中矿物质和有机质的重要组成部分。
1. 土壤胶体的定义和特征土壤胶体指的是在土壤中具有胶体状态的微小颗粒,其大小一般在1纳米到0.1微米之间。
土壤胶体具有以下几个特征:1.1 小颗粒大小:土壤胶体颗粒的尺寸非常小,这使得它们具有显著的比表面积,从而增加了与其他物质的接触面积,有利于物质的吸附和交换。
1.2 动力稳定性:土壤胶体颗粒在水和土壤溶液中具有很强的稳定性,不易沉淀,这是由于胶体粒子的电荷特性所致。
1.3 微观孔隙率:由于土壤胶体颗粒的小尺寸和颗粒间的紧密排列,土壤胶体能够形成微观孔隙,这些孔隙能够储存水分和提供生物活性空间。
2. 土壤胶体的组成土壤胶体主要由矿物质和有机质两部分组成。
2.1 矿物质:土壤中的矿物质主要来自于岩石的风化作用。
常见的土壤矿物质包括黏土矿物、氧化物、腐殖质等。
其中,黏土矿物是土壤胶体的主要组成部分,其结构特点决定了土壤胶体的吸附和交换能力。
2.2 有机质:有机质是土壤中的一种重要成分,主要由植物和动物残体的分解产物组成。
有机质中富含碳、氢、氧等元素,它能够增加土壤的保水性和肥力,并对土壤胶体的形成和稳定起到重要作用。
3. 土壤胶体的作用土壤胶体在土壤形成和肥力调控中发挥着重要的作用。
3.1 吸附和交换:土壤胶体具有很强的吸附和交换能力,能够吸附和保持营养物质、水分、有机物质和微生物等。
这一特性使土壤胶体能够提供植物生长所需的养分和水分,并调控土壤环境的稳定性。
3.2 保水性和通气性:由于土壤胶体的微观孔隙结构,其能够储存并释放水分,保持土壤水分平衡。
此外,土壤胶体还能够提供氧气和二氧化碳等气体的通道,维持土壤的通气性。
3.3 影响土壤质地和结构:土壤胶体的含量和性质对土壤的质地和结构具有重要影响。
胶体颗粒的聚集和胶体团粒的形成会改变土壤的结构和透水性,进而影响土壤的肥力和生物多样性。
土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是环境中特有的组成部分,是位于陆地表面呈连续分布,具有肥力并能生长植物的疏松层,它是一个复杂的体系。
它的组成包括固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分或溶液)和气相(土壤空气)等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。
按容积计,在较理想的土壤中,矿物质约占38—45%,有机质约占5—12%,土壤孔隙约占50%,土壤水分和空气存在于土壤孔隙内,三相之间亦经常变动而相互消长。
按重量计,矿物质可占固相部分的90—95%以上,有机质约占1—10%左右。
(一)土壤矿物质土壤矿物质来源于地壳岩石(母岩)和母质,它对土壤的性质、结构和功能影响很大。
土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒(或土粒)组成的。
自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒,按不同的比例组合而成,各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成,也叫土壤质地。
(二)土壤有机质进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体,经分解转化逐渐形成有机质,即腐殖质,土壤腐殖质是土壤有机质的主要部分,约占有机质总量的50—65%。
腐殖质不是单一分子的有机质,而是在组成、结构和性质上具有共同特征,又有差异的一系列高分子有机化合物,腐殖质在土壤中可以呈腐殖酸或腐殖酸盐类存在,亦可以铁、铝的凝胶状态存在,也可与粘粒紧密结合,以有机-无机复合体等形态存在。
这些存在形态对土壤一系列的物理化学性质有很大影响,对土壤肥力有重大作用。
土壤有机质的化学组成包括:糖类(碳水化合物)、木质素、有机氮、脂肪、蜡质、单宁、木栓质、角质、有机磷及灰分等。
土壤中的有机质组成二、土壤的物理化学性质一)土壤的物理性质土壤结构:一般把土壤颗粒(包括单独颗粒、复粒和团聚体)的空间排列方式及其稳定程度,孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
土壤中的Ca2+、Fe3+等多价阳离子及有机质,腐殖质都有胶结剂的作用,参与土壤颗粒的团聚。