项目三 土壤的吸附交换性能和酸碱反应40页PPT

实验三 土壤离子交换现象的观察
实验指导 柳维扬
Байду номын сангаас
一、实验目的
➢ 土壤胶体表面吸附阳离子与土壤溶液中阳离子可互相交
换的作用。影响保肥性。
➢ 土壤离子交换反应是影响土壤养分状况的重要因素。
不同质地土壤，有机质含量不同土壤，交换性不同。
➢ 实验的目的在于印证和巩固课堂所学的土壤离子交换的
理论知识。
二、方法原理
充分振荡10min 过滤
三、操作步骤
（二）对阴阳离子的吸收（物理化学吸附）
1．PO4- - -的吸收
用同样大小和粗细的试管4支，分别装入上述滤液各5ml，另 一支试管取1/120molL-1 KH2PO4溶液2.5ml稀释到5ml作为对照，在 各试管中分别加入钼酸铵试剂3滴，再加入氯化亚锡试剂5滴，摇 匀后显兰色，然后分别观察各试管中兰色的深浅，以多、中、少、 微表示，从而判断土壤对PO4-3的吸收情况。
四、试验结果
土壤
土壤对色素的吸收情况
离子 吸收情况 土壤
PO4- - -
NH4+
NO3-
五、思考题
1．不同土壤对NH4+ 吸收的差异？为什么？ 2．不同土壤对PO4-3和NO3- 吸收的差异？为什么？ 3．不同土壤对色素分子吸收的差异？为什么？
*** 阳离子交换作用的特征：五类吸收特性之一
（1）阳离子交换作用是可逆反应。 （2）交换是等当量进行的。 （3）阳离子交换受质量作用定律的支配。
三、操作步骤
（一）土壤对色素分子的吸收（物理吸附）
砂土 壤土 粘土
各一份 称取5克
装入 长试管
各加入0.2% 孔雀绿溶液10ml
比较不同土壤 对色素分子的

土壤pH<4.5 4.5-5.5 5.5-6.5 6.5-7.5 7.5- 8.5 > 8.5 极强酸性 强酸性 微酸性 中性 碱性 强碱性
用水浸提，得到的pH值反应土壤活性酸的强弱。用 KCl浸提，得到的pH值除反映土壤溶液中的氢离子外，还 反映由K+交换出的氢离子和铝离子显出的酸性。
pH水 > 大于pH盐
石 灰 性 土 壤 pH 随 Pco2 增 大 而 降 低 ， 变 化 于 7.5~8.5之间(田间)。
CaCO3-CO2-H2O体系：pH=6.03-2/3lgPco2
土壤学
7、土壤水分含量
土壤pH测定时的稀释效应，应控制土水比 (一般1:2.5)。
8、土壤氧化还原条件
土壤淹水还原pH向中性点趋近，即酸性土
如:海蓬子含Na2CO3 3.75%，碱蒿含2.76%， 盐蒿含2.14%，芦苇含0.49%。
(3)母质
碱性物质的基本来源。基性岩、超基性岩富含
林 学
碱性物质，含盐基物质多，形成的土壤为碱性。
院
(4)施肥和灌溉
土壤学
施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。 如都江堰水质偏碱，长期用都江堰水灌溉的水稻 田土壤pH有所提高。
学 院
变化的性能
设[Ox]＝X [Ox]+[Red] ＝A [Red] ＝A-X
当[Ox]略有增加引起Eh增加dEh／dX，其倒数 dX/dEh 即可作为氧化还原缓冲性指标。
土壤学
表示使单位土壤Eh
提高1个单位所需加入氧
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
林 学
根据弱酸平衡原理，弱酸用碱中和形成盐，

电位法
方法原理
用pH计测定土壤悬浊液pH时，常用玻 璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极。 当pH玻璃电极和甘汞电极插入土壤悬浊液时， 构成一电池反应，两者之间产生一个电位差， 由于参比电极的电位是固定的，因而该电位 差的大小决定于试液中的氢离子活度，氢离 子活度的负对数即为pH，可在pH 计上直接 读出pH值。
土壤pH值是土壤溶液中氢离子活度的负对数。它是土壤中最 重要的一种物理化学性质，可用水处理土壤制成悬浊液进行 测定。许多西欧和前苏联学者建议测定土壤在中性盐溶液中 的 pH，其中最常用的是氯化钾溶液［c（KCl）= 1.0 mol·L1］，我国也有许多实验室用以测定强酸性（pH值＜5.5＝的 土壤。
电极插在上部清液中，待读数稳定后，记录 待测液 pH值。每个样品测完后，立即用水冲 洗电极，并用干滤纸将水吸干再测定下一个 样品，在较为精确的测定中，每测定5个～6 个样品后，需要将饱和甘汞电极的顶端在饱
和氯化钾溶液中浸泡一下，以保持顶端部分 为氯化钾溶液所饱和，然后用pH标准缓冲溶 液重新校正仪器。
3. pH9.18标准缓冲溶液：3.80g硼砂（Na2B4O7·10H2O， 分析纯）溶于无二氧化碳的冷水中，定容至1L。此溶液 的pH易于变化，应注意保存。
4.氯化钙溶液[c（CaCl2·2H2 O）= 0.01mol·L-1 ]：147.02 g氯化钙（CaCL2·2H2O，化学纯）溶于200 ml。水中，定 客至1L，吸取10mL于500ml烧杯中，加400ml水，用少量 氢氧化钙或盐酸调节pH为6左右，然后定容至1L。
近年来，西欧有些国家测定土壤在氯化钙溶液[c （CaCl；）= 0.o1mol·L-1]中的pH。但土壤在氯化钾 溶液或氯化钙溶液中的pH值较在水中者为低，因 此，测定结果应注明，当解释结果时，要考虑这种 差异（于天仁，1988）。

SAR—sodium adsorption ratio 指溶液中Na+ 浓度与Ca2+、Mg2+浓度之和的平方根的
比值。
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四、 土壤胶体对阴离子的吸附
带正电的土壤胶体，主要是铁和铝的氢 氧化物和氧化物，可以吸附阴离子。
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土壤胶体带正电荷的方式：
1．通过土壤胶体表面的（Al、Fe）－OH基，附着 一个质子（H+），从而产生正电荷（可变电荷）。 2．腐殖质胶体的－NH2基，在酸性条件下也能带正 电荷。
盐基饱和度 ≥ 80％ 土壤肥沃 盐基饱和度 50％～ 80％ 中等肥力水平 盐基饱和度 ＜ 50 土壤肥力较低
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ESP—exchangeable sodium percentage 指交换 性钠离子占交换性阳离子总量的百分数。
ESR—exchangeable sodium ratio 指溶液中交 换性钠与交换性Ca2+、Mg2+离子浓度之 和的比值。
第三节 土壤吸收性能和离子交换
一、土壤吸附性能类型 二、土壤阳离子交换作用
1、定义 土壤阳离子交换作用： 土壤胶体表面吸附阳离子与土壤溶液中的阳离子
可相互交换的作用。
二、土壤阳离子交换作用
1、定义 2、阳离子交换作用的特点
1）阳离子交换作用是可逆反应。 2）交换是等当量进行的。 3）阳离子交换受质量作用定律的支配。
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（三）阴离子的负吸附
所谓阴离子的负吸附，是指距带负电荷的 胶体表面越近，阴离子数量越少的现象。
负吸附现象也受土壤特性影响，其它条件 相同，则负吸附现象随着土壤胶体的数量和阳 离子代换量的增加而增加。但随陪伴阳离子价 数的增加而减少，不同的粘粒矿物对负吸附的 影响也不同，他们递减的次序为：

土壤酸碱性与植物生长的关系
土壤酸碱性对土壤的理化性质产生影响，进而影响植物的生长。
土壤酸碱性影响土壤养分的有效性，不同酸碱度的土壤对养分的吸附、释放和转化 有不同的影响。
土壤酸碱性对土壤微生物活性有重要影响，微生物的种类和数量在不同酸碱度的土 壤中存在差异，从而影响植物的生长。
不同植物对土壤酸碱性的适应性
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土壤酸碱性能够影响农药的降解速率，从而影响农药残留量。
土壤酸碱性在土地改良中的应用
土壤酸碱性的调节
通过施用石灰或石膏等物质，调节土壤酸碱性，改善土壤质量。
土壤盐碱化的治理
通过合理的灌溉和排水措施，降低土壤盐碱化程度，提高土地生 产能力。
土壤酸化土壤的改良
通过施用有机肥和酸性肥料，改良土壤酸化土壤，提高土壤肥力 。
不同植物对土壤酸碱性的适应性存在 差异，有些植物适应酸性土壤，有些 植物适应碱性土壤。
了解不同植物对土壤酸碱性的适应性 有助于合理配置植物，提高植物生长 和生产效益。
植物对土壤酸碱性的适应性与其遗传 特性、生理机制和生态适应性有关。
土壤酸碱性与植物病虫害的关系
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土壤酸碱性与植物病虫害的发 生和发展有一定关系。
酸度计测定法
使用专业的酸度计测量土 壤的pH值，结果更为准确 。
比色卡法
将土壤样品与比色卡进行 比对，确定土壤的酸碱度 范围。
土壤酸碱性的分类
酸性土壤
pH值小于7，适合种植耐酸性植 物。
碱性土壤
pH值大于7，适合种植耐碱性植物 。
中性土壤
pH值在6.5-7.5之间，适合种植大多 数植物。
土壤酸碱性的影响
土壤酸碱性改良的成功案例

离子种类
Li+
Na+
K+ NH+4 Rb+
离子真实半径 0.078 0.098 0.133 0.143 0.149
离子水合半径 1.008 0.790 0.537 0.532 0.509
离子交换能力 弱
强
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3、离子大小的适应性(几何效应) 离子大小是否适应交换点，能够影响离子吸附
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土壤的电荷密度具有不均匀性，不仅在不同种 类的胶体表面电荷密度不同，而且同一胶体颗粒的 不同部位上，电荷密度也不相同。
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土壤胶体的表面积，可分为外表面积和内表面 积。内表面积指膨胀性粘粒矿物晶层之间的表面积。
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表 3-1土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1）
(三) 零点电荷（Zero point charge, ZPC）
如果在某个pH值时，粘土矿物表面上既不带 正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时 的pH值称为零点电荷。
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二、土壤电荷的数量和密度
土壤电荷的数量决定吸附离子的数量。单位重 量土壤的负电荷愈多，对阳离子的吸附量越大。
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温度升高的另一个效应，是可以降低土壤对离子
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如果吸附过程为放热反应，由于温度升 高，将导致吸附量减小，所以，从热力学角 度看，温度对某一种离子吸附的影响，决定 于吸附热和解吸热的代数和。
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三、阳离子交换量 ( Cation Exchange Capacity，CEC）
Fe(OH)
+ 2
+

61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！

项目三 土壤的吸附交换性能和酸碱反 应
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。