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胶体是指直径在1—100nm之间的颗粒,但是实际上土壤中直径<1000 nm的粘粒都具有胶体的性质,所以通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—1000 nm之间的土壤颗粒,它是土壤中最细微的部分。

简介

soil colloid
直径为2~0.001μm土粒的通称可以是矿质的,即土壤矿质胶体(无机胶体),主要是次生的黏粒矿物。也可以是有机的,即土壤有机胶体,主要是多糖、蛋白质和腐殖质。多数情况下是有机矿质复合体,即核心部分是黏粒矿物,外面是有机胶膜,被吸附在矿质胶体表面。其特性是:(1)其比表面积相当大(1g胶体大约有200~300m2),具有相当大的反应活性和吸附性;(2)荷电,有很强的离子交换性;(3)它是土壤各种物质最活跃的部分,因而对土壤性质的影响也最大。

土壤胶体

土壤胶体的种类

土壤胶体一般可分为无机胶体、有机胶体、有机—无机复合胶体。下面我们介绍这三类胶体
Ⅰ无机胶体: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Fe、Al、Si等含水氧化物类粘土矿物以及层状硅酸盐类粘土矿物。
1、Fe、Al、Si等含水氧化物
含水氧化硅:多写成SiO2·H2O,也可写成偏硅酸H2SiO3,SiO2·H2O发生电离时能解离出H+而使胶体带负电荷。
含水氧化Fe、Al:多写成Fe2O3·nH2O、Al2O3·nH2O,也可用Fe(OH)3、Al(OH)3的形式来表示,它是硅酸盐矿物彻底风化的产物,在风化程度高的土壤上这类矿物较多。
这类矿物属两性胶体,它的带电情况主要取决于土壤的酸碱反应,酸性条件(pH<5)带正电荷,碱性条件下带负电荷。
2、层状硅酸盐类矿物
层状硅酸盐类矿物,从外部形态上看是极细微的结晶颗粒,从内部构造上看,都是由两种基本结构单位硅氧四面体铝氧八面体所构成,并且都含有结晶水只是化学成分和水化程度不同而已。
构造特征:P69图3—5、图3—6
a:基本结构单位:构成层状硅酸盐矿物的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体
硅氧四面体:由一个硅离子(Si4+)和四个氧离子(O2-)组成,其中三个氧离子(O2-)构成三角形为底,Si4+属于这个三角形之上,三个氧离子(O2-)的中心底凹处,第四个O2+属于顶部,恰好把Si2+盖在下面,象这样的构造体从外表面看有四个面,每个面有三个O2+组成,Si4+居于四个面的中心,我们称为硅氧四面体。
铝氧八面体:由一个铝离子(Al3+)和六个氧离子O2-(或氢氧离子)组成,六个O2-排成上下两层,每层三个O2-(或OH—)构成三角形,但上层的O2-和下层的O2-位置相互交错,Al3+居于两层之间的中心孔穴内,这种结构体从外表上看有八个面,每个面都有三个O2+组成,Al3+居于八个面的中心,我们称为铝氧八面体。
b:单位晶片:从化学式上看,硅氧四面体(SiO4)4-和铝氧八面体(AlO6)9- 都还不是化合物,在形成硅酸盐矿物之前,硅氧四面体和铝氧八面体需要各自分别聚合,在平面上这种成单位晶片:硅氧四面体通过共用底部氧的方式在平面上连接成四面体片——硅片,硅片顶端的氧仍带有负电荷。
铝氧八面体通过共用两端氧的方式在平面上连接成八面体片——铝片,铝片上下两端的氧都带有剩余负电荷
c:单位晶层:由于硅片n(SiO10)4-、铝片n(Al4O12)12-都还带有负电荷,不稳定,必需重叠化合以后,才能形成稳定的化合物,硅片和铝片以不同的配合方式在垂直方向上重叠成单位晶层,根据形成单位晶层时硅片和铝片的配合比例不同可形成2:1型、1:1型、2:1:1型的单位晶层。
1:1型单位晶层:由一层硅片和一层铝片组成,硅片顶端的活性氧、铝片底层的活性氧通过共用的方式连接在一起。
2:1型单位晶层:由两层硅片夹一层铝片组成,两层硅片顶端的活性氧都朝向铝片、铝片两端的氧分别与两层硅片顶端的氧通过共用的方式连接在一起。
2:1:1型的单位晶层:在2:1型单位晶层的基础上多了一个水镁片和水铝片。
d:层状硅酸盐矿物:单位晶层相互重叠后形成层状硅酸盐矿物,根据构成层状硅酸盐矿物的单位晶层类型的不同,可以把层状硅酸盐矿物分为以下几类:
蒙脱石类矿物:2:1型膨胀性矿物,比如蒙脱石、蛭石、绿泥石
(1)2:1型晶层结构:单位晶层是由两层硅片夹一层铝片组成,硅片:铝片=2:1,以蒙脱石最为典型。
(2)胀缩性大:这组矿物相邻两个晶层的层面都是Si—O面,晶层与晶层之间只能形成很小的分子引力,连接力弱,晶层间胀缩性大,晶层之间随着水分的进入而膨胀,失去水分则收缩。
(3)电荷数量大:电荷数量大的原因是因为该组矿物同晶代换比较普遍。
同晶代换:组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子代替而晶格构造保持不变的现象。
①替代与被替代的离子大小必须相近,才能保证替代后晶形不发生改变。
比如Fe3+的半径为0.064nm,八面体的中心离子Al3+的半径为0.057nm,半径相近可以发生替代而不会改变晶体形状,而La(镧)和Al是同族元素,性质更相近,但是La3+的半径比Al3+大一倍以上,La3+不能代替Al3+。
②替代与被替代的离子电性必须相同,电价可以同价或不同价。
如果互换的两个离子是同价的,互换后不仅晶形不变,而且仍保持电荷中性,如果互换的两个离子是不同价的,就会使晶体带正电荷或带负电荷。
晶体的中心离子被低价阳离子取代——晶体带负电荷
晶体的中心离子被高价阳离子取代——晶体带正电荷
实际上硅酸盐矿物中最常见的是晶体中心离子被低价阳离子取代:比如四面体中心离子Si4+被Al3+所取代,八面体中心离子Al3+被Mg2+所取代,所以粘土矿物是以带负电荷为主的。
同晶置换是发生在晶体形成过程中,同晶置换产生的负电荷是存在于晶体内部,晶体一旦形成后,这种负电荷就被包蔽在晶体内部,它不会随着外界环境(pH、电解质浓度)的改变而改变,所以同晶置换所产生的负电荷属永久电荷
同晶置换的结果,使蒙脱石类矿物带有大量的负电荷,能吸附保存大量的阳离子,所以含蒙脱石类矿物高的土壤,其保肥性能良好。蒙脱石的同晶代换主要发生在铝片中,以Mg2+代替Al3+,蛭石的同晶代换主要发生在硅片中,以Al3+代替Si4+。
(4)胶体特性突出:这一组粘土矿物,颗粒特别细,总表面积大,其可塑性粘结性、粘着性、吸湿性都很显著,对耕作不利。
高岭石类矿物:也称1:1型矿物,主要包括高岭石、珍珠陶土、迪岩石及埃落石等。
(1)1:1型晶层结构:单位晶层是由一层硅片和一层铝片组成,硅片:铝片=1:1,所以这一组矿物又称1:1型矿物,以高岭石最为典型。
(2)非膨胀性:相邻两个晶层的层面,一个是硅片的Si—O面,一个是铝片的Al—OH面,这样在两个晶层之间能形成键能较强的氢键,连接力强,晶层间不易膨胀。
(3)电荷数量少:这一组矿物硅片和铝片中没有或极少有同晶代换现象,其电荷的来源主要来源于两个方面:一方面是晶体表面的断键,另一方面是晶体表面的OH基在中性或碱性条件下的解离,所以电荷数量少。含1:1型粘土矿物高的土壤其保肥性能差。
(4)胶体特性弱:虽然颗粒的大小在胶体范围内,但颗粒直径仍比其它硅酸盐粘土矿物要大,而且外形大部分呈片状,颗粒的总表面积相对较少,其可塑性、粘结性、粘着性、吸湿性小。
水云母组:2:1型非膨胀性矿物,比如水云母、伊利石。
(1)2:1型的晶层结构:晶层结构与蒙脱石相似,同样是由两层硅片夹一层铝片组成,硅片:铝片=2:1,以伊利石最为典型。
(2)非膨胀性:主要是伊利石的晶层与晶层之间吸附有K+,K+是半陷在晶层层面6个氧离子构成的六角形孔穴中,它同时受到相邻两个晶层负电荷的吸附,使相邻两个晶层产生了很强的键联效果,连接力强,晶层不易膨胀。
(3)电荷数量大:同晶置换普遍,主要发生在硅片中,以Al3+→Si4+,铝片中也有少量的Fe3+、Mg2+→Al3+,所以电荷数量大:但是因为部分的负电荷被K+中和,所以电荷数量介于高岭石和蒙脱石之间。
(4)胶体特性:因颗粒大小,总表面积介于高岭石和蒙脱石之间,所以可塑性、粘结性、粘着性、吸湿性也介于高岭石和蒙脱石之间。
Ⅱ有机胶体
有机胶体主要指的是土壤中的腐殖质
a.腐殖质颗粒很细小,具有巨大的比表面积。
每1克腐殖质的总表面积可达1000㎡,比表面积是极其巨大的。
b.带有大量的负电荷
腐殖质组成中有很多的功能团,比如R—COOH、R—CH2—OH等这些功能团解离后能带有大量的负电荷,腐殖质所带负电荷的数量比粘土矿物要大得多,所以保存阳离子的能力也比粘土矿物要大得多。
另外腐殖质功能团中R—NH2的质子化,还能使腐殖质带正电荷。
c.腐殖质是亲水胶体,具有高度的亲水性
腐殖质可以吸附大气中的水汽分子,吸水最大量时可以达到自身重量的80—90%。
Ⅲ 有机—无机复合胶体
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—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、三价等多价阳离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等)作为桥梁把腐殖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—COOH、—OH以氢键的方式与粘土矿物连在一起。

土壤胶体特性

1、土壤胶体的比表面和表面能
土壤胶体的表面按位置可分为:
外表面粘土矿物、Fe、Al、Si等氧化物、腐殖质分子暴露在外的表面。
内表面:主要指的是层状硅酸盐矿物晶层之间的表面以及腐殖质分子聚集体内部的表面。
比表面:单位重量或单位体积物体的总表面积,很显然颗粒越小,比表面越大,从P72页的表3—4可以看出,砂粒与粗粉粒的比表面相对于粘粒来讲很小,可以忽略不计,所以土壤的比表面实际上主要取决于粘粒。另外土粒的表面凸凹不平,并非光滑的球体,它的比表面比光滑的球体要大,而且粉粒和粘粒大多呈片状比表面更大。
另外有些无机胶体(比如蒙脱石类粘土矿物)除了有巨大的外表面,而且表面可向晶层之间扩展,还有巨大的内表面。
有机胶体除了有巨大的外表面,同样也有巨大的内表面。所以有机胶体同样有巨大的比表面。比如腐殖质分子比表面可高达1000㎡/g。
由于土壤胶体有巨大的比表面,所以会产生巨大的表面能,我们知道物体内部的分子周围是与它相同的分子,所以在各个方向上受的分子引力相等而相互抵消。而表面分子则不同,它与外界的气体或液体接触,在内外两面受到的是不同的分子引力,不能相互抵消,所以具有剩余的分子引力,由此而产生表面能,这种表面能可以做功,吸附外界分子,胶体数量越多,比表面越大,表面能也越大,吸附能力也愈强。
2、土壤胶体的带电性
土壤胶体的种类不同,产生电荷的机制也不同,根据土壤胶体电荷产生的机制,一般可分为永久电荷可变电荷
a:永久电荷:这是由于粘土矿物晶格中的同晶置换所产生的电荷,我们前面介绍过,粘土矿物的结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体,硅氧四面体的中心离子Si4+和铝氧八面体的中心离子Al3+能被其它离子所代替,从而使粘土矿物带上电荷。如果中心离子被低价阳离子所代替,粘土矿物带负电荷;如果中心离子被高价阳离子所代替,粘土矿物带正电荷。多数情况下是粘土矿物的中心离子被低价阳离子所取代:比如Al3+→Si4+,Mg2+→Al3+,所以粘土矿物以带负电荷为主,由于同晶置换一般发生在粘土矿物的结晶过程中,存在于晶格的内部,这种电荷一旦形成就不会受到外界环境(pH、电解质浓度)的影响,称永久电荷
b:土壤中有些电荷不是永久不变的,这些电荷的数量和性质会随着介质pH的改变而改变称为可变电荷,可变电荷是因为土壤胶体向土壤中释放离子或吸附离子而产生。比如:
①含水氧化硅的解离
pH0=2,一般不产生正电荷.
pH↑,SiO2·H2O的解离越大,所带负电荷越多。
②含水氧化Fe、Al的解离
比如三水铝石:Al2O3·3H2O pH0= 4.8
③粘土矿物晶面上OH基的解离
高岭石的表面就有很多OH,能解离出H+,从而带上负电荷,这是高岭石带负电荷的主要原因。
腐殖质某些功能团的解离,比如:
以上所介绍的胶体电荷的产生都与pH有关,会随介质pH的改变而改变→可变电荷
按电性不同可分为:
a:正电荷:土壤中游离的Fe、Al氧化物是产生正电荷的主要物质(酸性条件下解离可带正电荷),高岭石裸露在外的铝氧八面体在酸性条件下的质子化可带正电荷,有机质——NH2在酸性条件下的质子化也能带正电荷。
b:负电荷同晶置换、含水氧化硅的解离、含水氧化Fe、Al在碱性条件下的解离、粘土矿物表面OH在碱性条件下的解离、腐殖质功能团中R—COOH、R—CH2—OH、—OH等的解离。
净电荷:土壤正负电荷的代数和,由于一般情况下土壤带负电荷的数量远大于正电荷的数量,所以大多数土壤带有净负电荷,只有少数含Fe、Al氧化物较高强酸性土壤上才有可能带净正电荷。
3、土壤胶体凝集作用和分散作用
土壤胶体有两种不同的状态,一种是土壤胶体微粒均匀地分散在水中,呈高度分散的溶胶,一种是胶体微粒彼此凝集在一起呈絮状的凝胶。
土壤胶体受某些因素的影响,使胶体微粒下沉,由溶胶变成凝胶的过程称土壤胶体的凝集作用,反之,由凝胶分散成溶胶的过程称胶体的分散作用。
土壤胶体是凝集还是分散主要取决于电动电位:通常土壤胶体是带负电荷的,土壤胶体之间带有负的电动电位,是相互排斥的,这种负电动电位越高,排斥力越强,越能成为稳定的溶胶,但当这种负电动电位降低到土壤胶体之间分子引力大于静电排斥力时,胶体就会相互凝集形成凝胶。
比如向溶液中加入多价离子就能降低负电动电位促使胶体凝集。
凝集力:Fe3+ >Al3+>Ca2+> Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+
在土壤中土壤胶体处在凝胶状态时,有利于水稳性团粒的形成,有利于改善土壤结构,所以向土壤中施用石灰能促进胶体凝集,有利于水稳性团粒的形成,对改良土壤结构有良好作用。当土壤胶体处在溶胶状态时,会使土壤粘结性、粘着性、可塑性增加,降低宜耕期,降低耕作质量。

土壤吸收性能

综述

土壤的吸收性能是指土壤能吸收、保留土壤溶液中的分子和离子,悬浮液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。
土壤的吸收性能对土壤肥力和性质有非常重要的作用。
a:土壤的吸收性能与土壤保肥、供肥性关系密切
因为土壤具有吸收性能,所以我们施用的肥料(无论是无机的还是有机的,无论是固体的、液体的还是气体的)都能长久的保存在土壤中,而且随时能释放出来供植物吸收利用。
b:土壤的吸收性能能影响到土壤的酸碱性以及缓冲性等化学性质
c:土壤的吸收性能能直接或间接地影响到土壤的结构性、物理机械性、水热状况等。

土壤吸收性能的类型

按照吸收性能产生的机制,土壤吸收性能分为以下几种类型:
a.土壤机械吸收性:土壤对物体的机械阻留,土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。孔隙过粗,阻留物少,孔隙过细,会造成阻留物下渗困难,容易形成地面径流和土壤冲刷。
b.土壤物理吸收性能:指土壤对分子态物质的保存能力包括:
(1)正吸咐:养分集聚在土壤胶体的表面,胶体表面养分的浓度比溶液中大。
(2)负吸咐:土壤胶体表面吸咐的物质较少,胶体表面的养分浓度比溶液中低。
c.土壤的化学吸收性能:易溶性盐在土壤中转变成难溶性盐而沉淀、保存在土壤中的过程,这一过程是以纯化学反应为基础的,称为化学吸收,比如可溶性的磷酸盐,在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等,发生化学反应生成难溶性的磷酸钙磷酸镁磷酸铁、磷酸铝。化学吸收性能虽然能使易溶性养分保存下来,减少流失,但同时也降低了这些养分对植物的有效性,所以在生产上要尽量避免有效养分的化学固定的产生,但化学吸收也有一些好处,比如H2S、Fe2+对水稻根系有毒害作用,但是在水田嫌气条件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它们的毒害作用。
d.土壤的物理化学吸收性能:土壤对可溶性物质中的离子态养分的保持能力;由于土壤胶体带正电荷和负电荷,能吸咐土壤溶液中电性相反的离子,被吸咐的离子还能与土壤溶性中的同电性的离子发生交换而达到动态平衡,这一过程以物理吸咐力基础,但又表现出化学反应的某些特征,所以称为土壤的物理化学吸咐性能或土壤的离子交换作用。
f.生物吸收性能:是土壤中植物根和微生物对营养物质的吸收,它具有选择性和创造性,同时能累积和集中养分。
上述几种土壤吸收性能并不是孤立存在的,而且相互联系,相互影响的,在这几种土壤吸收性能中对土壤的供肥性和保肥性贡献最大的是土壤的物理化学吸收性能。

土壤的物理化学吸收性能

土壤的物理化学性能其实质就是土壤的离子交换作用包括:
(1)土壤的阳离子交换:带负电荷的土壤胶体所吸咐的阳离子土壤溶液中的阳离子发生交换而达到动态平衡的过程。
(2)土壤的阴离子交换:带正电荷的土壤胶体所吸咐的阴离子与土壤溶液中的阴离子发生交换而达到动态平衡的过程。
1.土壤的阳离子交换作用:
通常土壤所带负电荷的数量远比正电荷多,土壤胶体表面的负电荷能吸咐土壤溶液中的阳离子以中的电性,被吸咐的阳离子在一定的条件下也能被土壤溶液中其它的阳离子交换下来→土壤的阳离子交换作用。
比如土壤胶体上原来吸咐有Ca2+,当我们施用K2SO4后,Ca2+就能被K+交换下来而进入土壤溶液
土壤溶液中的离子转移到土壤胶体上→吸咐
土壤胶体上吸咐的离子转移到土壤溶液解吸
A.土壤阳离子交换作用的特点:
a.可逆反应:也就是说已吸咐在土壤胶体上的阳离子当土壤溶液的组成和浓度发生改变时,完全可以被其它的阳离子代换下来而进入土壤溶液,这一点在植物营养上有很重要的作用,它使被吸咐的离子并不会失去对植物的有效性,植物对养分的吸收主要是吸收土壤溶液的养分,土壤胶体表面的养分绝大部分需要转移到土壤溶液中才能被吸收,由于阳离子交换反应是可逆反应,使得被吸咐的阳离子,完全可以被其它的阳离子交换下来,重新进入土壤溶液供植物吸收利用,所以被吸咐的阳离子并没有失去对植物的有效性。
b.等当量交换:也就是说一个Ca2+可交换两个K+,1molFe3+可交换3molK+或Na+。
d.反应迅速,能迅速达到平衡
B.土壤的阳离子交换能力
指一种阳离子将土壤胶体上的另外一种阳离子交换下来的能力。
影响土壤阳离子交换能力的因素主要有以下几个方面:
a.电荷数量:根据库仑定律,离子电荷价越高,受胶体的吸咐能力越大,交换能力越大,所以M3+>M2+>M+。
b.离子半径和水合半径:对于同价的离子,离子半径越大,水合半径越小,交换能力越强:
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在这一系列中,H+是例外,H+的交换能力>Ca2+、Mg2+,因为H+的半径小,水化程度也弱,运动速度快,所以交换能力强,所以离子的运动速度也是影响离子交换能力的一个因素。
c.离子浓度,因为离子交换质量作用定律支配,所以对交换能力弱的阳离子,增加它的浓度,也可以交换那些交换能力强的阳离子。
C.土壤的阳离子交换量:(CEC)
通常是指在一定的pH条件下,1kg干土所能吸咐的全部交换性阳离子的厘摩尔数,单位:Cmol/kg。
影响土壤阳离子交换量的因素:
a.胶体的类型:不同的土壤胶体所带负电荷的数量不同,阳离子交换量也不同
负电荷数量:腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石。
阳离子交换量:腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石
b.土壤质地:质地越粘重,粘粒越多,CEC越大,另外含OM高的土壤,CEC也比较大。
c.土壤pH:pH会影响到可变负电荷的数量,从而影响到土壤的阳离子交换量,pH上升可以增加土壤可变负电荷的数量,从而使土壤阳离子交换量增加。
土壤的阳离子交换量,基本上代表了土壤能够吸咐阳离子的数量,也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的盐基饱和度
土壤胶体上吸咐阳离子基本上可分为两类:
当土壤胶体上吸咐的阳离子,全部是盐基离子时,土壤呈现盐基饱和状态,这种土壤称盐基饱和土壤;当土壤胶体上吸咐的阳离子,一部分是盐基离子,另一部分是致酸离子时,土壤呈现盐基不饱和状态,这种土壤称为盐基不饱和土壤。
土壤盐基饱和的程度,一般用盐基饱和度来表示,它指的是交换性盐基离子占阳离子交换量的百分率。
盐基饱和度的作用:
a.可以反映土壤的酸碱性盐基饱和度的高低实际上也就反映出了致酸离子含量的高低,所以能反应出土壤的酸碱性:
北方土壤:盐基饱和度大,土壤pH较高
南方土壤:盐基饱和度低,土壤pH低
b.判断土壤肥力水平
盐基饱和度>80%→肥沃土壤,50—80%→中等肥力水平,<50%肥力水平较低。
E.交换性阳离子的有效度
土壤胶体表面吸咐的离子,可以通过离子交换进入土壤溶液供植物吸收利用,所以被土壤胶体吸咐的阳离子,不会失去对植物的有效性,但是被土壤胶体吸咐的阳离子的有效度,并非在任何条件下都完全相同,从土壤角度讲影响交换性阳离子有效度的因素主要有以下一些方面:
a.离子饱和度(土壤胶体上吸咐的某一种离子的总量占土壤阳离子交换量百分率
植物对养分的吸收虽然可以通过根系与土壤胶体之间接触代换而被吸收,但是通过接触代换而吸收的养分数量很少,植物主要还是吸收土壤溶液中的养分,也就是说土壤胶体上吸咐的阳离子,必须要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤胶体上某种离子的饱和度越大,被解吸的机会越大,该离子的有效度越大,所以交换性阳离子的有效度不仅仅与该种离子的绝对数量有关,更主要的还取决于该种离子的饱和度:
虽然交换性Ca2+的绝对数是乙土壤>甲土壤,但是Ca2+的饱和度甲土壤>乙土壤,所以Ca2+的有效度,甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相对集中施用,增加离子饱和度,能提高肥效
土壤胶体上同时吸咐着多种离子,对于其中任何一种离子来讲,其它的各种离子都是它的陪补离子。比如土壤胶体上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那么K+的陪伴离子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴离子就是K+、Ca2+、Na+。
某一种交换性阳离子的有效度,与陪补离子的种类关系密切,一般来讲陪补离子与土壤胶体之间的吸咐力越大,越能提高被陪离子的有效度。
比如:假如K+的陪补离子是Ca2+,由于Ca2+与土壤胶体之间的吸咐力>K+,所以K+容易被交换下来,从而提高K+的有效度。
如果K+的陪补离子是Na+,由于Na+与土壤胶体间的吸咐力<K+,K+不易被交换下而降低K+的有效度。
c.粘土矿物的类型
不同的粘土矿物由于晶体构造不同,吸咐阳离子的牢固程度也不同,在一定的盐基饱和度范围内,蒙脱石类粘土矿物吸咐的阳离子,一般位于晶层之间,吸咐比较牢固,有效度相对较低,而高岭石类粘土矿物吸咐的阳离子一般位于晶体外表面,吸咐力弱,有效度相对较高。
2.土壤对阴离子的交换吸咐
A.土壤对阴离子的静电吸咐(非专性吸咐)
土壤胶体虽然以带负电荷为主,但是在某些特定条件下土壤胶体也可带正电荷
比如Fe,Al,氧化物在酸性条件下的解离,能带正电荷:pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高岭石在酸性条件下表面—OH的解出,能带正电荷
腐殖质分子中R—NH2的质子化能带正电荷:
R—NH2+H+→RNH3+
这样这些带正电荷的土壤胶体就能通过静电引力而吸咐阴离子,这种通过静电引力而对阴离子产生的吸咐我们称为土壤对阴离子的非专性吸咐,被吸咐的阴离子,可被其它的阴离子所代换,属交换性的阴离子。
影响阴离子非专性吸咐的因素,主要有以下两个方面:
a.阴离子的种类:一般阴离子的价数越多,吸咐力越强;在同价阴离子中,水含半径小的离子吸咐力强。
F->草酸根>柠檬酸根>H2PO4->HCO3->H2BO3->CH3COO->SO42->Cl->NO3-
b.带正电荷土壤胶体的种类:
一般来讲带正电荷的土壤胶体主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物,所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的强酸性土壤容易产生阴离子的非专性吸咐。
B.土壤胶体对阴离子的专性吸咐
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