土壤的保肥性與供肥性

關于土壤的保肥性與供肥性

通過本章學習，學生應重點掌握土壤保肥性與供肥性的含義，土壤吸附保肥特性以及影響土壤供肥性的因素。第一節(jié)土壤保肥性與供肥性的含義土壤保肥性：土壤吸持、保存植物養(yǎng)分的能力。土壤供肥性：土壤向植物提供有效養(yǎng)分的能力。第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

第二節(jié)土壤膠體及其基本特性一、土壤膠體的概念及種類

土壤膠體：直徑小于0.001mm的土壤固體顆粒。分三種類型：（一）土壤無機膠體

1、層狀硅酸鹽粘土礦物（2：1型和1：1型等粘土礦物）

2、氧化物及其水合物（二）土壤有機膠體主要是腐殖質及其各種組分，此外還有少量的蛋白質或氨基酸，多肽，多糖類化合物。（三）土壤有機無機復合體

第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天二、土壤膠體的基本構造土壤膠體分散系膠體微粒土壤溶液膠核雙電層決定電位離子層補償離子層非活性層擴散層膠粒第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天三、土壤膠體的性質土壤膠體特性對土壤理化性質和肥力狀況起著巨大影響其中影響最大的特性有三個：（一）土壤膠體具有巨大的比表面積和表面能

（二）膠體帶電性（三）土壤膠體凝聚與分散第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（一）土壤膠體的比表面積和表面能

比表面積也可叫做比面積，是指每單位重量（或體積）物體的總表面積：比面積＝表面積/重量

土壤在風化及成土因素作用下，其固相顆粒都是在不斷破碎，粒徑逐漸變小，比面積都是在不斷增加的。如高嶺石比面積的典型值是10－20m2/g，蒙脫石是600－800m2/g，

由于表面的存在而產生的能量，叫做表面能。物質的比面積越大，吸附能力也越強，由于土壤膠體具有巨大的表面積，因而具有巨大的表面能。

第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（二）膠體帶有電荷1、膠體帶電的原因土壤膠體表面帶有電荷是其最重要的膠體化學特性。造成膠體帶電的原因主要有以下三種：（1）同晶代換（2）斷鍵（3）表面分子的解離土壤膠體能解離出H+,而帶負電的膠體稱為酸膠基或負膠體；能解離出OH-而帶正電的膠體稱為堿膠基或正膠體，能解離出H+也能解離出OH-的則稱為兩性膠體。第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2．土壤膠體電荷的種類（1）永久電荷由于同晶代換的作用產生的電荷，叫永久負電荷。

同晶置換是指鋁硅酸鹽礦物中硅氧片或水鋁片中的配位中心離子，被與其大小相近而電性符號相同的離子所取代，但其晶層結構未變，這種現(xiàn)象稱為同晶置換。由于置換中低價離子取代高價離子，使晶層產生剩余負電荷，它不受外界環(huán)境的影響，故稱為永久電荷。（2）可變電荷指膠體隨土壤溶液pH值的變化而發(fā)生電荷數(shù)量、符號變化的那部分電荷。其主要是由膠體表面分子的電離引起的，其次來自礦質膠體晶格的斷鍵。第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天（三）土壤膠體凝聚與分散土壤膠體由兩種存在的狀態(tài)，一種是膠體微粒相當充分的分散在介質中形成的一種外觀頗似溶液的膠體溶液，稱為溶膠。另一種是在外因作用下，膠體微粒聚合在一起形成的處于凝聚狀態(tài)的膠體，稱為凝膠。溶膠轉變?yōu)槟z，這一過程稱為凝聚；凝膠也可以轉變?yōu)槿苣z，這一過程稱為分散。第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天因土壤中的膠體一般情況下帶負電的為多，所以加入陽離有使膠體凝聚的作用。但多種陽離子促使膠體凝聚作用的大小并不同。一般規(guī)律是：離子價越大，其凝聚作用越強，同價陽離子中，離子半徑大的，水膜厚度小的離子凝聚作用強。土壤中常見的陽離子引起膠體凝聚作用大小的順序為:Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+

第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天電解質的濃度影響凝聚作用，隨著濃度的加大，其凝聚作用也增強。膠體凝聚有可逆的也有不可逆的。由等濃度的一價陽離子凝聚形成的凝膠，如反復用水淋洗，凝膠可再分散形成溶膠，這叫做可逆凝聚。由二價以上的陽離子凝聚形成的凝膠，很難或不能再變成溶膠的凝聚稱為不可逆凝聚。土壤膠體所處的狀態(tài)直接影響土壤的物理性質，進而影響土壤的肥力狀況。一些農業(yè)技術措施，如施肥、中耕、澆水、烤田等都可使土壤中的電解質發(fā)生變化，從而使膠體的狀態(tài)發(fā)生改變，或局部發(fā)生改變，尤其是施用鈣質肥料，由促進土壤形成不可逆凝聚的顯著作用。

第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤的吸附保肥性能

一、土壤的吸附性能的一般概念

1．土壤吸附

土壤是一個多孔體，同時在土壤表面具有大的表面能及電荷，是土壤具有明顯的吸附性能，表現(xiàn)在土壤顆粒表面具有能夠吸附陰陽離子、氣體、液體等物質的能力，稱土壤的吸附性能。土壤由于具有吸附性能，是土壤起到“庫”的作用，避免了土壤養(yǎng)分的淋失，從而達到保蓄養(yǎng)分的能力，這對于植物營養(yǎng)、土壤肥力以及污染土壤的自凈能力等方面起極其重要的作用。

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2．土壤吸附的類型（1）交換性吸附是土壤膠粒帶有電荷借靜電引力從溶液中吸附帶異號電荷的離子或極性分子。土壤固相從溶液中吸附離子的同時，也伴隨著固相表面上交換離子的解吸。（2）專性吸附是非靜電因素引起的土壤對離子的吸附作用。它是指離子通過表面交換與晶體的陽離子共用1個或2個氧原子，形成共價鍵而被土壤吸附的現(xiàn)象。（3）負吸附是指土粒表面的離子或分子濃度低于整體溶液中該離子或分子的濃度的現(xiàn)象。第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天二、土壤陽離子吸附與交換作用1．陽離子的靜電吸附一般而言，土壤膠體表面帶負電荷越多，吸附陽離子的數(shù)量也越多。土壤膠體表面的電荷密度越大，陽離子所帶電荷越多，則離子吸附的越牢。2．陽離子的交換作用①概念是指土壤膠體表面能吸附的陽離子（主要是擴散層中的陽離子）與土壤溶液中的陽離子相互交換的作用。②陽離子的交換能力是指一種陽離子將膠體另一種陽離子交換出來的能力。影響陽離子交換能力的因素：a.

離子電荷數(shù)量的影響

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在離子濃度相同的情況下，溶液中離子的電荷價越高，陽離子受膠體的吸附能力越大。b.

離子的半徑及水化程度

對于同價離子而言，原子量越低，離子半徑越小，單位面積上的電荷密度越大，對水的吸引力在增加，水化程度越高，在陽離子周圍包被著相當厚度的水膜，增加了陽離子與膠粒表面的距離，減弱了膠粒與離子的引力，而離子半徑大的，水化膜薄，易于膠粒接近，所以彼此的引力較大。所以一價陽離子交換能力大小為Rb+>NH4+、K+、Na+>Li+。c.

離子濃度由于陽離子交換作用受質量作用定律的支配，所以能力較弱的離子，如果有較高的濃度，NH4+

、K+等，也可將交換能力強的Ca2+、Mg2+離子從土壤中交換下來。所以根據(jù)這一原理，酸性土壤通過試用石灰，從而改良土壤酸性的目的。第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天③土壤的陽離子交換量是指pH值為7時每kg干土所吸收的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)，以cmol（+）/kg表示。一般用CEC表示。它直接反映了土壤的保肥性、供肥性能和緩沖能力。④鹽基飽和度土壤中交換性鹽基離子總量占陽離子交換量的百分數(shù)稱為鹽基飽和度。鹽基飽和度>80%的土壤,

一般認為是肥沃土壤。鹽基飽和度在50%~80%為肥力中等的土壤。鹽基飽和度<50%的土壤被認為是肥力較低的土壤。3.陽離子專性吸附發(fā)生專性吸附的陽離子主要是過渡金屬離子，因為這些離子具有較高的水合熱，較易水解成羥基陽離子，致使離子在向吸附劑表面接近時所需克服的障礙（阻力）降低，從而有利于與表面的相互作用。第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天三、土壤對陰離子的吸附與交換作用（一）土壤中的陰離子與土壤溶液中的陰離子相互交換作用。

（二）特點：發(fā)生在雙電層外層，吸持松，易解吸。主要離子有Cl-、NO3-、ClO4-等，但Cl-、NO3-不易被膠體吸附；陰離子濃度、離子價、互補離子等對陰離子交換作用的影響和陽離子的吸附與交換相似；陰離子吸附數(shù)量與土壤pH值有關。（三）陰離子的負吸附大多數(shù)土壤主要帶負電荷，對土壤中的陰離子有排斥作用，表現(xiàn)出較強的負吸附。

重點和難點：土壤保肥性與供肥性的概念及與土壤養(yǎng)分的緩沖容量的關系；土壤膠體及性質；土壤膠體的基本構造；土壤吸附保肥性及陽離子的交換作用；專性吸附。第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤的供肥性一、土壤的供肥性土壤的供肥性是指土壤供應作物所必須的各種速效養(yǎng)分的能力土壤供肥能力土壤供肥能力可以反映土壤供肥性的強弱，土壤供肥能力表現(xiàn)的主要內容有：1．土壤供應速效養(yǎng)分的數(shù)量土壤中各種速效養(yǎng)分的數(shù)量可反映農作物根系直接吸收利用養(yǎng)分數(shù)量。土壤的供肥容量（供應容量）是指持續(xù)地供應某種養(yǎng)分的基礎，反映出土壤供應某種養(yǎng)分潛在能力的大小，一般指全量養(yǎng)分。速效養(yǎng)分占全量養(yǎng)分的比值稱為供應強度，表明養(yǎng)分轉化和供應能力的強弱。如果養(yǎng)分的供應容量大，供應強度也大，表明在一般時間內養(yǎng)分供應充足而不至于脫肥；如果二者均小，表明土壤的供肥能力都很弱，必須考慮及時施肥。2．緩效養(yǎng)分轉變?yōu)樗傩юB(yǎng)分的速率3．速效養(yǎng)分持續(xù)供應供應的時間第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天二、土壤養(yǎng)分的有效化過程

土壤養(yǎng)分的有效化過程是一個對立矛盾的發(fā)展過程。影響土壤膠體吸附離子有效性，應考慮以下幾個方面：

1．離子的飽和度

2．互補離子的影響

3．粘土礦物的種類三、土壤供肥性的調節(jié)土壤供肥性的調節(jié)包括增加速效養(yǎng)分的數(shù)量，加強供肥速度，延長供肥時間，使作物所需的各種養(yǎng)分能夠全面、充分、持續(xù)地供應，以保證作物的高產、優(yōu)質，具體措施如下：1．合理施肥，提高供肥性能建立有機肥料為基礎，有機無機相結合，并配合各種肥料的施肥體系，對土壤供肥性和保肥性的調節(jié)均是有意義的。第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2．合理耕作和灌溉，促進養(yǎng)分的轉化供應①精耕細作，疏松耕層，以耕促肥②合理灌排，調節(jié)水、熱、氣狀態(tài)，達到以水促肥的目的3．用養(yǎng)結合，進行合理的輪、間、套作4．消除有害物質，改善養(yǎng)分的供應狀況土壤中有害物質的存在，會降低土壤微生物的活性并影響到土壤養(yǎng)分的轉化及作物對養(yǎng)分的吸收，消除土壤有害物質以及改善植物生長環(huán)境，對養(yǎng)分的調節(jié)起重要的作用。具體包括：消除酸害和堿害；消除鹽害；消除還原性物質毒害；消除污染的毒害。重點：掌握土壤供肥能力表現(xiàn)的方面及土壤供肥性的調節(jié)第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)影響土壤供肥性的化學因素一、土壤酸堿反應1．土壤酸性反應①活性酸土壤活性酸是由土壤溶液中游離的[H+]所表現(xiàn)出的酸度。②土壤潛性酸是由于土壤膠體上吸附的H+和Al3+所引起的酸度。分為交換性酸和水解性酸。

第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2．土壤堿性反應①土壤堿性的來源除了用平衡溶液的pH值表示以外，還可用土壤中堿性鹽類特別是Na2CO3和NaHCO3來表示。堿性土壤中氫氧離子的來源主要是弱酸強堿鹽水解的結果。土壤中常見的弱酸強堿鹽有磷酸根及重磷酸根的鉀、鈉、鈣、鎂鹽。②堿性的表示方法土壤堿性可用pH值、總堿度和堿化度表示。堿化度（鈉堿化度：ESP）：交換性鈉離子占陽離子交換量的百分數(shù)。

3．影響土壤酸堿性的因素①氣候；②地形；③母質；④植被；

⑤人類活動；⑥鹽基飽和度；⑦氧化還原條件

第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天4．土壤酸堿性對土壤養(yǎng)分和作物生長的影響①土壤酸堿性和土壤養(yǎng)分土壤中的有機態(tài)養(yǎng)分要經(jīng)過微生物參與活動，才能轉化為速效養(yǎng)分以供植物吸收，而適合大多數(shù)微生物生長發(fā)育的土壤酸堿度微弱酸性至弱堿性，因此土壤養(yǎng)分的有效性一般以pH6-8的范圍內有效性最高。②土壤酸堿性與作物生長的影響

5．土壤酸堿反應的調節(jié)對于不適應作物生長的過酸或過堿的土壤，應該因地制宜采用適當?shù)拇胧┻M行調節(jié)，使其適應高產作物發(fā)育的要求。酸性土通常用石灰進行改良；草木灰可以作為鉀肥來施用，同時有可起到中和土壤酸性的作用；對于堿性土壤，可用石膏、硫磺或明礬（硫酸鋁鉀）來改良。第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天三、土壤的緩沖性1．土壤的緩沖作用及其重要性土壤的緩沖性（緩沖作用）是指將酸或酸性鹽，堿或堿性鹽施入土壤后，在一定限度內土壤具有抵抗這些物質改變土壤酸堿反應的能力。重要性：由于土壤具有緩沖性，使它可以穩(wěn)定土壤溶液的反應，使土壤的酸堿變化保