第三章-土壤的基本性质课件.ppt

土壤的基土壤的基本性质本性质1 1、土壤孔性、土壤孔性2 2、土壤结构性、土壤结构性3 3、土壤耕性、土壤耕性4 4、土壤胶体、土壤胶体5 5、吸收性能、吸收性能6 6、酸碱性、酸碱性第一节第一节 土壤的孔性、土壤的孔性、结构性和耕性结构性和耕性小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙3、土壤容重：单位容积土体（包括孔隙）的干质量。、土壤容重：单位容积土体（包括孔隙）的干质量。 土壤容重值多介于土壤容重值多介于1.0-1.5克克/厘米厘米3范围内。范围内。 紧实的土壤容重则可高达紧实的土壤容重则可高达1.8-2.0克克/厘米厘米3。典型土壤容重典型土壤容重对于大多数植物来说，土壤容重在1.141.26g/cm3之间比较适宜。4、容重、孔隙度与土壤松紧程度关系、容重、孔隙度与土壤松紧程度关系土壤容重一般是比重的一半左右。5、土壤容重作用、土壤容重作用 (1)计算工程土方量计算工程土方量 土壤重量土壤重量=土壤体积土壤体积土壤容重土壤容重 (2)估算各种土壤成分储量估算各种土壤成分储量 (3)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 (4)计算土壤三相比计算土壤三相比举例举例1：设耕层厚度：设耕层厚度0.2m，容重，容重1.3t/m3，有机质含量，有机质含量， 15g/kg=0.015t/t，全氮量，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。 1hm2（104m2）0.2m土层计：土层计： 土壤重量土壤重量=100000.21.3=2600t 有机质储量有机质储量=26000.015=39.0t 全氮储量全氮储量=26000.00075=1.95t2、上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为、上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为5%，要求，要求灌水后达灌水后达25%，则每公顷的灌水定额是多少？，则每公顷的灌水定额是多少？ 2600t *（25%-5%）=520t ( (二二) )土壤孔（隙）度和孔隙比土壤孔（隙）度和孔隙比一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。土粒土粒容积容积= （1 土壤土壤容积容积 ） 100% 土壤容积土壤容积 土粒容积土粒容积 = 土壤容积土壤容积 100% 孔隙容积孔隙容积 土壤孔隙度土壤孔隙度 = 土壤容积土壤容积 100% 土壤质量土壤质量/ /密度密度= （1 土壤质量土壤质量/ /容重容重 ） 100% 容重容重= （1 密度密度 ） 100% 1、 把孔隙按照孔隙中水分被土壤吸持的把孔隙按照孔隙中水分被土壤吸持的力的大小划分为若干级。力的大小划分为若干级。 （三）土壤中大小孔径的分级（三）土壤中大小孔径的分级3 3当量孔径当量孔径(mm)(mm) = 土壤水吸力土壤水吸力 注：式中土壤水吸力以注：式中土壤水吸力以 kPakPa或毫巴为单位或毫巴为单位2、土壤孔隙类型、土壤孔隙类型孔隙孔隙类型类型 孔径孔径大小大小 ( mm) 土壤土壤水吸力水吸力 （kPa） 所所含含水分水分有效性有效性 非非活性活性孔隙孔隙（无效无效孔隙孔隙） 1500 无效无效 毛管毛管孔隙孔隙 0.002 0.02 150 1500 有效有效 通气通气孔隙孔隙 0.02 Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+ 电解质浓度增大，也可降低电动电位电解质浓度增大，也可降低电动电位, ,使溶胶变为凝胶。使溶胶变为凝胶。收性能收性能吸收性能的概念及吸吸收性能的概念及吸收性能收性能类型类型: 这对植物营养的供应有重要的意义。当植物从这对植物营养的供应有重要的意义。当植物从土壤溶液中吸收了阳离子后，胶体上的交换性阳离土壤溶液中吸收了阳离子后，胶体上的交换性阳离子会迅速补给到土壤溶液中。子会迅速补给到土壤溶液中。等当量进行：以离子价为依据的等当量交换。等当量进行：以离子价为依据的等当量交换。H+土壤胶体土壤胶体土壤胶体土壤胶体NH4+ NH4+H+ Mg2+2K+ + 3Ca2+Ca2+Mg2+Ca2+Ca2+ 2K+ 2NH4+ 2H+受质量作用定律的支配：可逆反应，在特定温度受质量作用定律的支配：可逆反应，在特定温度有平衡常数。离子价数低、交换能力较弱的阳离子，有平衡常数。离子价数低、交换能力较弱的阳离子，如提高浓度则可交换离子价数高、交换能力较强的如提高浓度则可交换离子价数高、交换能力较强的阳离子。阳离子。交换过程迅速。交换过程迅速。 CEC （Cmol/kg） 10 1020 20 保肥力弱保肥力弱 中等强中等强 土壤胶体土壤胶体 CECcmol(+).kg-1 腐殖质腐殖质蛭蛭 石石蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石高岭石高岭石倍半氧化物倍半氧化物200100-15070-9510-403-152-4不同类型土壤胶体的阳离子交换量不同类型土壤胶体的阳离子交换量（三）影响（三）影响CEC的因素：的因素：（四）土壤胶体上吸附的阳离子种类：（四）土壤胶体上吸附的阳离子种类：致酸离子：致酸离子：H+、Al3+； 相关概念相关概念克土）量阳离子交换量（毫克当克土）当量交换性盐基总量（毫克盐基饱和度100/100/ 100%阳离子交换量阳离子交换量和盐基饱和度和盐基饱和度都受土壤都受土壤pH值值影响；影响； 在在pH5至至6范围的暖湿地范围的暖湿地区的矿质土壤，区的矿质土壤，pH每变动每变动0.10，盐基饱和度相盐基饱和度相应变动应变动5%。盐基饱和度盐基饱和度80%的土壤，一般认为是很肥沃的土壤的土壤，一般认为是很肥沃的土壤盐基饱和度为盐基饱和度为5080%的土壤为中等肥力水平的土壤为中等肥力水平盐基饱和度低于盐基饱和度低于50%的土壤肥力水平较低，因为阳离的土壤肥力水平较低，因为阳离子组成单一。子组成单一。（五）盐基饱和度也可以作为判断土壤肥力水平的指标（五）盐基饱和度也可以作为判断土壤肥力水平的指标土壤胶体土壤胶体NH4+ NH4+2K+ + 4H+土壤胶体土壤胶体4 H+ 2K+ + 2NH4+2、植物吸收交换性阳离子的能力和下列因素密切相关：、植物吸收交换性阳离子的能力和下列因素密切相关：3、影响交换性阳离子有效度的因素：、影响交换性阳离子有效度的因素：土壤阳离子交换与离子饱和度土壤阳离子交换与离子饱和度土壤胶体土壤胶体NH4+ NH4+H+ Mg2+H+2K+ 陪补离子不同，对某一指定离子的有陪补离子不同，对某一指定离子的有效度也不同。效度也不同。 陪补离子与土壤胶体之间的吸附力愈陪补离子与土壤胶体之间的吸附力愈大，与之共存的阳离子愈易解吸，有效性大，与之共存的阳离子愈易解吸，有效性愈高。愈高。3、影响交换性阳离子有效度的因素：、影响交换性阳离子有效度的因素：3、影响交换性阳离子有效度的因素：、影响交换性阳离子有效度的因素：第三节第三节 土壤的酸碱性土壤的酸碱性( (一一) )土壤酸化的机理土壤酸化的机理1.1.氢离子的来源氢离子的来源（1 1）水的解离：）水的解离： HOHHOH H H+ +OH+OH- - 土壤胶体对氢离子吸附使得水的电离平衡被破坏。土壤胶体对氢离子吸附使得水的电离平衡被破坏。（2 2）碳酸解离：）碳酸解离： H H2 2COCO3 3 H H+ +HCO+HCO3 3- -（3 3）有机酸的解离：）有机酸的解离： 有机酸有机酸 H H+ +R-COO+R-COO- -（4 4）酸雨：）酸雨：( (干沉降和湿沉降干沉降和湿沉降酸雨）酸雨）（5 5）其它无机酸）其它无机酸 : :施入土壤中生理酸性肥料产生的无机酸施入土壤中生理酸性肥料产生的无机酸 2.2.土壤中铝的活化土壤中铝的活化 当土壤胶体上交换性氢离子饱和度达到一定程度时，晶架当土壤胶体上交换性氢离子饱和度达到一定程度时，晶架结构解体，八面体中解体，铝离子释放出来成为活性铝，被胶结构解体，八面体中解体，铝离子释放出来成为活性铝，被胶体吸附称为潜性酸。体吸附称为潜性酸。(二二)土壤酸度的类型：土壤酸度的类型：(1) 交换酸交换酸 土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反映出的酸度。映出的酸度。 Al3+3H2O Al(OH)3+3H+用用1mol/L的的KCl(pH5.56.0)处理土壤，处理土壤，K+交换出氢离子或铝交换出氢离子或铝离子，通过滴定得到的酸度。离子，通过滴定得到的酸度。 交换性酸是酸度的容量因素，单位交换性酸是酸度的容量因素，单位Cmol/kg。(2)水解酸水解酸 具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所产生的酸度。产生的酸度。 CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH 水解酸的测定是用水解酸的测定是用1mol/L的的CH3COONa(pH 8.3)处处理土壤。理土壤。 交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因用用pH 8.3的的CH3COONa，既测定出羟基化表面解离的，既测定出羟基化表面解离的H+，也测，也测出了因出了因Na+交换出的氢离子和铝离子产生的交换酸度，还包括交换出的氢离子和铝离子产生的交换酸度，还包括了土壤溶液中的活性酸，因此测定结果是土壤总酸度。了土壤溶液中的活性酸，因此测定结果是土壤总酸度。 土壤土壤pH6.5pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。并适宜多数作物的生长。 pHpH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。的有效度高。 pH6-7pH6-7的土壤中的土壤中, ,磷的有效度最高。磷的有效度最高。pH5pH7pH7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。 在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在在pH6.5pH6.58.58.5的土壤中，有效度较高。的土壤中，有效度较高。铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在酸性土壤中高；在pH7pH7的土壤中，活性铁、锰、的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。供应不足。在强酸性土壤中，钼的有效度低。在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH6pH6时时, ,其有其有效度增加。硼的有效度与效度增加。硼的有效度与pHpH关系较复杂关系较复杂, ,在强酸性在强酸性土壤和土壤和pH7.0pH7.08.58.5的石灰性土壤中的石灰性土壤中, ,有效度均较低有效度均较低, ,在在pH6.0pH6.07.07.0和在和在pH8.5pH8.5的碱性土壤中的碱性土壤中, ,有效度较有效度较高。高。 铵态氮肥不宜施在碱性土壤上，且宜深施；铵态氮肥不宜施在碱性土壤上，且宜深施；酸性土壤上应重视钼肥的施用；酸性土壤上应重视钼肥的施用；碱性土壤上应注意铁、锰、铜、锌、硼的补充；碱性土壤上应注意铁、锰、铜、锌、硼的补充； 五、土壤酸碱度（五、土壤酸碱度（pH值）值）土壤氧化还原体系1、土壤酸、碱缓冲原理、土壤酸、碱缓冲原理 (1)土壤中有许多弱酸土壤中有许多弱酸碳酸、硅酸、磷酸、碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，当这些弱酸与其盐类共存，就成为对腐殖酸等，当这些弱酸与其盐类共存，就成为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。酸、碱物质具有缓冲作用的体系。如如 Hac+NaAc体系体系当加入当加入HCl： NaAc+HCl Hac+NaCl 当加入当加入NaOH: Hac+NaOH NaAc+H2O(2)土壤胶体交换性阳离子对酸碱的缓冲作用更大土壤胶体交换性阳离子对酸碱的缓冲作用更大 胶体胶体交换性交换性H+、Al3+ 弱酸，缓冲碱性物质弱酸，缓冲碱性物质 胶体胶体交换性盐基交换性盐基 弱酸盐，缓冲酸性物质弱酸盐，缓冲酸性物质 根据弱酸平衡原理，弱酸用碱中和形成盐，根据弱酸平衡原理，弱酸用碱中和形成盐，pH与与中和程度之间的关系如下：中和程度之间的关系如下： pHpKa+lg盐盐酸酸 pHpKa+lg盐基盐基H+、Al3+ (1)碳酸盐体系碳酸盐体系: 石灰性土壤的缓冲作用主要决定于石灰性土壤的缓冲作用主要决定于 CaCO3-H2O-CO2体系体系 pH6.03-2/3LogPco2 (2)硅酸盐体系：对酸性物质的缓冲作用。硅酸盐体系：对酸性物质的缓冲作用。 (3)交换性阳离子体系：对酸、碱物质的缓冲作用交换性阳离子体系：对酸、碱物质的缓冲作用 (4)铝体系：对碱性物质缓冲作用铝体系：对碱性物质缓冲作用(pH5.0) (5)有机酸体系：有机酸及其盐对酸碱物质缓冲作用有机酸体系：有机酸及其盐对酸碱物质缓冲作用2、土壤酸碱缓冲体系、土壤酸碱缓冲体系3 3、影响土壤缓冲能力的因素、影响土壤缓冲能力的因素1.1.土壤胶体类型与交换量土壤胶体类型与交换量 有机胶体有机胶体 无机胶体；无机胶体；蒙脱石蒙脱石 伊利石伊利石 高岭石高岭石 含水氧化铁、铝含水氧化铁、铝粘土粘土 壤土壤土 砂土砂土2.盐基饱和度盐基饱和度 在交换量相同情况下，盐基饱和度高，对在交换量相同情况下，盐基饱和度高，对酸缓冲能力强；盐基不饱和度高，对碱的酸缓冲能力强；盐基不饱和度高，对碱的缓冲能力强。缓冲能力强。 土壤中广泛分布的碳酸盐类物质，铁、铝、土壤中广泛分布的碳酸盐类物质，铁、铝、钙的磷酸盐，铁、铝、锰的氧化物毒具有钙的磷酸盐，铁、铝、锰的氧化物毒具有抗酸化的能力抗酸化的能力