土壤肥料学国家精品课件第六章 土壤胶体与土壤吸收性能

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1、第六章土壤胶体和吸收性能第一节土壤胶体的构造和性质土壤胶体的种类土壤胶体的构造土壤胶体的特性内容提要一、土壤胶体的概念颗粒直径（非球形颗粒则指其长、宽、高三向中一个方向的长度）在1~100nm范围内的带电的土壤颗粒与土壤水组成的分散系。注：通常情况下，直径小于2µm（或1µm）的土粒便具有胶体的性质，因而被视为土壤胶体颗粒。土壤胶体的概念二、土壤胶体的种类和组成依据成分和来源，分为：无机胶体有机胶体有机无机复合胶体土壤胶体的类型（一）无机胶体土壤胶体的类型含水氧化铁含水氧化铝含水氧化硅次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）主要包括：SiO2.H2O→H2SiO3带负电H2SiO3→H

2、++HSiO3-→H++SiO32-1.含水氧化硅胶体：（游离态无定型）注：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。土壤胶体的类型此类胶体包括褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）、水赤铁矿（3Fe2O3•H2O）、针铁矿（Fe2O3•H2O）、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。2.含水氧化铁、铝：（两性胶体）土壤胶体的类型Al(OH)3+H+→Al(OH)2++H2O（pH<5）+OH-↓Al(OH)2O

3、-+H2O（pH>5）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。土壤胶体的类型3.黏土矿物（次生层状铝硅酸盐类）大多是结晶层状构造，由硅氧片（由硅四面体连接而成）和水铝片（由铝八面体连接而成）迭合而成。水铝片层面上氧离子的电价不饱和，可与氢离子结合成OH群，形成水铝矿，或与硅氧片结合，共用氧离子，形成铝硅酸盐粘土矿物。根据其迭合情况的不同，可将粘土矿物分为不同类型。土壤胶体的类型①硅氧片、硅氧四面体硅四面体可以共用氧原子而形成一层，氧原子排列成为中空的六角形，称硅氧片或硅氧层。土壤胶体的类型②铝氧八面体由六个

4、氧原子（或氢离子）环绕着一个中心铝离子排列而成，氧原子排列成两层，铝原子居于两层中心孔穴内，称水铝片。土壤胶体的类型同晶异质代换作用层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿物的结晶构造型式不变。如Al3+代Si4+或Fe2+代Al3+等,这样晶体中就产生了剩余负电荷,这种电荷一旦产生,就不能改变,故称永久电荷。指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。四面体中的硅可被铝代换Si4+Al3+八面体中的铝可被铁、镁代换Al3+Fe2+或Mg2+土壤胶体的结构和性质由一个硅氧片和一个水铝片，通过共用

5、硅氧顶端的氧原子连接起来的片状晶格构造。(１)高岭石（１：１型铝硅酸盐矿物）每个晶层的一面是OH离子组（水铝片上的），另一面是O离子（硅氧片上的），因而叠加时晶层间可形成氢键，使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒，晶粒多呈六角形片状。其分子结构外形特征为ＯＨＯＨＯＨ.......ＯＨ顶层─────────────底层─────────────ＯＯＯ........Ｏ许多晶片相互重叠形成高岭矿物土壤胶体的类型特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密，内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。多出现于酸性土壤。如高岭石类。硅氧片铝氧片土壤胶体的类型水水土壤胶体的类型晶格内的水铝片和

6、硅氧片很少发生同晶替代，因此无永久性电荷。但水铝片上的--ＯＨ在一定条件下解离出氢离子，使高岭石带负电。高岭石的性质特点：晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固，水分子及其他离子难以进入层间，并且形成较大的颗粒。因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱，富含高岭石的土壤保肥性差。土壤胶体的类型由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶片（层）单元，再相互叠加而成的。（2）蒙脱石类（２：１型铝硅酸盐矿物）每个晶层的两面均由O离子组（硅氧片上的），因而叠加时晶层间不能形成氢键，而是通过“氧桥”联结，这种联结力弱，晶层易碎裂，其晶粒比高岭石小。土壤胶体的类型胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以A

7、l3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。如东北、华北的栗钙土、黑钙土和褐土等。硅氧片铝氧片硅氧片特点：土壤胶体的类型蛭石的膨胀性比蒙脱石要小得多，其晶层间距1.45nm，属有限膨胀型。它具有一定的内表面，但较蒙脱石小，晶体颗粒介于蒙脱石和高岭石之间。蛭石在黄棕壤和黄壤中含量较高。蛭石也是2﹕1型膨胀型粘土矿物，其晶层结构与蒙脱石基本相同，也是两层硅氧片中夹一层水铝片。与蒙脱石不同的是，硅氧片中的硅大部分被铝所取代，水铝片中的铝也有不少被镁