土壤学复习资料(1)-类似专业考试题

3.将埋藏土壤的MRT值在一定条件下可以指示土壤年龄。

4.土壤有机质中各组分的MRT值指示了组分的生物学稳定性的大小。 HA/FA值***：表示胡敏酸与富里酸含量的比值。

意义：是表示土壤腐殖质成份变异的指标之一。说明了腐殖酸形成的条件和分子量的复杂程度，HA/FA越大，胡敏酸含量多，结构复杂；相反，富里酸含量多，结构简单。 我国土壤有机质变异规律是：

1.由东向西，由草甸草原向干旱草原、荒漠草原和荒漠化土壤过渡，腐殖质含量不断递减，HA/FA也逐渐降低。黑土（1.5~2.5）-黑钙土（1左右）-灰钙土和荒漠土（0.6~0.8）

2.一般我国北方的土壤，特别干旱区与半干旱区的土壤腐殖质以胡敏酸为主，HA/FA比大于1； 而在温暖潮湿的南方的酸性土壤中，土壤中以富里酸为主，HA/FA比一般小于1. 黑土-暗棕壤（1~2）-黄棕壤（0.45~0.75）-红壤、砖红壤（<0.45) 3.在同一地区，水稻土的腐殖质的HA/FA 比大于旱地。 4.在同一地区，熟化程度高的土壤的HA/FA比较高。

造成土壤腐殖变异的原因：主要是气候、植被、土壤反应、母质、等环境因素综合作用结果 一. 土壤有机质在土壤肥力方面的作用：

（一）提供植物需要的养分：1. 碳素营养2. 氮素营养：土壤有机质中的氮素占全氮的90-98%

3.磷素营养：土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%；4.其他营养：K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素。5.腐殖酸的络合和螯合，防止了某些金属如Cu、Zn沉淀，提高了有效性。 6.有机酸促进了矿物风化、溶解释放其养分；有机物质是多元素的长效肥 （二）改善土壤肥力特性

1、物理性质：①促进良好结构体形成 (胶结剂---胡敏酸—多糖）

②降低土壤粘性、粘着性、胀缩性和可塑性，改善土壤耕性；在陶瓷工业中常向陶土中加入适量的

腐殖质，以改善其塑性，防止模坯开列变形，提高成品率。 ③降低土壤砂性，提高保蓄性；④促进土壤升温。

2、化学性质：（1）影响土壤的表面性质（2）影响土壤的电荷性质 –可变电荷

（3）影响土壤保肥性（4）影响土壤的络合性质（5）影响土壤缓冲性（弱酸和弱酸盐）

3、生理性质：（1）影响根系的生长（2）影响植物的抗旱性(增强了细胞渗透性和刺激根系下扎）

（3）影响植物的物质合成与运输（4）药用作用。

不良作用：有机物质分解的中间产物如各种有机酸的毒害问题应当注意 二、有机质在生态环境上的作用：

（一）有机质对重金属污染的影响 ：腐殖酸是重金属离子的络合剂。

（二）有机物质对农药污染的影响:褐腐酸可使残留在土壤中的某些农药如D.D.T、三氮杂苯等溶解度增大，加速淋出土体。减少对农作物危害，

（三）土壤有机质对全球碳平衡的影响（四）对环境不良影响：还原气体的产生 CH4、H2S等 三、土壤有机质的管理：

（一）提高土壤有机质含量的原则：1. 生态平衡原则2. 经济原则：有机无机并重

（二）提高有机质含量的措施：1、施用有机肥：绿肥、粪肥、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、蚕沙、鱼肥、河泥、塘泥、有机、无机肥料配合施用；2.种植绿肥 ： 田菁 紫云英 紫花苜蓿等：（1） 休闲绿肥 （2）粮肥间套，养用结合：因地制宜、充分用地、积极养地、养用结合

激发作用**（ Priming effect)：由于加入新鲜有机物质使土壤有机质矿化速率加快（正激发）或变慢（负激发）的效应称之激发作用，也叫起爆效应。激发效应可以是正、也可以是负。 激发比率：加入新鲜有机物质后土壤有机物质矿化量与加入前的矿化量之比。 激发比率> 1，正激发，不仅没有提高土壤有机含量，反而减少了； 激发比率<1,负激发，可以增腐殖质含量 激发比率受一系列因素影响

（三）秸秆还田：要注意秸秆的C/N比、破碎度、埋压深度以及土壤墒情、播种期远近、化肥施用量等 （四）土壤调控技术措施：（1）调解土壤湿度和通气性（2）温度：中耕松土（锄头下边有肥）

（3）土壤pH、 (4) 土壤C/N比

第四章

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二.土壤胶体种类（ type of soil colloid）： （一）有机胶体（soil organic colloid）

（二）无机胶体（soil mineral colloid）：无机胶体又称为矿质胶体。是土壤中胶体主要成分，比无机胶体高几倍到几十倍。统称用土壤中粘粒（<0.001mm）含量反映土壤无机胶体数量。 1.层状无机铝硅酸盐矿物:高岭石、蒙脱石、伊利石（负电性胶体） 2.无定形氧化物

（三）有机物机胶体（organic-mineral colloid）：有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用，相互结合在一起形成有机-无机复合体。

有机无机复合度：把土壤有机无机复合体中含C量占土壤总C量的百分数成为有机无机复合度。作为衡量土壤有机无机复合体的数量指标。土壤有机无机复合度可达到50~70%。 三.土壤胶体的基本特性（ properties of soil colloid）： （一）胶体的表面积和表面能：具有丰富的表面积和巨大的表面能

1.比表面（Specific surface） (单位质量比表面积叫质量比表面，cm2/g，单位容积比表面叫做容积比表面，cm2/m3

2.影响颗粒表面积的因素：（1）粒径大小，2）颗粒形状：同体积颗粒表面积最大的是薄片状、最小的是球体，（3）矿物类型

胶体表面能：界面上的物质分子（表面分子）所具有的多余的不饱和的能量。表面能大小与表面积成正相关，表面积愈大，表面能愈高，产生的吸附能力愈强。

（二）土壤胶体的带电性：土壤胶体带电性是其主要的特性。

（一）永久电荷（permanent charge ）日本吉田叫它内电荷：不受土壤溶液pH值变化而影响的电荷类型成为永久电荷，恒电荷或结构电荷。 同晶取代是产生永久电荷的原因。发生在晶架结构体的内部，所以叫它内电荷。同晶替代是2:1型粘土矿物电荷的主要来源。永久负电荷数量的多少依下规律：蒙脱石、蛭石＞水云母类＞高岭石

（二）可变电荷（pH dependent charge）日本吉田叫它外电荷：随着土壤溶液pH变化而变化的电荷叫可变电荷。

可变电荷产生的原因：主要是胶体表面分子解离。

1.含水氧化硅分子解离2.粘土矿物晶面上羟基解离（1:1型粘土矿物在pH<5时可以解离） 3.腐殖质分子表面解离4.含水氧化铁铝表面解离出OH-，带正电荷（在pH<5时带正电荷） 一般认为有理氧化铁是土壤产生正电荷的主要物质。 土壤总电荷：土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总合。

电荷零点（零点电荷）：如果在某个pH值时，粘土矿物表面上即不带正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时的pH值称为电荷零点（ZPC或PZC 有时也称为pH0）。 原理：是氧化物型的胶体电荷数量和类型受溶液pH值得影响。

土壤电荷数量：一般用每千克物质吸附离子的厘摩尔数来表示。最常用的是以―离子交换量‖来表示。 影响电荷数量的因素：

1.土壤胶体的组成 ：(1)粘土矿物的贡献；（2）腐殖质的贡献：腐殖质带有大量的负电荷，对土壤胶体的负电荷应当有重要贡献。（3）游离氧化铁的贡献：土壤游离氧化铁是土壤正电荷的主要来源。

2.不同粒径部分的负电荷数量，决定于其矿物组成和腐殖质含量。土壤颗粒组成中，小于2?m的胶体是土壤电荷的主体，80%土壤电荷集中在该胶体上。

3.土壤胶体组成分之间的相互作用对电荷数量的影响 （1）胶体负电荷的非加和性 非加和性产生的原因:

A.带负电荷的有机胶体与土壤带正电荷无机铁铝部分结合或与晶质粘粒矿物边缘的正电荷相结合，是有机胶体负电荷量减少。对无机胶体的负电荷影响不大。

B.有机胶体负电荷和无机胶体正电荷结合，腐殖质被高价阳离子絮凝而固定在无机胶体上，对无胶体负电荷发生了掩被作用。

―表观负电荷‖：去除腐殖前后土壤胶体的负电荷之差。 （2）游离氧化铁对负电荷的影响: 掩被和电性中和同时存在。

3.溶液的PH：可变负电荷随pH升高而增加，在7以上有许多土壤可变电荷高于永久电荷量。在酸性情况下，正电荷增加。

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土壤电荷密度：单位面积上电荷的数量。电荷密度决定着土壤胶体对离子吸附强度 一.土壤离子交换概念；

（一）交换性阳离子（exchangeable cation):能与溶液中的阳离子进行等量交换的胶体上吸附的阳离子。 第一类是氢离子和铝离子，它们是致酸离子，与土壤的酸度有密切关系。

第二类是其他的一些金属离子，如Ca+2、Mg+2、K+、NH4+……等，在古典化学上，它们都称为盐基离子（exchange base） 。

（二）阳离子交换作用(cation exchange)：土壤胶体上吸附的阳离子与周围溶液中的阳离子进行得等当量交换过程叫阳离子交换作用。 二.阳离子交换作用的特点：

一）阳离子交换是一种可逆反应，始终处于动态平衡状态下。大多数粘土矿物，Ca-k、Mg-k、Ca-Na、Mg-Na间的交换速度很快，几秒钟即可达到平衡。（二）交换是等当量进行的：即46克的钠与20克概相交换。（三）阳离子交换服从质量作用定律：阳离子交换反应是一种可逆反应，在交换达到平衡时各反应物的浓度积与生成物浓度积的比为一个常数（K）。这个常数叫平衡常数。也称为交换系数或选择系数，在一定程度上它表示两种离子与土壤的相对结合力。

影响阳离子交换能力的因素**：

（1）电荷的影响：根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能力也越大。 三价>二价>一价

（2）离子的半径及水化程度：同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。

（3）离子浓度和数量因子。

同价离子的交换能力随原子序数增加而增加。 土壤中常见阳离子的交换能力顺序：Na+＜ K+＜NH4+＜Mg2+＜Ca2+＜H+＜Al3+＜Fe3+

阳离子交换量是指土壤胶体上吸附所有阳离子总量。CEC＝∑交换性阳离子（ cmol(+)/kg干土）过去用毫克当量／100克土表示（me/100克干土），阳离子交换量实际上是土壤颗粒带电荷总量 （二）影响阳离子交换量的因素：

1.土壤质地：质地与粘重CEC愈高，2.胶体类型

3.溶液pH值：碱性土壤>中性>酸性，4.CEC与土壤腐殖质正比例 （三）阳离子交换量的意义：

1.作为土壤保肥性能的评价指标：阳离子交换量是评价土壤肥力的一个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。 2.作为制定施肥计划的参考：

CEC高的土壤，稳肥，耐肥性好，可以少次多量 CEC低的土壤，性燥，耐肥性差，可以少量多次

（一）盐基饱和度概念(base saturation percentage)BSP：在土壤胶体上所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所吸附交换性阳离子总量的百分比，叫盐基饱和度。盐基离子指的是除氢和铝以外的阳离子。某个交换性阳离子占土壤阳离子总量的百分数叫该离子的饱和度。 （二） 盐基饱和度意义：

1.依据盐基饱和度将土壤分为盐基饱和土壤（不含交换性氢铝离子）和盐基不饱和土壤（含有交换性氢铝离子）两种。有时用Ca/Mg或K/Na比值作为衡量土壤发育程度的指标。

2.盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应，若果是钙、镁饱和的土壤，显微碱性，钠饱和度高的土壤才是碱性的；而盐基不饱和土壤则具有酸性反应，为酸性土壤，可能出现交换性铝和镁的毒害。盐基饱和度是从质的角度研究阳离子与土壤基本性状关系。

3.盐基饱和度也可以作为判断土壤肥力水平的指标。盐基饱和度≥80%的土壤，一般认为是很肥沃的土壤，盐基饱和度为50~80%的土壤为中等肥力水平，而盐基饱和度低于50%的土壤肥力水平较低。因为阳离子组成单一。 4.盐基饱和度是确定酸性土壤石灰需要量的重要参数。

（三）影响土壤盐基饱和度的因素及我国土壤盐基饱和度分布规律：

土壤盐基饱和度的影响因素主要取决于：湿度和土壤剖面上盐基被淋溶的程度。

我国土壤盐基饱和情况是：以北纬35°为界，粗略的划分为两个区域，在35°以南，除少数石灰性冲积母质上发育的土壤及盐渍土壤以外，皆为盐基不饱和的土壤。在35°以北除少数酸性山地土壤（棕色森林土壤、灰化土等）以外，盐基饱和度高。Ca2+占交换性阳离子的主要成分，可达80%以上。有的土壤交换性Na+占有较高比例，

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呈现碱性反应，这种土壤称为碱土或碱化土壤。

实际阳离子交换量（ECEC）：用中性酸酸铵提取的交换性盐基和中性氯化钾提取的交换性氢铝之和。（盐基离子+非盐基离子）主要适用于热带和亚热带土壤（酸性土壤）

交换性阳离子虽然被土壤吸附，免予淋 湿，但仍不失对植物的有效性。如交换性铵、钾、钙等都属于有效养分的组成部分，它的有效意义在于：

（1）胶体上盐基被土壤溶液中H+交换到溶液中被植物吸收利用。

(2)植物根系的接触交换作用：根毛由于呼吸带有氢离子，根毛上氢离子和土壤胶体上盐基离子产生直接交换。 交换性阳离既然被土壤胶体吸附了，它的有效性还是受到了一定影响，其影响因素有：

一.饱和度效应：土壤中某一交换性阳离子占全部交换性阳离子的百分数称为该交换性阳离子的饱和度。 某种交换性阳离子的饱和度越高，被交换的机会愈多，其有效性就愈大

二.互补离子效应：一般陪补离子与胶体结合力愈强，则所指定的离子交换性愈大，此种作用称为陪补离子效应。 三.粘土矿物的类型影响：粘土矿物类型不同。对交换性阳离子影响程度不同，其机理有： 1.阳离子吸附的表面位置不同，蒙脱石吸附阳离子在内表面上，高岭石吸附在外表面上。 2.胶体的的电荷密度不同；3.胶体电荷类型不同：晶格电荷吸附能力弱于表面电荷 四.由交换性离子变为非交换性离子的有效度问题

胶体对阳离子的专性吸附：离子通过表面交换与晶格上阳离子共享一个或两个氧原子，形成共价键而被土壤胶体吸附的现象。是土壤吸收性能的一种。

机理：能够产生专性吸附的土壤胶体是铁、铝、锰等的氧化物及其水合物。土壤中氧化物属于配位化合物，在氧化物-水体系中，处于表面的中心离子（Fe、Al、Mn、和Si等）因为配位数未能满足，而从水中缔合质子或羟基构成氧化物配位壳的一部分，导致表面羟基化。中心离子周围的氧原子的较强的亲核性，决定其对质子和金属离子（M2+）都有较强的亲合力，并与之形成羟桥键合和环状结构。水合氧化物的这些特点就为专性吸附提供了可能。层状硅酸盐在某些情况下也可以产生专性吸附作用，因为层状硅酸盐边面上裸露的Al-OH基和Si-OH基于氧化物表面的羟基相似。

影响阳离子专性吸附的因素：

1.pH：pH不仅影响了水合氧化物型表面对重金属离子的吸附量（随pH升高而增加），而且影响其对离子的选择性吸附。其原因：（1）土壤溶液的pH升高有利于金属离子的水解，使MOH+离子数量增加，羟基氧离子电荷数量减少，其向胶体靠近时所需克服的能障降低，有利于缩短作用力而在胶体表面被吸附。（2）胶体吸附金属离子时释放质子，pH升高有利于吸附反应的进行。

2. 胶体类型：氧化物类型不同，表面构造不同，对重金属离子的专性选择吸附能力有很大不同。产生专性吸附的主要是氧化物。

3.离子本性：氧化铁凝胶：Pb>Cu>Zn>Ni>Cd>Co>Sr

氧化铝凝胶：Cu>Pb>Zn>Ni>Co>Cd>Sr

阳离子专性吸附的实际意义：1.土壤氧化物成为净化重金属（Pb、Cd）污染的主要基质。 2.土壤氧化物是重金属微量元素（Zn、Cu、Co、Mo等）的协调和缓冲基质。 3.海水中10多种金属元素能在较长时间保持着不大能影响水生生物生态环境的浓度 4. 由于专性吸附对微量金属离子具有富集作用,控制了它们地球化学的迁移率 5.利用专性吸附原理找到污水处理的措施 6.土壤中某些凝胶的专性吸附形成了粘土矿物 一.土壤阴离子的吸附机理：

（一）阴离子的静电吸附：土壤对阴离子的静电吸附是由于土壤胶体表面带有正电荷缘故。大多数土壤胶体属于两性胶体，在酸性情况系带正电荷，吸附阴离子。 易发生静电吸附的阴离子有：Cl-、NO3-、CiO4-等。 （二）阴离子负吸附：

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。 负吸附现象也受阴离子本身和土壤特性影响： 1.阴离子价数愈高，负吸附愈明显。

2.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。归因于胶体负电荷数量不同的缘故

3.随陪伴阳离子价数的增加而减少 (中和胶体负电荷能力大小不同）

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