土壤学教案-第八章.土壤胶体和土壤离子交换(下）.docx

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1、土壤学课程教案课程编号：章节名称及内容：土壤胶体和土壤离子交换（下）所在课程顺序号：第14个教案授课学时与时长：1.75学时授课教师：王聪课程类型：学类核心巡一、教学目标1、熟练掌握阳离子交换量和盐基饱，深刻理解离子交换在土壤肥力上的意义二、教学内容1、土壤吸附能力三、教学重点1、阳离子交换量、盐基饱和度、土壤养分离子有效性的影响因素四、教学难点1、影响土壤养分离子有效性的因素五、教学方法课堂讲授、多媒体辅助和板书相结合。六、教学过程开始课堂讲授前播放一段相关的视频或则提出与本次课程相关的几个问题进行提问并讲解上次课堂留下的问题和作业，然后开始进行课堂讲授，讲授过程穿插问题提问，本次课程结束时

2、布置作业或则留下几个问题进行下次课堂的提问主要内容8.2土壤吸附能力8.2土壤吸附能力8.2.1土壤吸附的概念1概念：土壤的吸附性能：土壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物质的能力。土壤吸附性能是土壤的重要特性，由于具有吸附性能，使土壤起到“库”的作用，避免了土壤养分的淋失，从而达到保蓄养分的能力，这对于植物营养、壤肥力以及污染土壤的自净能力等方面起极其重要的作用O8.2.2土壤吸附的类型交换性吸附：土壤胶粒带有电荷借静电引力从溶液中吸附带异号电荷的离子或极性分子。土壤固相从溶液中吸附离子的同时，也伴随着固相表面上交换离子的解吸。（最主要的吸附类型）专性吸附：非静电因素引起的土壤对离

3、子的吸附作用。它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用1个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。负吸附：指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶液中该离子或分子的浓度的现象。8. 2.3土壤阳离子交换与吸附作用1 .概述土壤阳离子交换作用：指土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的作用。交换性阳离子：被土壤胶体表面所吸附，能被土壤溶液中的阳离子所交换的阳离子。阳离子吸附：土壤溶液中的阳离子转移到土壤胶体表面，为土壤胶体所吸附。（保肥过程）阳离子解吸：土壤胶体表面吸附的阳离子转移到土壤溶液中。（供肥过程）NH4NHCa:土壤胶体+3Ca2+CaCa+2K+2Na+2N1VHMg

4、HMg2 .阳离子交换吸附作用的特点（掌握）可逆反应阳离子交换作用是一种可逆反应。这种交换作用是动态平衡,反应速度很快。以离子价为基础的等价交换2NH4+（36克）=1Ca2+（40克）1NH4+（18克）=INa+（23克）交换反应的速度受交换点的位置和温度影响。交换位置在表面或温度升高时,交换速度快。土壤胶体一般带负电，通过静电力（库仑力）吸附溶液中的阳离子，在胶体表面形成扩散双电层。所以也称为阳离子静电吸附。阳离子静电吸附的速度、数量和强度，取决于胶体表面电位（电荷数和电荷密度）、离子价数和半径等因素。胶体表面负电荷愈多，吸附的阳离子数量愈多；电荷密度愈大，阳离子价数愈高，吸附愈牢固。3

5、 .影响阳离子交换作用的因素（掌握）（1）阳离子的交换能力A、离子电荷价：M3+M2+M+13、离子半径及水合半径：同价阳离子对胶体的吸附力随离子水合半径增大而减小。一价离子1i+Na+K+nh4+Rb+离子真实半径（nn）0.0780.0930.1330.1430.149离子水合半径（DIn）1.0080.7900.5370.5320.509吸附力大小顺序54321土壤中常见阳离子的交换能力：Fe3A13+HCa2+Mg2KNH4+Na+（2）阳离子的相对浓度及交换生成物的性质受质量作用定律支配，溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大；交换后形成不溶性或难溶性物质，可使交换作用继续。（3）胶

6、体性质蒙脱石：结合二价离子为主高岭石：结合一价离子为主4 .影响阳离子交换作用的因素阳离子交换量(cationexchangecapacity)cationo单位重量的土壤所含交换性阳离子(一价)的总量，简称CECo一般在PH值7条件下，每千克干土壤所含一价阳离子的厘摩尔数。单位：cmo1/kg(me/100g)o它直接反映了土壤的保肥性、供肥性能和缓冲能力。可作为土壤保肥能力的指标：CEC(cmo1/kg)20保肥力弱中等强土壤质地质地越细，CEC越高。土壤腐殖质150-500cmo1/kg(350),含量愈多，CEC愈高。无机胶体种类蒙脱石水云母高岭石氧化物。土壤酸碱度PH高，CEe也高。

7、例如：砖红壤PH值由自然条件下的5左右提高到7左右时，其负电荷量约增加70%。5 .土壤盐基饱和度(掌握)土壤盐基饱和度：交换性盐基离子占阳离子总量(CEC)的百分数。交换性阳离子分为两类：盐基离子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等致酸离子：H+与A13+盐基饱和度()=交总量XIo%阳离百交换量我国土壤盐基饱和度大致以北纬33。为界，以北盐基饱和度较高，一般达80%-100%,以南盐基饱和度均较低，只有20%30乐有的甚至少于10机盐基饱和度高的土壤，交换性阳离子以Ca2+为主，其次是Mg2+,分别占80%和15%o盐基饱和度低的土壤，交换性阳离子以H+和A13+为主。盐基饱和度

8、(%)80%50%80%A13+H+Ca2Mg2+K+NH4+Na(3)粘土矿物类型高岭石类粘土矿物，有外表面而无内表面，阳离子吸着于外表面上，容易解吸，有效性高。蒙脱石类粘土矿物既有强大的外表面，又有内表面，吸着阳离子的有效性低于高岭石。水云母类粘土矿物由于硅层晶穴对阳离子K+或NH4+产生固定作用，降低其有效性。氧化物类胶体对阳离子产生专性吸收，使阳离子失去有效性。8. 2.4土壤阴离子的交换与吸附1概述土壤阴离子交换作用被胶粒表面正电荷吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换，称为阴离子交换。阴离子的吸收强度取决于土壤的胶体类型和土壤pH。氧化物和1I型矿物含量越高，PH越低，阴离子吸收越强烈。

9、2. 土壤阴离子吸附的机制（1）静电吸附正吸附（交换性吸附）：土壤带正电荷的胶体表面对阴离子的吸附（主要是C1-,N03-,C104）o铁、铝、镒氧化物是产生正电荷的主要物质；高岭石边缘或表面羟基也可产生正电荷。有机胶体表面的胺基R-NH2+H+-R-NH3+也可吸附阴离子。负吸附：指阴离子在土壤胶体表面的浓度低于土壤溶液中的浓度的现象。实际上指土壤胶体对阴离子的排斥现象。土壤溶液阴离子太多了，反而溶液中的阴离子浓度较胶体表面更大。因为胶体表面的阴离子排斥溶液中的。（2）配位体交换吸附（专性吸附）指阴离子取代氧化物表面羟基而被吸附的过程。可以发生在正电、负电或中性胶体表面。能发生这种交换作用的

10、阴离子主要有F-和磷、铜、碑酸根等含氧酸根离子。土壤是F-的净化剂。（3）化学沉淀作用指阴离子与土壤矿物质形成沉淀的过程。如磷酸根与铁、铝的沉淀。3. 土壤阴离子的吸附能力(1)易被土壤吸附的阴离子：磷酸根、硅酸根、若干有机酸根(C2042-)以及F-O这类阴离子在土壤中常形成难溶沉淀。(2)吸附很弱或产生负吸附的阴离子土壤对C1-、N03-、N02-的吸附通常较弱或产生负吸附。易造成氮肥利用率降低和水体污染。(3)中间类型的阴离子指吸收强度介于上述之间的阴离子。如：S042-,C032-、HCo3-以及某些有机酸根等。常见阴离子被土壤吸收的难易顺序：F-草酸根柠檬酸根H2P04-HC03-H

11、2B03-CH3C00-SCN-S042-C1-N03-OH-P043-Si032-S042-C1-N03-硝酸根容易被淋失，而磷酸根容易被固定。这是农林业生产上需要十分注意的问题。一般以其母体化合物命名。例如：氟离子F-,氯离子C1-,硫鼠根七、思政内容：土壤时刻在和周围的环境进行各种各样的物质交换，我们人也是如此有的人，求人办事，从来不提报酬，只一味要求别人，别人办完了，连一句谢谢都不会说。仿佛就是别人应该做的。这种人，主观意识里只有索取，没有付出。生活上估计也是一个“衣来伸手，饭来张口”的人，我们把这种人的这种行为，称之为：拿来主义。这种思想在有的人身上特别严重。在其身上把自私心理发挥的

12、淋漓尽致，既没有利他心，也没有同理心。人和人之间相互吸引，靠共情心和同理心，才会长久。无关乎做人的道理，比如有人说：这个小伙子会做人。其实也是在夸他懂得人情世故，懂考虑别人的感受。但主要还是因为，懂得回报他人。这一点，在爱情和亲情的世界也一样，两个人在一起，就把所有的事情都混杂在一起，结果分手时给了彼此双方吵架的理由。与其如此，为何一开始不把经济以及其他和爱情独立开来呢？亲人也是，因为是亲人，觉得没关系，所以就一味的肆无忌惮从亲人身上贪婪的索取，一旦有一天拒绝了他，就开始道德绑架，说什么不爱了之类的话。现实世界里，我们或多或少都经历过这样的，不堪其扰。如果说，一个人只知道对另一个人索取，不知道

13、表达感谢,哪怕是言语上的关心,不要求物质回报。对于付出的人也觉得欣慰，自己付出是值得的。但就是怕就像一个黑洞，没有任何的反馈，这让帮助者常常力不从心，久而久之，就不再有助人为乐的心理。常言道，送人玫瑰，手留余香。而且拿来主义这一点，在很多人身上都有体现。我们要求别人的同时.，也要扪心自问一句，是否真的做到了对每个帮助自己的人，都有过表达过感谢。当然，不能只知道一味索取，也不能只知道一味付出，什么都不要。这样的人也有，只不过是极少数，自己本心太善良，但是结果付出了这么多，也没要求别人回报什么，但是别人还觉得你付出的不够。也伤害了自己。为什么要受到这样的委屈。所以说，凡事都有两面性，要懂得索取的同时，给予别人感谢和物质奖励，同时也要主动付出以示诚意，再谈合作。正所谓先礼而后兵。八、课程作业、讨论题、思考题、推荐阅读材料等：5、土壤阳离子交换作用及其特征指土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的作用。(p.199)主要特征(p.200)可逆反应：阳离子交换作用是一种可逆反应。这种交换作用是动态平衡，反应速度很快。以离子价为基础的等价交换2NH4+(36g)=1Ca2+(40g)；1NH4+(18g)=INa+(23g)交换反应的速度