Ⅰ 土壤中的阳离子可以分为什么
土壤的可交换阳离子分为致酸离子H,Al;和
盐基
离子钙
镁钾钠铵
Ⅱ 土壤潜性酸度分为
土壤性质
(一)土壤吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物,它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性,而使土壤具有吸附性。
1、土壤胶体的性质
1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能:比表面是单位重量(或体积)物质的表面积。定体积的物质被分割时,随着颗粒数的增多,比表面也显著地增大。物质的比表面越大,表面能也就越大。
2)土壤胶体的电性:土壤胶体微粒具有双电层,微粒的内部称微粒核,一般带负电荷,形成一个负离子(即决定电位离子层)其外部由于电性吸引,而形成一个正离子(又称反离子层,包括非活动性离子层和扩散层),即合称为双电层。
3)土壤胶体的凝聚性和分散性:由于胶体的比表面和表面能都很大,为了减小表面能胶体具有相互吸引,凝聚的趋势,这就是胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中,胶体常带负电荷,即具有负的电动电位,所以胶体微粒又因相同而相互排斥,电动电位越高,相互排斥力越强,胶体微粒呈现出的分散性也越强。
影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度,例如土壤溶液中阳离子增多,由于土壤胶体表面负电荷被中和,从而较强土壤的凝聚。此外,土壤溶液中电解质浓度、pH值也将影响其凝聚性能。
2、土壤胶体的离子交换吸附
在土壤胶体双电层扩散层中,补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子价为依据作等价交换,称为离子交换(或代换)。离子交换作用包括阳离子吸附作用和阴离子交换吸附作用。
每千克干土中所含全部阳离子总量,称为阳离子交换量。土壤的可交换性阳离子有两类:一类是致酸离子,包括H+和Al3+;另一类是盐基离子,包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子,且已达到吸附饱和时的土壤,称为盐基饱和土壤,否则,这种土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。它与土壤母质、气候等因素有关。
3、土壤酸碱性
由于土壤是一个复杂的体系,其中存在着各种化学和生物化学反应,因而使土壤表现出不同的酸碱性。
我国土壤的pH大多在4.5~8.5范围内,并有由南向北pH值递增的规律性,长江(北纬330)以南的土壤多为酸性和强酸性,如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤;pH值大多数在4.5~5.5之间,有少数低至3.6~3.8;华中华东地区的红壤,pH值在5.5~6.5之间;长江以北的土壤多为中性或碱性,如华北、西北的土壤大多含CaCO3,pH值在7.5~8.5之间,少数强碱性的pH值高达10.5。
1)土壤酸度
根据土壤中H+离子的存在方式,土壤酸度可分为两大类:
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映,又称有效酸度,通常用pH表示。
土壤溶液中氢离子的来源,主要是土壤中CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸,以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸,还有施用肥料中残留的无机酸,如硝酸、硫酸和磷酸等。此外,由于大气污染形成的大气酸沉降,也会使土壤酸化,所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。
(2)潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时,是不显酸性的,但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后,可增加土壤的H+浓度,使土壤pH值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度,其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
根据测定土壤潜性酸度所用的提取液,可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。
用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤,溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+发生离子交换作用,而表现出的酸度,称为代换性酸度。由土壤矿物质胶体释放出的氢离子是很少的,只有土壤腐殖质中的腐殖酸才可产生较多的氢离子。
近代研究已经确认,代换性Al3+是矿物质土壤中潜性酸度的主要来源。例如,红壤的潜性酸度95%以上是由代换性Al3+产生的。
用弱酸强碱盐(如醋酸钠)淋洗土壤,溶液中金属离子可以将土壤胶体吸附的H+、Al3+代换出来,同时生成某弱酸(醋酸)。此时,测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
水解性酸度一般比代换性酸度高。由于中性盐所测出的代换性酸度只是水解性酸度的一部分,当土壤溶液在碱性增大时,土壤胶体上吸附的H+较多被代换出来,所以水解酸度较大。但在红壤和灰化土中,由于胶体中氢氧根离子中和醋酸,且对醋酸分子有吸附作用,因此,水解性酸度接近于或低于代换性酸度。
(3)活性酸度与潜性酸度的关系:土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以相互转化,在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+和Al3+的储存库,潜性酸度则是活性酸度的储备。土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多,相差达几个数量级。
2)土壤碱度
土壤溶液中OH -离子的主要来源是碳酸根和碳酸氢根的碱金属(Ca、Mg)的盐类。碳酸盐碱度和重碳酸盐度的总称为总碱度。不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱性的贡献不同,CaCO3和MgCO3的溶解度很小,故富含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱碱性(pH在7.5~8.5);Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2 等都是水溶性盐类,可以出现在土壤溶液中,使土壤溶液中的碱度很高,从土壤pH来看,含Na2CO3的土壤,其pH值一般较高,可达10以上,而含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤,其pH值常在7.5~8.5,碱性较弱。
当土壤胶体上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等离子的饱和度增加到一定程度时会引起交换性阳离子的水解作用。结果在土壤溶液中产生NaOH,使土壤呈碱性。此时Na+离子饱和度亦称土壤碱化度。胶体上吸附的盐基离子不同,对土壤pH值或土壤碱度的影响也不同。
3)土壤的缓冲性能
土壤缓冲性能是指具有缓和酸碱度发生剧烈变化的能力,它可以保持土壤反应的相对稳定,为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境,所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。
(1)土壤溶液的缓冲作用:土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸等弱酸及其盐类,构成一个良好的缓冲体系,对酸碱具有缓冲作用。
(2)土壤胶体的缓冲作用:土壤胶体吸附有各种阳离子,其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
土壤胶体的数量和盐基代换量越大,土壤的缓冲性能就越强。因此,砂土掺粘土及施用各种有机肥料,都是提高土壤缓冲性能的有效措施。在代换量相等的条件下,盐基饱和度愈高,土壤对酸的缓冲能力愈大;反之,盐基饱和度愈低,土壤对碱的缓冲能力愈大。
另外,铝离子对碱的也能起到缓冲作用。
(二)土壤氧化还原性
土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质,因而使土壤具有氧化还原特性。一般,土壤中主要的氧化剂有:氧气、NO3-和高价金属离子,如铁(Ⅲ)、锰(Ⅳ)、钒(Ⅴ)、钛(Ⅵ)等。主要的还原剂有:有机质和低价金属离子。此外,土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位来衡量。一般旱地土壤好氧化还原电位为+400~+700mV;水田的氧化还原电位在+300~-200 mV。根据土壤的氧化还原电位值可以确定土壤中有机物和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。
Ⅲ 离子交换是什么
离子交换法
一、前言
离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时,便会被离子交换固体吸附,为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1~1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分:
1. 强酸型阳离子交换树脂:主要含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H),此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。
2. 弱酸型阳离子交换树脂:具有较弱的反应基如羧基(-COOH基),此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换。
3. 强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
4. 弱碱型阴离子交换树脂:具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl-或NO3-,对于HCO3-,CO32-或SiO42-则无法去除。
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion exchange capacity)。对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g。因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律。离子交换树脂的一般方程式可以表示如下:
全文请看:
http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050106235836920.doc
离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换。这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水。所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤。
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质(简称交换剂)来进行。这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示。此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等。
全文请看:
http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050107000541376.doc
Ⅳ 土壤离子交换
土壤中离子的交换作用
土壤中带负电荷胶粒吸附的阳离子与内土壤溶液中的阳离子进行容交换,称为阳离子交换 作用。
土壤阳离子交换的特点:
• 可逆反应并能迅速达到平衡
• 阳离子交换按当量关系进行
• 不同阳离子的代换力有大小差异(离子价数、原子序数、离子运动速度、质量作用定律)
25 阳离子交换量
每千克干土中所含全部阳离子总量,称阳离子交换量
影响因素:
(1)胶体的种类
蒙脱石>水化云母>高岭土;有机胶体最高
(2)溶液的pH值
pH值增加,土壤负电荷量随之增大,交换量增大
Ⅳ 土壤离子交换的条件是什么希望说的详细点,最好有解释
首先土壤中离子交换是一个动态过程,无时无刻不再发生,只是在各种离子浓度不变环境稳定条件下保持平衡而已。其次,离子交换过程相当于一个动态的化学变化过程,可类比一般意义上的化学平衡来进行分析
Ⅵ 土壤分为哪几大类
一 冻 土
分类:冰沼土和冻漠土
地理分布:高纬地带和高山垂直带的上部
冰沼土分布在北极圈以北的北冰洋沿岸地带
冻漠土主要分布在我国的青藏高原和其他高山地区
成土条件:苔原气候或高原气候(低温、低蒸发、水分饱和、永冻层)
以苔藓、地衣为主的苔原植被或多年生、中旱生的 草本植物、垫状植物和地衣
冰川地形
母质差异较大
成土过程:冻融交替显著,以物理风化为主,生物、化学风化微弱
元素迁移不明显,存在粗骨性
永冻层深度影响土壤剖面层次分化
极地冰沼区水分饱和,表层有泥炭化和半泥炭化的有机质积累,并有潜育层形成
高山冻漠土分布区,降水少,淋溶弱,剖面中有石膏、易溶性盐和碳酸钙的累积,土体呈碱性,表土结皮和龟裂
主要性状:具有永冻土壤温度状况
地表具有多边形土或石环状、条纹状等冻融形态特征
土体浅薄(<50厘米),剖面构型简单
有机质含量低,阳离子代换量低,粘粒含量少,营养元素贫乏
二 灰 化 土
分类:灰化土、生草灰化土、潜育灰化土、棕色灰化土
地理分布:欧亚大陆北部和北美洲北部,纬向绵延展布
世界各地的高山
我国大兴安岭北端和青藏高原某些高山亚高山垂直带(极少)
成土条件:
• 气候:寒温带湿润气候区,冬长而寒冷,气温季节变化大,降雨集中在夏季; 降水量少,但低温冬冻,水分蒸发弱;永冻层存在,地表水分充足,有利于淋溶和潜育作用的进行
• 植被 :针叶林为主
• 地形、母质: 山地和丘陵平原
• 更新世冰川沉积物(主)、砂岩、泥岩、粘土、石灰岩风化物
成土过程:灰化层形成过程
• 淀积层形成过程
• 主要性状:具有灰化淀积层
• 土体剖面分异明显,土体构型为O-Ah-E-Bsh-C
• 表层有机质含量高,腐殖质中以富里酸为主,土壤呈酸性
• 阳离子交换量低,盐基饱和度低
• 整个剖面中各种氧化物均有明显的流失,除了钙、镁、硅等大量淋失外,铁、铝有明显的淋溶淀积
• 粘粒含量从表层向下明显增高,淀积层粘粒含量可为灰化层的两倍左右,质地有明显的突变性
三 淋 溶 土
分类:暗棕壤、棕壤、黄棕壤和白浆土
地理分布:广泛分于于温带、暖温带和北亚热带地区,在亚洲的中东部、北美洲的中东部、欧洲的中西部及南部的局部地区、南美洲的南部、非洲的南北端都有分布。
我国主要分布于南起大巴山和长江、北跨山东半岛、东北的广大地区
成土条件:
• 气候:温带、暖温带、以至北亚热带的湿润季风气候区
白浆土、暗棕壤分布区,冬季寒冷干燥,土壤冻层深,表层冻结时间150天左右,年降水分配极不均匀,暖季(5—10月)降水较多,占年降水量的80%以上。
棕壤分布区,夏季温热多雨,冬季寒冷干燥,季节冻层较浅。
黄棕壤分布区。夏季高温多雨,冬季低温干旱,降水量多集中于夏、秋两季,气候上已属于暖温带向亚热带过渡区。
• 植被
暗棕壤:针阔混交林;
棕壤:落叶阔叶林;
黄棕壤:落叶-常绿阔叶混交林;
白浆土:喜湿草本(草甸和草甸沼泽)和木本
• 地形、母质
淋溶土分布区的地形多为低山丘陵、低平原河谷阶地、山间盆地和盆地、山前台地及部分熔岩台地;
成土母质为沉积物、坡积物、第四纪沉积物
主要性状:具有粘化层
土体剖面构型为O-Ah-Bt-C
中-高度盐基饱和度,交换性盐基总量较高
有机质含量高,腐殖质组成差异大,呈微酸性至酸性反应,
粘粒含量高,以未彻底风化的硅酸盐粘土矿物为主,质地粘重。多呈棱块状结构,有棕色胶膜。
剖面中淀积层粘粒含量高,粘土矿物以水云母和蛭石为主
四 富 铝 土
分类:砖红壤、砖红壤性红壤、红壤和黄壤
地理分布:热带和亚热带地区,在亚洲东南部、非洲中部、北美洲东南部和南美洲北部,都有大面积的分布。
我国长江以南至南海诸岛、台湾-横断山脉的广大地区
成土条件:
• 气候 热带、亚热带气候,高温多雨。
• 植被
砖红壤:热带雨林、季雨林
砖红壤性红壤:南亚热带季雨林
红壤:常绿阔叶林
黄壤:亚热带常绿阔叶林、常绿-落叶阔叶混交林、热带山地湿生常绿林
• 地形、母质
地形以山地丘陵为主,成土母质为各种酸性和基性岩,并以富铝风化壳为主。
主要性状:诊断层和诊断特性
中度以上的富铝化特征(铁铝层)
诊断特性
中度以上的富铝化作用表现在于:
矿物分解、盐基和二氧化硅淋失作用十分强烈,粘土矿物以高岭石类粘土矿
物和铁铝氧化物为主;
矿物风化析出的氧化铁在土壤中产生明显富集;
铝离子除进入交换性复合体,招致高度铝饱和外,还以三水铝石形式存在。
铁铝层中氧化铁富积,铁的游离度增大
粘粒的阳离子交换量低与硅铁铝率低
对用以诊断富铝土纲的铁铝层不仅以其粘粒部分阳离子交换量和硅铝分子率作为指标,而且还需就其与脱钾作用联系的K2O含量作出限定。具体指标是:部分亚层细土三酸消化分解物组成中K2O<35克每千克。
形态特征
如果没有受到侵蚀,土层深厚,土体分异不明显,但可划分出Ah-Bs-C各层
各层性状
腐殖质层 一般厚10—20厘米,浊橙色至浊黄棕色。粒状或小块状结构,疏松而多根系,常夹有残落物和碎屑片。
铁铝层 这是富铝土的重要诊断层,呈暗红色至黄棕色,紧实粘重,孔隙较少,粘土矿物中以1:1型(高岭石类)或铁铝氧化物占优势。多呈块状或棱块状结构,在孔壁或结构面上常出现淀积的粘粒胶膜或铁结核。
母质层 常见有玄武岩、玢岩发育的铁质富铝风化壳,石灰岩、白云岩发育的铝质富铝风化壳,浅海沉积物发育的石英质富铝风化壳,第四纪红色粘土发育的硅铁质铁铝风化壳
理化性质
物理性质:
颗粒较细,排列较紧,粘粒活度低,膨胀较小,因为有较多无定形铁铝氧化物的胶结作用,因此形成的团聚体,尤其是微团聚体的水稳定性很强。
土体的孔隙度比较高,透水性较好,能容忍较大的降水强度。
粘结力小
化学性质
富铝土全剖面呈酸性反应,pH值一般为4.5—6.0,其酸度主要是由于铝离子所引起的
含较多游离氧化铁(正电荷载体),对富铝土的表面性质有较大的影响
磷含量较低,氮和钾含量变动大
五 钙 积 土
分类:黑钙土、栗钙土、灰钙土、棕钙土和黑垆土
地理分布:温带、暖温带半湿润、半干旱向干旱气候过渡区
欧亚大陆的温带和暖温带内陆地区,从黑海以西向东延伸越过巴尔喀什湖,略呈东北-西南向的带状分布
北美落基山以东的美国东部大平原,
南美阿根廷潘帕斯草原
我国主要分布于东北西部、内蒙古、甘肃、新疆、宁夏等地
• 成土条件:气候 年降水量不足,降水年变幅大,季节性干旱明显,干燥度由半湿润区向内陆干旱区增大。
• 植被
黑钙土:草甸草原、草原、
栗钙土:干草原、
棕钙土、灰钙土:草原——荒漠
黑垆土:草原、农作物
• 地形和母质
地形以平原、高原、台地和阶地为主
成土母质以黄土状沉积物为主
主要性状:具有暗色表层
剖面具有钙积层或强石灰特征,有时有盐化层、碱化层、石膏层
土体剖面构型为Ah-Bk-C
具有石灰反应,易溶性盐类少,盐基饱和度高
粘土矿物以蒙脱石和水云母为主
六 弱淋溶土
分类:灰色森林土、褐土、灰褐土和燥红土
地理分布:分布范围较广,五大陆的半湿润半干旱地区
我国主要分布在东北、西北和华北,由东北向西南延伸
• 成土条件:气候 温带、亚热带和热带均有分布,气候类型差异大
• 植被
灰色森林土:温带森林草原或森林向草原过渡带
褐土:常绿硬叶林、灌丛和森林草原(我国为中生夏绿阔叶林与灌丛)
燥红土:热带稀树草原或热带稀树灌丛草原
• 地形、母质
在我国多分布在山地、山丘或丘陵地带中。燥红土所在地形为山坡地、河谷地或海岸阶地。
母质差异较大
主要性状:具有半干润土壤水分状况
土体剖面构型不明显
表层有机质含量高,阳离子交换量和盐基饱和度高
不同土壤类型酸碱性不一
七 荒 漠 土
分类:灰漠土、灰棕漠土和棕漠土
地理分布:热带、亚热带和温带的荒漠地区
世界荒漠土分布在撒哈拉、大洋州、中亚、阿拉伯、南美以及美国西部等荒漠地区
我国荒漠土分布在甘肃、新疆、青海、宁夏以及内蒙古等省区
成土条件:气候
干旱的大陆性气候:
降水稀少,降水变率大;
日照强烈,蒸发量大于降水量;
风大而强烈,多大风和尘暴天气
灰漠土:温带荒漠边缘地区
灰棕漠土:温带荒漠地区
棕漠土:暖温带荒漠地区
Ⅶ 土壤为什么具有离子交换性
请问你学习了化学中的 胶体了吗
土壤其实是很复杂的 简单点就是他也一种回 胶体 大部分新的性质答和我们书上是一样的
土壤阳离子交换是随着土壤在风化过程中形成,一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小,肉眼便看不见。这些最细小的颗粒叫做“胶体粒子”,胶体粒子 确切点就是 土壤固溶胶中的主要微粒 胶体粒子可以带电荷,但整个胶体呈电中性
每一胶体粒子带净负电荷。电荷是在土壤形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒 ,就是简单的正负相吸。阳离子是带正电荷的养分离子,如钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、氢(H)和铵(NH4)。土壤的胶体粒子是负电荷的,这些带负电的颗粒(粘粒)吸引、保持并释放带正电的养分颗粒(阳离子) 。
土壤保持和交换阳离子(养分离子)的能力,就是土壤的保肥能力。
希望对你有帮助哦
Ⅷ 常见的土壤结构有哪两类
1.名词解释
土壤类型:土壤可以分为砂质土、黏质土、壤土三种类型。中国的主要土壤类型有15种,分别为砖红壤、赤红壤、红壤和黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、寒棕壤(漂灰土)、褐土、黑钙土、栗钙土、棕钙土、黑垆土、荒漠土、高山草甸土、高山漠土。
土壤质地:土壤质地是土壤物理性质之一。指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。土壤质地与土壤通气、保肥、保水状况及耕作的难易有密切关系;土壤质地状况是拟定土壤利用、管理和改良措施的重要依据。肥沃的土壤不仅要求耕层的质地良好,还要求有良好的质地剖面。虽然土壤质地主要决定于成土母质类型,有相对的稳定性,但耕作层的质地仍可通过耕作、施肥等活动进行调节。
2. 青藏高原的典型土壤是草甸土。
青藏高原土壤类型有:高山草甸土、亚高山草甸土、高山草原土、山地草甸土、亚高山草原土、草甸土。
3. 草甸土主要分布在青藏高原东部和东南部,在阿尔泰山、准噶尔盆地以西山地和天山山脉。 气候温凉而较湿润,年平均气温在-2~1℃左右,年降水量400毫米左右。高山草甸植被。 剖面由草皮层、腐殖质层、过渡层和母质层组成。土层薄,土壤冻结期长,通气不良,土壤呈中性反应。
4.其它相关资料:
青藏高原近代的强烈隆升,地理环境的急剧变化,使高原的土壤具有不 同于一般低海拔地区土壤的特点。这里土壤的发育历史年轻,具有明显的土 壤立体分布,而且地区之间的差异也很显著,影响土壤的农业利用和改良。
一、土壤年轻的表现
由于高原近代的自然条件变得愈来愈严酷,土壤发育的速度减缓,现代 土壤形成的历史也比较短暂。正因为这样,年轻的青藏高原土壤,特别是高 山土壤,大都表现出厚度不大、层次简单的特点。
高原边缘的森林土壤相对来说是发育得比较好的,厚度一般在 50—90 厘米,超过 100 厘米的也比较少见。至于高山土壤,厚度仅 30 厘米左右,这 种土壤剖面的分化比较差。以高山草甸土为例,它的表层是大量草根交错盘 结、相互交织而成的草皮层。这种草皮层的形成与年内气温低、生物作用比 较微弱有关。草皮层直接与母质相连接,有的虽然有过渡层次,但发育还是 很原始的。
土壤质地粗疏、砾石含量很高。大体上砾石含量超过 30%的土壤要占三分之二,个别土壤所含石砾竟可超过 50%。砾石含量低于 5%的基本无砾石 土壤仅有十分之一。除了砾石以外,土壤中大量的是砂,一般含量达 40—50%。倘若用手去捏碎土块,就会感到特别粗糙、砂粒很多,即使有足够的水分也无法搓成细条,这就叫做土壤粗骨性强。这种土壤在农业利用上有很多 困难,由于细土物质少,土壤养分含量比较低,若是农田,庄稼长势不好; 若是牧场,草被稀疏,放牧效益差,这种土壤还十分容易引起沙化。
前面已经说明,由于高原地质历史的变迁,自然环境的变化,土壤发育的速度减缓,甚至中断。那么过去已经发育得比较好的土壤到哪里去了呢? 显然,经过了漫长的地质时期,其中很大一部分可能在不断的风化过程中被 种种外来的力量,如风、流水等搬运到很远的地方去了。那么是否就一点踪 迹也找不到了呢?不是的。近些年,我国科学工作者在青藏高原就发现了某 些地区的土壤剖面中有过去时期发育的土壤层次,它们的性状与剖面其他层 次之间有很明显的差别,也不连续。这种埋藏在现代土壤下面的土层叫古土 壤层或埋藏层,具有古土壤层的现象称为土壤发生的多元性。青藏高原上已 发现的古土壤层大多是在土壤水分条件较好、生物作用较强的情况下形成 的,与高原寒冷、干旱的现代自然条件不相称。例如,在高原湿润的时期, 沼泽土的分布比较广泛,由于现代环境条件急剧变化,沼泽土已不存在了, 但古沼泽土层被埋在现代土层以下。这些古沼泽土壤仍然保留着现代沼泽土 所常见的一些性状,如同心圆状锈斑和较多的锈点等常年潴水情况下的产 物。
二、土壤的立体分布
青藏高原地域广大、地形复杂,导致高原气候明显的空间分异,并进一 步引起植被和土壤类型的变化和区域差异。随着高原各地的地势起伏变化, 土壤的垂直分布规律明显,形成类型多样的土壤立体分布型式。
一般地说,山体愈高、相对高差愈大,其垂直带也就愈完整。如青藏高原东缘的贡嘎山,其东坡海拔 1,300 米以下的河谷至山巅,依次为黄红壤、 山地黄棕壤、山地棕壤、山地暗棕壤、亚高山漂灰土、亚高山草甸土、高山 草甸土、高山寒漠土,而直抵雪线。而昆仑山南麓山体虽高大,但相对高差 较小,因此,在这里只能见到由高山荒漠草原土起,向上只有高山寒漠土, 垂直带要简单得多。
山地坡向对土壤垂直带有明显的影响,处于不同湿润状况分界地区的山 体,其坡向影响尤为突出。以屏障作用显著的中喜马拉雅山脉为例,南北两 坡水分状况不同,南坡湿润,北坡属半干旱,除去相对高度不同而引起的土 壤垂直带的繁简差别外,在同一海拔高度上,南坡是亚高山灌丛草甸土,北 坡则是高山草原土。就小范围的阴阳坡而言,在祁连山山地就有明显的差异 如山地阳坡为栗钙土,阴坡则为灰褐土,而且灰褐土的分布下限也明显降低。 各种各样的土壤垂直带,按照土壤形成和分布特点,可以归纳为两大类
型,即大陆性垂直结构类型和海洋性垂直结构类型。 海洋性垂直结构类型主要分布在高原的东南和南部边缘。土壤垂直结构的特点是:森林土壤类型发达,分布界线很高,垂直结构中完全 没有出现草原土壤。自下而上依次分布着红壤、山地黄壤、山地黄棕壤、山 地漂灰土、山地酸性棕壤、亚高山灌丛草甸土与高山草甸土,直至寒漠土与 永久冰雪。以高原东缘二郎山为例,海拔 1,700 米以下为山地黄壤,海拔 1,700—2,100 米一带的谷坡为山地黄棕壤,2,100—3,700 米为山地棕壤,3,700—3,900 米为山地泥炭质暗棕壤,二郎山顶 3,900 米为亚高山灌丛草甸 土及高山草甸土。
大陆性垂直结构类型分布在高原内部,土壤垂直结构中高山草原及山地,草原土壤分布广泛,森林土壤仅在边缘山地阴坡呈小片分布,高原腹地根本 没有森林土壤存在。例如昆仑山中段北翼就是典型的大陆性垂直结构类型, 它以山地棕漠土为主,垂直结构简单。
当然,由于种种原因,在不同的地区之间上述土壤垂直带出现的海拔高度会略有参差,而且还会有彼此交错分布的情况,但同一类型垂直结构的分 布规律却大体上是相似的。
三、土壤的地区差别
青藏高原的土壤,除了垂直结构类型各地不同而外,还具有明显的水平 变化。这种水平分异和垂直变化往往相互交织在一起,使各地的土壤具有鲜 明的地方特色,土壤利用途径也不同。整个高原可以分成 9 个不同的土壤地 区。
(1)青东河谷盆地土壤地区:包括湟水—黄河谷地和青海湖盆地。湟黄 谷地平川地主要是灌淤土,河谷低阶地和黄土丘陵为灰钙土。这里是高原重 要农业区,耕作历史悠久,土壤的熟化程度较高。土壤合理利用上的一个重要问题是大面积旱作,因干旱缺水,产量低 而不稳。因此,发展灌溉是重要措施,同时要防止次生盐渍化的发生。青海湖盆地及其以南地区的土壤以栗钙土和暗栗钙土为主,部分山地有黑钙土、 灰褐土和高山草甸土,河谷滩地是灰钙土,灌淤土和草甸土等。这是农牧交 错地区,但以牧业利用为主。
(2)祁连山东部土壤地区:本区有相当宽广的山地栗钙土,分布幅度由 海拔 2,400—3,200 米,还发育有黑钙土与灰褐土。亚高山草原土与高山草 甸土分布面积较大。本地区放牧相当集中,草质已有退化现象,应合理经营 加以改良;森林带中云杉林采伐破坏较严重,多幼林、林相稀疏,须注意抚 育更新。
(3)柴达木盆地土壤地区:盆地东部以棕钙土为主,西部则为灰棕漠土 和盐土。盆地中部土壤由山麓洪积扇到盆地中心分布很有规律,其顺序为: 灰棕漠土—风沙土—盐土或沼泽土—沼泽土、盐泥。柴达木盆地中耕地面积 有限,土壤的合理利用首先要解决灌溉水源,否则不仅农业,甚至牧业的利 用价值都不大。对于盐土、草甸土和沼泽土须进行排水洗盐改良,只可少量 开垦,大部分宜留作放牧地。
(4)川西藏东土壤地区:本区土壤类型较多,土壤的垂直分布也很复杂, 自低处到高处可分成 5—6 个垂直分带。土壤垂直带一般是从山地褐土和山地 棕壤开始的,它们在整个垂直带中占优势,但其他土壤类型所占比例也相当 大。这里土壤类型较多,为农林牧业的发展提供了条件。但有些地区山高谷 深、陡度较大,水土流失问题应引起足够的注意。
(5)青南藏东北土壤地区:主要分布有亚高山灌丛草甸土、亚高山草甸
土和高山草甸土。这里没有山地森林土壤分布,土壤垂直带也比较简单,例 如西藏那曲一带海拔 4,300—5,200 米为高山草甸土,5,200 米以上为寒 漠土。本区是青藏高原的主要牧业区。
(6)藏南高原土壤地区:本区不仅缺乏各类山地森林土壤,而且高山草
甸土的分布也不广泛,主要是山地灌丛草原土,这是高原半干旱气候条件下 的一种草原型土壤。农牧并举、因地制宜、有所侧重是这里土壤利用的基本 特点和方向。
(7)羌塘高原土壤地区:主要分布着发育较原始的高山草原土。本区农
业发展前途不大,历来是纯牧区。区内不少地方土壤质地粗疏而含砾石多, 虽然其上草质尚可,但水源短缺而难利用。
(8)藏西北土壤地区:包括阿里北部及昆仑山区。阿里宽谷盆地有亚高
山荒漠土,昆仑山区高原面上广布着高山漠土,周围山地为高山荒漠草原土 及寒漠土。昆仑山北翼则以山地棕漠土和山地棕钙土占优势。本区仅西南部 谷地有少量农作,大部分地区为牧区,还有条件恶劣难以利用的草场。
(9)喜马拉雅南侧土壤地区:具有多种山地森林土壤类型,在雅鲁藏布 江下游谷地,海拔较低,是砖红壤和红壤分布区,向上依次分布 7—8 种土壤。 本区土壤主要用于林业,受地形的限制,垦殖面积很小,亦易引起水土流失。
四、广布的高山土壤
高山土壤是指森林郁闭线以上或无林高山带的土壤,主要包括寒漠土、 高山草甸土、高山草原土和高山漠土等。其中高山草甸土是半湿润草甸类型 的土壤,高山草原土是半干旱草原类型的土壤,高山漠土是干旱及半干旱荒 漠类型的土壤,寒漠土则是一种原始石质类型的土壤。高山土壤在整个青藏高原的分布极为广泛。 寒漠土是脱离冰期最晚、成土年龄最年轻的一种土壤,主要分布在海拔5,000 多米以上的高山最上部。这些地方终年严寒而风大,仅能生长一些地 衣和特殊的高寒座垫植物,生长极稀疏。土壤分布不连续,只能看到岩隙石 缝中充填的土粒。
高山草甸土分布在森林郁闭线以上的高山带、亚高山带或无林的高原 面,生长蒿草及杂类草草甸,每年夏季开出各色花朵,绚丽多采。高山草甸 土剖面分化清晰,表层根系交织、盘根错节,形成很好的草皮层。这种草皮 层似毛毡、软韧而富有弹性,人走在上面犹如踏上铺展着的巨大地毯。草层 草质柔细,是良好的牧场。高山草甸土土体呈浅棕色、腐殖质含量较高,但 由于气温低,所以土壤养分的有效性并不高。部分海拔较低的亚高山草甸土 也可垦为旱作农地,但霜害重,需采取措施才能使作物获得稳产。高山草原土分布的地区干旱而多风,土壤表面植被覆盖稀疏,
盖度一般 30—50%,地表往往遍布小砾石、碎石、甚至浮砂,土壤机械组成 多砾质砂壤。土体比较干燥,一般没有草皮层,即使有也不连续成片,土壤 有机质含量亦不高。农业生产上是纯牧业用地,只有少数海拔较低的背风向 阳的亚高山草原土可以发展灌溉农业。高山草原土因地表植被稀疏,所以往 往不能满足放牧需要,倘若过度放牧,还可能引起草场退化。
高山漠土是在干燥而寒冷的条件下形成的一种特殊土壤。土壤发育原始,地表龟裂,常有盐斑。土层厚度一般不超过 50 厘米,土体中含有较多的 小碎石或砾石,细土物质愈往下层含量愈少。高山漠土利用比较困难,只有 在雨季局部低洼处有淡水蓄积时,才能供少量游牧羊群放牧。
青藏高原的高山土壤种类繁多,除上述基本类型外,还有很多过渡类型,条件各异,一年四季可以交替搭配使用,这是牧业利用的很好条件。目前高 山土壤的利用都还不够充分,尚有一定的生产潜力。
五、山地森林土壤的特征
青藏高原山地森林土壤分布在高原东南的湿润或半湿润地区,面积是有 限的。然而,山地森林土壤分布的地区是我国用材林的重要基地,因此特别 受到人们的注意。
青藏高原山地森林土壤包括山地棕壤、山地漂灰土以及山地黄棕壤、山
地黄壤等。 山地棕壤一般都位于山地的中下部,在山地森林土壤中是分布最广泛的
一种土壤类型。它在山地各种土壤的垂直分布中所占的幅度也最宽,即为垂 直带的优势分带。山地棕壤多发育在以云
杉为主的多种类型的针阔混交林下或比较干燥的暗针叶林下。一般都具有 3
—5 厘米厚的凋落物层,其下为腐殖质层,该层生物作用较强,粗腐殖质的 含量较大。腐殖质层的厚薄决定于凋落物层的分解程度,各地不一。土壤剖 面通体呈酸性反应。山地棕壤可用于林农。森林开采要防止水土流失,注意 更新,垦殖要协调好农林矛盾。若开垦为农田,可种植小麦、青稞等,一年 一熟,土壤养分供给还是比较充足的。
发育在冷杉林下的是山地漂灰土。冷杉林林下郁闭,生长杜鹃、箭竹, 地表有苔藓层覆盖。冷杉林内既冷又湿,土壤中有机质的分解十分缓慢。粗 腐殖质层一般有 10 厘米厚,这层以下有一层厚约 10 厘米的灰白色土层,在 森林十分郁闭、地表苔藓层很发达的条件下,灰白色土层亦特别明显。这一 层称为漂灰层,漂灰土亦因此得名。这一层的二氧化硅含量特别高,而铁和 铝的含量却明显减少。近年研究表明,青藏高原漂灰土的发育受到历史因素 的影响,即与它曾经处于海拔较低、气候比较暖湿的环境有关。
棕壤以下的常绿阔叶林内还有山地黄壤。这是水热条件改善,生物化学 风化和物质的淋溶淀积作用较强烈的结果。由于山地黄壤所处地形大多陡 峭,故土层薄、粗骨性强。山地棕壤和山地黄壤之间往往有一种过渡类型的 土壤,即山地黄棕壤。由于海拔的影响,在我国境内山地黄棕壤分布的范围 比黄壤要大得多。山地黄壤和黄棕壤均有垦殖,但受地形影响,农田面积很 小,而且容易引起水土流失,开垦的农田一般均能一年两熟。在峡谷地段, 热量状况虽有改善,但水分条件反而恶化,植被由山地森林变成干旱灌丛, 土壤亦相应地由山地棕壤变成山地褐土。
六、土壤利用特点和改良
青藏高原土壤类型众多,按照土壤对农、林、牧业的适宜性,大致可以 分成四类:第一类是适宜于农、林、牧业利用,而以农业为主的土壤,如山 地灌丛草原土、灌淤土、灰钙土,一部分山地褐土和棕壤等;第二类是适宜 于牧业和局部可作农业利用的土壤,如亚高山灌丛草甸土;第三类是适宜于 放牧的土壤,主要是各类高山土壤;第四类是暂不适宜利用的土壤,包括各 类荒漠土壤和盐碱程度很高的土壤。各类土壤所占比例很不一样,按利用的 可能性来说,以西藏自治区为例,目前难以利用的土壤约占五分之一,已利 用和可利用的一类约占五分之四。其中,牧业利用占 65.3%,森林土壤占 11.6%,耕地占 0.19%。可见,天然牧场面积很大,就整个高原而言, 也是草场多、耕地少、林地比重低的牧业地区。然而,另一方面,高原自然 条件复杂多样,土壤利用在地区之间变化很大,垂直分异明显,尤其以南部 和东部更突出。
根据土地利用现状,青藏高原可以分成三个区,它们是:
(1)高寒牧业区:包括整个羌塘高原及青海玉树、果洛两个州的大部分 地区,以牧为主,牲畜秋肥冬瘦。羌塘北部及青南高原西部人口稀少,仅有 少数牧民进行游牧;羌塘南部及青海玉树、果洛大部分地区,天然牧草的生 长期约 3 个月,植被稀疏、载畜量低、绝大部分地区是纯牧区,以游牧为主。 少数地区定居游牧。牧业生产上的问题是草场利用管理粗放,冬场缺乏;阿 里地区河谷有少量种植业,其余均以游牧为主。
(2)高原农牧交错区:包括高原东南和东北的大部分地区,农牧交错分 布,高山以牧业为主,农业分布在盆地和谷地中。本区牧业仍较重要,在农 区还饲养犏牛做耕畜,马、骡、驴也较多。区内藏南谷地经济较发达,人口 亦较密,平均每个劳动力有耕地近 6 亩,农作物绝大多数一年一熟。农业在 这里比较次要,草场面积有五千多万亩,但载畜量远超过羌塘。气候高寒、 劳动力不足、肥料缺乏是限制农业产量的重要因素。横断山地农林牧业呈垂直分布,江河两旁阶地为农业,山腰为森林,高山上为牧场。农业以偏南河 谷为主,北部分布零星,大部分地区农作物以青稞为主、耕作较粗放。黄河 上游的牧区以牦牛最多,农垦历史较晚,轮歇地较多。祁连山地和青海湖滨 种植作物以青稞为主,这里肥料缺乏,轮歇撩荒情况相当普遍,牧业以游牧 为主,一般实行季节轮牧。柴达木盆地原以牧业为主,但牲畜数量并不多, 这是因为广大地区天旱缺草,有一些草场有草无水,还有一些沼泽沮洳,放 牧不便,而且夏季蚊蚋孳生。1954 年以后种植业有较大的发展,但由于气候 干旱,水源缺乏,盆地内可利用的土地中绝大部分适于牧用,仅少量为宜农 宜牧地。种植业的稳定发展有赖于开辟水源,发展灌溉和改良盐碱土。
(3)高原东南农林区:包括藏东南、川西和滇西北是南方农业向青藏高 原农牧业过渡的地区。河谷农业发达,牧业居次要地位,高山中部森林密布, 是我国第二大原始林区。区内藏东南天然森林密布、过成熟林多,采伐利用 尚少。农业零星分布于河谷两岸及林间空地,一年可以两熟。横断山地及岷 江上游土地利用的垂直差异很显著,东南部河谷一年两熟,玉米、小麦、水 稻为主要作物,高原特有的青稞较少;向北,春小麦及青稞比重增加,直至 以青稞为主。农业生产技术和产量水平亦以东南较高,向北则耕作粗放而产 量低。大部分山地均有天然森林,但在高山及高原上,则以牧业为主,林业 退居次要地位。
青藏高原各地区、不同土壤的利用改良措施是不同的。
青藏高原境内约有耕地 1700 万亩,主要分布在青海东北部黄河、湟水 谷地、西藏雅鲁藏布江中游以及藏东川西诸大江河流域较宽阔的谷地。现有 耕地土壤较普遍地存在着以下几个主要问题:
(1)土壤水分不足。这与高原农区气候偏于半干旱和干旱有关,因此,
不少地方全年均需灌溉,有的地方则需要补充灌溉,否则难以获得较高而稳 定的产量。
(2)土壤耕作层中钾的含量较高,而氮磷偏低。高原土壤的成土母质主
要是由含钾矿物较多的各种沉积物组成,土壤中钾含量稍多,而氮、磷含量 不足,难以满足作物生长的正常需要。加上不少农区缺乏施肥的习惯,或仅 施入未腐熟的肥料,影响了作物的产量。
(3)土壤风蚀严重,质地偏粗,易漏水漏肥。由于风多且大,常常吹走
地表细土物质,表层土壤质地变粗,熟化层渐薄。这样既不利于作物根系生 长,也影响作物吸收土壤中的养分和水分。此外,部分地区土壤有盐渍化现 象,土壤含盐量偏大,因此,必须因地制宜采取调剂质地、合理灌溉、广辟 肥源、适当深耕、合理轮作等项措施进行改良。其中广辟肥源、增施肥料和 合理轮作,用地养地两项具有普遍意义。
各地农家肥肥源多,但利用率低。如大量的牲畜粪多数用作燃料,人粪 尿基本未利用,至于绿肥,利用也不普遍。要改善土壤肥力状况,必须注意 施用有机肥,改进沤肥方式,提高肥效。作物构成单一,几乎 80—90%以上 都是青稞、小麦,这一作物构成不利于恢复地力。要改变这种状况,必须根 据不同的农业自然条件调整作物结构和种植比例,也应当种植一定数量的绿 肥。
长期以来高山土壤,均为单一的畜牧业利用。1958—1960 年青海牧区曾 盲目开垦 573 万亩,毁草种粮,大部无收,这是忽视生态规律的惩罚。对于 多数高山土壤而言,天寒风大,土层薄,含砾石多,不利于农作。除部分可
以农牧结合、条件较好的地方少量垦殖外,大多应以牧为主。当前生产上存 在的问题是,由于长期过度放牧,不仅使牧草生长力下降、甚至死亡,同时 土壤紧实度增加、结构破坏、土壤渐趋旱化。加之鼠类、旱獭对草皮和土壤 的破坏以及风、水的侵蚀,导致形成秃斑草场甚至砂砾滩,土壤生产力严重 下降,草畜矛盾日益突出。青藏高原上退化草场及鼠害、虫害严重的草场面 积较大,每年因冬季缺草死于春乏的成畜也不少。实践证明,高山土壤发展 牧业应以经营放牧草场为主,但同时宜辅以建立饲草饲养基地。因为单纯依 靠天然草场发展畜牧业将是脆弱的和不稳定的,经不起稍严重的自然灾害。 人工草场产草量高,对越冬保畜有重要作用。当然,要建好人工饲草饲料基 地必须改变目前粗放的经营状况,解决生产管理和技术上的许多问题。在土 壤利用方面则尤其要注意防止土壤风蚀,避免引起砂砾化。此外,封山育草、 分区划片轮牧也是恢复土壤生产力的有效措施。
Ⅸ 土壤性质具体怎样解释
土壤性质
(一)土壤吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物,它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性,而使土壤具有吸附性。
1、土壤胶体的性质
1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能:比表面是单位重量(或体积)物质的表面积。定体积的物质被分割时,随着颗粒数的增多,比表面也显著地增大。物质的比表面越大,表面能也就越大。
2)土壤胶体的电性:土壤胶体微粒具有双电层,微粒的内部称微粒核,一般带负电荷,形成一个负离子(即决定电位离子层)其外部由于电性吸引,而形成一个正离子(又称反离子层,包括非活动性离子层和扩散层),即合称为双电层。
3)土壤胶体的凝聚性和分散性:由于胶体的比表面和表面能都很大,为了减小表面能胶体具有相互吸引,凝聚的趋势,这就是胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中,胶体常带负电荷,即具有负的电动电位,所以胶体微粒又因相同而相互排斥,电动电位越高,相互排斥力越强,胶体微粒呈现出的分散性也越强。
影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度,例如土壤溶液中阳离子增多,由于土壤胶体表面负电荷被中和,从而较强土壤的凝聚。此外,土壤溶液中电解质浓度、pH值也将影响其凝聚性能。
2、土壤胶体的离子交换吸附
在土壤胶体双电层扩散层中,补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子价为依据作等价交换,称为离子交换(或代换)。离子交换作用包括阳离子吸附作用和阴离子交换吸附作用。
每千克干土中所含全部阳离子总量,称为阳离子交换量。土壤的可交换性阳离子有两类:一类是致酸离子,包括H+和Al3+;另一类是盐基离子,包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子,且已达到吸附饱和时的土壤,称为盐基饱和土壤,否则,这种土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。它与土壤母质、气候等因素有关。
3、土壤酸碱性
由于土壤是一个复杂的体系,其中存在着各种化学和生物化学反应,因而使土壤表现出不同的酸碱性。
我国土壤的pH大多在4.5~8.5范围内,并有由南向北pH值递增的规律性,长江(北纬330)以南的土壤多为酸性和强酸性,如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤;pH值大多数在4.5~5.5之间,有少数低至3.6~3.8;华中华东地区的红壤,pH值在5.5~6.5之间;长江以北的土壤多为中性或碱性,如华北、西北的土壤大多含CaCO3,pH值在7.5~8.5之间,少数强碱性的pH值高达10.5。
1)土壤酸度
根据土壤中H+离子的存在方式,土壤酸度可分为两大类:
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映,又称有效酸度,通常用pH表示。
土壤溶液中氢离子的来源,主要是土壤中CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸,以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸,还有施用肥料中残留的无机酸,如硝酸、硫酸和磷酸等。此外,由于大气污染形成的大气酸沉降,也会使土壤酸化,所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。
(2)潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时,是不显酸性的,但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后,可增加土壤的H+浓度,使土壤pH值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度,其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
根据测定土壤潜性酸度所用的提取液,可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。
用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤,溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+发生离子交换作用,而表现出的酸度,称为代换性酸度。由土壤矿物质胶体释放出的氢离子是很少的,只有土壤腐殖质中的腐殖酸才可产生较多的氢离子。
近代研究已经确认,代换性Al3+是矿物质土壤中潜性酸度的主要来源。例如,红壤的潜性酸度95%以上是由代换性Al3+产生的。
用弱酸强碱盐(如醋酸钠)淋洗土壤,溶液中金属离子可以将土壤胶体吸附的H+、Al3+代换出来,同时生成某弱酸(醋酸)。此时,测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
水解性酸度一般比代换性酸度高。由于中性盐所测出的代换性酸度只是水解性酸度的一部分,当土壤溶液在碱性增大时,土壤胶体上吸附的H+较多被代换出来,所以水解酸度较大。但在红壤和灰化土中,由于胶体中氢氧根离子中和醋酸,且对醋酸分子有吸附作用,因此,水解性酸度接近于或低于代换性酸度。
(3)活性酸度与潜性酸度的关系:土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以相互转化,在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+和Al3+的储存库,潜性酸度则是活性酸度的储备。土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多,相差达几个数量级。
2)土壤碱度
土壤溶液中OH -离子的主要来源是碳酸根和碳酸氢根的碱金属(Ca、Mg)的盐类。碳酸盐碱度和重碳酸盐度的总称为总碱度。不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱性的贡献不同,CaCO3和MgCO3的溶解度很小,故富含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱碱性(pH在7.5~8.5);Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2 等都是水溶性盐类,可以出现在土壤溶液中,使土壤溶液中的碱度很高,从土壤pH来看,含Na2CO3的土壤,其pH值一般较高,可达10以上,而含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤,其pH值常在7.5~8.5,碱性较弱。
当土壤胶体上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等离子的饱和度增加到一定程度时会引起交换性阳离子的水解作用。结果在土壤溶液中产生NaOH,使土壤呈碱性。此时Na+离子饱和度亦称土壤碱化度。胶体上吸附的盐基离子不同,对土壤pH值或土壤碱度的影响也不同。
3)土壤的缓冲性能
土壤缓冲性能是指具有缓和酸碱度发生剧烈变化的能力,它可以保持土壤反应的相对稳定,为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境,所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。
(1)土壤溶液的缓冲作用:土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸等弱酸及其盐类,构成一个良好的缓冲体系,对酸碱具有缓冲作用。
(2)土壤胶体的缓冲作用:土壤胶体吸附有各种阳离子,其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
土壤胶体的数量和盐基代换量越大,土壤的缓冲性能就越强。因此,砂土掺粘土及施用各种有机肥料,都是提高土壤缓冲性能的有效措施。在代换量相等的条件下,盐基饱和度愈高,土壤对酸的缓冲能力愈大;反之,盐基饱和度愈低,土壤对碱的缓冲能力愈大。
另外,铝离子对碱的也能起到缓冲作用。
(二)土壤氧化还原性
土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质,因而使土壤具有氧化还原特性。一般,土壤中主要的氧化剂有:氧气、NO3-和高价金属离子,如铁(Ⅲ)、锰(Ⅳ)、钒(Ⅴ)、钛(Ⅵ)等。主要的还原剂有:有机质和低价金属离子。此外,土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位来衡量。一般旱地土壤好氧化还原电位为+400~+700mV;水田的氧化还原电位在+300~-200 mV。根据土壤的氧化还原电位值可以确定土壤中有机物和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。
Ⅹ 土壤分为哪几种
土壤是地球岩石最表层经亿万年风化和生物活动所形成的物质。迄今为止,绝大多数作物都是在土壤上栽培。土壤是生物圈、岩石圈、大气圈和水圈的交汇点。普通人常常认为土壤只是固体。其实,土壤由固体颗粒、土壤溶液和土壤空气三部分组成。土壤由固体颗粒构成有大小孔隙的土壤结构,土壤水分(溶液)占据土壤的中小孔隙,土壤空气占据土壤大孔隙。
土壤固体大颗粒称为砂粒,中等粒径的颗粒称为粉粒,细小颗粒称为粘粒。根据三种土粒含量不同,将土壤分为12类,其中较为典型的有三种:砂粒含量特别多的是砂土;粘粒含量特别多的是粘土;而砂粒、粉粒、粘粒三者比例相等的是壤土。壤土的土壤耕性最好,土壤水气比例最易达到理想范围,土壤温度状况也较易保持和调整,也就是说,壤土的土壤物理性质最理想。砂土往往气多水少,温度易偏高。粘土则水多气少,温度易偏低,紧实粘重。
土壤水气比例对土壤氧化还原电位有影响。土壤氧化还原电位影响土壤中一些微量元素的有效性。水多气少使土壤氧化还原电位降低,铁、锰等离子大多还原为有效态,但也容易从土壤中淋失。
土壤矿质颗粒和有机质颗粒都带负电,对土壤中的阳离子有吸附性。土壤粘粒所能吸附的盐基阳离子总量称为阳离子交换量,土壤粘粒上吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子不断进行交换,达成动态平衡。施肥或通过其它途径进入土壤溶液的养分阳离子大多先被土壤粘粒吸附,待植物根系吸收利用掉溶液中的养分阳离子时,被吸附的交换性阳离子再逐渐解吸释放进入土壤溶液,补充被吸收的部分。养分由土壤到植物的机理当然比这样简单的描述要复杂得多。
阳离子交换量中钙、镁、钾、钠四种碱性离子所占阳离子交换量的百分比叫做盐基饱和度。做盐基饱和度较高的土壤肥力较高,土壤pH值也较高。
土壤pH值包括土壤活性酸度和潜在酸度。土壤活性酸度土壤溶液中表观的H+活度,而潜在酸度与阳离子交换量(又称土壤缓冲能力)有关。
现在越来越强调土壤管理的重要性。土壤管理主要涉及对土壤物理性质的保护,同时兼顾土壤化学性质,与土壤耕性、土壤肥力和防止土壤侵蚀有关。