上海交大周丕生土壤学第6章土壤胶体化学和表面反应

盆地19%山地33%丘陵10%平原12%高原26%主讲：周丕生农业与生物学院专业基础课程2020年1月9日星期四2时31分43秒土壤与植物营养学SoilScienceandPlantNutrition上午2时31分专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒第六章土壤胶体化学和表面反应第一节粘土矿物第二节土壤胶体第三节土壤胶体的表面性质第四节土壤胶体对阳离子的吸附交换反应第五节土壤胶体对阴离子的吸附与交换专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒粘土矿物土壤中最主要的粘土矿物有：高岭石、伊利石（水云母）、蒙脱石；还有蛭石、绿泥石、水铝英石等。专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅四面体O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒组硅氧四面体硅氧四面体O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒O2-O2-O2-O2-Si4+D硅氧四面体硅氧四面体O-SiO-O-O-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒组硅氧四面体硅氧四面体O-O-O-O-Si专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒D硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-O专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层的六角形晶穴硅层O-Si4+O-O-O-Si4+O-OO-O-O2-Si4+O-OO-OSi4+O-O-O-O-Si4+O-O-OOSi4+O-OO-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝氧八面体组铝氧八面体Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝氧八面体D铝氧八面体AlO1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒D硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-O专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O2-O-O-SiO-OO专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒OO-SiOO-SiOO-OO-SiOO-Si硅层（硅氧片）图示法硅层（硅氧片）图示法专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒D铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+铝层（铝氧片）专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒D铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-H+H+H+H+HOOOOHHH专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒铝层（铝氧片）图示法O2-O-O-O-O-AlO-O-O-AlO-O-O-O-O-AlAl铝层（铝氧片）图示法专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O0.5-O0.5-Al1:1晶层1:1晶层专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O1.5-O0.5-O0.5-O1.5-O0.5-O0.5-Al2:1晶层2:1晶层专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒O-SiO-O-O-D硅层（硅氧片）同晶置换同晶置换O2-Si4+SiAl3+Al专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-Al3+D铝层（铝氧片）同晶置换同晶置换Al3+Fe2+Al3+Mg2+O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧片）同晶置换O2-Si4+O-O2-O2-O-Si4+O-OO-O-Si4+O-O-OAl3+专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒D硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-OAl3+AlO2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒AlO1-AlO1.5-D铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-H+H+H+H+HOOOOHHHMg2+MgFe2+FeO2-O2-O2-O2-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒可变电荷可变电荷O2-O-AlO2-O-O-AlO-O2-O-OOSiOOSiOO-OOSiOOSiAlO-O-AlO-H+H+H+H+H+H+H+H+OH-OH-H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+OH-H+专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒可变电荷OHO-O2-O2-OHAlO-OHO1..5-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOO0.5-SiOO-OOSiOOSiOOSiOOO0.5-SiOOSiOO-OSi可变电荷H+H+H+OH-H+OH-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒硅层的六角形晶穴硅层的六角形晶穴O-Si4+O-O-O-Si4+O-OO-O-O2-Si4+O-OO-OSi4+O-O-O-O-Si4+O-O-OOSi4+O-OO-专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒高岭石OHOHO2-O2-OHAlOHOHOHO0.5-O2-OHAlOHO-O-AlO-AlOOSiOOSiOO-OOSiOOSiOOSiOOSiOO-OOSiOOSi6(OH)6-4Al12+2(OH)+4O10-4Si16+6O12-0.72nmC轴b轴1:1型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图又称1:1型矿物，包括高岭石、珍珠陶土、迪恺石、及埃洛石等矿物高岭组专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒6O12-4Si16+2(OH)+4O10-4-xAl+xMg(12-3x+2x)+2(OH)+4O10-6O12-4Si16+蒙脱石蒙蛭组又称2:1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石OHO-O2-O2-OHAlO-OHO-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOOSiOOOOSiOOSiOOSiOOOSiOOSiOOOSiOOSiOOSiOOOOSiOOSi0.96~2.14nmC轴b轴阳离子·nH2O2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图MgFeO0.5-O0.5-O0.5-O0.5-Na+NH4+专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒水云母OHO-O2-O2-OHAlO-OHO-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOOSiOOOOSiOOSiOOSiOOOSiOOSiOOOSiOOSiOOSiOOOOSiOOSi1.0nmC轴b轴6O12-(4-y)Si+yAl(16-4y+3y)+2(OH)+4O10-4Al12+2(OH)+4O10-6O12-(4-y)Si+yAl(16-4y+3y)+yK+水云母（伊利石）晶体结构示意图K+K+K+AlAlAlO-O-O-水云母组又称2:1型非膨胀性矿物，包括伊利石、水云母等矿物专业基础课程土壤与植物营养学/第六章土壤胶体化学和表面反应2020年1月9日星期四2时31分43秒土壤中硅酸盐粘土矿物性质比较理化性质粘土矿物类型高岭组蒙蛭组水云母组晶层结构1:1型2:1型2:1型晶层间联结力铝层OH群与硅层O成氢键联结，层间距固定水及离子难入层间两硅层O成氧桥及层间阳离子与O的静电引力。层间不固定，水及离子易入内层间K+与层面O键联结及与负电荷中和，层间较固定水及养分较难入内同晶置换没有或极少主要在铝层Mg2+、Fe2+取代Al3+，少量在硅层主要在硅层，Al3+取代Si4+，少量在铝层CEC(cmol/kg)1~1080~15020~40阳离子有效性吸附在胶粒表面，故有效性大吸附在胶粒晶层之间，故有效性较小吸附在胶粒晶层之间又不活动，有效性最小形状规则的六角形薄片不规则的絮状薄片不规则的薄片大小(μm)0.1~0.50.01~0.10.1~0.2比面(m2/g)50~20700~800100~200涨缩性粘结性