《土壤肥料学》第六章 土壤胶体、酸碱及氧化还原特性 思考题解析

编者按：刘春生版《土壤肥料学》第六章 土壤胶体、酸碱及氧化还原特性 学习和思考题解析。

1.试述土壤胶体的种类和构造。
土壤胶体的种类有无机胶体、有机胶体和有机无机复合体三类胶体。
土壤胶体在分散溶液中构成胶体分散体系，它包括胶核和微粒间溶液2大部分，胶体微粒在构造上可分为胶核、决定电位离子层和补尝离子层三部分。
2.试述土壤胶体的特性及其对土壤理化性质的影响。
土壤胶体的性质有：具有土壤胶体的表面性质、带电性、分散性与凝聚性。
土壤胶体对土壤理化性质的影响有：
（1）土壤胶体含量影响土壤的保水保肥能力和耕性。胶体含量低的砂性土易于耕作，但不利于保水保肥；胶体含量高的粘性土保水保肥能力强，但透气性差，耕作困难；只有胶体含量适中的壤质土，才既有良好的耕性又有较好的保水保肥能力，且适耕期长，宜种作物多。
（2）以带负电荷为主的土壤胶体有从土壤溶液中吸附各种阳离子的能力，其吸附量（交换量）的大小取决于胶体物质的类别。这是土壤能保蓄养分和具有缓冲性能的基础。
（3）土壤胶体所吸附的阳离子的组成影响土壤的酸碱性。在一般情况下，吸附的阳离子以钙离子为主。
（4）土壤胶体，尤其是有机无机复合胶体影响土壤团聚体的形成及其稳定性。在土壤中，溶胶在变为凝胶的过程中，常与粉砂、粗砂等土壤颗粒粘结，从而形成各种大小不一的团聚体。团聚体的稳定性与胶体性质有关。
3.为什么南方土壤的阳离子交换量通常小于北方土壤?
土壤阳离子交换量是指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，以pH值为7时每千克干土所吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数表示， 单位为cmol(+) /kg。土壤阳离子交换量主要决定于土壤所带负电荷的数量，影响阳离子交换量的因素主要有：胶体类型、质地和土壤酸碱性等。我国南方土壤的阳离子交换量通常小于北方土壤的主要原因是：
(1)气候因素。南方高温高湿，矿物风化强烈，物质淋溶也强烈，大量盐基离子被淋失，盐基饱和度小。而北方相对低温低湿，盐基离子淋失较少，有时还相对富集，盐基饱和度大。
(2(粘土矿物类型。南方主要为1:1型及铁铝氧化物及其水化物，而北方主要是2:1型胀缩型矿物。
(3)土壤酸碱度。南方土壤通常是酸性或强酸性，而北方土壤通常是碱性或石灰性。
4.如何理解土壤阳离子交换作用对土壤肥力的重要性?
土壤阳离子交换量是土壤重要的化学性质，它直接反映了土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力。一般认为阳离子交换量≥20cmol(+) /kg为保肥力和缓冲力强的土壤，10~20cmol(+) /kg为保肥力和缓冲力中等的土壤， <10cmol(+) /kg为保肥力和缓冲力弱的土壤。土壤胶体上吸附的阳离子分为两类：一类是致酸离子，包括H+和Al+；另一类是盐基离
子，包括Ca+，Mg2+，K+，Na+，NH等。盐基饱和度就是指土壤中各种交换性盐基离子的总量占阳离子交换量的百分数。
当土壤胶体上吸附的阳离子全部是盐基离子时，称为盐基饱和的土壤。盐基饱和度常常被作为判断土壤肥力水平的重要指标之一。盐基饱和度大于80%的土壤，一般被认为是肥沃的土壤，盐基饱和度50%~80%的土壤为肥力中等的土壤，而盐基饱和度低于50%的土壤肥力较低
5.试比较活性酸和潜性酸的区别和联系。
活性酸是指与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的氢离子浓度。
潜性酸是指土壤胶体表面吸附的氢离子和铝离子，这些离子呈吸附态时不显示酸性同路人有当它们转移到溶液中，变成溶液中的H+时，才会显示酸性。
区别：活性酸是土壤酸度的强度指标，潜性酸是土壤酸度的数量指标。
两者的联系：土壤中的活性酸和潜性酸，是同处一个体系中的二种酸，它们始终处于动态平衡之中。如果溶液的浓度和组成发生改变，它们就可以相互转化。活性酸可以被胶体吸附成为潜性酸，而潜性酸也可以被交换出来变成活性酸。潜性酸是活性酸的主要来源和后备。土壤潜性酸度往往远比活性酸度大。
6.试述影响土壤酸碱性的因素。
影响土壤酸碱性的因素有：气候、地形、土壤母质、植被、人类活动和土壤的盐基饱和度和氧化还原电位的改变等因素。
气候：高温多雨的地区，风化作用强烈，同时强烈的淋溶作用使大量的盐基被淋失，而交换力强的Al3+和H+被吸附在胶体表面，形成酸性的自然土壤。
地形：在同一气候的小区域内，处于高坡地形部位的土壤，淋溶作用较强，其pH值常较低地的低。干旱及半于旱地区的洼地土壤，由于承纳高处流人的盐碱成分较多，或因地下水矿化度高而又接近地表，使土壤常呈碱性。
土壤母质：在其他成土因素相同的条件下，酸性的母岩(如流纹岩、花岗岩)常较碱性母岩(如石灰岩、大理岩)所形成的土壤有较低的pH值。
植被：不同植被因组分的差异而对土壤酸碱性产生不同的影响。
人类活动：施用酸性肥或生理酸性肥，用酸水进行灌溉会导致土壤酸化；相反，施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。酸雨对土壤酸化也有一定作用。从某种意义上来说，人类活动对耕作土壤酸碱性的影响已经大大超过自然因素的影响。
7.试述影响土壤酸碱缓冲作用的因素。
影响土壤酸碱缓冲作用的因素有：土壤缓冲能力的大小一般用缓冲容量来表示。缓冲容量是指使土壤溶液改变一个单位pH值时所需要的酸或碱的厘摩尔数，一般可用酸、碱滴定获得。缓冲容量的大小主要与土壤的质地、黏土矿物种类、有机质含量等有关。
1）一般胶体数量多，阳离子交换量大的土壤，其缓冲性强，所以黏质土及有机质含量高的土壤，比砂质土及有机质含量低的土壤缓冲性强；如两种土壤的阳离子交换量相同，则盐基饱和度愈大的，对酸的缓冲能力愈强；相反盐基饱和度愈小，潜在酸度愈大的土壤，则对碱的缓冲能力愈强。
2）不同黏土矿物对缓冲容量的影响是：蒙脱石>伊利石>高岭石>含水氧化铁、铝；
3）土壤腐殖质含有大量的负电荷，对土壤阳离子交换量的贡献大。增施有机肥既可培肥土壤，也可提高土壤的缓冲性能。
8.试述土壤酸碱性与作物生长的关系。如何调节土壤的酸碱性?
土壤酸碱性与作物生长的关系：不同的栽培植物适宜生长在不同的pH值范围。对大多数作物来说，喜欢近中性的土壤，以pH6.0~7.5为宜。有些植物对土壤酸碱条件要求非常严格，它们只能在某一特定的酸碱范围内生长，这些植物可以为土壤酸碱度起指示作用被称为指示植物。铁芒箕、映山红、石松、茶是酸性土指示植物；蜈蚣草、苍耳、甘草、柏木是石性土的指示植物；剪刀股、芨芨草、碱灰菜、碱蓬是碱土的指示植物。认识这些植物，对于野外鉴别土壤酸碱性是很有帮助的。
调节土壤的酸碱性：
（1）酸性土通常用石灰来改良，石灰施用量的理论值通常是根据土壤交换性酸或水解性酸来计算。但实际石灰需要量还要根据植物的生物学特性和土壤性质以及石灰的种类而决定。不耐酸的要多施，耐酸的植物要少施。对于大多数的植物来说，土壤pH值6左右就可不必施用石灰，一般没有必要把土壤pH值调至中性。
（2）碱性土：碱性过强的土壤通常可用石膏、硫磺、明矾(硫酸铝钾)或绿矾(硫酸亚铁)来改良。硫磺(S)经土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸；明矾和硫酸亚铁在土壤中水解亦产生硫酸， 都能中和土壤的碱性。另外， 施用有机肥料，利用有机肥料分解释放出大量的COz和有机酸来中和碱性。
9.试述土壤氧化还原状况与作物生长的关系。如何调节土壤的氧化还原状况?
（1）土壤氧化还原状况与作物生长的关系：作物所需的矿质养分有些需要呈氧化态时才能被植物吸收， 如磷以H2 PO-或HPO4- 形态被吸收，硫以SO4*2-形态被吸收。有些则需要呈还原态才能被植物吸收，如铁、锰分别以Fe2+，Mn²+形态被吸收。氮索虽然在氧化态(NO3-)或还原态(NH/)都能被植物吸收，但是旱地植物以吸收NO3-；为主，水生植物以吸收NH4+为主。因此，土壤氧化还原电位的高低会影响到各种变价养分元素的有效性。
（2）调节土壤的氧化还原状况：调整土壤通气性、增加易分解有机质的含量、改良土壤的PH值、改良土壤结构组成和调节植物根系的代谢作用。