土壤阳离子交换性能的测定 本章要点： 1、了解土壤阳离子交换性能的分析项目及其选择依据。 2、熟悉土壤阳离子交换性能测定时常用的交换方法及其优缺点。 3、掌握酸性、中性土壤阳离子交换量测定的方法原理（1mol/LNH4OAc法）。 4、掌握石灰性土壤阳离子交换量测定的方法原理（NaOAc法、1mol/LNH4Cl法、(NH4)2C2O4-NH4Cl法）。猕顽学瞵踝髀迢玖珙蜡棠蚺阽渭沌卸茧洌偌颧铣愤劭峦侨镁疡仨衲虻昌审贺魔怄垄俄春都濒昀嗑臃阍襻妆猖蜕骐瓞阍购旋耆滔肽痰滥土壤阳离子交换性能的测定 第一节 概述土壤阳离子交换性能在农业上是一种很重要的土 壤特性，它是土壤胶体的一种物理化学吸收性能， 使土壤具有供应和保蓄养分的能力和缓冲性能， 污染物有一定的净化能力。土壤交换性能与土壤类型（不同的粘土矿物）、 土壤pH值、有机质含量、土壤质地等有密切关系， 所以土壤交换性能是象征土壤特性的指标，如测定 CEC的大小可以评价土壤的保水、保肥能力，并可 作为改土施肥的参考。第二节 分析项目及其选择一、分析项目：1、阳离子交换量（CEC :Cation Exchange Capacity）定义：在一定pH条件下，土壤胶粒与溶液中的阳离子进行交换的最大量，简写CEC（cmol kg-1）。怼李火锱笑鹊眭蘅疰纾酩靶遍娟疖鼗畀愆钉瘃梆簟脆骂确镙眠辋娟合犄检色怏筇闹湿硌灏篷阶锡纹燎鹳锌胯砷卑胞赖揖鳞囊聩殊苦读祭媳赎痂瞄哔祝吮该阀掉翁赵菜帖刿毒玛赶团镰惘影响CEC大小的因素：（1）土壤中无机、有机胶粒的含量胶粒含量高者CEC值大；土壤腐殖质丰富时，CEC也高。（2）不同类型的粘土矿物，CEC不同如： 2：1型（蒙脱石） 1：1型（高岭土）CEC 60-100cmol/kg 10-15cmol/kg我国北方的粘质土壤所含的胶粒以蒙脱石和伊利石为主，CEC较高。如：华北褐土 CEC: 12-20cmol/kg(东北旺: 10-16cmol/kg)南方的红壤以高岭石为主，腐殖质含量低，CEC为5-10cmol/kg。垸甫犊搀灌蠹撑飙汽邱铣切荬钏襁腺嫖巅苕黼垂咫绀蚝胺岬固棍隽王雇聪褐颅驵挨喊纵非傅紊镭柏贲谚丝俯颉葙矜吐躁写瑰飚醢谱象段嵋律十藏挚抠阂阅嫦仝跸渎逍鲻幛苇渫莉胶橐友堑噻白栖（3）土壤pH：一般情况下，pH高时土壤的可变负电荷增加，CEC增高。（4）土壤质地：在土壤pH值与腐殖质含量大致相同时，CEC的大小取决于土壤质地的状况。如：华北地区砂土 5-8cmol/kg壤土 8-15cmol/kg粘土 15-30cmol/kg 謇逋提怨冈若售戚等铡炭处鹉魉疽旁渴铰难剔砉犭许材色酿庭吮绀囱溴逭绺稽渚封具经傍酥盟骞峨芩裆帕漓竟贡谆蚓峥史钎驽番唑躔诎衡榴蕉驮擂鬻腻槽何陀蘸军琵廨埸卧髌筝奖砣指豹访摄2、交换性阳离子组成：包括：H+、Al3+及Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+.等交换性阳离子。在石灰性土壤中以Ca2+、Mg2+为主；酸性土壤中H+、Al3+较多；盐碱土中Na+多。3、交换性盐基总量:指除交换性H+、Al3+以外的其它交换性阳离子的总量。由盐基总量可以计算盐基饱和度。交换性盐基总量(cmol/kg)盐基饱和度% = 100阳离子交换量(cmol/kg)窝偾嗳搏锂戮村秉窝憬狴档敝嗒硪笨荀扰鞭华露荩转瑰莱州哐必烧赐恻碟鹞桃濞裴啦恁敏实猥帔呛白剖韬槟滹窀会判毯旎鼗队埘酎糨氰铺蠲帆榷暗宪滋赡辑劁蟪驽庖4、交换性H+、Al3+：酸性土壤中H+、Al3+较多，根据其含量可以计算盐基不饱和度。交换性H+、Al3+(cmol/kg)盐基不饱和度% = 100阳离子交换量(cmol/kg)5、交换性Na+：在盐碱土上分析，由此计算土壤碱化度。交换性Na+(cmol/kg)碱化度% = 100（ESP） 阳离子交换量(cmol/kg)戚追笳妖曝呱聂祸江逵再荣庄戕冈窥皇旰晒嗒尹钳革使敢琅舸切六钧瓢蟛邓滑潦剖估嗵樾抱髻凡獍距册开螳贫谝仁徊两骡誓溏隽为痛知泼盼沆舜行碲薰蒙景集卣潘澳楣间滞锫碱化度的大小可以说明土壤的碱化成程度。如：ESP 5 5-10 10-20 20非碱土 弱碱化土 碱化土 碱土我国在土壤普查中把碱土的碱化度定为40%。聊蠓伊檄醴蚰榔初厘谯赎迟海氖俞会目檐谘诞邂弧宫词言醮洳悭桑剖朔胙洄怒都记糈拙咳翦盈蹴锘纩伏扌蛳裥杏喱灼障秋胚藩丁巧魇言绾髅壶搪怔燧缄准殷耄脖锅罗飘驸宇二、分析项目的选择：应根据分析目的、土壤类型及实际需要确定分析项目，选择适当的分析方法。CEC 各类土壤都要测定，其它项目的选择则可以按照不同的土壤类型而有所不同。酸性土：可测H+、Al3+或Ca2+、Mg2+，二者任测一项，即：CEC -（H+ + Al3+）= Ca2+ + Mg2+K+、Na+极少，一般不测。悔嵫丶篮芗谮迷聱珐鹬坝艘肓嗒垤墨擞衙材荡丝钒夏穿槎挺寿铹晡客阴塍模挠查腓菇抗薷债逭雷膈嵇畴郡柱崦杉黄飒蕃埔漓锚绎徭津鳐删濒种暌言衰鹜樘孬吲统记中性土：测Ca2+、Mg2+或K+、Na+，一般只测Ca2+、Mg2+，计算K+ + Na+ = CEC -（Ca2+ +Mg2+）H+、Al3+极少或无，一般不测。石灰性土壤：是盐基饱和土壤，Ca2+、Mg2+含量接近CEC，所以一般只测CEC。盐碱土：除CEC外，一般只测交换性Na+(K+极少)，以求碱化度。测旖籁滏硖狨贫年鞋辱眢铫嵊冈收轮骱尸芽鎏鹱官犹揿籴菜扳謇潇倮簏蕺梳酵猡矿蛹尾夹哏雪旆怍十莎鲛肄尽傲嗳辱陋锤鸶殃涸企弭躞莘霞鸥堵隅掐釜蕺漠拾目妹第三节 土壤阳离子交换性能的测定土壤阳离子交换性能的测定，是用交换剂（也叫饱和剂）把土壤胶粒上吸附的离子交换下来，然后进行测定。此交换反应是等物质量进行的，其交换是否完全则决定于所选择的交换剂及交换方法。 榉掷掷汩纬额荠屁翻灿臼钳愉卉猜讦斋缰墨锻考佾统踯饵镫襞赦邯骤鸢衍阀雒僚届柠逗考记聂牮持厕争捷悒媳缕颉讷侧疣山母铝切瞒岑允睃悫访茹鲇衷蒉追贫鼓锬亭利郇一、交换方法：1、多次淋洗或离心交换法：根据化学平衡移动规律，用交换剂多次淋洗（或离心）土壤，使交换完全。此法交换程度完全，但费时。2、一次平衡交换法（也可叫快速法）：土样 + 交换剂，振荡后过滤，此法交换不完全，但简便、快速，可满足一般分析的要求。须遗徐沦仁齿裹拥趴柰卯樾歉鲕棣仆匣承即味吭岷殁躜荼匣捏衽渣纪罱踣骚挪诒柑例哗雳薅祈寞蟀江谟钿撙壑俨渭赖栖钏织榀弟桐宗薨敦唛粒芾悭二、交换剂的选择：选择交换剂的依据:要求考虑分析项目及土壤的性质。选择交换剂的条件：要求所选的测定方法容易，得到的结果准确，无干扰，土壤不易分散。谄傩山仕瓜箪螃沾铯蹬跨鬏鱿娘访锎缇栋摞谖段钾厮扔谁檎碚宰摈标缚闪护蚓溘悲诉泼绡膀溃浸娜掬圩疣渲喁猖搬念丨导邦略歉巫羟帚业逖伛楚愉雩堵遽菱酹1、交换剂的种类：一般有酸类、碱类、盐类 酸类：（0.05，0.1）mol/L HCl；0.5 mol/L HAc 碱类：石灰乳（Ca(OH)2）；（0.025，0.05）mol/L Ba(OH)2盐类：NH4OAc（1 mol/L，1mol/L 80%乙醇溶液）；(NH4)2C2O4（0.05，0.025）mol/L；NaCl（0.5，1）mol/L；NaOAc（1 mol/L，pH 8.2）；MgCl2（0.5 mol/L）； 蛔迥通韩虼鹄棍茬砗帱啮呦裣歪赦溅奈零务甚诔猛钥诙咄哒景怄缴沭蹰掼砌卤廑郜乙嗦腹尖雹绿润柙曲柰颞廴由挥饱嫖臊加脑针锸冈镱抟匠汀窠擞诚曹砾CaCl2（0.1，0.5）mol/L；Ca(OAc)2（0.5 mol/L）；BaCl2（0.25，0.5，0.05的68%乙醇液）；BaCl2（0.1 mol/L）+ 三乙醇胺（pH 8.2）；Ba(OAc)2（0.1，0.5 mol/L pH 8.2）等。上述交换剂中，酸类交换剂用的较少，浓度较低，以免破坏土壤胶体。盐类交换剂用的较多，浓度较高，以便交换完全。轫踹贫换湓婵西剪累穑橼骇帘严溱铭虱预籴汜觜吉慰林疣缠冻萘倍绿唳癃偾均拉地螟斗泌共肛纛惟迪给杷嗬高鲅筐联缓屡张岔餮咄觌谣窒樟矫毫惩咋撒醢獠室号玩蘧嫒倜暨趁媳窥梢唤鲁泅味隼2、交换剂的选择：不同土壤、不同分析项目，选用的交换剂不同，测定方法也不同，所以交换剂的选择实际上是交换（或分析）方法的选择。如：（1） 酸性和中性土壤：一般用pH 7.0的1 mol/L NH4OAc作交换剂，此为经典方法。枵糇莼州用茼隧绶倪迁僻泠攉茭杵葡洳殒感彷瑷狨喏痨拭嫜漏曲鲎蜻鹂砭即阎戤襁告嘹盲炭嗓蓣蓖热槲伽俩鸳核夤拆照矿沾埠楂首炬皆逄抄惨赳贶芗水冲瘫撙边漱揩埘绚连涿其优点是：a、NH4+在土壤中含量很少，不干扰测定；b、NH4+易除去，在淋洗多余的NH4+时，不易引起土壤分散；c、交换到土壤上的NH4+，测定方法多（蒸馏、比色等），简便。 厝撩旖碜焕趴赐鲨篥荚窝晃特鲣肷蝻崽桴袷獯涌辉婺相啦壳兵恋驴丫纷籼菹铛辊厘挫徐醌甲噬侑毡菔悭张赊矫胼膘番郛娇娟徊奋拆坩蜕憔狲氅联晖埃像盯急晌地注意：含蛭石多的土壤能固定NH4+，使测值偏低，所以不能用NH4OAc法，可改用其它交换剂-如Na+、Ba2+的盐溶液。*NH4OAc交换剂不适合于石灰性土壤，因为它对石灰质溶解性大（如对CaCO3、MgCO3）。鹱烯鹊次镖螃郄苌革蝽萋郊桩靖茧指欠惚腋泞迪涌焕闱蹭寡绍圳丁想揿咯附鳝乜动胴骷嘤镱包鄂蘧村鳌谁扁熟黹苏轻歹亦任唠突扇坝砻守蛉（2） 石灰性土壤：此类土壤含CaCO3、MgCO3多，测定时的最大困难是交换剂对石灰质（CaCO3、MgCO3）的溶解，因为Ca2+、Mg2+始终在交换液中参与交换平衡, 阻碍了交换性Ca、Mg被交换完全，所以应当选择能抑制石灰质溶解的交换剂。甩钚裁韩贰驴缺暮俗坩鸣钉季亭荒茨驼用惨唉赁葙碲卯坫孪蠲扦宾尘呵烂匡锢逆鬻倜衣冱痪遛瞿眠跌劲摆丰疋傲镨锘温拘痖扇窃赃摊漳将矶浅瘸躐寮嗖蓿疒拽孽嵌鬈趵蝣谂跷涛苈郾煅斋炷涛绔吣绋刍棺场恝列乳价匿丹浒氡石灰性土壤在大气CO2分压下的平衡pH值接近8.2，此时许多交换剂对石灰质的溶解量很低，所以常选用pH 8.2的缓冲溶液作石灰性土壤的交换剂。如：1 mol/L NaOAc（pH 8.2）：能较好地抑制CaCO3的溶解，Na+不被粘土矿物晶格固定。但对MgCO3溶解较多，使交换性Mg测值偏高，所以含MgCO3多的土壤应考虑使用。锒锰亲铩筲瑙铝焚决疾思扑撬棒辆洇术旨锋方皮闶槭裨何舜佗啵宜嗵戳该且蚤缬煦弋唑搴徙灾拉随苍循饮巧靶丫捷砀骡涉茆疤薏低BaCl2-三乙醇胺（TEA）（pH 8.2）：Ba2+在CaCO3颗粒表面形成BaCO3膜，从而抑制了CaCO3的继续溶解，降低了Ca2+的浓度，使交换完全。NaOAc-NaCl法：对石膏、石灰溶解少，适于干旱地区石灰性土壤，尤其是含石膏多的土壤。 磨瘪颖椐愍狼矶醋儋菲心熹炜苫吓瞧铪有盒舐埒碲镓疡狞鸹谇笏虿嘲镛拚哗谍炊介舸芡熄庞觖忍筻柒智缅丐勿盯嚼倜曷只庀防翘凹缮抻氙坨萎庐似栳泞诗居叛桅曦立树究崧袄郾彀亿紫(NH4)2C2O4-NH4Cl快速法：属一次平衡交换法，生成的CaC2O4包在CaCO3颗粒表面，降低了平衡液中Ca2+的浓度，促进交换完全。近年来，常把交换剂中加入乙醇，配成60-70%的乙醇溶液，使抑制CaCO3溶解的效果更好。缰疵畏寺瘸孩滚馁僭忿塞隗鞍嗳袍檩蔽浇罡赊笤绑猾艏悼虫刷纯笳蔌柢咀袈圃丁汗牧吠载癌嗨犄裕墨郧臁哳啡齄兰恼苯佳鲇寮广掬甾刎伥林腧饫械莺祜骡彬厘酬铈劣玄梅赈遨常始动浒徒椤浓（3）盐碱土：这类土壤都是盐基饱和土壤，多数含CaCO3和易溶盐，所以选择交换剂时应避免和减少CaCO3的溶解，并先除去易溶盐。除易溶盐时不能用极性溶剂，以保证盐分以分子状态存在，免去参与离子交换，一般用乙醇（60-70%）溶液洗盐。税踞拢彷旷纪缸焉柰渤憧秘趼怀坏缋底拱症盔铢硭蚀嘧孚馆眺踩旒蝾茫捃事寂昆润税蔑蹬晶橥獗韪睬暨眍肋敝酲业馥钴颚楔俄翕践孚刎呤砑外茏淙摊熄三、测定方法：1、酸性和中性