簡介
土壤中含有有機膠體和無機膠體。土壤膠粒是土壤固體顆粒中最細小的微粒,也是物理性質和物理化學性質最活潑的部分,它和土壤一起構成土壤膠體系統。土壤的許多重要性質,如保肥、供肥能力、酸鹼反應、緩衝作用、氧化—還原反應以及其他物理性質都和土壤膠體有關 。
土壤膠體
由土壤膠粒(粒徑範圍1—100nm)分散在土壤溶液中而形成土壤膠體 。其中膠粒的主要化學成分為層狀鋁矽酸鹽,其次是凝膠類矽酸鹽和氧化物以及與鐵、鋁等相結合的腐殖質。後一類化合物通過物理的或化學的方式與鋁矽酸鹽相連結,並團聚在一起。實際上,土壤中很多生物體及它們的代謝物也參與了這種團聚作用,組成了結構非常複雜的土壤膠體系統。按其性質可分為有機膠體微粒(如腐殖質)、無機膠體微粒(相當於土壤中的礦質粘粒部分)和有機—無機複合膠體微粒三類。由這三類不同的分散相分散於土壤分散介質之中構成了對應的有機、無機和有機—無機複合三類土壤膠體。
土壤膠體微粒的構造
膠體微粒(膠胞)是由膠核、吸附層和擴散層等三部分組成。其中心部分為膠核,吸附在膠核表面的一層離子,叫做內吸附層,同時,還吸附部分相反電荷的離子,稱為外吸附層。膠核與內、外吸附層共同構成了膠粒。由於內吸附層的離子數目多於外吸附層,所以膠粒是帶電的,膠粒的電性與內吸附層相同。膠粒的不足電荷,由吸附層外的擴散層中的離子補償。擴散層中離子的活性比外吸附層的離子大得多,極易與土壤溶液中的離子進行交換 。
土壤膠體的性質
土壤膠體有多種特性,對整個土壤的性質影響極大。首先,土壤膠體具有很大的表面能。土壤中膠體含量愈多、顆粒愈細,其總表面積愈大。總表面積愈大,表面能亦愈大,因而土壤的物理吸收作用愈顯著,蓄水保肥能力愈強。
其次,土壤膠粒(微粒)帶有電荷。土壤膠粒大部分都是負電性膠粒。其電荷來源,因膠體種類而不同,主要有:
①從溶液中吸附離子或膠核表面分子解離,如矽酸膠體,腐殖質膠體等。
②斷鍵,即晶片斷裂而產生電荷,如高嶺石等。
③同晶替代,這是2:1型礦物電荷的主要來源。
由於多數膠體是帶負電荷的,所以有人提出,可把土壤膠體簡化為一種複合酸式鹽類。此外,在土壤中也有一些帶正電荷的和兩性的膠體。正因這種帶電性,土壤才有可能吸收、保持離子態養分,使之免遭淋失,並隨時供植物吸收利用。
再者,土壤膠體具有可逆和不可逆的凝聚作用和分散作用。土壤膠體存在著凝膠和溶膠兩種狀態。由溶膠變為凝膠,叫做凝聚作用;反之,由凝膠變為溶膠,叫做分散(或膠溶)作用。但並非所有凝膠都能再變為溶膠,有些是不可逆的,由Fe 、Al 、Ca 、Mg 等陽離子所引起的膠凝,一般都屬於很難或不能再溶的膠體,所形成的土壤結構是水穩性的。而由一價陽離子如K 、Na 、NH 所引起的膠凝則是可逆的。因此,土壤中只有這兩種狀態的膠體持適當的比例時,才不致使保、供肥發生矛盾,並具良好的性狀。