目錄
前言
第1章 土壤中的帶電表面及其電荷特征 1
1.1 土壤礦物表面電荷特征 1
1.1.1 礦物表面電荷的來源和類型 1
1.1.2 礦物表面電荷的表征方法 5
1.2 土壤細菌表面電荷特征 8
1.2.1 細菌表面電荷的來源 8
1.2.2 細菌表面電荷的表征方法 9
1.3 植物根系表面電荷特征 10
1.3.1 植物根系表面電荷的來源 10
1.3.2 植物根系表面電荷的表征方法 12
1.4 紅壤表面電荷特征 17
1.4.1 紅壤表面電荷的種類與來源 17
1.4.2 紅壤表面電荷的影響因素 19
1.4.3 土壤剖面不同層次的電荷特征 21
1.4.4 紅壤發(fā)育過程中表面電荷的演變 23
參考文獻 25
第2章 紅壤中的離子吸附 28
2.1 紅壤中離子交換與電性吸附 28
2.1.1 紅壤的陽離子交換量與交換性陽離子 28
2.1.2 紅壤中陽離子的電性吸附與離子交換過程 32
2.1.3 紅壤中陰離子的電性吸附與離子交換過程 35
2.2 紅壤中離子的專性吸附 36
2.2.1 陽離子的專性吸附 36
2.2.2 陰離子的專性吸附 39
2.2.3 介質離子強度對陰離子專性吸附的影響 41
2.3 離子間的競爭吸附與協(xié)同吸附 43
2.3.1 離子間的競爭吸附 43
2.3.2 陰陽離子之間的協(xié)同吸附 46
2.4 水耕人為作用對離子吸附的影響 48
2.4.1 水耕人為作用對紅壤表面電化學性質的影響 48
2.4.2 水耕人為作用對紅壤吸附重金屬的影響 49
2.4.3 水耕人為作用對紅壤吸附磷的影響 51
2.5 生物質炭對離子吸附的影響 53
2.5.1 生物質炭對紅壤表面電化學性質的影響 53
2.5.2 生物質炭對紅壤吸附重金屬的影響 56
2.5.3 生物質炭對紅壤吸附磷的影響 61
2.6 離子吸附在農業(yè)生產和環(huán)境保護中的應用 63
2.6.1 離子吸附在農業(yè)生產中的應用 63
2.6.2 離子吸附在環(huán)境保護中的應用 64
參考文獻 64
第3章 紅壤中帶電顆粒之間的雙電層相互作用 67
3.1 膠體雙電層的概念 67
3.1.1 膠體雙電層的基本概念 67
3.1.2 雙電層理論的發(fā)展簡史 68
3.1.3 雙電層理論假說的實驗驗證 69
3.2 土壤膠體的zeta電位 70
3.2.1 zeta電位的基本概念 70
3.2.2 膠體zeta電位的測定方法 70
3.2.3 紅壤膠體的zeta電位 71
3.3 膠體懸液體系中雙電層相互作用 78
3.3.1 懸液體系中雙電層相互作用的表征 78
3.3.2 雙電層相互作用的影響因素 83
3.4 雙電層相互作用對離子解吸的影響 87
3.4.1 土壤體系中的雙電層相互作用 87
3.4.2 雙電層相互作用對鹽基陽離子和銨解吸的影響 89
3.4.3 雙電層相互作用對Cd2+解吸的影響 93
3.5 雙電層相互作用與紅壤中的鹽吸附現(xiàn)象 95
3.5.1 土柱淋溶條件下的鹽吸附現(xiàn)象 95
3.5.2 產生鹽吸附現(xiàn)象的機制 98
3.5.3 固/液相平衡體系中的鹽吸附現(xiàn)象 102
3.6 雙電層相互作用研究的意義 106
參考文獻 107
第4章 鐵鋁氧化物抑制紅壤酸化的雙電層互作機制 109
4.1 電荷相互作用抑制紅壤酸化的普遍性驗證 109
4.1.1 紅壤酸度狀況 109
4.1.2 電滲析處理對紅壤表面電荷和酸度性質的影響 110
4.1.3 不同發(fā)育程度可變電荷土壤的酸度性質 114
4.2 添加鐵氧化物對土壤酸化的抑制作用 116
4.2.1 不同鐵氧化物的影響 116
4.2.2 電滲析過程中高嶺石和黃棕壤酸度和ECEC的動態(tài)變化 118
4.2.3 鐵氧化物加入量的影響 118
4.2.4 離子強度對電滲析樣品ECEC的影響 121
4.3 添加鋁氧化物對土壤酸化的抑制作用 124
4.3.1 不同鋁氧化物的影響 125
4.3.2 電滲析過程中高嶺石和黃棕壤酸度和ECEC的動態(tài)變化 127
4.3.3 鋁氧化物加入量的影響 127
4.3.4 離子強度對電滲析處理樣品ECEC的影響 129
4.4 混合和包被鐵鋁氧化物的作用對比 131
4.4.1 鐵鋁氧化物的混合和包被處理對礦物及土壤酸度和ECEC的影響 131
4.4.2 離子強度對鐵鋁氧化物包被和混合樣品ECEC的影響 132
4.4.3 鐵鋁氧化物包被和混合高嶺石的X射線衍射分析 134
4.4.4 鐵鋁氧化物包被和混合高嶺石的透射電鏡分析 135
4.5 腐殖酸對帶電膠體顆粒之間相互作用抑制土壤酸化過程的影響 136
4.5.1 腐殖酸在硅酸鹽礦物和土壤表面吸附對酸度的影響 137
4.5.2 腐殖酸在鐵鋁氧化物表面的吸附對硅酸鹽礦物和土壤酸度的影響 139
參考文獻 142
第5章 流動電位及其在顆粒表面雙電層相互作用研究中的應用 144
5.1 流動電位測量原理 144
5.1.1 雙電層理論與動電現(xiàn)象 144
5.1.2 流動電位原理 146
5.1.3 流動電位的應用 150
5.2 流動電位測量裝置 152
5.2.1 流動電位測量裝置的設計思路 152
5.2.2 商品流動電位測量儀 153
5.2.3 自制流動電位測量裝置 153
5.3 流動電位表征土壤的表面電化學性質 154
5.3.1 流動電位信號原位表征模擬土體的表面電化學特征 154
5.3.2 流動電位法測量紅壤和磚紅壤的zeta電位 158
5.4 流動電位法研究土體中顆粒的運移特征 162
5.4.1 黏土礦物膠體運移對包Fe/Al石英砂zeta電位的影響 163
5.4.2 針鐵礦膠體滯留對模擬土體zeta 電位的影響 166
參考文獻 173
第6章 細菌與礦物互作對紅壤固定磷的影響 179
6.1 細菌–氧化物礦物的界面相互作用特征與機制 180
6.1.1 細菌在氧化物表面的黏附特征 180
6.1.2 細菌在氧化物表面的黏附機制 184
6.2 細菌對氧化物吸附磷的影響 188
6.2.1 細菌對三種氧化物固定磷的影響 188
6.2.2 細菌抑制氧化物表面磷固定的機制 191
6.3 細菌對土壤固定磷的影響 193
6.3.1 細菌對四種土壤固定磷的影響 193
6.3.2 細菌抑制土壤固定磷的機制 196
參考文獻 198
第7章 紅壤與細菌的相互作用及其對土壤表面電化學性質的影響 199
7.1 土壤和礦物對細菌的表面黏附特征 199
7.1.1 土壤和礦物對細菌的等溫黏附 199
7.1.2 土壤對細菌的黏附動力學 202
7.1.3 土壤表面特性對細菌黏附的影響 204
7.1.4 環(huán)境條件對土壤黏附細菌的影響 205
7.2 土壤和礦物對細菌的黏附機制 208
7.2.1 DLVO理論與土壤對細菌的黏附力 209
7.2.2 表面鍵合在土壤黏附細菌中的作用 213
7.3 細菌黏附對土壤表面電化學性質的影響 216
7.3.1 細菌黏附對土壤表面電荷的影響 217
7.3.2 細菌黏附對土壤吸附陽離子的影響 221
參考文獻 227
第8章 細菌胞外聚合物對紅壤表面電化學性質的影響 229
8.1 土壤對細菌胞外聚合物的吸附特征 229
8.1.1 細菌胞外聚合物的提取方法與基本特征 229
8.1.2 土壤對細菌胞外聚合物的等溫吸附 231
8.1.3 pH 和離子強度對胞外聚合物吸附的影響 234
8.1.4 土壤對細菌胞外聚合物的吸附動力學 237
8.1.5 土壤對細菌胞外聚合物的吸附機制 238
8.2 胞外聚合物吸附對土壤表面電化學性質的影響 240
8.2.1 胞外聚合物對土壤表面電荷的影響 240
8.2.2 胞外聚合物對土壤吸附重金屬的影響 242
8.3 吸附的胞外聚合物對土壤酸化的抑制作用 244
8.3.1 胞外聚合物吸附對土壤pH 的影響 244
8.3.2 吸附的胞外聚合物對土壤酸化的抑制作用與機制 245
參考文獻 248
第9章 植物根系與離子的相互作用 251
9.1 植物根系形態(tài)與結構 251
9.1.1 根系形態(tài) 252
9.1.2 根系結構 252
9.1.3 根系生理 254
9.2 植物根表電荷特性與離子有效性 254
9.2.1 大豆和玉米根表Al 形態(tài)分布及其影響因素 255
9.2.2 大豆根表錳形態(tài)分布及其影響因素 262
9.2.3 根表電荷和氮素形態(tài)對不同耐鋁水稻根表吸附鋁的影響 265
9.2.4 根表電荷和官能團對水稻根系吸附Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的影響 272
9.3 根/土界面化學與離子有效性 279
9.3.1 根/土界面的酸堿反應 279
9.3.2 根/土界面的氧化還原反應 284
9.3.3 根際微域內雙電層的重疊作用 289
參考文獻 298
第10章 植物根系表面電荷性質的應用 303
10.1 根系表面電荷特征在篩選耐鋁作物品種中的應用 303
10.1.1 鋁對植物的毒害與植物的耐鋁機制 303
10.1.2 根系電荷性質與水稻耐鋁特性 306
10.1.3 根系電荷性質與小麥耐鋁特性 311
10.2 根系表面電荷特征與植物對金屬陽離子的吸收 319
10.2.1 不同耐鋁小麥對鋁的吸附 319
10.2.2 水稻根表吸附Mn（Ⅱ）的形態(tài)與水稻對Mn（Ⅱ）的吸收 322
10.2.3 不同基因型水稻根系對Cu（Ⅱ）吸收的差異 327
10.2.4 不同基因型小麥對Cu（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）吸收的差異 328
10.3 根系表面電荷特征與植物對酸性土壤的適應性 333
10.3.1 水培條件下營養(yǎng)液pH 改變對植物根系表面官能團和表面電荷的影響. 333
10.3.2 土培條件下紅壤pH 對植物根系表面官能團和表面電荷的影響 335
10.3.3 植物改變根系電荷適應酸性土壤的機制與普遍性 337
參考文獻 339
第11章 表面電化學原理在土壤酸化調控中的應用 344
11.1 紅壤酸化及其酸緩沖性能 344
11.1.1 土壤酸化過程 344
11.1.2 紅壤的酸緩沖過程與性能 345
11.2 生物質炭對土壤酸化過程的調控作用與表面電化學原理 347
11.2.1 生物質炭中的堿性物質 347
11.2.2 生物質炭對土壤酸緩沖容量的提升效果 348
11.2.3 生物質炭對土壤酸化過程的阻控效果 349
11.2.4 生物質炭提升土壤抗酸化能力的表面電化學原理 351
11.3 改性生物質炭對土壤抗酸化能力的影響 355
11.3.1 氧化生物質炭表面官能團性質及其對土壤緩沖性能的提升效果 355
11.3.2 殼聚糖和海藻酸鹽改性生物質炭的表面性質及其對土壤緩沖性能的影響 358
11.4 長期施用有機肥對土壤抗酸化性能的提升作用 361
11.4.1 施用有機肥對土壤pH 緩沖容量的提升作用 361
11.4.2 不同施肥處理對土壤抗酸化能力的影響 362
11.4.3 土壤酸化過程中有機陰離子的質子化與交換性酸的交換作用 363
11.5 秸稈腐解產物對土壤抗酸化性能的提升作用 366
11.5.1 秸稈腐解產物的基本性質 366
11.5.2 四種秸稈腐解產物對土壤pH 緩沖容量及抗酸化能力的影響 368
11.5.3 碳酸鹽和有機陰離子對秸稈腐解產物抗酸化能力的影響 369
11.5.4 秸稈腐解產物提高土壤pH 緩沖容量的機制 371
參考文獻 373