在土壤体系中,往往存在两种或两种以上阳离子或阴离子,这些离子将同时被土壤吸附,且相互对土壤表面的吸附位点发生竞争。土壤表面竞争吸附有:①吸附位点的专性竞争吸附。②带电基团的静电吸附竞争作用。
影响竞争吸附的因素有:①离子本身性质。同价阳离子间竞争吸附时,如钾离子、钠离子浓度相同,离子总浓度不同的系列氯化钾和氯化钠混合液中,土壤对钾离子、钠离子吸附达平衡后,土壤对钾离子的吸附量大于钠离子。混合体系中土壤对钾离子的吸附量,与单离子体系中钾离子的吸附量几乎相等;但土壤对钠离子的吸附量与单离子体系相比却急剧减少,在pH偏低时甚至变为负吸附(见表1)。钠离子的吸附量随钾离子吸附量的增加而渐减;钾离子吸附量增加至一定值时,钠离子开始出现负吸附。②土壤pH。例如在磷酸根和一钼酸根体系中,pH在6~7时二者竞争吸附明显。硅酸根在pH>6时,才对磷酸根吸附产生显著影响。离子发生专性吸附时,竞争吸附所引起的表面电荷变化与离子单独存在时不同。③土壤表面性质。当土壤中钾离子和钙离子摩尔比相等而浓度不同时,随离子总浓度增加,平衡液中的pK-0.5pCa减小,赤红壤、砖红壤对钙离子的吸附选择性小于红壤,而红壤对钾离子的吸附选择性比赤红壤、砖红壤大(见表2)。不同土壤胶体表面阳离子交换点位活性不同,有的吸附钾离子的能力强,当溶液中只有少量钾离子时,它们强烈吸附钾离子,待上述位点吸附钾离子达饱和后,其他吸附位点才参与钾离子吸附。
土壤 | pH | 吸附量/(mmol/kg) | |||
钾离子 | 钠离子 | ||||
单离子体系 | 混合体系 /(mmol/L) | 单离子体系 | 混合体系 /(mmol/L) | ||
红壤 | 3.0 | 1.7 | 1.5 | 0.35 | 0.00 |
4.0 | 2.7 | 2.5 | 0.45 | 0.05 | |
赤红壤 | 3.0 | 0.5 | 0.5 | 0.25 | -0.10 |
4.0 | 1.3 | 1.2 | 0.30 | -0.08 | |
砖红壤 | 3.0 | 0.7 | 0.6 | 0.10 | -0.28 |
4.0 | 1.2 | 1.2 | 0.25 | -0.20 |
土壤 | 钾钙离子总浓度 /(mmol/L) | pH | pK-0.5pCa | 吸附量/(mmol/kg) | 吸附摩尔比 钾离子/钙离子 | |
钾离子 | 钙离子 | |||||
红壤 | 1.5 | 4.42 | 1.65 | 5.31 | 1.36 | 1.22 |
3.0 | 4.28 | 1.37 | 5.12 | 2.32 | 1.10 | |
6.0 | 4.07 | 1.15 | 8.01 | 4.26 | 0.94 | |
1.2 | 4.03 | 0.94 | 11.23 | 7.73 | 0.73 | |
2.4 | 3.97 | 0.72 | 15.59 | 17.15 | 0.46 | |
赤红壤 | 1.5 | 4.67 | 1.48 | 2.44 | 1.30 | 0.94 |
3.0 | 4.48 | 1.24 | 3.26 | 2.26 | 0.72 | |
6.0 | 4.28 | 1.06 | 4.90 | 3.99 | 0.61 | |
1.2 | 4.22 | 0.87 | 6.20 | 7.44 | 0.42 | |
2.4 | 4.14 | 0.68 | 7.73 | 16.62 | 0.23 | |
砖红壤 | 1.5 | 4.82 | 1.57 | 3.14 | 1.84 | 0.85 |
3.0 | 4.66 | 1.33 | 5.00 | 3.27 | 0.77 | |
6.0 | 4.50 | 1.12 | 7.73 | 5.44 | 0.71 | |
1.2 | 4.33 | 0.91 | 9.87 | 8.28 | 0.60 | |
2.4 | 4.36 | 0.70 | 12.55 | 16.62 | 0.38 |