8/20/2015

1

122351 Soil Fertility and Plant Nutrition1st Semester, 2015

Soil Componentsองคประกอบของดนิ

ศ.ดร. ปทมา วิตยากร แรมโบสมชาย บุตรนันท

ความหมายของดนิ

วิศวกรรมดิน คือ วัสดุรวนซุยที่อยูเหนอืหิน

นักธรณวีทิยา ดิน คือ ตัวกลางทางธรรมชาตสิําหรับการเจริญเติบโตของพืช

นักปฐพวีทิยาดิน คือ วัสดุธรรมชาติที่อยูบริเวณผิวโลก เกิดจากกระบวนการผุพังสลายตัวที่ซับซอนของหินตนกําเนิด ผานกระบวนการทางเคมี ชีวเคมี และฟสิกส ซึ่งดินเปนแหลงที่อยูของสิง่มีชีวิตตางๆ ที่สสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืช

องค์ประกอบของดิน (ในอุดมคติ)

Particle Size Distribution

พันธะเคมทีี่เกีย่วของกบัองคประกอบของแรในดนิ

1) Electrostatic bond

2) Covalent bond

3) Hydrogen bond

4) van der Wall force

8/20/2015

2

โครงสรางพืน้ฐานของแรในดนิ

- Tetrahedral sheet- Octahedral sheet

การสรางTetrahedron sheet

SiO4 Tetrahedron

x

y

z

Si6O18

Hexagonal holeTetrahedral Sheet

Si:O2:5

8/20/2015

3

การสรางOctahedral Sheets

Al(OH)6 or Mg (OH)6 Octahedra

OH

Octahedral Sheet

OH

Layer Silicatestet

oct

Short hand,Block notation

โครงสรางแร 1:1

8/20/2015

4

kaolinite

Kaolinite

kaolinite1.Silicate Clays

แรประเภท 2:1

2:1 clay mineral: Pyrophyllite

8/20/2015

5

2:1 clay mineral: Smectite (Montmorillonite)

tet

oct

tet

tet

oct

tet

K+

H2OCa2+ H2O H2O

2:1 clay minerals

2:1 clay mineral: Smectite (Montmorillonite)

• Smectite (Montmorillonite)

tet

oct

tet

tet

oct

tet

K+ K+ K+

2:1 (micas)

micas

2:1 clay (hydrous mica/illit) 2:1 clay (Vermiculite)

8/20/2015

6

2:1:1 clay (Cholite)

Brucite sheet

เปรียบเทียบแรในดินชนิดตางๆ

แรประกอบดินอื่นๆ(accessory minerals)

Allophane

• Hydrated Al2O3, Fe2O3, and SiO2

• Volcanic parent materials

Al, Fe, Ti, and Mn Hydroxides

GibbesiteAl2(OH)6

Mn oxidesGoethiteFeOOH

Al, Fe, Ti, and Mn Hydroxides

HematiteFe2O3

8/20/2015

7

การเกิดประจุในดนิ Isomorphic Substitution

permanent (layer) charge

Charge Development

3 Mg2+ atomsCharge = 0

2 Al3+ atomsCharge = 0

TrioctahedralSheet

DioctahedralSheet

Isomorphoussubstitution

1 Al3+ atom,1 Mg2+ atomCharge = -1

Isomorphous substitution

• Mg2+ แทนที่ Al3+ ในแผน dioctahedral ทําใหมีประจุ -1

• Al3+ แทนที่ Si4+ ในแผน tetrahedral ทําใหประจุ -1

Al3+,Fe3+

Si4+

tet

oct

Mg2+

Al3+

Isomorphic Substitution

8/20/2015

8

Terminal Bonds

pH-dependent charge(ionizable functional groups)

Charge Development

terminalbonds

Terminal Bonds

Variable Charge (pH-dependent)

Negative charge:•Dissociation of H+ ions, lack of Al & Si at edgeto associate with O atom

Less Negative to Positive Charge:•As pH increases, more H+ ions bond toO atoms at the clay surface•Protonation at very low pH (H+ ions attachto surface OH groups)

©2002 Prentice Hall, Inc. Pearson EducationUpper Saddle River, New Jersey 07458

Soils: An Introduction, 5th Editionby Michael J. Singer and Donald N. Munns

Box 2-3 Fixed and Variable Charge

More effectivecation exchange

Less effectivecation exchange

8/20/2015

9

Humic Substances Humic Substances

Bohn, H., B.L. McNeal, and G.A. 2001. O’Connor. Soil chemistry. 3rd ed. John Wiley & Sons, Inc. NY.

Brady, N.C. and R.R. Weil. 2010. Elements of the nature and properties of soils. Pearson, NY.

Ghose, S.K., G.A. Waychunas, T.P. Trainor, and P.J. Eng (2010), Hydrated goethite (alpha-FeOOH) (100) interface structure: Ordered water and surface functional groups. Geochimica et Cosmochimica Acta, 74, 1943–1953.

เอกสารอ้างองิ