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1、第六章 土壤酸碱性和氧化还原反应 第一节 土壤酸性反应 第二节 土壤碱性反应 第三节 土壤缓冲作用 第四节 土壤反应与土壤肥力 第五节 土壤氧化还原反应,土壤酸碱性是土壤溶液的反应，即溶液中H+浓度和OH-浓度比例不同而表现出来的性质。,一、土壤酸性的来源 1、土壤中有机物的分解和植物根系、微生物的呼吸作用，产生大量CO2，CO2 溶于水形成H2CO3 ，解离出H+。,第一节 土壤酸性反应,2、土壤有机质及腐殖酸分解时产生的各种有机酸（如醋酸、草酸等）都可解离出H+ 3、施入土壤中的一些生理酸性肥料，如硫铵等水解产生H+；酸性污水灌溉、酸雨等也可增加土壤的酸性。,4、酸性土壤中，土壤胶体上吸附
2、有大量代换性Al3+，并有Al（OH）2+、Al（OH）2+等存在，它们水解都可产生H+。,（一）活性酸 活性酸度是指土壤溶液中的氢离子的浓度直接表现出的酸度。通常用PH值表示。 PH值是氢离子浓度的负对数值。 我国土壤反应大多数pH值在4-9之间，在地理分布上有“东南酸而西北碱”的规律性。,二、土壤酸性的种类 根据H+在土壤中所处的部位，可以将土壤酸性分为活性酸和潜在酸两种类型。,（二）潜在酸 潜在酸是指土壤胶体上吸附的H+、 A13+所引起的酸度。 它们只有通过离子交换作用进入土壤溶液时，才显示出酸性。是土壤酸性的潜在来源。通常用100g烘干土中氢离子的厘摩尔数Cmol（+）/kg来表示。
3、,土壤潜在酸的大小常用土壤交换性酸度或水解性酸度表示之。,1、交换性酸度 用过量的中性盐溶液（如1mol/L KCl或0.06 mol/L BaC12）与土壤作用，将胶体表面上的大部分H+或A13+交换出来，再以标准碱液滴定溶液中的H+，这样测得的酸度称为交换性酸度或代换性酸度。,2、水解酸度 用弱酸强碱盐溶液（如1N醋酸钠）浸提土壤，从土壤中交换出来的氢、铝离子所产生的酸度称为水解酸度。,由于醋酸钠水解，所得的醋酸的解离度很小，而且生成的NaOH又与交换性H+作用，得到解离度很小的H20，所以使交换作用进行得更彻底。 另外，由于弱酸强碱盐溶液的pH值大，也使胶体上的H+和Al3+易于解离出来
4、。所以土壤的水解酸度 一般都高于交换酸度。,CH3COONaH2O=CH3cooHNaOH 土壤胶粒-H+Na+OH-=土壤胶粒-Na+H2O 土壤胶粒-Al+3CH3COONa= 土壤胶粒- 3Na+Al（0H）3+3CH3COOH 改良酸性土施用石灰的量一般以水解酸度作为计算依据。,三、土壤酸度的指标土壤PH值PH5.0 强酸性PH 5.0 6.5 酸性PH 6.5 7.5 中性PH 7.58.5 碱性PH 8.5 强碱性,四、影响酸度的因素1、盐基饱和度pH值 5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0-7.0饱和度（%）30 30-60 60-80 80-100,2、土壤空气中CO
5、2分压 2pH=K+pCa+pCO2 pCa、pCO2代表Ca浓度、CO2分压的负对数,3、水分含量 一般随含水量增加有升高趋势。（碳酸盐的解离，胶体吸附离子的解离有关）。,4、土壤氧化还原条件 酸性土淹水后pH升高，由于还原条件下碳酸铁、锰呈碱性，溶解度加大。,一、土壤碱性的来源 1、在干旱、半干旱地区，由于降雨少，淋溶作用弱，使岩石矿物和母质风化释放出的碱金属和碱土金属的各种盐类（碳酸钙、碳酸钠等），不能彻底淋出土体，在土壤中大量存在，这些盐类水解可产生OH-，使土壤呈碱性。 如：Na2CO3+2H2O=2Na+2OH-+H2CO3,第二节 土壤碱性反应,2、当土壤胶体上吸收性钠离子增加到
6、一定的饱和度时也会产生水解作用，而使溶液呈碱性反应。 土壤胶体Na+H2O=土壤胶体H+NaOH 除Na+外，K+、NH4+等离子，也可发生类似的水解，但不如Na+强烈。,二、碱性的表示方法 1、pH值 土壤的碱性一般常用平衡溶液的PH值表示。,2、总碱度: 即土壤溶液或灌溉水中碳酸根和重碳酸根的总量，单位为cmol/L 。,碱化度30%，含盐量0.5%和pH 9.0定为碱土碱化度510%轻度碱化 1015%中度碱化 1520%强碱化土壤,3、钠饱和度（ESP）（钠化率或交换性钠百分率、碱化度。） 即交换性钠离子的数量占阳离子交换量的百分数，也叫做土壤碱化度、 碱化度（）=交换性钠/阳离子交换
7、量10O,三、影响土壤碱化的因素 1、气候 碱土都分布在干旱、半干旱和漠境区由于蒸降比一般为510，甚至20以上，明显的季节性积盐和脱盐频繁交替的特点，是土壤碱化的重要条件。,2、生物因素 高等植物选择性的吸收，富集了钙、镁、钾、钠等盐基离子。,3、母质因素 基性岩和超基性岩母质中富含钙镁等碱性物质，风化体中含较多的碱性成分。,缓冲量 一般用来表示缓冲能力的大小。 即土壤溶液改变一个单位PH值时所需要一定量的酸或碱的厘摩尔数。,第三节 土壤的缓冲性 一、土壤缓冲性的概念 定义 土壤抗衡酸碱物质减缓pH变化的能力。,二、土壤缓冲作用的机制,1、土壤胶体的阳离子代换作用是土壤产生缓冲性的主要原因。
8、 土壤胶粒-M+H+=土壤胶粒-H+M+ （M代表盐基离子，主要是Ca2+、Mg2+、k+等） 又如土壤溶液中加入MOH，解离产生M+和OH-，由于M和胶体上交换性H+交换，H+转入溶液中，立即同0H-生成极难解离的H20，溶液的pH值基本不变。 土壤胶粒-HMOH=土壤胶粒-MH20,2、土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、腐殖酸以及其它有机酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，故对酸碱均有缓冲作用。 H2C03十Ca（0H）2=CaC03十2H20 Na2C03十2HCl=H2C03十2NaC1,由上可知盐基饱和度愈大的，对酸的缓冲能力愈强；相反盐基饱和度愈小，潜在酸度
9、愈大的土壤，则对碱的缓冲能力愈强。,3、土壤中两性物质的存在 土壤中有许多两性物质存在，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都有缓冲能力。,R-CH-COOH+HC1=R-CH-COOH NH2 NH3Cl（氨基酸氯化铵盐） R-CH-COOH+Na0H=R-CH-COONa+H20 NH2 NH2（氨基酸钠）,4、酸性土壤中铝离子的缓冲作用 在极强酸性土壤中（pH4），铝离子对碱可以起缓冲作用，用下式表示： 2Al（H2O）33+2OH-A12（OH）2（H20）84+ 十4H20 当溶液中OH-离子增多时，铝离子周围的水分子中就有一
10、、两个水分子解离出H+，以中和加入的OH-离子，生成水。,pH5时，铝离子形成A1（OH）3沉淀，失去它的缓冲能力。,1、土壤无机胶体蒙脱伊利高岭含水氧 化硅2、土壤质地黏土壤土 砂土3、土壤有机质含量高缓冲作用大,三、影响缓冲作用的因素,一、土壤反应与土壤养分的有效性。 二、土壤反应与土壤微生物活性。三、土壤反应与作物生长四、土壤酸碱性的调节,第四节 土壤反应与土壤肥力,土壤养分有效度在不同PH值条件下差异很大。pH5，活性铁、铝多，造成磷素的固定。在PH7时则发生明显的钙对磷酸的固定。在pH6一7的土壤中，土壤对磷的固定最弱，磷的有效性最大。,一、土壤反应与土壤养分的有效性,钙、镁和钾在酸
11、性土壤中容易淋失。因此，酸性愈强的土壤，这些元素对植物的供应愈加不足；钼的有效性在PH较低的范围，也随PH增大而提高，在PH低时，钼与镁形成难溶性化合物而变得无效，因此在强酸性土壤上有些植物如柑桔会发生缺钼现象。,在极强酸性的土壤中，大量的铝、铁、锰化合物变为可溶性的，常使植物受到毒害。而在石灰性土壤和碱性土壤中，植物又往往发生缺铁症状；,铜和锌的情况也相同。在土壤pH7左右是临界点， pH值大于此点时铜、锌的有效度极低；硼在很酸的土壤和石灰性土壤中有效性都很低。 总的来说，大多数土壤养分在PH6.5左右时其有效度都较高。,微生物的活动对土壤PH很敏感，土壤细菌和放线茵，均适于中性和微碱性环境
12、；氨化作用适宜的PH范围为6.5-7.5；硝化作用为6.5-8.0；固氮作用为6.5-7.8。 真菌最适宜在酸性条件下活动，在PH5的强酸土壤中，仍可对有机质进行矿化，但其活动产物多呈强酸性，有时不利于肥力的发展。,二、土壤反应与土壤微生物活性,土壤PH与养分有效度及微生物活性的关系,不同的作物适应不同的土壤PH范围，有些作物对酸碱反应很敏感，如甜菜和紫花苜蓿只能生长在中性至微碱性土壤上，茶树、柑桔则要求酸性和强酸性土壤。盐蒿、碱蓬等适宜在碱土上生长。一般作物对土壤酸碱性的适应范围比较广，下表是一些主要作物所适宜的PH范围（表5-11）。 表5-11 主要栽培植物适宜的PH范围,三、土壤反应与
13、作物生长,大田作物 园艺作物 林业作物水稻 5.0-6.5 豌豆 6.0-8.0 槐 6.0-7.0 小麦 5.5-7.5 甘蓝 6.0-7.0 松 5.0-6.0大麦 6.5-7.8 胡萝卜5.3-6.0 洋槐6.0-8.0玉米 5.5-7.5 番茄 6.0-7.0 白杨 6.0-8.0 棉花 6.0-8.0 西瓜 6.0-7.0 栎 6.0-8.0大豆 6.0-7.0 南瓜 6.0-8.0 红松 5.0-6.0马铃薯4.8-6.5 桃 6.0-7.5 桑 6.0-8.0甘薯 5.0-6.0 苹果 6.0-8.0 桦 5.0-6.0向日葵6.0-8.0 梨杏 6.0-8.0 泡桐 6.0-8
14、.0甜菜 6.0-8.0 茶 5.0-5.5 油桐 6.0-8.0花 5.0-6.0 栗 5.0-6.0 榆 6.0-8.0苕子 6.0-7.0 柑桔 5.0-6.5 侧柏 6.0-7.5紫苜 7.0-8.0 菠萝 5.0-6.0 柽柳 6.0-8.0,表7-11 主要栽培植物适宜的PH范围,（一）土壤酸性的调节 土壤酸性主要由胶体吸附的交换性H+和Al3+所控制，在改良土壤酸性时，不仅要中和活性酸，更重要的是中和潜在酸，才能从根本上改变酸性的大小。 通常是施用石灰来改良；沿海地区可以用蚌壳灰；草木灰既是良好的钾肥，同时也起中和酸性的作用；沿海的咸酸田在采用淡水洗盐的同时，也能把一些酸性物质除掉。,四、土壤酸碱性的调节,施用石灰来改良土壤酸性的作用如下： 土壤胶粒-2H + Ca（OH）2= 土壤胶粒-Ca + 2H20 如果胶粒上是铝离子，则与石灰生成氢氧化铝而沉淀： 土壤胶粒-2A1 + 3Ca（OH）2= 土壤胶粒-3Ca + 2A1（OH）3。,
