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1、第七章：土壤酸碱性和氧化还原反应 土壤酸碱性实际上是由母质、生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。我国 北方大部分地区的土壤为盐基饱和土壤，并含有一定量的碳酸钙。南方高温多雨 地区的大部分土壤是盐基不饱和的。我国土壤的pH值也由北向南减低的趋势。 （1）重点掌握活性酸度、潜在酸度、代换 性酸度、水解性酸度、缓冲性、缓冲量的基 本概念 （2）理解土壤具缓冲性的原因、土壤酸碱 性对林木和土壤养分的影响以及土壤酸碱性 调节； （3）了解土壤氧化还原过程的基本概念及 影响因素；土壤氧化还原电位的应用及调节 。 基本要求： （1）重点掌握活性酸度、潜在酸度、代换性酸度、水解性酸 度、缓冲性、缓冲量的基
2、本概念 （2）理解土壤具缓冲性的原因、土壤酸碱性对林木和土壤养 分的影响以及土壤酸碱性调节； （3）了解土壤氧化还原过程的基本概念及影响因素；土壤氧 化还原电位的应用及调节。 重点与难点： （1）土壤酸碱性产生的原因、土壤酸度及碱度的表示方法； （2）土壤缓冲性的产生原因及影响因素。 第一节：土壤溶液及其组成 土壤溶液的概念与作用 土壤溶液的组成和浓度 土壤溶液变化的影响因素 二、土壤溶液的组成和浓度 土壤溶液的溶质，按化学组成可分为有机物和无机物。就其 与植物生长和生态环境的关系，土壤中的溶质可分为养分、盐 分、农药、重金属污染元素等。不同组成的溶质可呈多种形态 存在如离子态、水合态、配合态
3、等。 (一) 无机盐类 (二) 有机化合物 主要包括可溶性氨基酸、可溶性糖类、腐殖质和有机-金属的配合物 。其中含有的有机污染物如农药中的有机氯杀虫剂、六六六、DDT、各 种有机磷杀虫剂、除草剂等。 (三) 溶解性气体 土壤溶液中溶解少量的气体，如O2、NH3、CO2、N2、H2S、CH4、 H2 影响土壤溶液组成和浓度的土壤内部过程主要有以下几种 中国土壤的酸碱度分布 土壤酸碱性是指土壤溶液的反应。 它反映土壤溶液中H+浓度和OH-浓度比例，同时也决定 土壤胶体上致酸离子（H+或Al3+）或碱性离子（Na+）的 数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量，是由母质 、生物、气候以及人为作用等多种
4、因子控制的。 土壤酸碱性 第二节 土壤酸碱反应及其调节 土壤中酸碱的来源及影响因素 土壤中酸碱的存在形式与表示方法 土壤酸碱性与土壤质量的关系 土壤酸碱缓冲性及其调节 土壤酸碱性的调节 几种酸性土剖面图 红壤赤红壤砖红壤 土壤酸性 土壤酸性的形成因素: 1 气候因素：高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作用和盐 基离子强烈的淋溶作用; 2 生物因素： a 生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系和动物生命活动释放 大量的CO2，溶于水后形成碳酸，对土壤酸度发展有重要的影响; b 土壤中一些专性微生物作用：硫化细菌、硝化细菌可将土壤中硫 和氮分别氧化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度; c 植被的影响
5、：针叶林有机物分解产生酸性，真菌活动强烈的森林 土壤中，形成大量黄腐酸，土壤pH值很低; d 施肥和灌溉的影响：长期施用生理酸性肥料（硫酸铵、氯化铵、 氯化钾等）增加土壤酸的效果; 灌溉对土壤酸的影响主要取决于水 质; 4 环境的影响：主要是酸雨的作用。 化肥酸碱性是指肥料溶于水中所呈现的酸碱性，按着这一定义可把肥料分 为化学酸性肥料、化学碱性肥料、化学中性肥料。硫酸铵、过磷酸钙等，溶 于水中呈现酸性或弱酸性的肥料为化学酸性肥料；氨水、碳酸钾等，溶于水 中呈现碱性或弱碱性的肥料称为化学碱性肥料；碳酸氢铵、硫酸钾、硝酸钙 等，溶于水中呈现中性或接近中性的肥料称为化学中性肥料。 生理酸碱性是指把肥
6、料施入到土壤中，经过作物的吸收作用以后，土壤所 呈现的酸碱性。根据肥料施入后在土壤中呈现的酸碱性不同，可将肥料划分 为生理酸性肥料、生理碱性肥料和生理中性肥料。硫酸铵是一种常用的氮素 化肥，施用后可在土壤中分解为铵离子和硫酸根离子，虽然这两种离子均能 被植物吸收、利用，但植物吸收的铵离子量远远大于硫酸根，因而大部分硫 酸根遗留在土壤中。在植物吸收铵离子的同时，又释放出氢离子，使土壤呈 酸性的为生理酸性肥料。硝酸钠、硝酸钙等肥料施入土壤后，经植物的吸收 、利用，土壤呈现碱性，因而被称为生理碱性肥料。碳酸氢铵、尿素等，施 入土壤经植物吸收利用后，土壤呈现中性或接近中性的肥料，称为生理中性 肥料。
7、一、土壤酸性形成的原因 土壤酸性,一方面与溶液中H+浓度相关，另一方面更多 的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（H+或Al3+）有密 切关系。 土壤中酸性的主要来源：胶体上吸附的H+或Al3+、CO2 溶于水所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧 化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等 。 土壤酸性 （1）水的解离： H2O H+ + OH- （2）碳酸的解离： H2CO3 H+ + HCO3- （3）有机酸的解离：有机酸 H+ +RC （4）无机酸 ： 硝化作用产生硝酸、硫化作用可产生硫酸；（NH4 ）2SO4、KC1和NH4C1等生理酸性肥料施入到土壤中 ， 因为阳离子NH4+、K+
8、被植物吸收而留下酸根，导 致溶液中H+增多。 （5）酸雨 ：pHH+浓度，pH7，土壤表现为碱性。 土壤碱性 3. 碱化度 碱化度（%）= 100 指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率 当土壤碱化度达到一定程度，可溶盐含量较低时，土 壤就呈极强的碱性反应，土壤理化性质上发生恶劣变 化，称为土壤的碱化作用。 碱化层的碱化度30%,表层含盐量9.0定 为碱土。 碱化度在5%-20%时称碱化土，土壤碱化度为510定 为轻度碱化土壤，1015为中度碱化土壤，1520 为强碱化土壤。 土壤碱性 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响 1. 对土壤微生物的影响 土壤细菌和放线菌适宜于中性和微碱
9、性环境；在强酸 性土壤中真菌则占优势 。 2. 对土壤胶体带电性影响 土壤环境pH 值高时，土壤胶体负电荷数量增多，相应 于阳离子交换量也增加，土壤保肥性、供肥性增强。 一、对土壤肥力的影响 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 3.对土壤养分有效性影响 植物营养元素的有效性与pH的关系 l在pH6.5附近，大多数营养元素的有效性 都较高。 lN、K 、 S元素在微酸性、中 性、碱性土 壤中都较高。 lP元素在中性土壤中有效性最高， pH7时有效性降低。 lCa和Mg在pH6.5-8.5有效性大，在强酸性 和强碱性土壤中有效性较低。 lFe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在 酸性和强酸性高。 l
10、Mo在酸性土壤中有效性较低，pH6时有 效性增加。 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用 1、pH5.5，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均 易被活化。 2、代换性Al3+饱和度90%，产生较多游离Al3+，当 游离Al3+0.2cmol/kg时，使作物受害，根系短粗，影响 养分吸收。施用石灰，pH达5.3-6.3 ，Al3+沉淀，毒害消 除。 3、交换态锰达2-9cmol/kg，植株中锰1g/kg时，产生 锰毒害作用，施用石灰，pH6，可消除锰毒害，另外 ，长期淹水植物易受锰毒害作用。 二、对植物生长的影响 1. 酸性土的指示植物 铁芒箕（Dicranopter
11、is linearis）,生在华南酸性土上。 地刷子（Lycopodium complanatum），生在海拔较高的冷湿地区。 铺地蜈蚣（Lycopodium cernuum），生在亚热带的潮湿地区。 只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为 土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为指示植物。 铁芒箕 铺地蜈蚣 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 地刷子 2. 钙质土的指示植物 铁线蕨（Adiantum capillus-veneris）,分布在华南和西南 的石灰岩地区。 有尾铁线蕨（Adiantum caudatum）,生长在华南。 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 3. 盐土的指示植物 海蓬
12、子（Salicornia herbacea）， 分布在河北和辽东沿海的盐土上。 盐爪爪(Kalidium gracile)，分布在内陆盐土上。 海蓬子盐爪爪 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 4. 盐碱土的指示植物 盐吸（Suaeda ussuriensis）分布在华北和东北的盐土、 碱土和盐碱土上。 三棱草（Scirpus maritimus），生长在排水不良的盐土 、碱土和盐碱土上。 三春柳（Tamarix juniperina）,分布在渤海边和内蒙黄 河沿岸的盐土区。 三棱草 三春柳 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 植物适宜的pH范围 适应偏碱 性pH7-8 适应中到微碱 性pH6.5
13、-7.5 适应中到微酸 性的pH6-7 适应偏酸性 的pH5.5-6.5 适应酸性的 pH5-6 紫苜蓿苹果蚕豆水稻小麦 金花菜黄花苜蓿碗豆油菜大麦 甜菜大麦甜菜花生燕麦 豆类小麦甘蔗紫云英甜菜 花菜玉米玉米柑桔葡萄 大麦甘蓝水稻芝麻菠菜 莴苣棉花苹果黑麦桔子 芦笋碗豆小米梨 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 砖红壤上的油棕林砖红壤上的橡胶林 赤红壤上的荔枝园红壤上次生马尾松林 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 红壤上的柑橘园红壤旱地上油茶-大豆间作 红壤丘陵上种植的烟草和柑橘黄壤上的杉木林 土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择 的结果，差别在于： (1
14、)生理适应性，与遗传性有关。 (2)营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。 (3)营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链霉菌引 起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较多，能抑制这 种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。 土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累 1、强酸性土的铝锰胁迫与毒害 在pH5.5酸性土中，锰、铝易被活化 。大田作物幼苗期对Al3+很敏感，当游离 Al3+达到0.2cmol/kg土时可使作物受害。 施用石灰使pH升至5.56.3，大部分或全部Al3+被沉淀 ，铝害消除。 交换性Mn2+达到29Cmol/kg土或植株干物质含锰量超 过1000mg/kg时产生锰害。 豆类易产生锰害，禾本科抗
15、性较强。施石灰中和土壤 至pH6时，锰害可全部消除。 2、氧化还原状况与有毒物质积累 在长期淹水强还原性土壤中，往往有Fe2+和S2等还原 物质大量积累。 (1)亚铁 主要呈沉淀状态，在偏酸性土壤中水溶性Fe2+可高达 400mg/kg，如锈水田，可毒害水稻根系。 (2)H2S 在土壤富铁条件下形成FeS，但如土壤缺铁或 在pH6的条件下，出现较多H2S对水稻发生毒害 。 (3)有机酸 水田在大量施用新鲜有机肥时可积累较多的 丁酸等有机酸，抑制水稻根系呼吸和养分吸收。 H2S(0.07mg/L)和丁酸(10-3mol/L)对水稻 吸收养分抑制程度的顺序为： H2PO4-、K+Si4+NH4+M
16、g2+、Ca2+ 影响土壤酸碱反应的因素 1. 盐基饱和度 2. 生物（呼吸产生CO2，硝化菌产生硝酸、 硫化菌产硫酸） 3. 土壤空气中的CO2的分压 （2pH=K+pCa+pCO2） 4. 施肥（NH42SO4、KCl、NH4Cl酸性和生 理酸性肥料，CaO、CaCO3、草木灰等碱性肥 料） 5. 灌溉（氧化还原条件） 酸性土壤淹水后pH升高: Fe(OH)3+3H+ Fe2+3H2O NH3+H+ NH4+ 碱性土壤淹水后pH降低: 碱和碱性盐被溶解淋失 6. 土壤胶体特性 土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子时，称为 “盐基完全不饱和态”，此时的pH为“极限pH” 胶体上负电荷愈大，极限pH愈小 土壤胶体上酸基的解离常数 根据胶体上吸附性H+和Al3+离子的解离度大小（ 对土壤溶液提供离子能力的大小）将胶体排序： 有机胶体 通气
