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1、第九章 土壤酸碱性和氧化还原反应 酸性土壤上的茶园 主要内容 (重点 )： 教学目标与要求： 教学方式与手段： 课时安排与进度： 性的形成 (重点） （重点） 了解土壤酸碱性的成因，土壤活性酸。潜在酸 的概念与关系，土壤酸碱度的指标，以及土壤 酸碱性的调节方法；掌握土壤缓冲性的概念， 熟悉土壤中主要缓冲体系及旱、水田的 幻灯，动画演示；举例分析；酸度、缓冲性实 验； 课时数： 4 第九章 土壤酸碱性和氧化还原反应 第一节 土壤酸、碱性的形成 土壤酸碱性反应 我国土壤的酸碱性反应 ， 在地理分布上有 “ 东南酸西北碱 ” 的规律性 。 大致可以长江为界 （ 北纬33） ， 长江以南的土壤为酸性或
2、强酸性 ， 长江以北的土壤多为中性或碱性 。 我国土壤的酸碱性南北差异很大 。 一 、 土壤酸度 (（ 一 ） 土壤酸性的成因 1 气候因素 2 生物因素 3施肥和灌溉的影响 氢离子的来源： （ 1）水的解离： （ 2）碳酸解离： （ 3）有机酸的解离： （ 4）酸雨： （ 5）其它无机酸 （ 二 ） 土壤酸度的类型 1 活性酸 (土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离子浓度直接反应出来的酸度。 2 潜性酸 土壤潜性酸是由于土壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性 ， 所以它是土壤酸的潜在来源 ， 故称为潜性酸 ( 土壤胶体上吸附的氢 、 铝离子所反映的潜性酸量 ，可用交换性酸度和水解酸
3、度表示 。 （ 1） 交换性酸度 (当用中性盐溶液如 1)浸提土壤时 ,土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液 ， 浸出液中的氢离子及由铝离子水解产生的氢离子 ， 用标准碱液滴定 ,根据消耗的碱量换算 ,为交换性氢与交换性铝的总量 ,即为交换性酸量 (包括活性酸 )。 以厘摩尔 （ ） /千克 ）为单位 ， 它是土壤酸度的数量指标 。 交换性酸量在进行调节土壤酸度 ， 估算石灰用量时 ， 有重要参考价值 。 （ 2） 水解性酸度 (用弱酸强碱的盐类溶液 （ 常用的为 浸提 , 再以 根据所消耗的 这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸 。 结果使 : 交换程
4、度比之用中性盐类溶液更为完全 ， 土壤吸附性氢 、 铝离子的绝大部分可被 子交换 。 水化氧化物表面的羟基和腐殖质的某些功能团 （ 如羟基 、 羧基 ） 上部分 H+解离而进入浸提液被中和 。 3 活性酸和潜性酸的关系 活性酸和潜酸的总和 ， 称为土壤总酸度 。 由于它通常是用滴定法测定的 ， 故又称之为土壤的滴定酸度 。 它是土壤的酸度的容量指标 。 它与 活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。 土壤总酸度活性酸度潜在酸度 二 、 土壤碱度 (（ 一 ） 碱性土的成因 土壤碱性反应及碱性土壤形成是自然成土条件和土壤内在因素综合作用的结果 。
5、 碱性土壤的碱性物质主要是钙 、 镁 、 钠的碳酸盐和重碳酸盐 ， 以及胶体表面吸附的交换性钠 。 形成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解反应 。 1、碳酸钙水解 从上式可知： （ 1） 石灰性土壤的 因 所以在测定石灰性土壤 应在固定的 并必须注意在充分达到平衡后测读 。 （ 2） 土壤空气中 也很少高于 10%， 因此石灰性土壤的 所以农业施用石灰来中和土壤酸度是比较安全的 ， 不会使土壤过碱 。 2、碳酸钠的水解 3、交换性钠的水解 土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。 盐土和碱土并非一物 “ 盐碱土 ” ，盐土的 盐土脱盐才 可能 形成碱土。 第二节 土壤酸度的指标 土壤酸度是土壤酸、碱
6、性的简称 一、土壤酸度的强度指标 （一）土壤 壤 +离子浓度的负对数 , （二）石灰位 (在土壤胶体表面吸附的盐基离子中总是以钙离子为主的，在酸性土壤的盐基离子中，钙离子约占总量65 80。因此，提出了表示土壤酸强度的另一指标 石灰位 。它将氢离子数量与钙离子数量联系起来，以数学式 石灰位 a(的化学位的简单函数。上式中为 H)2在标准状况下的化学位 二、土壤碱性指标 （一）总碱度 总碱度 是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。我国碱化土壤的总碱度占阴离子总量的 50以上，高的可达 90，故可用总碱度作为土壤碱化程度分级的指标之一。即 总碱度 厘摩尔 升 C ( ( ) / )石灰性物
7、质所引起的弱碱性反应（ 为 石灰性反应 ,土壤称之为 石灰性土壤 。石灰性土壤的耕层因受大气或土壤中 范围内 ,而在其深层 ,因植物根系及土壤微生物活动都很弱 ,其 （二）碱化度（钠碱化度： 碱化度 是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。 碱化度 交换性钠阳离子交换量 100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（ 我国则以碱化层的 碱化度 30%,表层 含盐量 土 (。 而将土壤碱化度为 5 10 定为轻度碱化土壤， 10 15 为 中度碱化土壤 ，15 20 为 强碱化土壤 。 三 、 影响土
8、壤 （ 一 ） 土壤胶体类型和性质对 1 土壤胶体的极限 当土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子 ， 称为盐基完全不饱和态 。 此时土壤的 称为土壤的极限 2 土壤胶体酸基的解离常数 K对 不同类型土壤胶体的 有机胶体 硅酸盐类粘粒为 水氧化铁为 酸离子解离度的大小的排列顺序： 有机胶体 蒙脱石 含水云母和拜来石 高岭石 含水氧化铁 、 铝 （ 二 ） 土壤吸附性阳离子组成和盐基饱和度对 氢铝质土壤是酸性； 钙质土 左右 ， 呈中性反应； 钠质土壤 呈碱性反应 。 盐基饱和度大小 ， 反应土壤潜性酸及活性强度的大小 。 （ 三 ） 土壤含水量对土壤 土壤的 因此 ，在测定土壤 应注意土水比 。
9、 土水比愈大 ， 所测得的 （ 四 ） 土壤氧化还原条件对 淹水或施有机肥促进土壤还原的发展 ， 对土壤 酸性土淹水后 锰呈碱性 ， 溶解度较大 ， 因之 硫化物 （ 在硫化细菌的作用下 ） 可氧化为硫酸 ， 使土壤第三节 土壤氧化还原体系 (氧体系 氧体系的氧化反应为： 4e =2 25 时 ， 其 如果土壤的 时 ， 氧的标准电位为 的数量以大气压表示 ， 这时氧的 2 当氧的分压为 这就意味着一般土壤的 10这是土壤通气良好的情况下 ， 最高的氧化电位 。 9.0l o g 0 1 l o g 40 5 一、土壤氧化还原体系 氮体系 土壤中氮的存在形态有有机态和无机态两种 ， 有机态占绝
10、大部分 。 有机氮转化为无机氮是在微生物的控制下进行的 。 硫体系 土壤中的 22一般水田中的还原状况达不到，只有在微生物的活动下，能使土壤的 - 此在有机质较多的土壤中，这以反应能进行。相反从 在大多数通气良好的土壤中都能达到 有机体系 一般在有机质含量高的渍水土壤中还原性物质较多，如醋酸、丙酮酸、乳酸、甲酸、丁酸、瑚玻酸、苹果酸、酒石酸和二醇酸等。而在旱地有机质含量少的土壤中还原性物质较少。 土壤氧化还原体系的特点： 土壤中氧化还原体系有无机体系和有机体系两类。 土壤中氧化还原反应虽有纯化学反应，但很大程度上是由生物参与的。 土壤是一个不均匀的多相体系，即使同一田块不同点位都有一定的变异，
11、测 选择代表性土样，最好多点测定求平均值。 土壤中氧化还原平衡经常变动，不同时间、空间，不同耕作管理措施等都会改变 格地说，土壤氧化还原永远不可能达到真正的平衡。 在土壤里普遍存在着各种氧化还原反应 ， 氧化还原过程在土壤中具有十分重要的地位 ， 氧化反应和还原反应的实质是电子转移 ， 氧化还原反应的电极反应可表示如下： 氧化态 = 还原态 氧化还原反应中的氧化态和还原态同时在电极上达到平衡，其平衡电位，称为氧化还原电位，通常以 二、土壤氧化还原指标 2、 式中 此，同一氧化还原反应在碱性溶液中比在酸性溶液中容易进行。 图 9 2 铁体系的 1 微生物的活动 2 易分解有机的含量 有机质的分解主要是耗氧的过程 ， 在一定的通气条件下 ， 土壤中的易分解的有机愈多 ， 耗氧也愈多 ， 其氧化还原电位就较低 。 3 土壤中易氧化和还原的无机物的含量 如土壤的氧化体和硝酸盐含量高时 ， 可使 4 植物根系的代谢作用 5土壤的 三、影响土壤氧还原的因素 第四节 土壤缓冲性 (buffe
