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1、第四章 土壤酸碱性和氧化还原第一节 土壤酸碱性 一、土壤酸性的形成一、土壤酸性的形成1. 1. H H+ +的来源：的来源：盐基离子被淋溶，盐基离子被淋溶，H H+ +取代原来盐基的取代原来盐基的 位置，位置，pHpH下降下降 H H2 2O HO H+ +OH+OH- -水的解离水的解离 COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 3 H H+ +HCO+HCO3 3- - 碳酸的解离碳酸的解离 有机质分解的中间产物有机质分解的中间产物 草酸、柠檬酸、胡敏酸等草酸、柠檬酸、胡敏酸等 有机酸的解离有机酸的解离 酸性大气化学物质降沉到土壤中酸性大气化学物质降沉到土壤中( (SOSO
2、2 2、N Ny yO Ox x) ) pH强度指标：表示活性酸（实际性酸度）即土壤 PH值。a. 指土壤溶液中H+的浓度b. PHH2O我国土壤PH4.58.5南酸北碱8.5 部分碱土：8.5以上，高达10.5数量指标：胶体上吸附的H+、Al3+即潜性酸。两种表示方法： a. 用交换性酸度表示： 用1MKC 或0.06氯化钡做提取液。 特点：可逆，只是潜性酸的一部分4. 影响酸度的因素：1盐基饱和度2土壤空气中CO2的分压 2pH=K+PCa+PCO2 3土壤水分含量4土壤氧化还原状况二、土壤碱性的形成： 1. 碱性形成机理：土壤中碱性盐的水解是形成碱性反应的主要 机理Ca Mg Na的CO
3、32-和HCO3-以及吸附交换 性Na+ CaCO3的水解：石灰性土壤上交换性Ca2+占优势的土壤CaCO3、CO2、H2O处于同一平衡体系中CaCO3+H2O Ca2+HCO3-+OH-H2O+CO2 CO2很重要Na2CO3的水解来源：a.矿物Na与H2CO3形成b.矿物风化形成Na2SiO3与H2CO3作用形 成c.水溶性Na盐（NaCl,Na2SO4）与 CaCO3共存形成 2NaCl+CaCO3 CaCl2+Na2CO3 交换性Na的水解：碱化土的一个重要指标Na+H2O H+NaOHH+2.土壤碱性指标总碱度a. 指土壤溶液中或灌溉水中碳酸根离子和碳 酸氢根离子的厘摩尔浓度（c m
4、ol/L）碱金属（Na+ 、K+ ）碱土金属（Ca2+ Mg2+）b注意：如果主要由碱土金属Ca2+ 、Mg2+引起 的，由于CaCO3 、MgCO3的溶解度小，土壤 的pH值不太高，最高可达8.5，故称这种因石 灰引起的土壤的弱碱性（7.58.5）为石灰性 反应，此种土壤为石灰性土壤。此类土壤耕层常受CO2分压控制pH在8.0 8.5之间，深层pH可升至10.0以上而由Na2 CO3 、Na HCO3引起的总碱度 很高c. 总碱度在一定程度上反映土壤和水 质的碱化程度，可作为碱化土壤分类的指 标之一碱化度：（钠碱化度） a. 指土壤胶体上吸附的交换性钠离子占阳 离子交换量的百分数b. 当土壤
5、胶体上交换性阳离子中Na+占的比 例很高时，PH值8.5至10.0时，土粒高度分 散，物理机械性极差，即土壤的“碱化作用“。c. 作为碱土分类及碱土改良利用的指标和依 据。碱化层内碱化度30% 510%为轻度碱化土壤表层含盐量9.0 1520%为强度碱化土壤1015%为中度碱化土壤碱土指标 、影响土壤碱化的因素：1 气候 碱土分布于干旱、半干旱和 漠境地区.其降雨量远小于蒸发量，特别是在冬 春季节，其比值在5:120:1故有明显的积盐 和脱盐过程2 生物 植物的选择性吸收，对K、Na、 Ca、Mg等盐基离子有强的富集作用3 母质 母质是碱性物质的直接来源，基 性岩，超基性岩中富含K、Na、Ca
6、、Mg，其他 如质地的差异，不同母质在土体中垂直分布等 也对此有影响。一一. .土壤中的氧化还原体系土壤中的氧化还原体系1 1、主要的体系：、主要的体系： MnMn2+2+ MnMn4 4+ + 锰锰 FeFe3+3+ FeFe2+ 2+ 铁铁 OO-2-2 OO0 0氧氧 S S-2 -2 SS+6+6 硫硫N N-3-3 NN+4+4 NN+6+6 氮氮H H0 0H H+ + 氢氢 C C-4-4 CC+4+4 （有机）碳有机）碳第二节 土壤氧化还原反应2、主要的氧化剂和还原剂：主要的氧化剂是土壤空气中的氧气当土壤中 的氧被消耗完后，依次NO-3、Mn4+、Fe3+、 SO42-作为电子
7、受体被还原，这种依次被还原的 现象叫顺序还原作用.主要的还原剂是有机质，特别是新鲜的、未 分解的有机质3、特点：1.有机、无机体系并存 。 可逆 、半可逆、 不可逆2.其本质是化学反应，但由生物参与NH4+ NO3- 硝化细菌Fe2+ Fe3+ 铁细菌3.土壤是一个不均匀的多种体系的共存体。4.土壤中氧化还原平衡经常变动，不同时间、空 间、不同耕作管理都会改变的二. 土壤氧化还原指标一、氧化还原电位：（1）定义：（2）表达式：Eh=E0+(RT/nF)log(氧化态/还原态）(3）Eh的意义：表示土壤的通气状况 Eh750mv 通气状况良好Eh=200-750mv 通气状况一般Eh5.0则失去
8、缓冲碱的能力（5）有机酸体系：其上的各种官能团对酸碱具有缓冲作用3缓冲容量：指单位土壤改变一个单位PH值所需要的酸或 碱的量。4.影响土壤对酸碱缓冲的因素：（1）无机胶体的类型。（2）土壤类型。（3）土壤有机质含量。三.土壤对氧化还原的缓冲性第四节 土壤酸碱性和氧化还原性与生物环境一.生物对土壤酸碱性、氧化还原性的适应1.对土壤酸碱性的适应：不同植物对土壤酸碱性的要求不同这是自 然选择的结果，大多数植物适于生长在中性至微碱 性土壤上，但有些植物：茶、映山红酸性指示植物， 盐嵩、碱蓬碱性指示植物2.对氧化还原性的要求：旱作植物要求 Eh在400700mv（特别注 意根际范围的Eh）水田植物要求E
9、h在200300mv 3微生物活动与pH值和Eh的关系：细菌、放线 菌在中性和微碱性环境中，真菌在强酸性土壤 中占优势，Eh越高微生物活动越强。（特别是 好气性微生物） 二.养分的生物有效性与土壤酸碱、氧还的关系1.酸碱对养分有效性的影响：影响养分的释放、固定和迁移。1各种养分有效度较高的PH范围在6.57.52N. S. K 有效度较高的PH范围在5.5P有效度较高的PH范围在6.07.0Ca. Mg 有效度较高的PH范围在6.58.53 Fe Mn Cu Zn有效度较高的PH范围在6B有效度较高的PH范围在5.56.0 和.52.氧化还原状况对养分有效性的影响:（1）氧化还原状况影响养分的
10、得失电子数从而 影响其元素的生物有效性Fe3+ Mn4+ Fe2+ Mn2+（2）影响养分的存在形态Eh480mv NO-3为主 旱作植物易吸收, 但易淋失Eh220mv NH4+为主 水稻易吸收,但 易发生硝化作用。但要注意：在土壤开放系统中，氧化还原、沉淀 溶解、吸附解吸等一系列反应，往往同一时间、空 间进行。三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质的积累 ：1.强酸性土壤中Al3+、Mn2+的胁迫与毒害：Al：PH6 锰毒可全部消除。2、氧化还原状况与有毒物质积累：EnK+Si4+NH+Na+Mg2+Ca2+四、土壤酸碱性对土壤其它理化性质的影响：1.影响粘土矿物的形成。例：白云母 碱性环
11、境下易形成伊利石、酸性环境下易形成高岭石2.影响土壤的结构：当胶体上吸附的Na+过多，土粒分散，结构松散。当胶体上吸附的H+、Al3+过多，盐基饱和度低， 结构易被破坏。五、土壤酸碱性和氧化还原状况的调节： 1.土壤酸度的调节：对酸性土壤通常用石灰、石灰石粉 石灰 见效快，但后效短石灰石粉 见效慢，后效长调节机理：胶粒 +Ca2+2OH- 胶粒=Ca2+ +2H2O胶粒 +3Ca2+ + 6OH- 胶粒 +2Al(OH) 3-H+-H+Al3+Al3+=Ca2+ =Ca2+=Ca2+石灰用量的确定：应考虑以下几个因素：a、土壤潜性酸和活性酸（主要是前者）、 有 机质含量，盐基饱和度，质地等。b、作物对酸碱的适应性c、石灰的种类和施用技术简单计算：2.土壤氧化还原状况的调节：主要针对水稻土和沼泽土强氧化土壤，解决水源，增施有机肥：“望天田”强还原化土壤，开沟排水，降低水位：“冷浸田” 、“冬水田”。
