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1、第六章第六章土壤溶液与土壤反应土壤溶液与土壤反应第六章土壤溶液与土壤反应第六章土壤溶液与土壤反应 q第一节土壤溶液及其组成第一节土壤溶液及其组成q第二节土壤酸碱反应及其调节第二节土壤酸碱反应及其调节q第三节第三节土壤氧化还原反应土壤氧化还原反应q要点：要点：v土壤溶液、组成及影响因素土壤溶液、组成及影响因素v土壤酸碱性的成因、衡量指标、影响因素土壤酸碱性的成因、衡量指标、影响因素v土壤酸度的类型土壤酸度的类型v土壤的缓冲作用土壤的缓冲作用v土壤氧化还原过程及其影响因素土壤氧化还原过程及其影响因素v土壤酸碱性、氧化还原状况与土壤肥力的关系土壤酸碱性、氧化还原状况与土壤肥力的关系第一节土壤溶液及其
2、组成第一节土壤溶液及其组成q一、土壤溶液的概念与作用一、土壤溶液的概念与作用q二、土壤溶液的组成和浓度二、土壤溶液的组成和浓度q三、土壤溶液变化的影响因素三、土壤溶液变化的影响因素 一、土壤溶液的概念与作用一、土壤溶液的概念与作用 q土壤溶液（土壤溶液（Soil SolutionSoil Solution）通常定义为含有溶质和溶解性气通常定义为含有溶质和溶解性气体的土壤间隙水。体的土壤间隙水。 q土壤溶液的重要意义：土壤溶液的重要意义：19331933年年JoffeJoffe “土体的血液循环土体的血液循环”。v第一，土壤溶液是大多数土壤化学反应和形成过程发生的第一，土壤溶液是大多数土壤化学反
3、应和形成过程发生的场所，与环境间物质交换的载体，物质迁移与运动的基础；场所，与环境间物质交换的载体，物质迁移与运动的基础；v第二，土壤溶液是植物根系获取养分的源泉，对土壤各种第二，土壤溶液是植物根系获取养分的源泉，对土壤各种理化性质起着重要作用。理化性质起着重要作用。q土壤溶液已用于研究土壤发生过程，土壤酸中和能力，原位土壤溶液已用于研究土壤发生过程，土壤酸中和能力，原位土壤固液相的相互作用，土壤养分的时空分布、移动性和土壤固液相的相互作用，土壤养分的时空分布、移动性和有效性，化学物质在土体中的迁移，溶质运移模型的校验等。有效性，化学物质在土体中的迁移，溶质运移模型的校验等。 二、土壤溶液的组
4、成和浓度二、土壤溶液的组成和浓度 q土壤溶液中存在分子态、离子态和胶体态的溶解物土壤溶液中存在分子态、离子态和胶体态的溶解物质。包括无机化合物、有机化合物、有机质。包括无机化合物、有机化合物、有机-无机复合无机复合物、气体及最细小的胶体水溶胶。物、气体及最细小的胶体水溶胶。q土壤溶液土壤溶液v一般土壤中，大多为万分之几；一般土壤中，大多为万分之几；v在盐土和碱土中，千分之几至百分之几。在盐土和碱土中，千分之几至百分之几。v无机物主要为钙、镁、钾、钠、铵等的硝酸盐、无机物主要为钙、镁、钾、钠、铵等的硝酸盐、亚硝酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐亚硝酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐及磷酸
5、盐，在沼泽土和酸性土中有亚铁、亚锰的及磷酸盐，在沼泽土和酸性土中有亚铁、亚锰的化合物；在碱土和盐土中以氯化钠、硫酸钠、碳化合物；在碱土和盐土中以氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠占优势。酸氢钠、碳酸钠占优势。 q有机物各种可溶性糖类、蛋白质、有机酸（氨有机物各种可溶性糖类、蛋白质、有机酸（氨基酸、腐殖酸、草酸等）及其它们的可溶性盐类基酸、腐殖酸、草酸等）及其它们的可溶性盐类等。等。 q土壤胶体物质硅酸、铁、铝的氢氧化物和一些土壤胶体物质硅酸、铁、铝的氢氧化物和一些有机化合物，约占干残留物的有机化合物，约占干残留物的1/41/4至至1/101/10，甚至，甚至1/201/20，只有在碱土的碱化层中
6、胶体物质才占优势。，只有在碱土的碱化层中胶体物质才占优势。 q植物土壤溶液的总浓度适宜范围为植物土壤溶液的总浓度适宜范围为2002001000mg/kg1000mg/kg。当土壤溶液浓度大于当土壤溶液浓度大于1000mg/kg1000mg/kg时，时，根系就很难吸收水分和养料。一次施肥过多，造根系就很难吸收水分和养料。一次施肥过多，造成成“烧苗烧苗” ” 。当土壤溶液浓度小于。当土壤溶液浓度小于200mg/kg200mg/kg时，时，缺乏养分。缺乏养分。 三、土壤溶液变化的影响因素三、土壤溶液变化的影响因素 q（一）土壤温度（一）土壤温度 升高使许多无机盐类的溶解度增加升高使许多无机盐类的溶解
7、度增加q（二）土壤湿度（二）土壤湿度 v湿度增加，浓度变小；高温强烈蒸发，浓度上升湿度增加，浓度变小；高温强烈蒸发，浓度上升v浓度较低，元素多呈离子状态；反之则呈分子态浓度较低，元素多呈离子状态；反之则呈分子态v干旱而严重缺水，某些物质沉淀。首先沉淀的是干旱而严重缺水，某些物质沉淀。首先沉淀的是碳酸钙，其次是石膏，最后是易溶性盐。碳酸钙，其次是石膏，最后是易溶性盐。q（三）土壤酸碱度影响物质溶解度，微生物活动（三）土壤酸碱度影响物质溶解度，微生物活动q（四）溶液成分的相互作用碱土金属离子易（四）溶液成分的相互作用碱土金属离子易形成形成沉淀，一些物沉淀，一些物质也可降低或增加其它物也可降低或增加
8、其它物质的溶解度。的溶解度。q（五）土壤生物活动（五）土壤生物活动 植物的根系及栖息于土壤中植物的根系及栖息于土壤中的小动物和微生物。的小动物和微生物。第二节土壤酸碱反应及其调节第二节土壤酸碱反应及其调节q一、土壤中酸碱的来源及影响因素一、土壤中酸碱的来源及影响因素q二、土壤中酸碱的存在形式与表示方法二、土壤中酸碱的存在形式与表示方法q三、土壤酸碱性与土壤质量的关系三、土壤酸碱性与土壤质量的关系q四、土壤的酸碱缓冲性及其调节四、土壤的酸碱缓冲性及其调节 一、土壤中酸碱一、土壤中酸碱来源及影响因素来源及影响因素 q（一）土壤酸的来源（一）土壤酸的来源 q1 1、土壤中、土壤中H H的来源的来源v
9、v（1 1）水的解离：解离常数小为什么能进行？吸附）水的解离：解离常数小为什么能进行？吸附）水的解离：解离常数小为什么能进行？吸附）水的解离：解离常数小为什么能进行？吸附vv（2 2）碳酸解离：从哪里来？）碳酸解离：从哪里来？）碳酸解离：从哪里来？）碳酸解离：从哪里来？vv（3 3）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等？）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等？）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等？）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等？vv（4 4）酸雨：）酸雨：）酸雨：）酸雨：vv（5 5）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细
10、菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解q2 2、气候对土壤酸化的影响、气候对土壤酸化的影响q气候条件是影响土壤酸碱性最主要的因素，其中气候条件是影响土壤酸碱性最主要的因素，其中温温度和雨量度和雨量直接影响着土壤物直接影响着土壤物质的的转化，也影响植物化，也影响植物和微生物的活和微生物的活动。特。特别是降雨量的多少，淋溶作用是降雨量的多少，淋溶作用的的强强弱，弱，对土壤是否酸化起着主土壤是否酸化起着主导作用。作用。 q3 3、AlAl3 3的来源的来源 q粘土粘土矿物物铝氧氧层中的中的铝，在，在较强强的酸性条件下，原的酸性条件下，原来的交来的交换性性盐基被基被H H+ +所替代后，所替代后，
11、粘粒中的铝粘粒中的铝进入胶入胶体表面而成体表面而成为交交换性性AlAl3 3q土壤胶体吸附的土壤胶体吸附的AlAl3 3被代被代换到土壤溶液中到土壤溶液中进行水解行水解而而产生生H H，是引起潜在酸性的主要原因。是引起潜在酸性的主要原因。 （二）土壤碱的来源（二）土壤碱的来源 q1 1、土壤碱式盐的水解：土壤中氢氧离子的主要来源、土壤碱式盐的水解：土壤中氢氧离子的主要来源是弱酸强碱盐水解。土壤中常见的弱酸强碱盐有碳是弱酸强碱盐水解。土壤中常见的弱酸强碱盐有碳酸及重碳酸的钾、钠、钙、镁等盐类。酸及重碳酸的钾、钠、钙、镁等盐类。COCO3 32+2+ + H + H2 2O OHCOHCO3 3-
12、 - + OH + OH- - q2 2、吸附性盐基离子吸附性盐基离子(Na(Na+ +、CaCa2+2+) )水解作用：当土壤胶水解作用：当土壤胶体上吸附钠离子增加到一定的饱和度时，也会起代体上吸附钠离子增加到一定的饱和度时，也会起代换水解作用，而使溶液呈碱性反应。如下式：换水解作用，而使溶液呈碱性反应。如下式：q土土-Na+H-Na+H2 2O O 土土-H-H+ +Na+Na+ +OH+OH- -q土土壤壤碱碱化化与与盐盐化化具具有有发发生生学学的的联联系系，一一般般是是频频繁繁积积盐与脱盐所致盐与脱盐所致 （三）土壤中酸碱的影响因素（三）土壤中酸碱的影响因素 q1、土壤含水量土壤含水量
13、 溶解、解离溶解、解离q2、 二氧化碳二氧化碳含相当数量碳酸盐或重碳酸盐土壤称石灰性含相当数量碳酸盐或重碳酸盐土壤称石灰性土壤，土壤，pH值不超过值不超过8.5，pH=6.03-2/3pCOpH=6.03-2/3pCO2 2。注意课本错误注意课本错误q3、有机质有机质分解产生二氧化碳、有机酸及无机酸。分解产生二氧化碳、有机酸及无机酸。 q4、电解质电解质 电解质将氢离子交换至土壤溶液中，电解质将氢离子交换至土壤溶液中，pH值下降。值下降。q5 5、盐基饱和度、盐基饱和度80%80%以上，以上，6 67 7 v盐基阳离子的淋失，将使土壤盐基阳离子的淋失，将使土壤pH降低。降低。vv0%-0%-极
14、限极限极限极限pHpH， 50%50%，半中和半中和半中和半中和pHpH， 80%80%，钙，钙，钙，钙，7 7左右。左右。左右。左右。 100%100%，中和点中和点中和点中和点pHpHpH=pH=pK+logpK+log 盐盐盐盐/酸酸酸酸 q6、施用肥料施用肥料vv生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、 氯化钾氯化钾氯化钾氯化钾vv生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙v重过磷酸钙和磷酸一铵释出的磷酸能使施肥区
15、局部酸化重过磷酸钙和磷酸一铵释出的磷酸能使施肥区局部酸化 二、土壤中酸碱存在形式与表示方法二、土壤中酸碱存在形式与表示方法 q（一）、土壤中酸的存在形式与表示方法（一）、土壤中酸的存在形式与表示方法 q土壤中的酸有两种存在状态：活性酸和潜性酸土壤中的酸有两种存在状态：活性酸和潜性酸q活性酸是以游离态存在于土壤溶液中，以活性活性酸是以游离态存在于土壤溶液中，以活性的的H直接表现出酸度；直接表现出酸度；q潜在酸：是土壤胶体上吸附的潜在酸：是土壤胶体上吸附的H+和和Al3+离子，平常离子，平常不表现酸性，只有通过交换作用进入溶液中进，不表现酸性，只有通过交换作用进入溶液中进，产生产生H+，才表现出酸
16、性。才表现出酸性。 q1、活性酸度为土壤溶液中活性的活性酸度为土壤溶液中活性的H直接表现出直接表现出来的酸度，通常用来的酸度，通常用pH值来表示。值来表示。q活性酸度有时称作有效酸度或实际酸度。活性酸度有时称作有效酸度或实际酸度。 q中国土壤中国土壤根据土壤根据土壤pHpH将土壤酸碱度分将土壤酸碱度分为五五级：pHpH5.05.05.0-6.55.0-6.56.5-7.56.5-7.57.5-8.57.5-8.58.58.5级别强酸酸性中性碱性强碱级别强酸酸性中性碱性强碱 q1998年全国科学技术名词审定委员会公布的土壤学年全国科学技术名词审定委员会公布的土壤学名词中规定：酸性土名词中规定：酸
17、性土pH值值6.5，中性土，中性土pH值值6.57.5，碱性土，碱性土pH值值7.5。q我国土壤酸碱反应的地区性差异我国土壤酸碱反应的地区性差异“南酸北碱南酸北碱” ” 。 q2、潜在酸度潜在酸度 q土壤潜在酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、土壤潜在酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。表示。q（1）交换性酸度）交换性酸度土壤中通过阳离子交换反应进入土壤中通过阳离子交换反应进入溶液的氢离子浓度称交换性酸度。常用过量的中性溶液的氢离子浓度称交换性酸度。常用过量的中性盐类（通常用盐类（通常用1M1M
18、的的KClKCl）溶液，与土壤胶体发生交换溶液，与土壤胶体发生交换作用，测定溶液中作用，测定溶液中H H+ +的浓度即得交换性酸度。的浓度即得交换性酸度。 q（2）水解性酸度用弱酸强碱盐浸提土壤后，所测）水解性酸度用弱酸强碱盐浸提土壤后，所测定的酸度称为水解性酸度。通常用定的酸度称为水解性酸度。通常用1mol /L 1mol /L 醋酸钠作醋酸钠作为浸提剂。水解产生为浸提剂。水解产生NaOHNaOH，pHpH值达值达8.58.5，NaNa+ +可代换可代换H H+ +和和AlAl3+3+，滴定溶液中醋酸的总量即是水解性酸的量，滴定溶液中醋酸的总量即是水解性酸的量，一般大于交换性酸度。一般大于交
19、换性酸度。 q3、活性酸与潜性酸的关系活性酸与潜性酸的关系q土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，没有活性酸就土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，没有活性酸就没有潜性酸没有潜性酸 q潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸度是土壤酸性潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸度是土壤酸性的强度指标，而潜在酸度则是土壤酸性的容量指标。的强度指标，而潜在酸度则是土壤酸性的容量指标。 q活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式，活性酸与潜在酸处于相对平衡中。形式，活性酸与潜在酸处于相对平衡中。 （二）土壤中碱的表示方法（二）土壤中碱的表示方法 1 1、总碱度是指土壤溶液或灌溉
20、水中碳酸根、重碳酸、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。即根的总量。即根的总量。即根的总量。即q总碱度总碱度总碱度总碱度COCO3 32-2-HCOHCO3 3- -【cmolcmol（）（）（）（）/L/L】2 2、碱化度（钠碱化度：碱化度（钠碱化度：碱化度（钠碱化度：碱化度（钠碱化度：ESPESP）q是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量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。的百
21、分率。的百分率。的百分率。q作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。q碱化层的碱化度碱化层的碱化度碱化层的碱化度碱化层的碱化度vv2020，表层含盐量，表层含盐量，表层含盐量，表层含盐量5%9.0pH9.0定为碱土。定为碱土。定为碱土。定为碱土。vv5 51010轻度碱化轻度碱化轻度碱化轻度碱化vv10101515为中度碱化为中度碱化为中度碱化为中度碱化vv15152020为强碱化。为强碱化。为强碱化。为强碱化。三、土壤酸碱性与土壤质量的关系三、土壤酸碱性与土
22、壤质量的关系 q（一）（一） 土壤酸碱性对土壤化学性质的影响土壤酸碱性对土壤化学性质的影响 q1、氮素有机氮矿化以氮素有机氮矿化以pH值值6.08.0时最好时最好q2、磷素磷素pH值值 6.57.5时有效性最高，时有效性最高，Ca(H2PO4)2的形的形态。小于态。小于6.5时，产生铁、铝、锰的磷酸盐沉淀。时，产生铁、铝、锰的磷酸盐沉淀。pH值值7.58.5时，沉淀。时，沉淀。pH值值8.5时，形成磷酸钠，提高。时，形成磷酸钠，提高。 q3、钾、钙、镁、硫素钾、钙、镁、硫素酸性土壤中，有效性高，但易于淋酸性土壤中，有效性高，但易于淋失，常感到缺乏；钙、镁在失，常感到缺乏；钙、镁在pH值值8.5
23、的土壤中，生成钙、的土壤中，生成钙、镁的碳酸盐类沉淀，降低有效性。镁的碳酸盐类沉淀，降低有效性。 q4、微量元素微量元素锌、铜、铁、锰、硼，在酸性土壤中高锌、铜、铁、锰、硼，在酸性土壤中高v在在pH5.5的强酸性土壤中，易造成铝锰胁迫与毒害的强酸性土壤中，易造成铝锰胁迫与毒害v在石灰性土壤里常因生成沉淀物而降低有效性在石灰性土壤里常因生成沉淀物而降低有效性v硼在酸性土生成硼酸铁、硼酸铝降低有效性，随硼在酸性土生成硼酸铁、硼酸铝降低有效性，随pH值的值的升高而有效性增加。升高而有效性增加。 植植物物养养分分有有效效性性与与pH关关系系q（二）（二） 土壤酸碱性对土壤物理性质的影响土壤酸碱性对土壤
24、物理性质的影响 q土壤过酸或过碱，结构性变差，粘重，土壤水、气、土壤过酸或过碱，结构性变差，粘重，土壤水、气、热不协调。热不协调。q（三）（三） 土壤酸碱性对土壤生物的影响土壤酸碱性对土壤生物的影响 v细菌放线菌较适宜中性至微碱细菌放线菌较适宜中性至微碱v多数植物适于中性至微酸性多数植物适于中性至微酸性水稻水稻6.06.07.57.5麻麻类6.06.07.07.0小麦小麦6.56.57.57.5花生花生6.06.07.57.5棉花棉花6.06.08.58.5芝麻芝麻6.06.07.57.5油菜油菜6.06.07.57.5烟草烟草5.05.07.57.5玉米玉米6.06.07.57.5瓜瓜类6.
25、06.08.58.5红苕苕6.06.07.57.5蕃茄蕃茄6.06.07.07.0土豆土豆4.54.57.57.5茶树茶树4.54.56.06.0豆类豆类6.06.08.58.5油茶油茶4.54.56.0 6.0 （四）土壤酸碱性指标植物（四）土壤酸碱性指标植物 q酸性土壤指示植物酸性土壤指示植物v铁芒箕芒箕（Dicranopteris linearis），生生长在在华南酸性土壤上南酸性土壤上v地刷子（地刷子（Lycopodium complanatum），），海拔海拔较高的冷湿区高的冷湿区v铺地蜈松（铺地蜈松（Lycopodiu m cernuum），），亚热带潮湿地区。亚热带潮湿地区。q钙
26、质土的指示植物土的指示植物v铁线藤（铁线藤（AdiantumAdiantum copillnscopillnsvenerisveneris），），华南石灰岩区华南石灰岩区q盐土的指示植物土的指示植物v盐角草（角草（Salicornia europaea），），河北和河北和辽宁沿海宁沿海盐土土v细枝盐爪爪（细枝盐爪爪（KalidiumKalidium gracilegracile），），内陆盐土内陆盐土q盐碱土的指示植物碱土的指示植物v灰灰绿碱蓬（碱蓬（Suaeda glauca）华北北东北北盐土、碱土和土、碱土和盐碱土碱土v扁扁秆秆藨藨草（草（Seirpus planiculmis）排水排水差
27、差的的盐、碱土碱土盐碱土碱土v柽柳（柽柳（TamarixTamarix chinensischinensis）渤海边和内蒙西黄河沿岸盐土渤海边和内蒙西黄河沿岸盐土 四、土壤的酸碱缓冲性及其调节四、土壤的酸碱缓冲性及其调节 q少量酸碱加入到水中和土壤中，少量酸碱加入到水中和土壤中，pH变化有何不同？变化有何不同？（一）土壤酸碱缓冲性概念（一）土壤酸碱缓冲性概念 q土壤缓冲性是指土壤抵抗酸碱物质、减缓土壤缓冲性是指土壤抵抗酸碱物质、减缓pH变化的变化的能力。能力。q广义土壤缓冲性：对营养元素、污染物质、氧化还广义土壤缓冲性：对营养元素、污染物质、氧化还原都具有缓冲性，具有抵抗外界环境变化的能力。原
28、都具有缓冲性，具有抵抗外界环境变化的能力。q意义：由于土壤具有缓冲作用，土壤的酸碱度经常意义：由于土壤具有缓冲作用，土壤的酸碱度经常保持在一定的范围内，避免了因施肥、根系呼吸、保持在一定的范围内，避免了因施肥、根系呼吸、微生物活动等引起的土壤反应的显著变化。微生物活动等引起的土壤反应的显著变化。 （二）土壤酸碱缓冲体系二）土壤酸碱缓冲体系在一个溶液中，当弱酸、弱酸性盐或弱碱、弱碱性盐在一个溶液中，当弱酸、弱酸性盐或弱碱、弱碱性盐共存时，则该溶液具有对酸或碱的缓冲作用。共存时，则该溶液具有对酸或碱的缓冲作用。q1、碳酸盐体系：、碳酸盐体系：CO2浓度越高，浓度越高，pH越低。越低。q2、硅酸盐体
29、系：、硅酸盐体系：q3、交换性阳离子体系、交换性阳离子体系胶体胶体M MH H胶体胶体H HM M胶体胶体H HMOHMOH胶体胶体M MH H2 2O Oq4、铝体系铝体系在强酸条件在强酸条件(pH5)(pH 壤土壤土 砂土砂土q3 3、土壤有机质、土壤有机质v腐殖质含有大量的负电荷，对阳离子交换量贡腐殖质含有大量的负电荷，对阳离子交换量贡献大。通常表土的有机质含量较底土的高，缓献大。通常表土的有机质含量较底土的高，缓冲性也是表土较底土强。冲性也是表土较底土强。（二）土壤酸碱性的调节（二）土壤酸碱性的调节 1、酸性土的调节、酸性土的调节通常以施用石灰或石灰粉来调节，转化通常以施用石灰或石灰粉
30、来调节，转化:Ca(OH)2+2H2O+2CO2=Ca(HCO3)2+2H2OCaCO3 + H2O+CO2 = Ca(HCO3)2石灰需要量石灰需要量: 影响石灰用量的因素有：影响石灰用量的因素有：（1）土壤潜酸性和）土壤潜酸性和pH、有机质含量、盐基饱和度、有机质含量、盐基饱和度、土壤质地等土壤性质；土壤质地等土壤性质；（2）作物对酸碱度的适宜性；）作物对酸碱度的适宜性；（3）石灰的种类和施用方法等）石灰的种类和施用方法等石灰需要量可通过交换性酸量或水解性酸量进行大石灰需要量可通过交换性酸量或水解性酸量进行大致的估算。依据阳离子交换量和盐基饱和度计算公致的估算。依据阳离子交换量和盐基饱和度
31、计算公式为：式为：石灰需要量土壤体积石灰需要量土壤体积容重容重阳离子交换量阳离子交换量（1盐基饱和度）。盐基饱和度）。单位是：千克单位是：千克/公顷公顷是一个石灰需要量的理论估计值，要综合考虑其它是一个石灰需要量的理论估计值，要综合考虑其它影响因素，得出石灰实际需要量影响因素，得出石灰实际需要量土壤pH升至7的石灰石粉需要量7.07.0CECCEC121225256.56.56.06.05.55.55.05.04.54.52 24 46 68 81010121214141616181820202222(a(a）(b(b）(c(c）(d(d）( (a a）砂土砂土( (c c）壤土和粉壤土壤土和
32、粉壤土O.M.O.M.2.52.54 4CECCEC5 51818( (b b）砂壤土砂壤土( (d d）粉粘壤土粉粘壤土O.M.O.M.3 35 5石灰需要量（t/hm2）q2、碱性土的调节碱性土的调节 q改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等 S SO O2 2H H2 2OHOH2 2SOSO3 32H2H2 2SOSO3 3O O2 22H2H2 2SOSO4 4 Al Al2 2(SO(SO4 4) )3 36H6H2 2O O22Al(OH)Al(OH)3 33H3H2 2SOSO4 4 Fe Fe2 2(SO(SO4 4) )3
33、36H6H2 2O O22Fe(OH)Fe(OH)3 33H3H2 2SOSO4 4 CaCOCaCO3 3H H2 2SOSO4 4CaSOCaSO4 4H H2 2O OCOCO2 2第三节第三节 土壤溶液中的氧化还原反应土壤溶液中的氧化还原反应 q一、土壤中的氧化还原体系一、土壤中的氧化还原体系q二、土壤氧化还原状况二、土壤氧化还原状况q三、影响氧化还原状况的因素及其调节三、影响氧化还原状况的因素及其调节 一、土壤中的氧化还原体系一、土壤中的氧化还原体系 (一一)土壤氧化还原过程的基本概念土壤氧化还原过程的基本概念 q土壤的氧化还原状态用氧化还原电位（土壤的氧化还原状态用氧化还原电位（E
34、h）来表示，来表示，是由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系是由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系而产生的电位。其单位为毫伏而产生的电位。其单位为毫伏mV或或V。可用能斯特可用能斯特（Nernst）方程式表示：方程式表示：qEhEh为氧化还原电位；为氧化还原电位；E E0 0为标准氧化还原电位，指氧为标准氧化还原电位，指氧化剂和还原剂活度比为化剂和还原剂活度比为1 1时的时的EhEh值；值；R R为气体常数；为气体常数；T T为绝对温度；为绝对温度；n n为反应中电子转移数；为反应中电子转移数；F F为法拉弟常为法拉弟常数。数。 （二）土壤氧化还原反应体系（二）土壤氧化还原反应体系
35、q可分为无机体系和有机体系两大类。可分为无机体系和有机体系两大类。q无机体系：无机体系：v氧体系氧体系v铁体系铁体系v锰体系锰体系v硫体系硫体系v氮体系氮体系v氢体系氢体系q有机体系：有机体系：v不同分解程度的有机化合物不同分解程度的有机化合物v微生物的细胞体及其代谢产物微生物的细胞体及其代谢产物v小部分的植物根的分泌物小部分的植物根的分泌物v起氧化还原反应的有机酸类、酚、醛类和糖类等起氧化还原反应的有机酸类、酚、醛类和糖类等二、土壤氧化还原状况二、土壤氧化还原状况 q自然植被下的土壤以氧化过程占优势。其表层因受自然植被下的土壤以氧化过程占优势。其表层因受有机质的影响，氧化还原电位可较底土低数
36、十至一、有机质的影响，氧化还原电位可较底土低数十至一、二百毫伏二百毫伏 q旱田一般以氧化态为主，氧化还原电位一般在旱田一般以氧化态为主，氧化还原电位一般在200毫伏以上，毫伏以上，多在多在300600毫伏。耕层有有机还原性物质，可低数十毫伏。毫伏。耕层有有机还原性物质，可低数十毫伏。q大多数植物，旱田在大多数植物，旱田在200750mV较好，水、气、热协调。较好，水、气、热协调。 q水田淹水期间，水田淹水期间，Eh值往往低于值往往低于200300毫伏，地下水位较毫伏，地下水位较高的土壤可低至高的土壤可低至-100-200毫伏；在排水烤田期间，毫伏；在排水烤田期间，Eh可可增至增至500mV以上
37、以上q水稻适于水稻适于Eh在在200400mV之间。如果土壤之间。如果土壤Eh经常在经常在180mV以下或低于以下或低于100mV，水稻分蘖就会停止水稻分蘖就会停止元素元素 旱田（氧化状态）旱田（氧化状态） 水田（淹水还原状态）水田（淹水还原状态） 碳（碳（C） CO2 CH4 氮（氮（N） NO3- N2，NH4+ 硫（硫（S） SO42- S，H2S 铁（铁（Fe） Fe3+ Fe2+ 锰（锰（Mn） Mn4+，Mn3+ Mn2+ 三、影响氧化还原状况的因素及调节三、影响氧化还原状况的因素及调节 q（一）影响氧化还原状况的因素（一）影响氧化还原状况的因素 q1 土壤通气状况通气好电位升高，
38、土壤通气状况通气好电位升高，Eh也可以作为也可以作为通气状况的相对指标。通气状况的相对指标。q2 2 土壤中易分解的有机质状况糖类、淀粉、纤维土壤中易分解的有机质状况糖类、淀粉、纤维素、蛋白质等和，如有机酸、醛、醇等产物，耗氧素、蛋白质等和，如有机酸、醛、醇等产物，耗氧q3 3 土壤中易氧化或易还原的无机物质状况氧化铁、土壤中易氧化或易还原的无机物质状况氧化铁、锰和硝酸盐都看作受氢体锰和硝酸盐都看作受氢体q4 4 植物根系的代谢作用分泌物植物根系的代谢作用分泌物q5 5 土壤的土壤的pHpH在理论上把土壤的在理论上把土壤的pHpH与与EhEh关系固定为关系固定为Eh/pH=-59mVEh/pH
39、=-59mV（即在通气不变条件下，即在通气不变条件下，pHpH每上升每上升一个单位，一个单位，EhEh要下降要下降59mV59mV） （二）土壤氧化还原状况的调节（二）土壤氧化还原状况的调节 q水田土壤水田土壤v还原过程的适当发展对水稻的生长是利多于弊。还原过程的适当发展对水稻的生长是利多于弊。但水稻土氧化还原交替，有助于高肥力水稻土的但水稻土氧化还原交替，有助于高肥力水稻土的形成。形成。 v对某些排水不良的潜育性水稻土，如对某些排水不良的潜育性水稻土，如“冷浸田冷浸田”，土壤的还原性过强，易产生有毒物质的积累，土壤的还原性过强，易产生有毒物质的积累，则需采取开沟排水、烤田等措施以创造氧化条件
40、。则需采取开沟排水、烤田等措施以创造氧化条件。q旱田土壤旱田土壤v以氧化条件为主以氧化条件为主v但不利于有机质的积累，某些养分的有效性降低，但不利于有机质的积累，某些养分的有效性降低，灌溉和施有机肥等措施加以调节。灌溉和施有机肥等措施加以调节。 思考题思考题q1 1、影响土壤溶液变化的因素有哪些？、影响土壤溶液变化的因素有哪些？q2 2、土壤潜性酸与活性酸之间有什么关系土壤潜性酸与活性酸之间有什么关系? ?q3 3、土壤酸碱的来源有哪些、土壤酸碱的来源有哪些? ?q4 4、我国土壤的酸碱性有什么规律、我国土壤的酸碱性有什么规律? ?q5 5、什什么么是是总总碱碱度度与与碱碱化化度度? ?为为什什么么石石灰灰性性土土壤壤的的pHpH值在中性与值在中性与pH8.5pH8.5之间之间? ?q6 6、什什么么是是土土壤壤缓缓冲冲性性？影影响响土土壤壤缓缓冲冲能能力力的的因因素素有有哪些哪些? ?q7 7、土壤酸碱性与土壤质量存在什么关系？、土壤酸碱性与土壤质量存在什么关系？q8、影响土壤氧化还原状况的因素有哪些？如何调节、影响土壤氧化还原状况的因素有哪些？如何调节？
