土壤學(xué)-林學(xué)土壤酸堿性及緩沖性

1、第七章：土壤酸堿性和氧化還原反應(yīng)第七章：土壤酸堿性和氧化還原反應(yīng)土壤酸堿性實(shí)際上是由母質(zhì)、生物、氣候以及人為作用等多種因子控制的。我國(guó)北方大部分地區(qū)的土壤為鹽基飽和土壤，并含有一定量的碳酸鈣。南方高溫多雨地區(qū)的大部分土壤是鹽基不飽和的。我國(guó)土壤的pH值也由北向南減低的趨勢(shì)。 （1）重點(diǎn)掌握活性酸度、潛在酸度、代換性酸度、水解性酸度、緩沖性、緩沖量的基本概念 （2）理解土壤具緩沖性的原因、土壤酸堿性對(duì)林木和土壤養(yǎng)分的影響以及土壤酸堿性調(diào)節(jié)； （3）了解土壤氧化還原過程的基本概念及影響因素；土壤氧化還原電位的應(yīng)用及調(diào)節(jié)。 基本要求： （1）重點(diǎn)掌握活性酸度、潛在酸度、代換性酸度、水解性酸度、緩沖性

2、、緩沖量的基本概念 （2）理解土壤具緩沖性的原因、土壤酸堿性對(duì)林木和土壤養(yǎng)分的影響以及土壤酸堿性調(diào)節(jié)； （3）了解土壤氧化還原過程的基本概念及影響因素；土壤氧化還原電位的應(yīng)用及調(diào)節(jié)。 重點(diǎn)與難點(diǎn)： （1）土壤酸堿性產(chǎn)生的原因、土壤酸度及堿度的表示方法； （2）土壤緩沖性的產(chǎn)生原因及影響因素。第一節(jié)：土壤溶液及其組成土壤溶液的概念與作用土壤溶液的組成和濃度土壤溶液變化的影響因素二、土壤溶液的組成和濃度土壤溶液的溶質(zhì)，按化學(xué)組成可分為有機(jī)物和無機(jī)物。就其與植物生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，土壤中的溶質(zhì)可分為養(yǎng)分、鹽分、農(nóng)藥、重金屬污染元素等。不同組成的溶質(zhì)可呈多種形態(tài)存在如離子態(tài)、水合態(tài)、配合態(tài)等。(一)

3、 無機(jī)鹽類(二) 有機(jī)化合物 主要包括可溶性氨基酸、可溶性糖類、腐殖質(zhì)和有機(jī)-金屬的配合物。其中含有的有機(jī)污染物如農(nóng)藥中的有機(jī)氯殺蟲劑、六六六、DDT、各種有機(jī)磷殺蟲劑、除草劑等。(三) 溶解性氣體 土壤溶液中溶解少量的氣體，如O2、NH3、CO2、N2、H2S、CH4、 H2影響土壤溶液組成和濃度的土壤內(nèi)部過程主要有以下幾種中國(guó)土壤的酸堿度分布 土壤酸堿性土壤酸堿性是指土壤溶液的反應(yīng)。是指土壤溶液的反應(yīng)。 它反映土壤溶液中它反映土壤溶液中H H+ +濃度和濃度和OHOH- -濃度比例，同時(shí)也決定濃度比例，同時(shí)也決定土壤膠體上致酸離子（土壤膠體上致酸離子（H H+ +或或AlAl3+3+）或堿

4、性離子（）或堿性離子（NaNa+ +）的）的數(shù)量及土壤中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量，是由母質(zhì)、數(shù)量及土壤中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量，是由母質(zhì)、生物、氣候以及人為作用等多種因子控制的。生物、氣候以及人為作用等多種因子控制的。土壤酸堿性土壤酸堿性第二節(jié)第二節(jié) 土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)土壤中酸堿的來源及影響因素土壤中酸堿的存在形式與表示方法土壤酸堿性與土壤質(zhì)量的關(guān)系土壤酸堿緩沖性及其調(diào)節(jié)土壤酸堿性的調(diào)節(jié)幾種酸性土剖面圖幾種酸性土剖面圖紅壤紅壤赤紅壤赤紅壤磚紅壤磚紅壤土壤酸性土壤酸性的形成因素:1 氣候因素：高溫高濕氣候條件加速了礦物和巖石的風(fēng)化作用和鹽基離子強(qiáng)烈的淋溶作用;2 生物

5、因素：a 生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系和動(dòng)物生命活動(dòng)釋放大量的CO2，溶于水后形成碳酸，對(duì)土壤酸度發(fā)展有重要的影響;b 土壤中一些專性微生物作用：硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌可將土壤中硫和氮分別氧化成硫酸和硝酸，增強(qiáng)了土壤酸度;c 植被的影響：針葉林有機(jī)物分解產(chǎn)生酸性，真菌活動(dòng)強(qiáng)烈的森林土壤中，形成大量黃腐酸，土壤pH值很低;d 施肥和灌溉的影響：長(zhǎng)期施用生理酸性肥料（硫酸銨、氯化銨、氯化鉀等）增加土壤酸的效果; 灌溉對(duì)土壤酸的影響主要取決于水質(zhì);4 環(huán)境的影響：主要是酸雨的作用。 化肥酸堿性是指肥料溶于水中所呈現(xiàn)的酸堿性，按著這一定義可把肥料分為化學(xué)酸性肥料、化學(xué)堿性肥料、化學(xué)中性肥料。硫酸

6、銨、過磷酸鈣等，溶于水中呈現(xiàn)酸性或弱酸性的肥料為化學(xué)酸性肥料；氨水、碳酸鉀等，溶于水中呈現(xiàn)堿性或弱堿性的肥料稱為化學(xué)堿性肥料；碳酸氫銨、硫酸鉀、硝酸鈣等，溶于水中呈現(xiàn)中性或接近中性的肥料稱為化學(xué)中性肥料。 生理酸堿性是指把肥料施入到土壤中，經(jīng)過作物的吸收作用以后，土壤所呈現(xiàn)的酸堿性。根據(jù)肥料施入后在土壤中呈現(xiàn)的酸堿性不同，可將肥料劃分為生理酸性肥料、生理堿性肥料和生理中性肥料。硫酸銨是一種常用的氮素化肥，施用后可在土壤中分解為銨離子和硫酸根離子，雖然這兩種離子均能被植物吸收、利用，但植物吸收的銨離子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硫酸根，因而大部分硫酸根遺留在土壤中。在植物吸收銨離子的同時(shí)，又釋放出氫離子，使土壤呈

7、酸性的為生理酸性肥料。硝酸鈉、硝酸鈣等肥料施入土壤后，經(jīng)植物的吸收、利用，土壤呈現(xiàn)堿性，因而被稱為生理堿性肥料。碳酸氫銨、尿素等，施入土壤經(jīng)植物吸收利用后，土壤呈現(xiàn)中性或接近中性的肥料，稱為生理中性肥料。 一、土壤酸性形成的原因一、土壤酸性形成的原因土壤酸性土壤酸性,一方面與溶液中一方面與溶液中H+濃度相關(guān)，另一方面更多濃度相關(guān)，另一方面更多的是與土壤膠體上吸附的致酸離子（的是與土壤膠體上吸附的致酸離子（H+或或Al3+）有密）有密切關(guān)系。切關(guān)系。土壤中酸性的主要來源土壤中酸性的主要來源：膠體上吸附的：膠體上吸附的H+或或Al3+、CO2溶于水所形成的碳酸、有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸、氧溶于水所形

8、成的碳酸、有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸、氧化作用產(chǎn)生少量無機(jī)酸、以及施肥加入的酸性物質(zhì)等。化作用產(chǎn)生少量無機(jī)酸、以及施肥加入的酸性物質(zhì)等。土壤酸性（1 1）水的解離水的解離： H H2 2O O H H+ + + OH+ OH- -（2 2）碳酸的解離碳酸的解離： H H2 2COCO3 3 H H+ + + HCO+ HCO3 3- - （3 3）有機(jī)酸的解離有機(jī)酸的解離：有機(jī)酸：有機(jī)酸 H H+ + + +RC RC （4 4）無機(jī)酸無機(jī)酸 ： 硝化作用產(chǎn)生硝化作用產(chǎn)生硝酸硝酸、硫化作用可產(chǎn)生、硫化作用可產(chǎn)生硫酸硫酸；（；（NHNH4 4）2 2SOSO4 4、KC1KC1和和NHNH4 4C1

9、C1等等生理酸性肥料生理酸性肥料施入到土壤中，施入到土壤中， 因?yàn)殛栯x子因?yàn)殛栯x子NHNH4 4+ +、K K+ +被植物吸收而留下被植物吸收而留下酸根酸根，導(dǎo)致，導(dǎo)致溶液中溶液中H H+ +增多。增多。 （5 5）酸雨酸雨 ：pH5.6pH5.6的夾帶大氣酸性物質(zhì)的降水。的夾帶大氣酸性物質(zhì)的降水。 O O- 1. 土壤中土壤中H+的來源的來源 土壤酸性酸雨！酸雨！ 在自然界自然產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，在正常的降雨過程在自然界自然產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，在正常的降雨過程中能稀釋，使它們不會(huì)產(chǎn)生什么危害。中能稀釋，使它們不會(huì)產(chǎn)生什么危害。 人為活動(dòng)人為活動(dòng): : 如燃煤發(fā)電廠、工業(yè)燃煤的鍋爐、家庭炊如燃煤發(fā)電廠

10、、工業(yè)燃煤的鍋爐、家庭炊用和取暖用煤以及機(jī)動(dòng)車等排放的大量含硫和含氮用和取暖用煤以及機(jī)動(dòng)車等排放的大量含硫和含氮的廢氣的廢氣, , 這些人類活動(dòng)排放到大氣中的這些人類活動(dòng)排放到大氣中的含硫和含氮的含硫和含氮的氧化物氧化物在運(yùn)行過程中，經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣在運(yùn)行過程中，經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理作用，形成硫酸鹽和硝酸鹽，與空氣中水分反物理作用，形成硫酸鹽和硝酸鹽，與空氣中水分反應(yīng)形成酸，隨雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝應(yīng)形成酸，隨雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝酸的水溶液，就形成了酸雨。酸的水溶液，就形成了酸雨。 土壤酸性2 .2 .土壤中鋁的活化土壤中鋁的活化膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)

11、入溶液后使土壤呈酸性。膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)入溶液后使土壤呈酸性。 氫離子進(jìn)入土壤氫離子進(jìn)入土壤 ， 隨著陽離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基隨著陽離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基飽和度下降，而飽和度下降，而氫離子飽和度漸漸提高。氫離子飽和度漸漸提高。 當(dāng)土壤粘粒礦物表面吸附的氫離子超過一定限度時(shí)，這些當(dāng)土壤粘粒礦物表面吸附的氫離子超過一定限度時(shí)，這些膠粒的晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，有些膠粒的晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，有些鋁氧八面體鋁氧八面體被解體，被解體，使鋁離子脫離了八面體晶體的束縛，變成使鋁離子脫離了八面體晶體的束縛，變成活性鋁離子活性鋁離子。活性鋁離子被吸附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚凿X離子被吸

12、附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性交換性鋁離子鋁離子，交換性鋁離子解吸后，水解形成，交換性鋁離子解吸后，水解形成酸性：酸性：Al3+ 3H2O Al(OH)3 + 3H+土壤酸性土壤0.5h4h10h24h磚紅壤0.930.670.440.35紅壤（第四紀(jì)）0.560.340.180.15紅壤（花崗巖）0.200.110.080.07黃壤0.950.610.540.43灰化土（黑龍江）0.420.260.200.14當(dāng)土壤膠體上交換性氫離子飽和度達(dá)到一定程度時(shí)，晶架結(jié)構(gòu)解體，八面體解體，鋁離子釋放出來成為活性鋁，被膠體吸附成為潛性酸。 土壤中交換性H/Al當(dāng)量比隨時(shí)間的變化 土壤活性酸：與土

13、壤固相處于平衡狀態(tài)的土壤溶液中H+的濃度； 土壤潛性酸：吸附在土壤膠體表面的致酸離子(H+ 和Al3+ ) ，交換性H+ 和Al3+只有被交換到土壤溶液中時(shí)才顯示酸性。 土壤潛性酸度比活性酸度大得多，一般相差3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。二、土壤酸的類型：活性酸和潛性酸二、土壤酸的類型：活性酸和潛性酸1. 1.活性酸活性酸(soil active acidity) 土壤溶液中游離的土壤溶液中游離的H H+ +所表現(xiàn)的酸度。所表現(xiàn)的酸度。活性酸度的表示：活性酸度的表示：決定土壤溶液中決定土壤溶液中H H+ +濃度，通常用濃度，通常用pHpH值表示，值表示， 即即pH=-pH=-lgHlgH+ + 定義定義土壤

14、酸性pH值值 酸堿度分級(jí)酸堿度分級(jí) pH值值 酸堿度分級(jí)酸堿度分級(jí) 9.5 弱堿性弱堿性 堿性堿性 強(qiáng)堿性強(qiáng)堿性 極強(qiáng)堿性極強(qiáng)堿性 我國(guó)土壤酸堿度分級(jí)我國(guó)土壤酸堿度分級(jí) 土壤酸性 2. 潛性酸潛性酸(soil potential acidity)指土壤膠體上吸附的指土壤膠體上吸附的H+和和Al3+所引起的酸度。所引起的酸度。 這些離子只有當(dāng)它們從膠體上解這些離子只有當(dāng)它們從膠體上解離或被其它陽離子所交換而轉(zhuǎn)移離或被其它陽離子所交換而轉(zhuǎn)移到溶液中以后才顯示酸性。到溶液中以后才顯示酸性。 定義定義表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式測(cè)定方法測(cè)定方法代換性酸代換性酸 水解性酸水解性酸土壤酸性潛性酸度作用機(jī)理：1.土壤膠

15、體上氫離子的解離：膠體XH膠體(X-Y)H +yH+2. 膠體上氫離子被其它陽離子代換到溶液中膠體XH+Ca膠體+2H+Ca(x-2) H土壤中交換性鋁離子是土壤潛性酸的主要貢獻(xiàn)者。在南方紅壤土壤中占到90%以上。 用過量用過量中性鹽中性鹽（氯化鉀、氯化鈉等）溶液，與（氯化鉀、氯化鈉等）溶液，與土壤膠體發(fā)土壤膠體發(fā)生交換作用生交換作用，土壤膠體表面的氫離子或鋁離子被浸提劑，土壤膠體表面的氫離子或鋁離子被浸提劑的陽離子所交換，使溶液的酸性增加。測(cè)定溶液中的陽離子所交換，使溶液的酸性增加。測(cè)定溶液中氫離氫離子的濃度子的濃度即得交換性酸的數(shù)量。即得交換性酸的數(shù)量。 （1 1）交換性酸交換性酸土壤酸性

16、交換性酸交換性酸（常用（常用1mol/L KCl提取）提?。ヽmol（+）kg-1M+M+ 4KClH+M+M+K+K+Al3+K+K+Al3+ 3H2O Al(OH)3 + 3H+Al3 + + H+用中性鹽溶液浸提而測(cè)得的酸量只是土壤潛性酸量的大用中性鹽溶液浸提而測(cè)得的酸量只是土壤潛性酸量的大部分，而不是它的全部。交換性酸在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度部分，而不是它的全部。交換性酸在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度估算石灰用量時(shí)有重要參考價(jià)值。估算石灰用量時(shí)有重要參考價(jià)值。 土壤酸性（2 2）水解性酸）水解性酸 CHCH3 3COONaCOONa水解產(chǎn)生水解產(chǎn)生NaOHNaOH，pHpH值可達(dá)值可達(dá)8.58.5，Na

17、Na+ +可以把絕大部分的代換性氫離子和鋁離子代換可以把絕大部分的代換性氫離子和鋁離子代換下來，從而形成下來，從而形成醋酸醋酸，滴定滴定溶液中溶液中醋酸的總量醋酸的總量即得即得水解性酸度水解性酸度。用過量用過量強(qiáng)堿弱酸鹽強(qiáng)堿弱酸鹽（CHCH3 3COONaCOONa）浸提土壤，膠）浸提土壤，膠體上的體上的氫離子或鋁離子氫離子或鋁離子釋放到溶液中所表現(xiàn)出來釋放到溶液中所表現(xiàn)出來的的酸性酸性。土壤酸性水解性酸水解性酸( (用用pH8.2 NaOAc溶液提?。┤芤禾崛。?cmol（+） kg-1 Al3+M+M+H+ 4CH3COONa M+M+Na+Na+Na+Na+ 4CH3COOH+ Al(O

18、H)3 用堿滴定溶液中用堿滴定溶液中醋酸的總量醋酸的總量即是即是水解酸的量水解酸的量。土壤水解酸。土壤水解酸反應(yīng)生成難電離的反應(yīng)生成難電離的Al(OH)Al(OH)3 3和和CHCH3 3COOHCOOH，所以反應(yīng)向右進(jìn)，所以反應(yīng)向右進(jìn)行徹底，即土壤膠體中吸附的行徹底，即土壤膠體中吸附的H H+ +和和AlAl3+3+能較完全被交換出能較完全被交換出來。水解性酸度也可作為酸性土壤改良時(shí)計(jì)算石灰需要量來。水解性酸度也可作為酸性土壤改良時(shí)計(jì)算石灰需要量的參考數(shù)據(jù)。的參考數(shù)據(jù)。土壤酸性 潛性酸潛性酸土壤土壤交換性酸交換性酸水解性酸水解性酸 cmol(+)kg-1土土黃壤（廣西）黃壤（廣西）3.626

19、.81黃壤黃壤(四川四川)2.062.94黃棕壤黃棕壤(安徽安徽)0.201.97黃棕壤黃棕壤(湖北湖北)0.010.44紅壤紅壤(廣西廣西)1.489.14水解性酸度一般要比交換性酸度大得多，但這兩者水解性酸度一般要比交換性酸度大得多，但這兩者是同一來源，本質(zhì)上是一樣的，都是潛性酸，只是是同一來源，本質(zhì)上是一樣的，都是潛性酸，只是交換作用的程度不同而已。交換作用的程度不同而已。幾種土壤中的交換性酸和水解性酸量的比較幾種土壤中的交換性酸和水解性酸量的比較土壤酸性 活性酸活性酸潛性酸潛性酸 3. 活性酸與潛性酸的關(guān)系活性酸與潛性酸的關(guān)系先有活性酸，后有潛性酸；先有活性酸，后有潛性酸； 潛性酸大大

20、地大于活性酸；潛性酸大大地大于活性酸；活性酸與潛性酸處于動(dòng)態(tài)平活性酸與潛性酸處于動(dòng)態(tài)平衡中。衡中。 活性酸是土壤酸度的起源，代活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的表土壤酸度的強(qiáng)度強(qiáng)度； 潛在酸是土壤酸度的主體，代潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的表土壤酸度的容量容量。土壤酸性土壤堿性土壤堿性 幾種堿性土剖面圖幾種堿性土剖面圖石灰性土石灰性土濱海鹽土濱海鹽土土壤堿性l 土壤弱酸強(qiáng)堿鹽的水解，碳酸及重碳酸的鉀、土壤弱酸強(qiáng)堿鹽的水解，碳酸及重碳酸的鉀、鈉、鈣、鎂等鹽類。如鈉、鈣、鎂等鹽類。如NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3等等; ;l 其次是土壤

21、膠體上的其次是土壤膠體上的NaNa+ +的代換水解作用。的代換水解作用。OH-的來源的來源土壤堿性1 . 碳酸鈣水解碳酸鈣水解 CaCO3+H2O Ca2+ +HCO3- + OH- 2. 碳酸鈉的水解碳酸鈉的水解 Na2CO3 + 2H2O 2Na+ + 2OH- + H2CO3 3 . 交換性鈉的水解交換性鈉的水解 土壤膠體上交換性鈉解吸土壤膠體上交換性鈉解吸： xNa+ + yH2O （x-y）Na+ + yNaOH yH+ 一、土壤堿性形成的原因一、土壤堿性形成的原因土壤堿性二、土壤堿性的指標(biāo)二、土壤堿性的指標(biāo) 2. 總堿度總堿度指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的總量指土壤溶液或灌

22、溉水中碳酸根、重碳酸根的總量 總堿度總堿度=CO32-+HCO3- 單位：?jiǎn)挝唬?cmol (-) L-1 CaCO3及及MgCO3的溶解度很小，在正常的溶解度很小，在正常CO2分壓下，它們?cè)谕练謮合?，它們?cè)谕寥廊芤褐械臐舛群艿?，所以含壤溶液中的濃度很低，所以含CaCO3和和MgCO3的土壤，其的土壤，其pH值值不可能很高，最高的不可能很高，最高的pH值在值在8.5左右，這種因石灰性物質(zhì)所引起左右，這種因石灰性物質(zhì)所引起的弱堿性反應(yīng)（的弱堿性反應(yīng)（pH值值7.58.5）稱為）稱為石灰性反應(yīng)，石灰性反應(yīng)，該土壤稱之為該土壤稱之為石灰性土壤。石灰性土壤。 1. pH值值土壤溶液中土壤溶液中OH-濃

23、度濃度H+濃度，濃度，pH7，土壤表現(xiàn)為堿性。，土壤表現(xiàn)為堿性。土壤堿性3. 堿化度堿化度 堿化度（堿化度（%）= = 陽離子交換量交換性鈉100 指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽離子交換量的百分率指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽離子交換量的百分率 當(dāng)土壤堿化度達(dá)到一定程度，可溶鹽含量較低時(shí)，土當(dāng)土壤堿化度達(dá)到一定程度，可溶鹽含量較低時(shí)，土壤就呈極強(qiáng)的堿性反應(yīng)，土壤理化性質(zhì)上發(fā)生惡劣變?nèi)谰统蕵O強(qiáng)的堿性反應(yīng)，土壤理化性質(zhì)上發(fā)生惡劣變化，稱為土壤的化，稱為土壤的堿化作用堿化作用。堿化層的堿化層的堿化度堿化度30%,30%,表層表層含鹽量含鹽量0.5%9.09.0定定為為堿土堿土。堿化度在堿化度在5

24、%-20%5%-20%時(shí)時(shí)稱堿化土堿化土，土壤堿化度為土壤堿化度為5 51010定定為為輕度堿化土壤輕度堿化土壤，10101515為為中度堿化土壤中度堿化土壤，15152020為為強(qiáng)堿化土壤強(qiáng)堿化土壤。土壤堿性土壤酸堿性對(duì)土壤肥力和植物生長(zhǎng)的影響土壤酸堿性對(duì)土壤肥力和植物生長(zhǎng)的影響 1. 1. 對(duì)土壤微生物的影響對(duì)土壤微生物的影響 土壤土壤細(xì)菌細(xì)菌和和放線菌放線菌適宜于適宜于中性和微堿性環(huán)境中性和微堿性環(huán)境；在；在強(qiáng)酸強(qiáng)酸性土壤性土壤中中真菌真菌則占優(yōu)勢(shì)則占優(yōu)勢(shì) 。 2. 2. 對(duì)土壤膠體帶電性影響對(duì)土壤膠體帶電性影響 土壤環(huán)境土壤環(huán)境pH pH 值高值高時(shí)，土壤膠體時(shí)，土壤膠體負(fù)電荷數(shù)量增多

25、負(fù)電荷數(shù)量增多，相應(yīng)，相應(yīng) 于陽離子交換量也增加，土壤于陽離子交換量也增加，土壤保肥性、供肥性增強(qiáng)。保肥性、供肥性增強(qiáng)。 一、對(duì)土壤肥力的影響一、對(duì)土壤肥力的影響土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響3.3.對(duì)土壤養(yǎng)分有效性影響對(duì)土壤養(yǎng)分有效性影響植物營(yíng)養(yǎng)元素的有效性與植物營(yíng)養(yǎng)元素的有效性與pH的關(guān)系的關(guān)系l在在pH6.5附近，大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素的有效性附近，大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素的有效性都較高。都較高。lN、K 、 S元素在微酸性、中元素在微酸性、中 性、堿性土性、堿性土壤中都較高。壤中都較高。lP元素在中性土壤中有效性最高，元素在中性土壤中有效性最高， pH7時(shí)有效性降低。時(shí)有效性降低。lCa和和Mg在在p

26、H6.5-8.5有效性大，在強(qiáng)酸性有效性大，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性土壤中有效性較低。和強(qiáng)堿性土壤中有效性較低。lFe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在等微量元素有效性在酸性和強(qiáng)酸性高。酸性和強(qiáng)酸性高。lMo在酸性土壤中有效性較低，在酸性土壤中有效性較低，pH6時(shí)有時(shí)有效性增加。效性增加。土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響強(qiáng)酸性土壤中鋁、錳脅迫與毒害作用強(qiáng)酸性土壤中鋁、錳脅迫與毒害作用 1、pH5.5，土壤礦物質(zhì)中和有機(jī)絡(luò)合態(tài)的鋁、錳均，土壤礦物質(zhì)中和有機(jī)絡(luò)合態(tài)的鋁、錳均易被活化。易被活化。 2、代換性、代換性Al3+飽和度飽和度90%，產(chǎn)生較多游離，產(chǎn)生較多游離Al3+，當(dāng)，當(dāng)游離游離Al3+0.2

27、cmol/kg時(shí)，使作物受害，根系短粗，影響時(shí)，使作物受害，根系短粗，影響?zhàn)B分吸收。施用石灰，養(yǎng)分吸收。施用石灰，pH達(dá)達(dá)5.3-6.3 ，Al3+沉淀，毒害沉淀，毒害消除。消除。 3、交換態(tài)錳達(dá)、交換態(tài)錳達(dá)2-9cmol/kg，植株中錳，植株中錳1g/kg時(shí)，產(chǎn)生時(shí)，產(chǎn)生錳毒害作用，施用石灰，錳毒害作用，施用石灰，pH6，可消除錳毒害，另外，可消除錳毒害，另外，長(zhǎng)期淹水植物易受錳毒害作用。長(zhǎng)期淹水植物易受錳毒害作用。二、對(duì)植物生長(zhǎng)的影響二、對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 1. 1. 酸性土的指示植物酸性土的指示植物 鐵芒箕鐵芒箕（DicranopterisDicranopteris linearislin

28、earis）, ,生在華南酸性土上。生在華南酸性土上。 地刷子地刷子（LycopodiumLycopodium complanatumcomplanatum），生在海拔較高的冷濕地區(qū)。），生在海拔較高的冷濕地區(qū)。 鋪地蜈蚣鋪地蜈蚣（LycopodiumLycopodium cernuumcernuum），生在亞熱帶的潮濕地區(qū)。），生在亞熱帶的潮濕地區(qū)。 只能在某一特定的酸堿范圍內(nèi)生長(zhǎng)，這類植物可以為只能在某一特定的酸堿范圍內(nèi)生長(zhǎng)，這類植物可以為土壤酸堿度起指示作用，習(xí)慣上被稱為土壤酸堿度起指示作用，習(xí)慣上被稱為指示植物指示植物。鐵芒箕鐵芒箕鋪地蜈蚣鋪地蜈蚣土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響地刷子

29、地刷子2. 鈣質(zhì)土的指示植物鈣質(zhì)土的指示植物 鐵線蕨鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）,分布在華南和西南分布在華南和西南的石灰?guī)r地區(qū)。的石灰?guī)r地區(qū)。 有尾鐵線蕨有尾鐵線蕨（Adiantum caudatum）,生長(zhǎng)在華南。生長(zhǎng)在華南。土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響3. 鹽土的指示植物鹽土的指示植物海蓬子海蓬子（SalicorniaSalicornia herbaceaherbacea），），分布在河北和遼東沿海的鹽土上。分布在河北和遼東沿海的鹽土上。鹽爪爪鹽爪爪( (KalidiumKalidium gracilegracile) )，分布在內(nèi)陸鹽土上。，分布在內(nèi)陸

30、鹽土上。海蓬子海蓬子鹽爪爪鹽爪爪土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響4. 鹽堿土的指示植物鹽堿土的指示植物鹽吸鹽吸（Suaeda ussuriensis）分布在華北和東北的鹽土、）分布在華北和東北的鹽土、堿土和鹽堿土上。堿土和鹽堿土上。三棱草三棱草（Scirpus maritimus），生長(zhǎng)在排水不良的鹽土、），生長(zhǎng)在排水不良的鹽土、堿土和鹽堿土上。堿土和鹽堿土上。三春柳三春柳（Tamarix juniperina）,分布在渤海邊和內(nèi)蒙黃河分布在渤海邊和內(nèi)蒙黃河沿岸的鹽土區(qū)。沿岸的鹽土區(qū)。三棱草三棱草三春柳三春柳土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響植物適宜的植物適宜的pHpH范圍范圍適應(yīng)偏堿適應(yīng)偏堿性

31、性pH7-8適應(yīng)中到微堿適應(yīng)中到微堿性性pH6.5-7.5適應(yīng)中到微酸適應(yīng)中到微酸性的性的pH6-7適應(yīng)偏酸性適應(yīng)偏酸性的的pH5.5-6.5適應(yīng)酸性的適應(yīng)酸性的pH5-6紫苜蓿紫苜蓿蘋果蘋果蠶豆蠶豆水稻水稻小麥小麥金花菜金花菜黃花苜蓿黃花苜蓿碗豆碗豆油菜油菜大麥大麥甜菜甜菜大麥大麥甜菜甜菜花生花生燕麥燕麥豆類豆類小麥小麥甘蔗甘蔗紫云英紫云英甜菜甜菜花菜花菜玉米玉米玉米玉米柑桔柑桔葡萄葡萄大麥大麥甘藍(lán)甘藍(lán)水稻水稻芝麻芝麻菠菜菠菜萵苣萵苣棉花棉花蘋果蘋果黑麥黑麥桔子桔子蘆筍蘆筍碗豆碗豆小米小米梨梨土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響磚紅壤上的油棕林磚紅壤上的油棕林磚紅壤上的橡膠林磚紅壤上的橡膠林 赤

32、紅壤上的荔枝園赤紅壤上的荔枝園紅壤上次生馬尾松林紅壤上次生馬尾松林土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響紅壤上的柑橘園紅壤上的柑橘園紅壤旱地上油茶紅壤旱地上油茶- -大豆間作大豆間作紅壤丘陵上種植的煙草和柑橘紅壤丘陵上種植的煙草和柑橘黃壤上的杉木林黃壤上的杉木林土壤酸堿性對(duì)肥力和植物生長(zhǎng)的影響 不同植物對(duì)土壤酸堿性的適應(yīng)性是長(zhǎng)期自然選擇不同植物對(duì)土壤酸堿性的適應(yīng)性是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，差別在于：的結(jié)果，差別在于： (1)生理適應(yīng)性，與遺傳性有關(guān)。生理適應(yīng)性，與遺傳性有關(guān)。 (2)營(yíng)養(yǎng)生理病，如酸性土缺鈣引起梨的黑心病。營(yíng)養(yǎng)生理病，如酸性土缺鈣引起梨的黑心病。 (3)營(yíng)養(yǎng)菌害病，如馬鈴薯的瘡痂病為生鏈

33、霉菌引營(yíng)養(yǎng)菌害病，如馬鈴薯的瘡痂病為生鏈霉菌引起的，對(duì)錳敏感，酸性土壤中有效錳較多，能抑制這起的，對(duì)錳敏感，酸性土壤中有效錳較多，能抑制這種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。 土壤酸堿性和氧化還原狀況與有毒物質(zhì)積累土壤酸堿性和氧化還原狀況與有毒物質(zhì)積累 1、強(qiáng)酸性土的鋁錳脅迫與毒害、強(qiáng)酸性土的鋁錳脅迫與毒害 在在pH5.5酸性土中，錳、鋁易被活化。酸性土中，錳、鋁易被活化。大田作物幼苗期對(duì)大田作物幼苗期對(duì)Al3+很敏感，當(dāng)游離很敏感，當(dāng)游離Al3+達(dá)到達(dá)到0.2cmol/kg土?xí)r可使作物受害。土?xí)r可使作物受害。 施用石灰使施用石灰使pH升至升至5.56.3，大部分或全部

34、，大部分或全部Al3+被沉淀被沉淀，鋁害消除。，鋁害消除。 交換性交換性Mn2+達(dá)到達(dá)到29Cmol/kg土或植株干物質(zhì)含錳量土或植株干物質(zhì)含錳量超過超過1000mg/kg時(shí)產(chǎn)生錳害。時(shí)產(chǎn)生錳害。 豆類易產(chǎn)生錳害，禾本科抗性較強(qiáng)。施石灰中和土壤豆類易產(chǎn)生錳害，禾本科抗性較強(qiáng)。施石灰中和土壤至至pH6時(shí)，錳害可全部消除。時(shí)，錳害可全部消除。2、氧化還原狀況與有毒物質(zhì)積累、氧化還原狀況與有毒物質(zhì)積累 在長(zhǎng)期淹水強(qiáng)還原性土壤中，往往有在長(zhǎng)期淹水強(qiáng)還原性土壤中，往往有Fe2+和和S2等還原等還原物質(zhì)大量積累。物質(zhì)大量積累。 (1)亞鐵亞鐵 主要呈沉淀狀態(tài)，在偏酸性土壤中水溶性主要呈沉淀狀態(tài)，在偏酸性土

35、壤中水溶性Fe2+可高達(dá)可高達(dá)400mg/kg，如銹水田，可毒害水稻根系。如銹水田，可毒害水稻根系。(2)H2S 在土壤富鐵條件下形成在土壤富鐵條件下形成FeS，但如土壤缺鐵或但如土壤缺鐵或在在pH6的條件下，出現(xiàn)較多的條件下，出現(xiàn)較多H2S對(duì)水稻發(fā)生毒害。對(duì)水稻發(fā)生毒害。(3)有機(jī)酸有機(jī)酸 水田在大量施用新鮮有機(jī)肥時(shí)可積累較多的水田在大量施用新鮮有機(jī)肥時(shí)可積累較多的丁酸等有機(jī)酸，抑制水稻根系呼吸和養(yǎng)分吸收。丁酸等有機(jī)酸，抑制水稻根系呼吸和養(yǎng)分吸收。 H2S(0.07mg/L)和丁酸和丁酸(10-3mol/L)對(duì)水稻對(duì)水稻吸收養(yǎng)分抑制程度的順序?yàn)椋何震B(yǎng)分抑制程度的順序?yàn)椋?H2PO4-、K+

36、Si4+NH4+Mg2+、Ca2+影響土壤酸堿反應(yīng)的因素 1. 鹽基飽和度 2. 生物（呼吸產(chǎn)生CO2，硝化菌產(chǎn)生硝酸、硫化菌產(chǎn)硫酸） 3. 土壤空氣中的CO2的分壓（2pH=K+pCa+pCO2） 4. 施肥（NH42SO4、KCl、NH4Cl酸性和生理酸性肥料，CaO、CaCO3、草木灰等堿性肥料） 5. 灌溉（氧化還原條件） 酸性土壤淹水后pH升高: Fe(OH)3+3H+ Fe2+3H2O NH3+H+ NH4+ 堿性土壤淹水后pH降低: 堿和堿性鹽被溶解淋失 6. 土壤膠體特性 土壤膠體上吸附的陽離子全部是致酸離子時(shí)，稱為“鹽基完全不飽和態(tài)”，此時(shí)的pH為“極限pH” 膠體上負(fù)電荷愈

37、大，極限pH愈小 土壤膠體上酸基的解離常數(shù) 根據(jù)膠體上吸附性H+和Al3+離子的解離度大小（對(duì)土壤溶液提供離子能力的大?。⒛z體排序： 有機(jī)膠體 蒙脫石 含水云母 高嶺石 含水氧化鐵、鋁7. 土壤含水量 土壤pH一般隨土壤含水量增加有升高的趨勢(shì) 可能是由于粘粒濃度降低，致使吸附性氫離子與電極表面接觸的機(jī)會(huì)減少有關(guān)；也可能因電解質(zhì)稀釋后，陽離子更多地解離進(jìn)入溶液，使溶液pH升高。測(cè)定土壤pH時(shí)應(yīng)注意土水比（1：1，1：2.5）土壤緩沖性土壤緩沖性狹義：狹義： 土壤抵抗酸堿物質(zhì)，減緩?fù)寥赖挚顾釅A物質(zhì)，減緩pH變化的能力。變化的能力。 廣義：廣義： 土壤是一個(gè)巨大的緩沖體系，包土壤是一個(gè)巨大的緩沖體

38、系，包 括對(duì)氧化還原、括對(duì)氧化還原、污染物質(zhì)、養(yǎng)分等。指污染物質(zhì)、養(yǎng)分等。指 抗衡外界環(huán)境變化的抗衡外界環(huán)境變化的能力。能力。土壤緩沖能力的大小一般用土壤緩沖能力的大小一般用緩沖量緩沖量來表示，即：來表示，即：使土壤溶液改變一個(gè)單位使土壤溶液改變一個(gè)單位pHpH值時(shí)所需要的酸或值時(shí)所需要的酸或堿的厘摩爾數(shù)堿的厘摩爾數(shù)( (cmolcmol) )。 一、定義一、定義土壤緩沖性二、土壤具有緩沖性的原因二、土壤具有緩沖性的原因 1. 土壤膠體的陽離子交換作用土壤膠體的陽離子交換作用 是土壤產(chǎn)生緩沖性的主要原因是土壤產(chǎn)生緩沖性的主要原因 土壤膠體吸附有土壤膠體吸附有H H+ +、K K+ +、CaCa

39、2+2+、MgMg2+2+、AlAl3+3+等多種陽離子。等多種陽離子。由于這些陽離子有交換性能，故膠體上吸附的鹽基離子能對(duì)由于這些陽離子有交換性能，故膠體上吸附的鹽基離子能對(duì)加進(jìn)土壤的加進(jìn)土壤的H H+ +（酸性物質(zhì)）起緩沖作用，而膠體上吸附的致（酸性物質(zhì)）起緩沖作用，而膠體上吸附的致酸離子能對(duì)加進(jìn)土壤的酸離子能對(duì)加進(jìn)土壤的OHOH- -（堿性物質(zhì)）起緩沖作用。（堿性物質(zhì)）起緩沖作用。土壤緩沖性2. 2.土壤溶液中的弱酸及其鹽類組成的緩沖系統(tǒng)土壤溶液中的弱酸及其鹽類組成的緩沖系統(tǒng) 土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等離解度很小的弱土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等離解度很小的弱酸及其鹽類，構(gòu)成緩沖系統(tǒng)，也

40、可緩沖酸和堿的酸及其鹽類，構(gòu)成緩沖系統(tǒng)，也可緩沖酸和堿的變化。變化。 如醋酸和醋酸鈉鹽的緩沖：如醋酸和醋酸鈉鹽的緩沖： CHCH3 3COOH+NaOH CHCOOH+NaOH CH3 3COONa+HCOONa+H2 2O O CH CH3 3COONa+HCl CHCOONa+HCl CH3 3COOH+NaClCOOH+NaCl土壤緩沖性3. 3.土壤中兩性物質(zhì)的存在土壤中兩性物質(zhì)的存在 土壤中存有兩性有機(jī)物和無機(jī)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸、土壤中存有兩性有機(jī)物和無機(jī)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸、胡敏酸、無機(jī)磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，胡敏酸、無機(jī)磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和堿，因此對(duì)酸堿都具有緩沖能力。羧基可以中和堿，因此對(duì)酸堿都具有緩沖能力。