土壤酸堿性課件

1、第七章 土壤酸堿性第1頁，共45頁。中國土壤酸堿性分布規(guī)律 中國土壤的酸堿性反應(yīng)，大多數(shù)在pH4.58.5之間。在地理分布上有“東南酸西北堿”的規(guī)律性。大致可以長江為界（北緯3335），長江以南的土壤為酸性或強(qiáng)酸性，長江以北的土壤多為中性或堿性。我國土壤的酸堿性南北差異很大，由南向北土壤pH相差7個(gè)數(shù)量級(jí)。 如吉林、內(nèi)蒙古、華北的堿土pH值有的高達(dá)10.5，而臺(tái)灣省的新八仙山和廣東省丁湖山、五指山的黃壤，pH值有的低至3.63.8。第2頁，共45頁。概念:土壤反應(yīng)就是土壤酸堿性。土壤反應(yīng)分為酸性、中性和堿性，其區(qū)分決定于土壤溶液中游離的H+與OH-的濃度和比例。 土壤的酸堿度一般用pH值表示。

2、一、土壤酸堿的概念和酸堿性分級(jí) 強(qiáng)酸性 pH8.5土壤酸堿性的分級(jí)第3頁，共45頁。二、土壤中氫離子和氫氧根離子的來源氫離子的來源：碳酸的解離：土壤中的碳酸主要由植物根系和微生物呼吸以及有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的二氧化碳溶于水而生成。有機(jī)酸的解離酸雨：工業(yè)污染釋放有害廢氣，如SO2等，釋放到大氣中隨降雨而進(jìn)入土壤。氧化作用產(chǎn)生少量無機(jī)酸施用的生理酸性或酸性肥料：人為長期施用硫酸銨、硫酸鉀 等生理酸性肥料 。土壤膠體上吸附的H+和AL3+第4頁，共45頁。氫氧根離子的來源碳酸鈣水解碳酸鈉、碳酸氫鈉水解交換性鈉水解 當(dāng)土壤膠體上吸附的交換性鈉飽和度增加到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)引起膠體上交換性鈉的直接水解。第5頁，

3、共45頁。三、土壤酸性與土壤酸度土壤酸度活性酸度潛性酸度 土壤顯酸性一方面和土壤溶液中的H+有關(guān)，另一方面又和土壤膠體上吸附致酸離子有關(guān)。 土壤酸度是土壤中氫離子數(shù)量的反映。 根據(jù)H在土壤中所在的部位而分為兩種類型：活性酸度和潛性酸度。 第6頁，共45頁。（一）.活性酸-游離于土壤溶液中的H+所表現(xiàn)出來的酸度。-用pH表示,測(cè)定時(shí)的水土比為1：1浸提測(cè)定溶液中氫離子濃度 -H+濃度越大，活性酸度越強(qiáng)?；钚运岫葘?duì)土壤理化性質(zhì)、作物生長以及微生物活動(dòng)都有直接影響。第7頁，共45頁。（二）、潛性酸1.概念與成因 土壤膠粒上吸附的氫離子和鋁離子進(jìn)入土壤溶液后表現(xiàn)出來的酸度，稱為潛性酸。 通常用每kg干

4、土中H+的厘摩爾數(shù)來表示只有鹽基不飽和的土壤，才有潛性酸。第8頁，共45頁。潛性酸表現(xiàn)其酸性的機(jī)制吸附的氫離子的解吸吸附的鋁離子的解吸和水解：Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+第9頁，共45頁?；钚运岫扰c潛性酸度的關(guān)系同一平衡體系的不同表現(xiàn)形式兩者可以相互轉(zhuǎn)化，并在一定條件下處于暫時(shí)的平衡態(tài)潛性酸度是活性酸度的儲(chǔ)備 第10頁，共45頁。2.測(cè)定方法 -代換性酸度：用過量的中性鹽（如KCl）溶液與土壤作用，膠體上吸附的氫離子和鋁離子的大部分被代換出來，進(jìn)入土壤溶液。再以標(biāo)準(zhǔn)

5、堿液滴定溶液中的氫離子，這樣測(cè)得的酸度稱為代換性酸度。 (包括活性酸)。 H+ me/100g， Cmol（+）/kg第11頁，共45頁。土壤膠粒土壤膠粒AL3+3KCL+ ALCL3K+K+K+土壤膠粒H+KCL土壤膠粒K+HCLALCL3+3H2OAL(OH)3+3HCL加入NaOH第12頁，共45頁。-水解性酸度：用弱酸強(qiáng)堿鹽（通常用pH8.2的醋酸鈉）溶液浸提，土壤吸附的氫離子和鋁離子絕大部分被浸提出來，測(cè)得的酸度。 H+土壤膠體Al3+ + 4CH3COONaNa+土壤膠體 + Al(OH)3 + 4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O交換程度比用中性鹽溶液更為完全第13頁，共4

6、5頁。第14頁，共45頁。四、土壤堿性土壤堿性是由于土壤中OH-濃度高于H+離子濃度而造成的。（一）.形成機(jī)理：土壤中OH-主要來自于弱酸強(qiáng)堿鹽的水解和土壤吸附的鈉離子的解離。土壤中的強(qiáng)堿弱酸鹽主要是碳酸鹽或重碳酸鹽的堿金屬（K+，Na+）或堿土金屬（Ca2+，Mg2+）的鹽類。第15頁，共45頁。（二）堿性的表示方法： PH、總堿度、堿化度總堿度：土壤中HCO3和CO32的總量（單位cmol/kg土）。 也可以用土壤中HCO3和CO32含量的重量百分?jǐn)?shù)表示。 碳酸鈣鹽、碳酸鎂鹽，溶解度小，產(chǎn)生的堿度有限，而土壤中HCO3和CO32的水溶性強(qiáng)堿鹽（Na、K、Ca、Mg)，在土壤溶液中水解產(chǎn)生的

7、堿度高，導(dǎo)致PH值高。第16頁，共45頁。含有游離碳酸鈣的土壤稱為石灰性土壤。碳酸鈣的溶解度不大，水解作用弱，產(chǎn)生的堿度也較弱。因此石灰性土壤的pH一般低于8.5，多在7.0-8.0之間。土壤的交換性鈉是土壤堿性的重要指標(biāo)。土壤堿化度（ESP）-土壤中交換性鈉離子占陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。520%堿化土 20% 堿土鈉飽和度大于15%時(shí)，土壤pH可達(dá)8.5，甚至于10。第17頁，共45頁。五、影響土壤酸堿性的因素（一）、氣候的影響（二）母質(zhì)的影響（三）自然植被（四）地形（五）人類耕作活動(dòng)第18頁，共45頁。（一） 、氣候的影響： 它決定成土過程的淋溶強(qiáng)度。 -南方多雨，鹽基淋失強(qiáng)烈，土壤鹽基飽和

8、度低，土壤多呈酸性。-西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽基飽和度較高，土壤多呈堿性。第19頁，共45頁。（二） 、母質(zhì)的影響： 母巖母質(zhì)的組成性質(zhì)對(duì)土壤酸堿度具有深刻的影響。-酸性巖上發(fā)育的土壤容易向酸性發(fā)展，而石灰?guī)r、基性巖、超基性巖的鹽基含量較高，發(fā)育的土壤pH會(huì)比附近其它母質(zhì)上發(fā)育的土壤高。-濱海鹽土含有豐富的易溶鹽類及碳酸鈣，加之地下水礦化度較高。因此，發(fā)育的土壤的pH一般較高，土壤常呈堿性。第20頁，共45頁。（三） 生物因素 生物產(chǎn)生的CO2溶于水，產(chǎn)生的H+對(duì)于土壤酸化有重要作用。另外植被不同，殘?bào)w成分不同，影響土壤酸堿性。針葉林凋落物分解后形成的有機(jī)酸較多，鹽基較少，故其下的土壤一

9、般呈酸性。濱海紅樹林殘?bào)w分解后形成大量SO42-，使土壤呈強(qiáng)酸性。一些耐鹽、耐堿的植物會(huì)選擇性地富集鹽基離子，其殘?bào)w分解后會(huì)促進(jìn)土壤堿性的發(fā)展。第21頁，共45頁。（四） 、地形 不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，土壤pH也有差異。地形高處的土壤的鹽基淋失較強(qiáng)烈，pH可能較低；低洼處的土壤多接受鹽基的淀積，所以pH可能較高；內(nèi)陸一些閉流區(qū)域或集水洼地，由于大量富集徑流水帶來的Ca，Mg，K，Na的重碳酸鹽類，pH可能較高。第22頁，共45頁。（五） 、人類耕作活動(dòng)施肥和灌溉會(huì)改變土壤酸度：酸性肥料降低土壤pH（KCl、NH4Cl）；施用石灰提高土壤pH；污染水的灌溉；大氣污染第23頁，共4

10、5頁。六、 土壤緩沖性能概念及其意義產(chǎn)生機(jī)制第24頁，共45頁。（一）、土壤緩沖性的概念和意義定義：當(dāng)加入致酸或致堿物質(zhì)于土壤中時(shí)，土壤具有緩和酸堿反應(yīng)變化的能力稱為土壤緩沖性。常用緩沖容量來表示土壤緩沖酸堿能力的大小，即單位質(zhì)量土壤緩沖一個(gè)pH單位所需要的酸或堿的數(shù)量。 第25頁，共45頁。土壤具有緩沖性的意義 土壤具有緩沖性，使土壤的pH不致因施肥、根系呼吸、有機(jī)質(zhì)分解等引起劇烈變化，為植物生長和微生物活動(dòng)創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定良好的土壤環(huán)境條件。所以，土壤緩沖性能是影響土壤肥力的重要性質(zhì)。第26頁，共45頁。1、土壤膠體的陽離子交換作用吸附的交換性鹽基離子對(duì)酸起緩沖作用； (S)-M + HCl

11、(S)-H + MCl (M=鹽基離子)吸附的H+，Al3+對(duì)堿性物質(zhì)起緩沖作用 (S)-H + NaOH (S)-Na + H2O（二）、產(chǎn)生緩沖性能的機(jī)制第27頁，共45頁。2.弱酸及其鹽類的緩沖作用 土壤中大量存在的碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有機(jī)酸及其鹽類構(gòu)成良好的緩沖體系，具有緩沖酸和堿的作用。 當(dāng)加入酸時(shí)：CaCO3+H2SO4 CaSO4+H2CO3當(dāng)加入堿時(shí)：H2CO3KOH KHCO3+H2O第28頁，共45頁。3、土壤中兩性物質(zhì)的存在土壤中的蛋白質(zhì)、氨基酸等兩性膠體，既能中和酸又能中和堿。R CH COOH + HCL = R CH COOH NH2 NH3CLR CH

12、COOH+NaOH=R CH COONa NH2 NH2 +H2O第29頁，共45頁。4、 酸性土壤鋁離子對(duì)堿的緩沖作用 在pH4的土壤中，Al3+被6個(gè)水分子所環(huán)繞，形成水合鋁離子。當(dāng)土壤中OH-增多時(shí)，水合鋁離子聚合成更大的離子團(tuán)，釋放出H+：2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O第30頁，共45頁。OH-由R.K.Schofield 提出的模型（條件：pH5)OH-第31頁，共45頁。pH6.5（中性）大多數(shù)土壤養(yǎng)分在附近的有效性較高七、土壤反應(yīng)對(duì)土壤肥力和作物生長的影響（一）、土壤反應(yīng)對(duì)土壤肥力的影響1、對(duì)土壤養(yǎng)分有效性的影響第32頁，共4

13、5頁。2、對(duì)膠體帶電性的影響 pH升高，可變負(fù)電荷增多，CEC大，保肥能力增強(qiáng)；pH低，則反之。3、影響微生物活性土壤細(xì)菌和放線菌均適于中性和微堿性環(huán)境。真菌在強(qiáng)酸性土壤中占優(yōu)勢(shì)。第33頁，共45頁。4、對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響土壤反應(yīng)影響土壤膠體上吸附的陽離子種類，進(jìn)而影響土壤的物理性質(zhì)。如：紅壤膠體上氫、鋁離子多，鈣離子少，所以結(jié)構(gòu)不良；東北黑土中鈣離子多，加之有機(jī)質(zhì)含量高，形成了豐富的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，物理性狀好。第34頁，共45頁。（二）、土壤反應(yīng)與植物生長不同作物對(duì)土壤酸堿性都有一定的要求，這是植物長期的自然選擇的結(jié)果。常見植物對(duì)土壤pH的要求見下表：第35頁，共45頁。主要栽培植物生長適宜的p

14、H范圍表 大田作物 園藝作物 林業(yè)植物 名 稱 適宜pH 名 稱 適宜pH 名 稱 適宜pH 水 稻6.07.0胡 蘿 卜5.06.0 槐 樹 6.07.0 小 麥6.07.0番 茄6.07.0白 楊6.08.0 大 麥6.07.5西 瓜6.07.0洋 槐6.08.0大 豆7.08.1南 瓜6.58.0松 樹5.06.0玉 米6.07.5黃 瓜6.08.0棟 樹5.06.0 棉 花6.080柑 梅5.06.0泡 桐6.08.0馬鈴薯4.85.4杏6.08.0油 桐6.08.0向日葵6.08.0蘋 果6.08.0榆 樹6.08.0甘 蔗6.07.0桃、梨6.08.0撣 樹5.06.0花 生5.5

15、6.5核 桃6.08.0冷 杉5.06.0煙 草5.06.0茶5.05.5銀 杏6.07.0紫花苜蓿7.08.5板 栗5.06.0云 杉5.06.0第36頁，共45頁。園林植物適宜的pH范圍適應(yīng)偏堿性pH7-8適應(yīng)中到微堿性pH6.5-7.5適應(yīng)中到微酸性的pH6-7適應(yīng)偏酸性的pH5.5-6.5適應(yīng)酸性的pH5-6大理花風(fēng)信子水仙仙客來山月桂紫藤郁金香印度橡皮樹安祖花山茶花唐菖蒲貼梗海棠花柏類蓬萊蕉廣玉蘭番紅花金魚草一品紅菊花絲柏類百日草瓜葉菊?qǐng)?bào)春花柑桔西府海棠芍藥甘藍(lán)朱頂紅櫻花鐵線蓮仙人掌類牽?；ㄇ锖Ｌ拇蟛ㄋ咕战圩幼显访廊私掇较闼E吊鐘海棠梨第37頁，共45頁。八、土壤酸堿度的調(diào)節(jié)(一）酸性

16、土的改良土壤酸度過強(qiáng)（pH過低），不利于作物生長，因此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的辦法。使用的石灰材料是生石灰，即剛煅燒出的石灰，CaO： CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + (S) H (S) Ca + 2H2O H第38頁，共45頁。如果膠體上存在的鋁離子，則形成氫氧化鋁沉淀： Al Ca （S） Al + 2Ca(OH)2 (S) Ca + 2Al(OH)3 Ca 第39頁，共45頁。施用石灰的益處1、降低酸度，提高鹽基飽和度；2、促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；3、提高磷酸鹽、鉬酸鹽等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制鐵、鋁、錳的毒性；第40頁，共45頁。過度施用石

17、灰的負(fù)面影響土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)變劣；部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要適量。影響石灰施用量的因素有： 土壤潛性酸和pH；鹽基飽和度；陽離子交換量；第41頁，共45頁。石灰需要量的估算石灰需要量= 土壤體積*容重*CEC*（1-鹽基飽和度） 單位：千克/公頃例子：某紅壤的pH為5.0, 耕層土壤重為2250000kg/hm2, 土壤含水量為20%, CEC為10cmol/kg, 鹽基飽和度為60%, 試計(jì)算達(dá)到pH=7時(shí), 中和活性酸和潛性酸的石灰需要量(理論值).第42頁，共45頁。中和活性酸: pH=5時(shí), 每升土壤溶液所含H+為10-5mol, 每公頃土壤水份所含的H+為: 2250000*20%*10-5=4.5mol/hm2 pH=7時(shí),每升土壤溶液所含H+為10-7mol, 每公頃土壤水份所含的H+為: 2250000*20%*10-7=0.045mol/hm2 需要中和的H+的量為: 4.5-0.045=4.455mol 所需CaO為: 4.455*56/2