安師大環(huán)境土壤學(xué)課件09土壤酸堿性和氧化還原反應(yīng)

第九章

土壤酸堿性和氧化還原反應(yīng)

SoilAcidity/AlkalinityandRedoxReaction9.1Formationofsoilacidityandalkalinity

土壤酸、堿性的形成9.2Formulationofsoilacidity

土壤酸度的指標(biāo)9.3Soilredoxreaction

土壤氧化還原反應(yīng)9.4Soilbuffercapacity

土壤緩沖性9.5Therelationshipsbetweensoilacidity/alkalinity,redoxreactionandbio-environment

土壤酸堿性和氧化還原狀況與生物環(huán)境第一節(jié)土壤酸、堿性的形成

FormationofsoilacidityandalkalinityImportance

Thesoilreactionisatermusedtoindicatesoilacidity/alkalinityoracid-basereactionsinsoils.Manysoilchemicalandbiochemicalreactionscanoccuronlyatspecificsoilacidity/alkalinity.Therateofdecompositionofsoilmineralsandorganicmatterisinfluencedbysoilacidity/alkalinity.FormationofclaymineralsdependsonsoilpH.PlantgrowthisalsoaffectedeitherdirectlyorindirectlybysoilpH.H+ionsarereportedtohaveatoxiceffectonplantswhenpresentinhighconcentration.soilacidity/alkalinity土壤酸堿性Basesaturationpercentage

鹽基飽和度Re-basesaturationprocesses復(fù)鹽基化過程Leachingprocesses

淋溶過程Humanactivity

人為活動(dòng)Climate氣候Parentmeterial

母質(zhì)Organisms(biota)生物······一、土壤酸性的形成Formationofsoilacidity

土壤酸化過程

土壤酸化過程始于土壤溶液中的活性H+離子。土壤膠體上吸附的鹽基離子被溶液中活性H＋交換進(jìn)入土壤溶液，然后遭雨水淋失，土壤膠體上的交換性H＋不斷增加，土壤鹽基飽和度下降、氫飽和度增加，并出現(xiàn)交換性鋁，這樣使得土壤酸化，形成酸性土壤。

SoilcolloidMM+2H+SoilcolloidHH2M++土壤中H+的來源OriginofH+insoils水的解離DissociationofH2O碳酸解離DissociationofH2CO3有機(jī)酸的解離Dissociationoforganicacid酸雨Acidrain：我國每年排放SO2約1.7×106～7噸其它無機(jī)酸Ortherinorganicacid

生理酸性肥料(KCl、NH4Cl等)施用等大氣酸沉降（pH<5.6的酸性大氣化學(xué)物質(zhì)：SO2、NOx等）干沉降：通過氣體擴(kuò)散，固體物降落到地面濕沉降：降水?dāng)y帶大氣酸性物質(zhì)到達(dá)地面

土壤中鋁的活化

土壤膠體上交換性H+的飽和度達(dá)到一定限度，就會(huì)破壞硅酸鹽粘粒晶體結(jié)構(gòu)，水鋁片（八面體片）中Al就脫離晶格束縛，轉(zhuǎn)化為活性Al3+，進(jìn)而取代交換性H而成為交換性Al3+。交換性Al3+水解就產(chǎn)生H+:

TheabovereactioncontributestowardsincreasingtheH+ionconcentrationinsoils.SoilclayAl+3H2OSoilclayHHAl(OH)3+HH+SoilclayAl+Al3+3H++SoilclayHHH土壤酸的類型Thetypeofacidity土壤活性酸

Activeacidity

與土壤固相處于平衡狀態(tài)的土壤溶液中的H+所反映出來的酸度。

ThefreeH+insoilsolutioncreatetheactiveacidity.ActiveacidityismeasuredandexpressedassoilpH.土壤潛性酸Potentialacidity

吸附在土壤膠體表面的交換性致酸離子（H+和Al3+)所反映出來的酸度。交換性H+和Al3+只有轉(zhuǎn)移到溶液中，轉(zhuǎn)變成溶液中的氫離子，才會(huì)顯示酸性。通過滴定(titration)確定其大小。

土壤活性酸和潛性酸屬于一個(gè)體系中的兩種酸，始終處于動(dòng)態(tài)平衡。土壤潛性酸是活性酸的主要來源和后備?；钚运釢撔运峤馕綇?qiáng)酸性土壤

Soilswithstrongacidity

交換性Al3+與溶液Al3+處于平衡：

溶液中Al3+水解顯示酸性：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+

強(qiáng)酸性土中，Al3+大大多于交換性H+,是活性酸（溶液H+離子）的主要來源。

如：pH＜4.8的紅壤，交換性Al3+占總酸度的95%以上SoilcolloidAl3+Al3+酸性和弱酸性土Soilswithmoderateorslightacidity

鹽基飽和度較高，交換性鋁以Al(OH)2+、Al(OH)2+等形態(tài)存在。其代換進(jìn)入溶液后同樣水解產(chǎn)生H+離子：Al(OH)2++2H2OAl(OH)3+2H+

土壤膠體表面交換性H+的離解也是溶液的H+來源：

土壤酸性起源：

先有活性酸，再轉(zhuǎn)化為潛性酸；酸性強(qiáng)弱決定于潛性酸，主要是交換性Al3+；活性酸是潛性酸的表現(xiàn)，潛性酸是活性酸的主要來源和后備。

SoilcolloidH+H+(insolution)

強(qiáng)酸性土—以交換性Al3+和以共價(jià)鍵緊縛的H+及Al3+占優(yōu)勢(shì)

酸性土—致酸離子以羥基鋁離子為主。

中性、堿性土—交換性陽離子則以鹽基離子為主。

形成機(jī)理

土壤中堿性物質(zhì)的水解反應(yīng)。

土壤中堿性物質(zhì)主要是Ca、Mg、Na、K的碳酸鹽及重碳酸鹽，以及膠體表面的交換性Na+。

碳酸鈣水解（CaCO3—CO2—H2O體系）

CaCO3+H2OCa2++HCO3

-+OH-CO2+H2OHCO3-+H+

石灰性土壤的pH主要受土壤空氣中CO2分壓控制。二、土壤堿性的形成Formationofsoilalkalinity

碳酸鈉水解（鹽土特征）

Na2CO3+H2O2Na++HCO3-

+OH-

碳酸鈉的來源：土壤礦物質(zhì)中鈉的碳酸化

礦物中NaNaHCO3Na2CO3

風(fēng)化產(chǎn)物硅酸鈉與碳酸作用(析出SiO2)Na2SIO3+H2CO3Na2CO3+SiO2+H2O

鹽漬土水溶性鈉鹽與碳酸鈣共存時(shí)，形成碳酸鈉

CaCO3+2NaClCaCl2+Na2CO3CaCO3+Na2SO4CaSO4+Na2CO3土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng)

交換性鈉的水解（堿土特征）

當(dāng)土壤膠體的交換性Na+積累到一定數(shù)量，土壤溶液鹽濃度較低時(shí)，Na+離解進(jìn)入溶液，水解產(chǎn)生NaOH，并進(jìn)一步形成碳酸鹽Na2CO3、NaHCO3。堿土形成條件：足夠數(shù)量鈉離子與鈣、鎂離子產(chǎn)生交換交換性鈉解吸并水解產(chǎn)生NaOHSoilcolloidCa2+Ca2+Mg2++4Na+Soilcolloid2Na+2Na++Mg2++SoilcolloidxNa++yH2O+CO2Soilcolloid(x-y)Na+yH+yNaOH+2NaOH+H2CO3Na2CO3+2H2ONaOH+CO2NaHCO3

影響土壤堿化的因素

氣候因素

堿性土分布在干旱、半干旱地區(qū)。干旱、半干旱條件下，蒸發(fā)量大于降雨量，土壤中的鹽基物質(zhì)，隨著蒸發(fā)而表聚，使土壤堿化。生物因素

Na、K、Ca、Mg等鹽基生物積累。一些植物適應(yīng)在干旱條件下生長(zhǎng)，有富集堿性物質(zhì)的作用。如:海蓬子含Na2CO33.75%，堿蒿含2.76%，鹽蒿含2.14%，蘆葦含0.49%。母質(zhì)

堿性物質(zhì)的基本來源?；詭r、超基性巖富含堿性物質(zhì)，含鹽基物質(zhì)多，形成的土壤為堿性。

施肥和灌溉

施用堿性肥料或用堿性水灌溉會(huì)使土壤堿化。第二節(jié)土壤酸度的指標(biāo)

Formulationofsoilacidity

土壤酸、堿性簡(jiǎn)稱為土壤酸度。

土壤酸性強(qiáng)度指標(biāo)：pH、石灰位——活性酸

土壤酸性數(shù)量指標(biāo)：交換性酸、水解性酸——潛性酸一、土壤酸度的強(qiáng)度指標(biāo)Intensityindexofsoilacidity

SoilpH

ThetermpHwasintroducedbyS?rensenin1908andisdefinedas

Where=activityofH+ions.However,frequentlyit’smoreconvenienttouseH+ionconcentrationratherthanactivity,andaboveequationbecomes

土壤pH表示與土壤固相處于平衡的溶液中的H+離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。

中性溶液：

(H+)=(OH-)=10-7mol/L，

pH=pOH=7土壤pH表示法：

pH(H2O)—水浸提；反映土壤活性酸的強(qiáng)弱。

測(cè)定土壤pH值時(shí)的水土比，按國際土壤學(xué)會(huì)推薦用2.5:1，水土比大時(shí)，測(cè)出的pH值稍偏大。一般情況下土壤pH4~9。

pH(KCl)—中性鹽1mol/LKCl溶液浸提。一般土壤pH(H2O)＞pH(KCl)。中國土壤pH的地理分布

我國土壤大部分pH在4.5~8.5之間?！澳纤岜眽A，沿海偏酸，內(nèi)陸偏堿”的地帶性特點(diǎn)。

土壤pH<4.54.5-5.5

5.5-6.5

6.5-7.5

7.5-8.5

>8.5

極強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性微酸性中性堿性強(qiáng)堿性pH=7

SoilpHrange

Basedontheralativedegreeofacidity,soilsaredividedintoseveralacidityoralkalinityclasses.Acidsoilsareusuallycommoninhumidregions.Inthissoils,theconcentrationofH+ionsexceedsthatofOH-ions.Alkalinesoilsoccurmostlyinsemiaridtoaridregions.HeretheOH-ionsaredominantovertheH+ions.34567891011VerystrongVerystrongStrongStrongMod-erate

Mod-erate

SlightSlightAcidityAlkalinityNeutralityExtremepHforacidpeatsoilsRangeinpHcommonforhumidregionmineralsoilsRangeinpHcommonforaridregionmineralsoilsAttainedonlybyalkalimineralsoilsExtremerangeinpHformostmineralsoilsSoilpHrangesorsoilreactionclasses

石灰位

土壤酸度主要決定于膠體吸附的致酸離子H+、Al3+，其次決定于致酸離子與交換性鹽基離子(以Ca2+為主)的相互比例，即鹽基飽和度。

在交換性陽離子以Ca2+為主的土壤溶液中，為一定值，取負(fù)對(duì)數(shù)為pH-0.5pCa，定義為石灰位，將H+與Ca2+數(shù)量聯(lián)系起來，既是酸度指標(biāo)，又是鈣的有效度指標(biāo)。

pH-0.5pCa是Ca(OH)2(石灰)的化學(xué)位的簡(jiǎn)單函數(shù)，稱鈣的養(yǎng)分位，比pH更全面和更明顯地反映土壤酸度。

二、土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)Quantityindexofsoilacidity交換性酸

Exchangeableacidity

土壤膠體吸附H+或Al3+通過交換進(jìn)入溶液后所反映出的酸度。

Al3++3H2OAl(OH)3+3H+

用1mol/L的KCl處理土壤，K+交換出氫離子或鋁離子，通過滴定得到的酸度。交換性酸是酸度的容量因素，單位cmol(+)/kg。水解性酸Hydrolyticacidity

水解性酸的測(cè)定是用pH8.3的CH3COONa處理土壤，既測(cè)定出羥基化表面解離的H+，也測(cè)出了Na+交換出的H+和Al3+產(chǎn)生的交換酸度，還包括土壤溶液中的活性酸，因此測(cè)定結(jié)果是土壤總酸度。

CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH

ClayAlAl(OH)3H+4CH3COONaClay2Na+2Na+++4CH3COOHOxideOH+CH3COONaOxideO-Na++CH3COOH三、土壤堿性指標(biāo)Indexofsoilalkalinity

除pH外，總堿度和堿化度也是反映土壤堿性強(qiáng)弱的指標(biāo)?？倝A度Totalalkalinity

土壤溶液中CO32-和HCO3-的總量，cmol(+)/L。

土壤堿性是由CO32-和HCO3-的水溶性強(qiáng)堿(Na、K、Ca、Mg)鹽水解產(chǎn)生的：

CO32-+H2O

HCO3-+OH-

HCO3-+H2O

H2CO3+OH-

CaCO3、MgCO3溶解度很小，產(chǎn)生的堿度有限。在正常pCO2下，石灰性土壤pH一般不超過8.5。Na2CO3,NaHCO3及Ca(HCO3)2為水溶性鹽類,在土壤溶液中產(chǎn)生的堿度高，導(dǎo)致很高的pH。

堿化度ExchangeableSodiumPercentage—ESP

土壤膠體吸附的交換性鈉占CEC的百分率。

ESP5%~10%10%~15%＞15%

輕度堿化土中度堿化土強(qiáng)堿化土

鹽土—土壤表層可溶性鹽(以NaCl、Na2SO4等中性鹽為主)超過一定含量(6~20g/kg)。鹽化作用(salinization)—鹽分表聚。

堿土—土壤堿化度達(dá)到一定程度，而可溶性鹽含量較低，總堿度高，呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，并形成土粒高度分散、物理性質(zhì)極差的堿化層。堿化作用(alkalization)

中國堿土定義：堿化層堿化度＞30%，表層含鹽量＜5g/kg，pH＞9.0土壤堿化度分級(jí)四、影響土壤酸度的因素

土壤形成的影響因素（氣候、生物、母質(zhì)）及人為活動(dòng)都會(huì)影響土壤酸度。

土壤酸度也受其它土壤因素的強(qiáng)烈影響：

鹽基飽和度（BS）：一定范圍內(nèi)pH隨BS增加而增高。土壤pH<5.05.0~5.55.5~6.06.0~7.0BS(%)<3030~6060~8080~100土壤空氣CO2分壓PartialpressureofCO2insoilair

CaCO3—CO2—H2O體系

KaKs2pH=K+pCa+pCO2K=p(Ka/Ks)石灰性土壤pH隨pCO2增大而增大，變化于6.8~8.5之間(田間)。土壤水分含量Soilwatercontent

含水量影響離子在固液相間的分配、鹽類溶解和解離以及交換性離子的解離度，從而影響pH。一般地，pH隨含水量增加有升高趨勢(shì)（稀釋效應(yīng)）。土壤pH測(cè)定時(shí)應(yīng)控制土水比(1:2.5)。土壤氧化還原條件Redoxcondition

土壤淹水還原,pH向中性點(diǎn)趨近(酸性土pH升高，堿性土降低)。酸性土還原pH升高，由于Fe2O3、MnO2還原溶解度增大，顯示堿性，有機(jī)質(zhì)加快還原過程。堿性土還原pH下降，主要由于在嫌氣條件下有機(jī)酸和CO2的積累過程及其綜合作用。

第三節(jié)土壤氧化還原反應(yīng)

Soilredoxreaction

Oxidationandreductionreactionsoccuralmostinanysoils.Oxidationisbydefinitionthelossofelectrons,whereasreductionisthegainofelectrons.Fe3++e-=Fe2+Oxidationreactionsareusuallyrelatedtowell-drainedsoilconditions.Reductionprocessesareassociatedwithpoorlydrainedconditions,orwhereexcesswaterispresent.土壤剖面分異和物質(zhì)移動(dòng)養(yǎng)分的生物有效性污染物質(zhì)的緩沖性…….Soilredoxreaction一、土壤氧化還原體系Redoxsystemsinsoils

土壤中同一物質(zhì)可分為氧化態(tài)(劑)和還原態(tài)(劑)，構(gòu)成相應(yīng)的氧化還原體系。土壤氧化還原體系的特點(diǎn)Characteristicsofredoxsystemsinsoils

Ｏ２是主要氧化劑:

在通氣良好的土壤中，氧體系控制氧化還原反應(yīng)，使多種物質(zhì)呈氧化態(tài)，如NO3-、Fe3+、Mn4+、SO42-等。

SOM(特別是新鮮有機(jī)物)是還原劑:

土壤缺Ｏ２條件下，將氧化物轉(zhuǎn)化為還原態(tài)。

土壤氧化還原體系可分為無機(jī)體系和有機(jī)體系:

無機(jī)體系的反應(yīng)一般是可逆的，有機(jī)體系和微生物參與條件下的反應(yīng)是半可逆或不可逆的。

氧化還原反應(yīng)不完全是純化學(xué)反應(yīng)，很大程度上有微生物參與如:NH4+→NO2-→NO3-(分別在亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌作用下完成)

土壤是不均勻的多相體系，不同土壤和同一土層不同部位，氧化還原狀況會(huì)有不同差異。土壤氧化還原狀況隨栽培管理措施特別是灌水、排水而變化。

Intensityindex強(qiáng)度指標(biāo)氧化還原電位

Redoxpotentials(Eh)土壤溶液中氧化態(tài)物質(zhì)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度關(guān)系變化而產(chǎn)生的電位。單位為伏(V)或毫伏(mV)Oxidizedstate+nereducedstate電子活度負(fù)對(duì)數(shù)（pe)二、土壤氧化還原指標(biāo)Indexofsoilredoxreactions數(shù)量指標(biāo)quantityindex

土壤中氧化、還原性物質(zhì)的數(shù)量。

Eh與pH的關(guān)系

土壤氧化還原反應(yīng)總有H+參與，H+活度對(duì)氧化還原平衡有直接影響。

Oxidizedstate+ne+mH+reducedstate+xH2O

Eh隨pH升高而降低，每單位pH引起的Eh變化為59mV(25℃）。同一氧化還原反應(yīng)在堿性溶液中比在酸性溶液中容易進(jìn)行。

氧化還原強(qiáng)度指標(biāo)與數(shù)量因素的關(guān)系

強(qiáng)度指標(biāo)Eh由E0和數(shù)量因素（氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度）決定的，雖然可以測(cè)定土壤中一些氧化態(tài)物質(zhì)和還原性物質(zhì)的數(shù)量，但很難直接與Eh聯(lián)系起來。當(dāng)然土壤還原性物質(zhì)濃度仍與Eh有密切的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。三、影響土壤氧化還原的因素土壤通氣性微生物活動(dòng)易分解有機(jī)質(zhì)的含量植物根系的代謝作用土壤的pH一、土壤緩沖性概念Conceptsofsoilbufferingcapacity

ChemicallyabuffersolutionisdefinedasonethatresistsachangeinpHonadditionofacidoralkali.BuffersolutionscontaincompoundsthatreactwithbothacidorbasesothattheH+ionconcentrationinthesolutionremainsconstant.狹義：土壤中加入酸性或堿性物質(zhì)后，土壤具有抵抗變酸和變堿而保持pH穩(wěn)定的能力，稱土壤緩沖作用，或緩沖性能。廣義：土壤是一個(gè)巨大的緩沖體系，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)、污染物質(zhì)、氧化還原等也具有緩沖性，即具有抵抗外界環(huán)境變化的能力。這是土壤質(zhì)量及肥力的重要指標(biāo)。第四節(jié)土壤緩沖性

Soilbufferingcapacity

二、土壤酸、堿緩沖性

Bufferingcapacityofsoilacid-basereactions

土壤酸、堿緩沖原理弱酸及其鹽類共存：土壤中有許多弱酸——碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，當(dāng)這些弱酸與其鹽類共存，就成為對(duì)酸、堿物質(zhì)具有緩沖作用的體系。

HAc+NaAc體系:

HAcH++Ac-當(dāng)加入HCl：

NaAc+HCl

HAc+NaCl

當(dāng)加入NaOH:

HAc+NaOHNaAc+H2O土壤膠體：土壤膠體交換性陽離子對(duì)酸堿的緩沖作用更大

Insoilstheclayandhumicfractionsactsasabuffersystem.Thesoilcationexchangecomplexcreatedthedevelopmentofpotentialandactiveacidity.Thepotentialaciditywillmaintaintheequilibriumwiththeactiveacidity.IftheactiveH+ionconcentrationisneutralizedbytheadditionoflime,thepotentialaciditywillreleaseexchangeableH+ionsintothesoilsolutiontorestoretheequilibrium.

膠體—交換性H+、Al3+—弱酸，緩沖堿性物質(zhì)膠體—交換性鹽基—弱酸鹽，緩沖酸性物質(zhì)

ColloidsColloidsM+HClH+MCl

根據(jù)弱酸平衡原理，弱酸用堿中和形成鹽，pH與中和程度之間的關(guān)系如下：

pH＝pKa+lg[鹽]／[酸]pH＝pKa+lg[鹽基]／[H+、Al3+]

土壤對(duì)酸堿緩沖能力與酸和鹽的總濃度及酸、鹽比值的關(guān)系。

總濃度越大，緩沖能力越強(qiáng)；總濃度不變，酸、鹽比值為1時(shí)緩沖力最大。

緩沖能力隨土壤CEC增加而增大；

土壤BS＝50%時(shí)，對(duì)酸堿的緩沖能力最大。碳酸鹽體系:

石灰性土壤的緩沖作用主要決定于CaCO3-H2O-CO2體系

CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-

pH＝6.03-2/3logPco2

一般地，土壤空氣中CO2濃度0.03%~10%，pH8.5~6.7。硅酸鹽體系：風(fēng)化、蝕變過程中釋放出堿金屬和堿土金屬離子，轉(zhuǎn)化為粘土礦物，對(duì)酸性物質(zhì)的緩沖作用。交換性陽離子體系：對(duì)酸、堿物質(zhì)的緩沖作用。CEC越大，緩沖力越大。

膠體—交換性H+、Al3+—弱酸，緩沖堿性物質(zhì)膠體—交換性鹽基—弱酸鹽，緩沖酸性物質(zhì)土壤酸、堿緩沖體系

Bufferingsystemsofsoilacid-basereactions

鋁體系：對(duì)堿性物質(zhì)緩沖作用(pH＜5.0)pH<4.0時(shí)，鋁離子以Al(H2O)63+存在：

pH>5.0時(shí)，鋁離子形成Al(OH)3沉淀，失去緩沖能力。有機(jī)酸體系：有機(jī)酸及其鹽對(duì)酸堿物質(zhì)緩沖作用緩沖容量(BufferingCapacity)

—使單位質(zhì)量(或容積)土壤改變1個(gè)pH單位所需的酸或堿量。滴定曲線(Titrationcurve)

—土壤懸液中連續(xù)加入標(biāo)準(zhǔn)酸或堿液，測(cè)定pH變化，以pH和加入酸堿量為坐標(biāo)繪制的曲線，也稱緩沖曲線。不同土壤緩沖容量(曲線)不同，同一土壤緩沖容量(曲線斜率)也有變化。

腐殖酸有羧基、酚羥基等解離度不同的多個(gè)酸基，其滴定曲線類似于多元酸。

土壤膠體帶負(fù)電荷，可看作酸膠基或弱酸H+飽和膠體的滴定曲線與強(qiáng)酸相似Al3+飽和膠體的滴定曲線則與弱酸相似土壤酸、堿緩沖容量和滴定曲線

Bufferingcapacityandtitrationcurve

土壤酸堿緩沖性的影響因素土壤無機(jī)膠體

類型不同，CEC不同，緩沖性不同。

蒙脫石＞伊利石＞高齡石＞水合氧化鐵、鋁土壤質(zhì)地

粘土＞壤土＞砂土土壤有機(jī)質(zhì)含量

表土>底土

土壤加入少量氧化物質(zhì)或還原物質(zhì)后，其氧化還原電位(Eh)不會(huì)發(fā)生劇烈變化，及土壤具有抗衡Eh變化的能力。

Oxidizedstate+nereducedstate

設(shè)[Ox]＝X[Ox]+[Red]＝A[Red]＝A-X

當(dāng)[Ox]略有增加引起Eh增加dEh／dX：

Bufferingcapacityofsoilredoxreactions三、土壤氧化還原緩沖性

倒數(shù)dX/dEh可作為氧化還原緩沖性指標(biāo)：

表示使單位土壤Eh提高1個(gè)單位所需加入氧化物質(zhì)量，此值愈大，緩沖指數(shù)愈大。若A值一定，A＝2X即[Ox]／[Red]＝1時(shí)，體系緩沖性最強(qiáng)。

一、生物對(duì)土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)適應(yīng)性

植物適宜的酸堿度

大多數(shù)植物適宜pH范圍6～8，即中性至微堿性；有的植物能適應(yīng)較寬pH范圍，有的只能在一定的pH范圍生長(zhǎng)，可作為土壤酸堿性的指示植物。

酸性土指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅鐵芒箕、石松等。鈣質(zhì)土指示植物——柏樹、蜈蚣草等。鹽堿土指示植物——鹽蒿、堿蓬等。第五節(jié)土壤酸堿性和氧化還原狀況與生物環(huán)境

Therelationshipsbetweensoilacidity/alkalinity,redoxreactionandbio-environment

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：生理適應(yīng)性，與遺傳性有關(guān)。營養(yǎng)生理病，如酸性土缺鈣引起梨的黑心病。營養(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

制這種病菌，故馬鈴

薯適宜于酸性土。

土壤Eh值范圍和植物生長(zhǎng)

一般地，土壤pH4~9；Eh-450~720mV,pe-4~12;旱地土壤：Eh400~700mV(pe12~6)水田土壤：Eh-200~300mV(pe-3~5)不同作物對(duì)Eh有不同適應(yīng)性：旱地植物：根際土壤Eh<根域外土壤水稻：根際土壤Eh>根域外土壤土壤氧化、還原性的一般區(qū)分：Eh＞400mV

氧化性，O2占優(yōu)勢(shì)，各種物質(zhì)呈氧化態(tài)，如NO3-、MnO2、Fe2O3、SO42-等對(duì)旱作有利，對(duì)水稻不太適宜。如果Eh＞750mV，有機(jī)質(zhì)好氣分解過旺，F(xiàn)e、Mn等處于高度氧化態(tài)，有效性低。Eh400～200mV

弱還原性O(shè)2、NO3-、Mn4+發(fā)生還原，水稻生長(zhǎng)正常，旱作開始受影響。Eh200~－100mV

中度還原性，F(xiàn)e3+和SO42-發(fā)生還原，出現(xiàn)有機(jī)還原物質(zhì)。旱作發(fā)生濕害。

Eh在－100mV以下

強(qiáng)度還原性，CO2、H+被還原，土壤積累多量還原性物質(zhì)，可使水稻受害土壤pH、Eh與土壤微生物活性

土壤細(xì)菌、放線菌適于中性和微堿性環(huán)境，pH＜5.5強(qiáng)酸性土中活性下降。

真菌適應(yīng)酸性土。土壤微生物呼吸需要O2，Eh值高，微生物活性強(qiáng)，活動(dòng)消耗O2，使Eh值降低。在土壤通氣性一致條件下，Eh值可反映微生物活性。二、土壤酸堿性和氧化還原狀況對(duì)養(yǎng)分有效性影響土壤酸堿性對(duì)養(yǎng)分有效性的影響

土壤pH6.5時(shí)，各種養(yǎng)分的有效性都較高。在微酸至堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效性高。pH6~7土壤中，磷的有效性最高。

pH＜5時(shí)，土壤活性鐵、鋁增加，易形成磷酸鐵、鋁沉淀。

pH＞7時(shí)，易形成磷酸鈣沉淀。

pH6.5~8.5