第七章-土壤化學(xué)性質(zhì)

第七章

土壤化學(xué)性質(zhì)

主要內(nèi)容土壤膠體土壤的離子交換作用土壤酸堿性土壤氧化還原反應(yīng)土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)與生物環(huán)境第一節(jié)土壤膠體

一、土壤膠體的概念

土壤中的固相、液相和氣相呈互相分散的膠體狀態(tài)，其固體顆粒直徑小1μm，土壤膠體常指這些固相顆粒。即土壤學(xué)中所指的土壤膠體是指土壤顆粒直徑小于2μm或者小于1μm的土壤微粒。二、土壤膠體的構(gòu)造1．微粒核（膠核）微粒核是土壤膠體微粒的核心部分，它是由組成膠體微粒的基本物質(zhì)的分子群所組成。膠核2．?dāng)U散雙電層擴(kuò)散雙電層是膠體表面電荷吸引反號(hào)電荷離子，在固相界面正負(fù)電荷分別排成兩層，在電解質(zhì)溶液中部分反號(hào)離子呈擴(kuò)散狀態(tài)分布。擴(kuò)散雙電層分以下兩層。雙電層（1）決定電位離子層是吸附在膠粒核表面，決定膠粒電荷正負(fù)及大小的一層離子。（2）補(bǔ)償離子層分為兩個(gè)層次。一、非活性補(bǔ)償離子層。二、擴(kuò)散層。3膠團(tuán)間溶液：膠體分散體系中的分散介質(zhì)，膠粒之間的土壤溶液。膠體微粒的擴(kuò)散雙電層構(gòu)造圖式

單位質(zhì)量或體積物體的總表面積稱(chēng)為比表面積或比面（cm2/g,cm2/cm3）。

在物體的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子對(duì)外表現(xiàn)有剩余能量，這種能量是由于表面的存在而產(chǎn)生，所以叫做表面能。

三、土壤膠體的性質(zhì)（一）巨大的比表面積和表面能（二）帶電性土壤膠體微粒都帶有一定的電荷，在多數(shù)情況下帶負(fù)電荷，但也有帶正電荷的，還有因環(huán)境條件不同而帶不同電荷的兩性膠體。土壤膠體微粒帶電的主要原因是由于微粒表面分子本身的解離所致。2.腐殖質(zhì)膠體帶電－COOH－COO－＋H＋◎－OH

◎－O－＋H＋由于腐殖質(zhì)分子量大、官能團(tuán)多，解離后帶電量大，對(duì)土壤保肥供肥性有重要影響。

1.含水二氧化硅（H2SiO3）

H2SiO3

SiO32－＋2H＋（1）同晶置換作用粘土礦物晶質(zhì)中的一種離子被另一種離子取代的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，只改變了礦物質(zhì)的化學(xué)成分，而礦物的結(jié)晶構(gòu)造不變，故叫做同晶置換作用。3．粘土礦物膠體帶電

土壤中粘土礦物膠體一般都帶負(fù)電荷，其電荷來(lái)源有以下幾個(gè)方面。永久電荷：在巖石化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中，因粘土礦物晶格內(nèi)發(fā)生同晶置換而產(chǎn)生的電荷。（2）晶格破碎邊緣帶電礦物質(zhì)風(fēng)化破碎過(guò)程中，晶格邊緣離子一部分電荷未被中和而產(chǎn)生剩余電荷，使晶體邊緣帶電。（3）晶格表面分子的解離

當(dāng)土壤溶液pH值變化時(shí)，晶格表面的OH基發(fā)生解離?？勺冸姾桑弘S土壤pH值條件而改變的電荷，是由于膠體顆粒表面基團(tuán)的解離或質(zhì)子化而引起的。

表面既帶負(fù)電荷，亦帶正電荷的土壤膠體稱(chēng)兩性膠體,隨溶液土壤反應(yīng)的變化而變化（三水鋁石、腐殖質(zhì)上的某些原子團(tuán)在不同pH條件下等）。4．兩性膠體帶電以Al（OH）3為例說(shuō)明如下：在堿性環(huán)境中帶負(fù)電：Al（OH）3＋NaOHAl（OH）2O－＋Na＋＋H2OAl（OH）3＋HClAl（OH）2＋＋Cl－＋H2O在酸性環(huán)境中帶正電：等電點(diǎn)：在某一pH條件下，當(dāng)負(fù)電荷和正電荷的數(shù)量相等時(shí)，膠體的凈電荷為零，這就是該膠體的等電點(diǎn)pH值。（三）土壤膠體的分散性和凝聚性

膠體微粒均勻分散在土壤溶液中成為膠體溶液狀態(tài)，稱(chēng)為溶膠。1．土壤膠體溶液（溶膠）2．土壤中無(wú)定形的凝膠體（凝膠）

微粒彼此相互聯(lián)結(jié)凝聚在一起，呈無(wú)定型絮狀凝膠體，稱(chēng)凝膠。

3．分散和凝聚作用

由溶膠聯(lián)結(jié)凝聚成凝膠的作用，叫做膠體的凝聚作用。凝聚的速度和強(qiáng)度與兩個(gè)因素有關(guān)：一是電解質(zhì)濃度；二是電解質(zhì)種類(lèi)。一般地，離子的價(jià)數(shù)越高，離子半徑越大，所產(chǎn)生的凝聚能力越強(qiáng)。常見(jiàn)陽(yáng)離子凝聚力的排列順序是：Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋

凝膠分散成溶膠的作用，叫做膠體的分散作用。膠體的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。當(dāng)土壤干燥時(shí)，土壤溶液中的電解質(zhì)濃度相應(yīng)增大，土壤膠體易成凝膠狀態(tài)。相反，當(dāng)土壤水分增多土壤溶液濃度相應(yīng)降低，土壤膠體便會(huì)帶有多余的負(fù)電荷，互相排斥而成溶膠狀態(tài)。

一般土壤膠體處于凝膠狀態(tài)。只有當(dāng)漬水過(guò)多，或膠體吸附的陽(yáng)離子主要是NH4＋、Na＋，而且又處于稀溶液中，土壤膠體才呈溶膠狀態(tài)。四、土壤膠體的種類(lèi)（一）礦質(zhì)膠體

礦質(zhì)膠體指土壤礦物中的細(xì)分散顆粒，比表面大，并帶電荷，具有膠體特性。主要為極細(xì)微的粘土礦物，包括成分簡(jiǎn)單的含水氧化物和成分復(fù)雜的各種次生層狀鋁硅酸鹽類(lèi)等。1．含水氧化物

主要包括水化程度不等的鐵、鋁、硅的氧化物。（1）含水氧化硅

是一種非晶質(zhì)的凝膠，其化學(xué)式為SiO2·nH2O或?qū)懗蒆2SiO3。

（2）含水氧化鐵

褐鐵礦2Fe2O3·3H2O針鐵礦Fe2O3·H2O多水針鐵礦3FeO3·4H2O一水赤鐵礦3Fe2O3·H2O等。

（3）含水氧化鋁

主要有水鋁石Ai2O3·H2O和三水鋁石Al2O3·3H2O等，也是兩性膠體，其電性決定于溶液的酸堿性。

2粘土礦物膠體

土壤中最主要的粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石，還有蛭石、綠泥石、水鋁英石等。①高嶺石

化學(xué)式為Al2Si3O5（OH）4或Al2O3·2SiO2·2H2O，是礦物強(qiáng)烈風(fēng)化作用下的產(chǎn)物②伊利石（水化云母）是云母分解向蛭石和蒙脫石過(guò)渡的中間產(chǎn)物。是干旱、半干旱地區(qū)土壤中的主要粘土礦物。③蒙脫石

是由基性火成巖在微堿性環(huán)境下風(fēng)化而成的。上述3種主要粘土礦物的共同特性是：顆粒細(xì)小，呈片狀，有巨大的表面積。

3種主要類(lèi)型硅酸鹽粘粒性質(zhì)比較3～1515～4080～100陽(yáng)離子交換量（cmol/g）低中等高膨脹度低中等高內(nèi)聚力，可塑性無(wú)中等很大內(nèi)表面小中等大外表面5～20100～120700～800比表面（m2/g）六方型晶體不規(guī)則片狀不規(guī)則片狀形狀0.l～5.00.l～2.90.01～1.0大?。╱m）高嶺石伊利石蒙脫石粘粒類(lèi)型性質(zhì)

土壤有機(jī)膠體指土壤中腐殖質(zhì)、多糖等高分子化合物的細(xì)分散狀態(tài)，具膠體特性。有機(jī)膠體主要是腐殖質(zhì)。（二）有機(jī)膠體（三）有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體

土壤中有機(jī)膠體和礦質(zhì)膠體一般很少單獨(dú)存在。有機(jī)膠體與礦質(zhì)膠體通過(guò)表面分子縮合、陽(yáng)離子橋接及氫鍵合等作用連結(jié)在一起的復(fù)合體，稱(chēng)有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體。因復(fù)合體具有高度的吸收性能故又稱(chēng)為吸收性復(fù)合體。

第二節(jié)土壤的離子交換作用

土壤的離子交換作用是由土壤膠體引起的。

土壤膠體的交換作用是指土壤膠體微粒擴(kuò)散層中的離子與土壤溶液中的離子相互交換過(guò)程。

可分為陽(yáng)離子交換作用和陰離子交換作用兩種。一、土壤的陽(yáng)離于交換作用（一）陽(yáng)離子交換作用的過(guò)程

是指酸膠體表面所吸附的陽(yáng)離子與土壤溶液中的陽(yáng)離子相互交換的過(guò)程。土壤膠體是帶有負(fù)電荷的，因而具有一定的陽(yáng)離子吸附能力，膠體所吸附的一部分陽(yáng)離子在一定條件下可以與土壤溶液中的陽(yáng)離子相互代換?？捎孟率絹?lái)表示：土壤Mg2＋

膠粒AI3＋

K＋

Ca2＋土壤

10NH4＋

膠粒2H＋＋10NH4＋＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、2H＋1.可逆反應(yīng)，迅速平衡

（二）土壤陽(yáng)離子交換作用的特點(diǎn)2.交換反應(yīng)是等量電荷對(duì)等量電荷的交換3.交換反應(yīng)的速度受交換點(diǎn)的位置和溫度的影響（三）影響陽(yáng)離子交換作用的因素1．陽(yáng)離子交換能力

一種陽(yáng)離子將它種陽(yáng)離子從膠粒上交換下來(lái)的能力叫做該種陽(yáng)離子的交換能力。（1）離子電荷價(jià)三價(jià)＞二價(jià)＞一價(jià)（2）離子半徑及水化程度1－－1.0081H＋

21.0000.10640.082Ca2＋

31.3300.07824.232Mg2＋

40.5370.13339.101K＋

50.5320.14318.011NH4＋

60.7900.09323.001Na＋

水化未水化交換力順序離子半徑（A）原子量?jī)r(jià)數(shù)離子離子半徑及水化程度與交換力的關(guān)系

土壤中常見(jiàn)的離子交換能力排列順序是：

Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋

凡運(yùn)動(dòng)速度快的其交換能力也大。H＋半徑小，但水化很弱，水膜薄，運(yùn)動(dòng)速度快，因此它在交換能力上具有特殊位置。

2．陽(yáng)離子的相對(duì)濃度及交換生成物的性質(zhì)

K＋

Ca2＋＋K2SO4

K＋＋CaSO4有利于向生成物方向進(jìn)行的條件▲生成物不斷被移走（生物吸收、淋溶）▲形成沉淀（礦物固定）不溶物或難溶物▲形成氣體土壤膠粒土壤膠粒

3膠體性質(zhì)

交換量大的膠體結(jié)合兩價(jià)離子的能力強(qiáng)。影響因素

（1）土壤質(zhì)地

一般是膠體物質(zhì)越多，陽(yáng)離子交換量越大；膠體粒子越少交換量越??；土壤質(zhì)地愈細(xì)，礦質(zhì)膠體數(shù)量愈多，交換量也愈高。1．土壤的陽(yáng)離子交換量指每千克土壤或膠體吸附或代換周?chē)芤褐嘘?yáng)離子的厘摩爾數(shù)，單位為cmol／kg土。（四）土壤的陽(yáng)離子交換量和鹽基飽和度不同質(zhì)地土壤的陽(yáng)離子交換量

25～307～187～81～5陽(yáng)離子交換量粘土壤土砂壤土砂土土壤

單位：cmol(+)／kg（2）腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)膠體陽(yáng)離子交換量遠(yuǎn)大于礦質(zhì)膠體。（3）膠體種類(lèi)

有機(jī)膠體交換量最大；礦質(zhì)膠體中交換量大小是：蒙脫石＞伊利石＞高嶺石。（4）土壤酸堿反應(yīng)一般來(lái)說(shuō)，隨土壤堿度增加(pH值增高)解離度增高，帶電量多，反之，隨土壤酸度增加(pH值降低)解離度降低，帶電量減少。

我國(guó)土壤陽(yáng)離子交換量，由南向北，由西向東有逐漸增多的趨勢(shì)。

陽(yáng)離子可分為兩大類(lèi)：陽(yáng)離子的代換量是這兩類(lèi)離子被吸收的總量。鹽基離子（Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、NH4＋等）H＋與Al3＋

2

鹽基飽和度就是土壤吸附的交換性鹽基離子占交換性陽(yáng)離子總量的百分?jǐn)?shù)。

交換性鹽基離子總量（cmol／kg）

陽(yáng)離子交換量（cmol／kg）鹽基飽和度（％）=

——鹽基飽和度的大小常與雨量、母質(zhì)、植被等自然條件有密切關(guān)系。一般干旱地區(qū)的土壤鹽基飽和度大，多雨地區(qū)則小。（五）交換性陽(yáng)離子的活度及影響因素★交換性陽(yáng)離子活度指實(shí)際能解離的交換性陽(yáng)離子的數(shù)量?！镉绊懸蛩兀?/p>

A交換性離子飽和度：膠體上某種陽(yáng)離子占整個(gè)陽(yáng)離子交換量的百分?jǐn)?shù)。

B陪補(bǔ)離子的種類(lèi)

離子相互抑制的能力順序

Na＋＞K＋＞Mg2＋＞Ca2＋＞H＋＞Al3＋

C

無(wú)機(jī)膠體的種類(lèi)飽和度相同的條件下，高嶺石＞蒙脫石＞水云母

D

離子半徑大小與晶格孔隙大小鉀的離子半徑和銨的離子半徑的大小都接近于晶格孔隙的大小，晶格固定。

二、土壤陰離子交換作用

被膠粒表面正電荷吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換，稱(chēng)為陰離子交換。

根據(jù)土壤膠體對(duì)陰離子的吸收力不同，可分為3種類(lèi)型：

易被土壤膠體吸附的陰離子如H2PO4－、HPO42－、PO43－、HSiO3－、SiO32－及某些有機(jī)酸根。

很少被吸附甚至不能被吸收的陰離子，如NO3－、NO22－、Cl－等。

介于上述兩者之間的陰離子，如SO42－、CO32－、HCO3－以及某些有機(jī)酸根陰離子吸附的相對(duì)順序?yàn)椋?/p>

PO43－＞SiO42－＞CO22－＞SO32－＞Cl

－＞NO3－

第三節(jié)土壤酸堿性

土壤酸堿反應(yīng)是氣候、植被、成土母質(zhì)等及人為因素共同作用的結(jié)果。

一、土壤反應(yīng)的概念

土壤反應(yīng)是土壤酸性或堿性的程度，常以pH值表示。

根據(jù)我國(guó)土壤反應(yīng)的實(shí)際差異情況及其與肥力的關(guān)系，可把土壤反應(yīng)分為下列7級(jí)：土壤酸堿性分級(jí)

強(qiáng)酸性酸性微酸性中性微堿性堿性強(qiáng)堿性pH值＜4.5pH值4.5～5.5pH值5.6～6.5pH值6.6～7.4pH值7.5～8.0pH值8.1～9.0pH值＞9．0二、土壤酸性及其形成機(jī)理

土壤的酸度指土壤酸性的程度，以pH表示。它是土壤溶液中H＋濃度的表現(xiàn)，H＋濃度愈大，土壤酸性愈強(qiáng)。（一）土壤中酸性形成的機(jī)理土壤中H＋的來(lái)源土壤中鋁的活化

1.水的解離；

2.動(dòng)植物呼吸作用排出的CO2溶解于水形成的碳酸解離產(chǎn)生的H＋；

3.微生物分解作用產(chǎn)生的有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸解離產(chǎn)生的H＋;4.無(wú)機(jī)酸的形成由于氧化等作用的發(fā)生，使土壤中產(chǎn)生各種各樣的無(wú)機(jī)酸;5.酸雨：我國(guó)每年排放SO2約1.7×106～7噸土壤中H＋的來(lái)源有：土壤中鋁的活化

土壤交換性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)，其水鋁片中Al轉(zhuǎn)化為活性Al3+，取代交換性H而成為交換性Al3+。因此，礦質(zhì)酸性土以交換性Al3+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。（二）土壤酸度類(lèi)型

1．活性酸度

活性酸度是指土壤溶液中的氫離子濃度導(dǎo)致的土壤酸度，通常用pH值來(lái)表示。

2．潛性酸度

潛性酸—土壤膠體吸附的H+、Al3+離子，在被其它陽(yáng)離子交換進(jìn)入溶液后，才顯示酸性。以cmol/kg表示。

用水浸提，得到的pH值反應(yīng)土壤活性酸的強(qiáng)弱。用KCl浸提，得到的pH值除反映土壤溶液中的氫離子外，還反映由K+交換出的氫離子和鋁離子顯出的酸性。

pH水>大于pH鹽

pH水與pH鹽差值可反映土壤鹽基飽和度，鹽基飽和度高的土壤，pH水與pH鹽的差值?。畸}基飽和度低的土壤，pH水和pH鹽的差值就大。

測(cè)定土壤pH值時(shí)的水土比，按國(guó)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。1強(qiáng)酸性土交換性Al3+與溶液Al3+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(lái)源。

如：pH＜4.8的紅壤，交換性Al3+占總酸度的95%以上2酸性和弱酸性土

鹽基飽和度高，交換性鋁以Al(OH)2+、Al(OH)2+等形態(tài)存在。其代入溶液后同樣水解產(chǎn)生H+離子：

Al(OH)2++2H2OAl(OH)3+2H+

土壤交換性H+的離解也是溶液的H+來(lái)源。

（三）活性酸與潛性酸的關(guān)系

土壤活性酸是土壤酸度的根本起點(diǎn)，沒(méi)有活性酸就沒(méi)有潛性酸；先有活性酸，再轉(zhuǎn)化為潛性酸；潛性酸決定著土壤的總酸度（以強(qiáng)堿滴定的土壤酸度）。酸性強(qiáng)弱決定于潛性酸，主要是交換性Al3+；活性酸與潛性酸是土壤膠體交換體系中兩種不同的形式，可以互相轉(zhuǎn)化?；钚运崾菨撔运岬谋憩F(xiàn)。

1、概念及土壤堿性的形成機(jī)理由碳酸鹽和重碳酸鹽導(dǎo)致土壤堿性的程度稱(chēng)土壤堿度。形成堿性反應(yīng)的主要機(jī)理是堿性物質(zhì)的水解反應(yīng)。主要決定于土壤中碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣以及交換性Na＋的含量。

三、土壤堿性及其影響因素

(1)碳酸鈣水解

CaCO3+H2O+CO2Ca2++HCO3

-+OH-(2)碳酸鈉水解

Na2CO3+2H2O2Na++H2CO3

-+2OH-

碳酸鈉的來(lái)源：土壤礦物質(zhì)中鈉的碳酸化。風(fēng)化產(chǎn)物硅酸鈉與碳酸作用(析出SiO2):

CaCO3+NaClCaCl2+Na2CO3

(3)交換性鈉的水解

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。

2、影響土壤堿化的因素

(1)氣候因素(干濕度)

堿性土分布在干旱、半干旱地區(qū)。在干旱、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。(2)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%。

(3)母質(zhì)

堿性物質(zhì)的基本來(lái)源。基性巖、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。

(4)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。如都江堰水質(zhì)偏堿，長(zhǎng)期用都江堰水灌溉的水稻田土壤pH有所提高。四土壤酸堿度的指標(biāo)（一）、土壤酸度的強(qiáng)度指標(biāo)

1、土壤pHpH=-lg(H+)（土壤平衡溶液）中性溶液：(H+)=(OH-)=10-7mol/L，

pH=pOH=7

土壤pH表示法：pH(H2O)—水浸提；

pH(KCl)—中性鹽1mol/LKCl溶液浸提。一般土壤pH(H2O)＞pH(KCl)。

地理分布。我國(guó)土壤大部分pH在4.5~8.5之間。“南酸北堿，沿海偏酸，內(nèi)陸偏堿”的地帶性特點(diǎn)。2、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(yáng)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-1/2pCa，定義為石灰位，將H+與Ca2+數(shù)量聯(lián)系起來(lái)，既是酸度指標(biāo)，又是鈣的有效度指標(biāo)。

pH-1/2pCa是Ca(OH)2(石灰)的化學(xué)位的簡(jiǎn)單函數(shù)，稱(chēng)鈣的養(yǎng)分位，比pH更全面和更明顯地反映土壤酸度。

土壤類(lèi)型pHpH–0.5pCa土壤母質(zhì)相差土壤母質(zhì)相差磚紅壤紅壤黃棕壤5.236.566.865.125.155.710.111.411.123.404.935.322.293.023.911.111.911.41（二）土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)1、交換酸土壤膠體吸附的氫離子或鋁離子通過(guò)交換進(jìn)入溶液后所反映出的酸度。

Al3++3H2OAl(OH)3+3H+不同土壤及其母質(zhì)的pH與pH-0.5pCa的比較

用過(guò)量的中性鹽，1mol/L的KCl溶液(pH5.5～6.0)與土壤膠體發(fā)生代換，K+交代換性氫或鋁離子進(jìn)入土壤溶液所表現(xiàn)的酸度（通過(guò)滴定得到的酸度）。交換性酸是酸度的容量因素，單位Cmol/kg。H++KCl土＝土K＋+HCl2、水解酸

具有羥基化表面的土壤膠體，通過(guò)解離氫離子后所產(chǎn)生的酸度。

CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH

水解酸的測(cè)定是用1mol/L的CH3COONa(pH8.3)處理土壤。

交換酸和水解酸的實(shí)質(zhì)是不同的，水解酸的實(shí)際測(cè)定，因用pH

8.3的CH3COONa，既測(cè)定出羥基化表面解離的H+，也測(cè)出了因Na+交換出的氫離子和鋁離子產(chǎn)生的交換酸度，還包括了土壤溶液中的活性酸，因此測(cè)定結(jié)果是土壤總酸度。

（四）影響土壤酸度的因素1、氣候高溫多雨地區(qū)，風(fēng)化淋溶較強(qiáng)，特別是降雨量大而蒸發(fā)勢(shì)較弱地區(qū)，礦物巖石風(fēng)化所產(chǎn)生的鹽基物質(zhì)大量淋失，使土壤酸化。我國(guó)大陸以北緯30°為界，形成“南酸北堿”局面，與氣候條件有關(guān)密切相關(guān)。2、生物

植物根系和微生物通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生CO2，有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化也產(chǎn)生CO2，CO2溶解于水成碳酸。

土壤中專(zhuān)性微生物如硫化硝化細(xì)菌，將含硫含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸，增強(qiáng)了土壤酸度。3、施肥和灌溉

施用酸性肥或生理酸性肥，導(dǎo)致土壤酸化。4、母質(zhì)母質(zhì)中含酸性物質(zhì)使土壤酸化。5、酸雨6、土壤空氣的CO2分壓石灰性土壤pH隨Pco2增大而降低，變化于7.5~8.5之間(田間)。

CaCO3-CO2-H2O體系：pH=6.03-2/3lgPco2

7、土壤水分含量土壤pH測(cè)定時(shí)的稀釋效應(yīng)，應(yīng)控制土水比(一般1:2.5)。8、土壤氧化還原條件土壤淹水還原pH向中性點(diǎn)趨近，即酸性土pH升高，堿性土pH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(guò)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(guò)程及其綜合作用。

五土壤緩沖性（一）土壤緩沖性概念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(chēng)土壤緩沖作用，或緩沖性能。（二）土壤酸堿緩沖性

1、土壤酸、堿緩沖原理

(1)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(lèi)共存，就成為對(duì)酸、堿物質(zhì)具有緩沖作用的體系。如Hac+NaAc體系當(dāng)加入HCl：

NaAc+HCl

Hac+NaCl

當(dāng)加入NaOH:Hac+NaOHNaAc+H2O

(2)土壤具有陽(yáng)離子交換作用土壤Ca2＋

土壤H＋膠粒＋2HCl

←→膠粒H＋＋CaCl2

土壤H＋

土壤Na＋

膠粒＋NaOH

←→膠粒＋H2O(3)土壤中有兩性物質(zhì)2、土壤酸堿緩沖容量和滴定曲線

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。用酸堿滴定獲得繪制滴定曲線，稱(chēng)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。

土壤組分酸堿緩沖量的一般順序是：有機(jī)膠體＞無(wú)機(jī)膠體；蒙脫石＞伊利石＞高嶺石＞含水氧化鐵、鋁；腐殖質(zhì)＞粘土＞壤土＞砂土。

（四）土壤酸堿性對(duì)土壤肥力和植物生長(zhǎng)的影響

1對(duì)土壤養(yǎng)分有效性的影響

2對(duì)土壤微生物的影響

一般土壤細(xì)菌和放線菌適宜中性和微堿性的環(huán)境，強(qiáng)酸性土壤中真菌占優(yōu)勢(shì)（真菌可在酸性和堿性條件下活動(dòng)）。土壤pH與土壤微生物活性及養(yǎng)分有效性的關(guān)系

3對(duì)土壤膠體帶電性的影響

pH值高，陽(yáng)離子交換量增強(qiáng)；pH值低，陽(yáng)離子交換量減低，土壤保肥、供肥能力也降低。

4主要木本植物適宜pH值范圍大多數(shù)木本植物適宜微酸性到微堿性土壤，有些植物要求酸性土壤，在強(qiáng)堿性土壤上一般樹(shù)種都不能生長(zhǎng)。（自然土壤可應(yīng)用指示植物判斷）酸性指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅鐵芒箕、石松等。鈣質(zhì)指示植物——柏樹(shù)、蜈蚣草等。鹽堿指示植物——鹽蒿、堿蓬等。

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：

(1)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。

(3)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，能抑制這種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。

六、土壤反應(yīng)的調(diào)節(jié)（一）酸性土的調(diào)節(jié)

改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和堿性、生理堿性肥料。

（二）堿性土的調(diào)節(jié)

改良?jí)A性土可施用石膏、明礬、硫酸亞鐵和硫磺等。此外，改良?jí)A土還需要采取與灌溉、排水、園林植物栽培以及土壤耕作等相結(jié)合。

第四節(jié)土壤氧化還原反應(yīng)（指導(dǎo)自學(xué)）一、土壤氧化還原體系土壤中同一物質(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

。

1

土壤空氣中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。

2土壤有機(jī)質(zhì)特別是新鮮有機(jī)物是還原劑在土壤缺Ｏ２條件下，將氧化物轉(zhuǎn)化為還原態(tài)。

3土壤中氧化還原體系可分為無(wú)機(jī)體系和有機(jī)體系

無(wú)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。

4、土壤氧化還原反應(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。

5、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。

6、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。

二、土壤氧化還原指標(biāo)１、強(qiáng)度指標(biāo)

(1)氧化還原電位(Eh)：?jiǎn)挝粸榉?V)或毫伏(mV)(2)電子活度負(fù)對(duì)數(shù)—pe(3)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。

2、氧化還原強(qiáng)度指標(biāo)與數(shù)量因素的關(guān)系土壤還原性物質(zhì)包括有機(jī)和無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)，還原性物質(zhì)總量可測(cè)定，但很難直接與Eh聯(lián)系起來(lái)。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

1、土壤通氣性

2、微生物活動(dòng)

3、易分解有機(jī)質(zhì)的含量

4、植物根系的代謝作用

5、土壤的pH第五節(jié)土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)與生物環(huán)境（指導(dǎo)自學(xué)）一、生物對(duì)土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)適應(yīng)性

1、植物適宜的酸堿度大多數(shù)植物適宜pH范圍6～8，即微酸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。

酸性指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅鐵芒箕、石松等。鈣質(zhì)指示植物——柏樹(shù)、蜈蚣草等。鹽堿指示植物——鹽蒿、堿蓬等。

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：

(1)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。

(3)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，能抑制這種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。

2、土壤Eh值范圍和植物生長(zhǎng)

土壤中發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)都在水的氧化還原穩(wěn)定范圍內(nèi)進(jìn)行的。

土壤氧化性和還原性一般作如下區(qū)分：

(1)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(guò)旺，F(xiàn)e、Mn等處于高度氧化態(tài)，有效性低。

(2)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(kāi)始受影響。

(3)Eh200~－1