第七章土壤酸碱性及缓冲性能1学时

第七章第七章 土壤酸碱性及缓冲性能土壤酸碱性及缓冲性能土壤酸碱性是指土壤溶液的反应土壤酸碱性是指土壤溶液的反应 (soil reaction)， 它反映土壤溶液中它反映土壤溶液中 H+和和 OH-浓度的浓度的比例，同时也决定于土壤胶体上致酸离子或碱比例，同时也决定于土壤胶体上致酸离子或碱性离子的数量及土壤中酸性盐和碱性盐的数量性离子的数量及土壤中酸性盐和碱性盐的数量。一、土壤酸性 (soil acidity)（一）酸性的来源：我国在土壤在地理分布上有 “南酸北碱 ” 之称。这是偶然吗 ?为什么 ?土壤中酸性的主要来源是：胶体上吸附的 H+或 Al3+、 CO2溶于水所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等。（二）土壤酸的类型1活性酸度 (active acidity)土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离子浓度直接反应出来的酸度。通常用子浓度直接反应出来的酸度。通常用 PH值表示值表示。土壤 pH值和酸碱性分级土壤 pH 8.5极强酸性 强酸性 微酸性 中性 碱性 强碱性我国土壤的酸碱性反应，大多数在 pH4.58.5之间。在地理分布上有 “ 东南酸西北碱 ” 的规律性。大致可以长江为界（北纬 33），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。2、潜性酸度 (potential acidity) 土壤胶体上吸附的 H+、 Al3+所引起的酸度只有在转移到土壤溶液中，形成溶液中的 H+时，才会显示酸性，故称为潜性酸。 土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差 3-4个数量级。土壤中潜性酸的大小常用土壤交换性酸度和水解性酸度表示之。潜性酸度是指土壤胶体上吸附的潜性酸度是指土壤胶体上吸附的 H+、 Al3+所所引起的酸度。引起的酸度。（ 1）交换性酸度 (exchangeable acidity) 过量的中性盐溶液（过量的中性盐溶液（ 1mol/L的的 KCl、 NaCl或或BaCl2） 与土壤作用，将胶体表面上的大部分与土壤作用，将胶体表面上的大部分 H+或或Al3+交换出来，再以标准碱滴定溶液中的交换出来，再以标准碱滴定溶液中的 H+， 这样这样测得的酸度称为测得的酸度称为 交换性酸度交换性酸度 或或 代换性酸度。代换性酸度。（ 2）水解性酸度 (hydrolytic acidity) 用弱酸强碱盐溶液（用弱酸强碱盐溶液（ 1mol/L醋酸钠）从土壤中交醋酸钠）从土壤中交换出来的氢、铝离子所产生的酸度称为换出来的氢、铝离子所产生的酸度称为 水解性酸度水解性酸度。二、土壤碱性 (soil alkalinity)（一）、土壤碱性的来源土壤碱性主要来源于土壤中交换性钠的水解所产生的 OH-以及弱酸强碱盐类（如 Na2CO3和NaHCO3） 的水解。（二）、土壤碱性指标1、 PH值2、土壤碱度 2、土壤碱度 土壤中碱性盐类（特别是土壤中碱性盐类（特别是 Na2CO3和和 NaHCO3） 多少，有时叫做多少，有时叫做 土壤碱度土壤碱度 （ cmol/kg）。）。 对对于土壤溶液或灌溉水、地下水来说，其于土壤溶液或灌溉水、地下水来说，其 Na2CO3和和 NaHCO3含量也叫做含量也叫做 碱度碱度 （ mmol/L或或 g/L）。）。石灰性物质所引起的弱碱性反应（ pH7.5-8.5)称为 石灰性反应 ,土壤称之为 石灰性土壤 。石灰性土壤的耕层因受大气或土壤中 CO2分压的控制， pH值常在 8.0-8.5范围内 .3、碱化度（钠碱化度： Exchange sodium percentage.ESP）碱化度碱化度 是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占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。阳离子交换量的百分率。我国则以碱化层的 碱化度 20%,表层 含盐量 9.0定为 碱土 (alkaline soil) 。 而将土壤碱化度为 5 10 定为轻度碱化土壤， 10 15 为 中度碱化土壤 ， 15 20 为 强碱化土壤 。三、土壤缓冲性 (soil buffer power) 把少量的酸或碱加入到到土壤里，其把少量的酸或碱加入到到土壤里，其 pH值的变值的变化却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做化却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用土壤的缓冲性能或缓冲作用 。（一）土壤缓冲作用的机制1、土壤胶粒上的交换性阳离子 （主要原因）M + H+ = H + M+ H + MOH = M + H2O土壤胶粒 土壤胶粒土壤胶粒 土壤胶粒 土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量的关，交换量愈大，缓冲性能愈强。 土壤阳离子交换量相同，盐基饱和度愈大的土壤，对酸的缓冲性愈强，而对碱的缓冲性愈小。影响因素：影响因素：2、 土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在R-CH-COOH + HCl = R-CH-COOHNH2 NH3ClR-CH-COOH + NaOH = R-CH-COONa + H2ONH2 NH2H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2ONa2CO3 + 2HCl = H2CO3 + 2NaCl3、 土壤中两性物质的存在4、 酸性土壤中铝离子的缓冲作用在土壤 pH5.0时 ,铝 离子形成 Al(OH)3沉淀，失去它的缓 冲能力。 5、有机酸及其盐对酸碱物质缓冲作用土壤腐殖酸，胡敏酸和富啡酸是一种大分子有机酸，含有羧基、羟基、酚羟基、醇羟基等功能团，此外，土壤中还存在多种低分子有机酸，在土壤溶液中构成一个良好的缓冲体系。对酸、碱具有缓冲作用。 （二）土壤缓冲作用的重要性1、 缓冲性和适宜的植物生活环境缓冲性能可以稳定土壤溶液的反应 ,使酸碱度的变化保持在一定范围内 ,维持适宜的植物生长环境。 2、缓冲性和酸碱度改良改良酸碱性时，土壤缓冲性越强，需要的石灰或石膏的数量就越多。四、土壤的酸碱反应与植物生长（一）、影响土壤养分的转化和供应1、土壤微生物活性土壤 细菌和放线菌细菌和放线菌 ，如硝化细菌、固氮菌和纤维分解菌等，均适于中性和微碱性环境，pH 5.5 的强酸性土壤中，其活性明显下降。真菌真菌 可在所有 pH范围内活动，在强酸性土壤中以真菌占优势。 2、对养分有效性的影响 土壤 pH6.5时，各种养分的有效性都较高。 在微酸至碱性土壤中，氮、硫、钾的有效性高。 pH67土壤中，磷的有效性最高。 pH 5时，土壤活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。 pH 7时，易形成磷酸钙沉淀。 pH6.58.5土壤中，有效钙、镁含量高，强酸和强碱性土中，其含量低。 Fe、 Mn、 Cu、 Zn有效性在酸性土中高在 pH 7土壤中 明显降低，常出现 Fe、 Mn供给不足。 Mo在酸性土中有效性低，当 pH 6时，其有效性增加。 B在强酸性土和石灰性土中有效性较低，在 pH67和pH 8.5的碱性土中有效性较高，表现较复杂的情况。（二）、影响粘粒矿物的形成土壤反应和环境条件 (如地形、水分条件等)共同影响着粘粒矿物生成的类型。例如 ,原生矿物白云母在碱性和微碱性条件下风化 ,生成伊利石 ,而在 PH=5的酸性条件下生成高岭石。 (三 )影响土壤理化性质 在碱性土中 ,交换性钠多 (30%以上 );土粒分散,结构易破坏。 酸性土中 ,交换性氢离子多 ,盐基饱和度低 ,结构易破坏 ,物理性质不良。 中性土中 ,Ca2+、 Mg2+较多 ,土壤的结构和通气性等物理性质良好。 (四 )影响作物生长 不同的栽培作物适应不同的 PH范围。 有些对酸碱度要求比较严格 ,如茶树只能生长于酸性土