土壤学第8章课件

1、第七章 土壤酸碱性和氧化还原性130第一节 土壤酸碱性1、土壤酸碱性或称土壤反应，表示土壤溶液中游离的H+和OH-浓度的相对大小，以pH表示，是土壤的一个重要属性。 pH = -lg H+ pH =7 时, H+ = OH-2、土壤酸碱性分级 3、我国酸碱性土壤分布我国土壤pH多在49范围内，极个别10（碱土）。地理分布：南酸北碱，或东南酸，西北碱；大体以长江（北纬330）为界。我省：丘陵山区红、黄壤：多为4.55.5 平原水田:5.57.0 滨海地区盐土:89 （一）活性酸： 指土壤固相与土壤溶液处于平衡状态时，土壤溶液中的H+ 离子浓度反应出来的酸度。以pH表示，是一个强度指标。 土壤中H

2、+ 的来源：碳酸、有机酸，无机酸等。（二）潜性酸： 定义：指土壤胶体上吸附的致酸离子（ H+和Al3+）通过离子交换进入溶液后，产生H+离子，显示出的酸性。是土壤酸度的潜在来源。 表现：1、土壤胶体活性功能团解离H+离子 R-COOH = R-COO- + H+ 2、土壤胶体上吸附的H+离子其它阳离子代换 3、土壤胶体上吸附的Al3+离子的作用 交换性Al3+离子进入溶液， Al3+离子水解，产生H+.一、土壤酸度 用中性盐溶液（如1M KCl）浸提土壤，再以标准碱滴定所测得的酸度。单位 cmol/kg，是容量指标。 H+和Al3+ Al-胶粒-H + 4 KCl = 胶粒K4 + Al3+

3、+ 4Cl + H+ Al3+ + 3 H2O = Al（OH）3 + 3H+ 是可逆的交换反应，是潜性酸的大部分，可作石灰施用量的参考。 1、交换性酸度（三）交换性酸度和水解性酸度 根据测定方法不同，潜性酸可分为交换性酸度和水解性酸度。2、水解性酸度 以弱酸强碱盐溶液（常用pH8.2的 1M NaOAc)浸提土壤，再以标准碱滴定所测得的酸度。单位 cmol/kg，是容量指标。 CH3COONa + H2O = CH3COOH + NaOH Al-胶粒-H + 4 NaOH = 胶粒-Na4 + Al（OH）3 + H2O NaOAc水解，生成 HOAc和NaOH ， HOAc解离度小，多以分

4、子态存在， NaOH解离度大，与土壤作用，生成水和Al（OH）3 沉淀，反应比较完全，所以水解性酸度大于交换性酸度。 活性酸和潜性酸是同一平衡体系中的两种酸度；活性酸和潜性酸的总和，称土壤总酸度。通常以酸碱滴定法测定，也称土壤滴定酸度，是土壤酸度的容量指标， pH是土壤酸度的强度指标。活性酸和潜性酸的关系pHH2O表示土壤活性酸度， pHKCl表示交换性酸度，后者以1M KCl浸提土壤所测得的pH，一般情况下，土壤带负电， pHKCl 8.5,土粒高度分散，物理性质恶劣。 碱化土：钠饱和度达5%-15%。3 碱性土的成因 干旱气候；降水量低于蒸发量母质； 基性、超基性岩过量施用石灰；引灌碱性污

5、水；海水浸渍。三、土壤缓冲作用1、定义狭义：把少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化却不大，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。广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。2、土壤具有缓冲作用的原因溶液中有弱酸及其盐类 土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸等弱酸及其盐类存在（弱酸解离度小，其盐解离度大），形成良好的缓冲体系。土壤胶体的阳离子交换作用 盐基离子对酸性物质（H+）起缓冲作用；致酸离子（H+和Al3+ ）对碱性物质（OH-）起缓冲作用。盐基饱和度盐基饱和度越高，对酸缓冲能力越大；盐基饱和度越低，对

6、碱缓冲能力越大。阳离子交换量（CEC）CEC越大，缓冲能力越大；粘粒矿物，有机质含量。粘土壤土砂土。3、影响土壤缓冲能力的因素 土壤缓冲量：指土壤溶液pH值改变1个单位所需要的酸量或碱量。用酸碱滴定法测定。土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线 在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定pH的变化,以纵座标表示pH，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又称缓冲曲线。 砖红壤、红壤和黄棕壤胶体的中和曲线（于天仁，1987） 四、土壤反应与肥力的关系1、影响土壤微生物的活动 土壤细菌和放线菌，如硝化细菌，固N菌，纤维分解菌等，均适宜于中性和微碱性环境；在酸性条件，活动急剧降低；真菌对酸碱性要求不严格。2、影响

7、植物养分有效性 土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。 pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。 pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。 在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在pH6.58.5的土壤中，有效度较高。 铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在pH7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。 在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH6时,其有效度增加。硼的有效度与pH关系较复杂,在强酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在p

8、H6.07.0和在pH8.5的碱性土壤中,有效度较高。 3、与植物生长的关系 植物生长对土壤反应的要求指示植物，耐碱能力，因土种植 一般pH 6.5左右，各种养分有效性较高，大多数作物比较适宜。中和交换性酸平衡法或滴定法依CEC和盐基饱和度计算 2、酸性土壤石灰需要量1、土壤酸度的调节 1）施用石灰，调节土壤酸度，防Al, Mn危害 Al-胶粒-H + 2Ca（OH）2 = 胶粒Ca2 + Al（OH）3 + H2O 2）中和潜性酸 3）增加Ca，改良土壤结构五、土壤酸碱性的调节方法石灰需要量 = 土壤体积 x 容重 x CEC x（1 -盐基饱和度）石灰常数：石灰需用量理论值要乘以一经验常数

9、，得出实际需用量。 石灰石粉： 1.3; 生石灰: 0.5 施用有机肥；CO2，有机酸 S及含S化合物 生理酸性肥料 石膏，硅酸钙，以钙换钠3、 改良土壤碱性第二节 土壤氧化还原性一、土壤氧化还原体系和氧化还原电位 1、常见的氧化还原体系 体系 氧化态 还原态 氧体系 O2 2O- 氮体系 NO3- NH4+ 锰体系 Mn4+ Mn2+ 铁体系 Fe3+ Fe2+ 硫体系 SO42- S2- 有机碳体系 CO2 CH4 氢体系 2H+ H2 土壤中主要氧化剂是O2，当土壤O2是被消耗后，其它氧化态物质NO3- Mn4+ Fe3+ SO42-依次作为电子受体被还原。土壤中的还原物质主要是有机质，

10、特别是新鲜有机质。土壤中氧化态和还原态物质相对浓度受O2状况，即通气性的影响。2、氧化还原电位 Eh （ 铂电极甘汞电极，毫伏计） Fe3+ + e- = Fe2+ Nernst 公式 Eh = E0 + 0.059 log Fe3+ / Fe2+ 氧化还原反应的通式：氧化态 + ne- = 还原态E0为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）n为反应中电子转移数用0.059时，单位为v，用59时为mvEh可作为土壤通气性的指标。 土壤 Eh值范围(mv) 排水良好土壤 500 - 700 渍水土壤 400 - -300 其中 轻度还原 400 200 中度还原 200 - -100 强还原 -100 - -300 旱地一般 300-600； 若低于200，排水不良；水田一般低于200-300，适宜180200，