土壤酸碱性课件

1、第七章 土壤酸碱性第1页，共45页。中国土壤酸碱性分布规律 中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3335），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。我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。 如吉林、内蒙古、华北的碱土pH值有的高达10.5，而台湾省的新八仙山和广东省丁湖山、五指山的黄壤，pH值有的低至3.63.8。第2页，共45页。概念:土壤反应就是土壤酸碱性。土壤反应分为酸性、中性和碱性，其区分决定于土壤溶液中游离的H+与OH-的浓度和比例。 土壤的酸碱度一般用pH值表示。

2、一、土壤酸碱的概念和酸碱性分级 强酸性 pH8.5土壤酸碱性的分级第3页，共45页。二、土壤中氢离子和氢氧根离子的来源氢离子的来源：碳酸的解离：土壤中的碳酸主要由植物根系和微生物呼吸以及有机质分解产生的二氧化碳溶于水而生成。有机酸的解离酸雨：工业污染释放有害废气，如SO2等，释放到大气中随降雨而进入土壤。氧化作用产生少量无机酸施用的生理酸性或酸性肥料：人为长期施用硫酸铵、硫酸钾 等生理酸性肥料 。土壤胶体上吸附的H+和AL3+第4页，共45页。氢氧根离子的来源碳酸钙水解碳酸钠、碳酸氢钠水解交换性钠水解 当土壤胶体上吸附的交换性钠饱和度增加到一定数值时，就会引起胶体上交换性钠的直接水解。第5页，

3、共45页。三、土壤酸性与土壤酸度土壤酸度活性酸度潜性酸度 土壤显酸性一方面和土壤溶液中的H+有关，另一方面又和土壤胶体上吸附致酸离子有关。 土壤酸度是土壤中氢离子数量的反映。 根据H在土壤中所在的部位而分为两种类型：活性酸度和潜性酸度。 第6页，共45页。（一）.活性酸-游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。-用pH表示,测定时的水土比为1：1浸提测定溶液中氢离子浓度 -H+浓度越大，活性酸度越强。活性酸度对土壤理化性质、作物生长以及微生物活动都有直接影响。第7页，共45页。（二）、潜性酸1.概念与成因 土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度，称为潜性酸。 通常用每kg干

4、土中H+的厘摩尔数来表示只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。第8页，共45页。潜性酸表现其酸性的机制吸附的氢离子的解吸吸附的铝离子的解吸和水解：Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+第9页，共45页。活性酸度与潜性酸度的关系同一平衡体系的不同表现形式两者可以相互转化，并在一定条件下处于暂时的平衡态潜性酸度是活性酸度的储备 第10页，共45页。2.测定方法 -代换性酸度：用过量的中性盐（如KCl）溶液与土壤作用，胶体上吸附的氢离子和铝离子的大部分被代换出来，进入土壤溶液。再以标准

5、碱液滴定溶液中的氢离子，这样测得的酸度称为代换性酸度。 (包括活性酸)。 H+ me/100g， Cmol（+）/kg第11页，共45页。土壤胶粒土壤胶粒AL3+3KCL+ ALCL3K+K+K+土壤胶粒H+KCL土壤胶粒K+HCLALCL3+3H2OAL(OH)3+3HCL加入NaOH第12页，共45页。-水解性酸度：用弱酸强碱盐（通常用pH8.2的醋酸钠）溶液浸提，土壤吸附的氢离子和铝离子绝大部分被浸提出来，测得的酸度。 H+土壤胶体Al3+ + 4CH3COONaNa+土壤胶体 + Al(OH)3 + 4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O交换程度比用中性盐溶液更为完全第13页，共4

6、5页。第14页，共45页。四、土壤碱性土壤碱性是由于土壤中OH-浓度高于H+离子浓度而造成的。（一）.形成机理：土壤中OH-主要来自于弱酸强碱盐的水解和土壤吸附的钠离子的解离。土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重碳酸盐的碱金属（K+，Na+）或碱土金属（Ca2+，Mg2+）的盐类。第15页，共45页。（二）碱性的表示方法： PH、总碱度、碱化度总碱度：土壤中HCO3和CO32的总量（单位cmol/kg土）。 也可以用土壤中HCO3和CO32含量的重量百分数表示。 碳酸钙盐、碳酸镁盐，溶解度小，产生的碱度有限，而土壤中HCO3和CO32的水溶性强碱盐（Na、K、Ca、Mg)，在土壤溶液中水解产生的

7、碱度高，导致PH值高。第16页，共45页。含有游离碳酸钙的土壤称为石灰性土壤。碳酸钙的溶解度不大，水解作用弱，产生的碱度也较弱。因此石灰性土壤的pH一般低于8.5，多在7.0-8.0之间。土壤的交换性钠是土壤碱性的重要指标。土壤碱化度（ESP）-土壤中交换性钠离子占阳离子交换量的百分数。520%碱化土 20% 碱土钠饱和度大于15%时，土壤pH可达8.5，甚至于10。第17页，共45页。五、影响土壤酸碱性的因素（一）、气候的影响（二）母质的影响（三）自然植被（四）地形（五）人类耕作活动第18页，共45页。（一） 、气候的影响： 它决定成土过程的淋溶强度。 -南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱和

8、度低，土壤多呈酸性。-西北雨量较少，盐基淋失较弱，盐基饱和度较高，土壤多呈碱性。第19页，共45页。（二） 、母质的影响： 母岩母质的组成性质对土壤酸碱度具有深刻的影响。-酸性岩上发育的土壤容易向酸性发展，而石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高，发育的土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。-滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较高。因此，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。第20页，共45页。（三） 生物因素 生物产生的CO2溶于水，产生的H+对于土壤酸化有重要作用。另外植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故其下的土壤一

9、般呈酸性。滨海红树林残体分解后形成大量SO42-，使土壤呈强酸性。一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱性的发展。第21页，共45页。（四） 、地形 不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤pH也有差异。地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，pH可能较低；低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以pH可能较高；内陆一些闭流区域或集水洼地，由于大量富集径流水带来的Ca，Mg，K，Na的重碳酸盐类，pH可能较高。第22页，共45页。（五） 、人类耕作活动施肥和灌溉会改变土壤酸度：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；大气污染第23页，共4

10、5页。六、 土壤缓冲性能概念及其意义产生机制第24页，共45页。（一）、土壤缓冲性的概念和意义定义：当加入致酸或致碱物质于土壤中时，土壤具有缓和酸碱反应变化的能力称为土壤缓冲性。常用缓冲容量来表示土壤缓冲酸碱能力的大小，即单位质量土壤缓冲一个pH单位所需要的酸或碱的数量。 第25页，共45页。土壤具有缓冲性的意义 土壤具有缓冲性，使土壤的pH不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为植物生长和微生物活动创造一个稳定良好的土壤环境条件。所以，土壤缓冲性能是影响土壤肥力的重要性质。第26页，共45页。1、土壤胶体的阳离子交换作用吸附的交换性盐基离子对酸起缓冲作用； (S)-M + HCl

11、(S)-H + MCl (M=盐基离子)吸附的H+，Al3+对碱性物质起缓冲作用 (S)-H + NaOH (S)-Na + H2O（二）、产生缓冲性能的机制第27页，共45页。2.弱酸及其盐类的缓冲作用 土壤中大量存在的碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及其盐类构成良好的缓冲体系，具有缓冲酸和碱的作用。 当加入酸时：CaCO3+H2SO4 CaSO4+H2CO3当加入碱时：H2CO3KOH KHCO3+H2O第28页，共45页。3、土壤中两性物质的存在土壤中的蛋白质、氨基酸等两性胶体，既能中和酸又能中和碱。R CH COOH + HCL = R CH COOH NH2 NH3CLR CH

12、COOH+NaOH=R CH COONa NH2 NH2 +H2O第29页，共45页。4、 酸性土壤铝离子对碱的缓冲作用 在pH4的土壤中，Al3+被6个水分子所环绕，形成水合铝离子。当土壤中OH-增多时，水合铝离子聚合成更大的离子团，释放出H+：2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O第30页，共45页。OH-由R.K.Schofield 提出的模型（条件：pH5)OH-第31页，共45页。pH6.5（中性）大多数土壤养分在附近的有效性较高七、土壤反应对土壤肥力和作物生长的影响（一）、土壤反应对土壤肥力的影响1、对土壤养分有效性的影响第32页，共4

13、5页。2、对胶体带电性的影响 pH升高，可变负电荷增多，CEC大，保肥能力增强；pH低，则反之。3、影响微生物活性土壤细菌和放线菌均适于中性和微碱性环境。真菌在强酸性土壤中占优势。第33页，共45页。4、对土壤物理性质的影响土壤反应影响土壤胶体上吸附的阳离子种类，进而影响土壤的物理性质。如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙离子少，所以结构不良；东北黑土中钙离子多，加之有机质含量高，形成了丰富的团粒结构，物理性状好。第34页，共45页。（二）、土壤反应与植物生长不同作物对土壤酸碱性都有一定的要求，这是植物长期的自然选择的结果。常见植物对土壤pH的要求见下表：第35页，共45页。主要栽培植物生长适宜的p

14、H范围表 大田作物 园艺作物 林业植物 名 称 适宜pH 名 称 适宜pH 名 称 适宜pH 水 稻6.07.0胡 萝 卜5.06.0 槐 树 6.07.0 小 麦6.07.0番 茄6.07.0白 杨6.08.0 大 麦6.07.5西 瓜6.07.0洋 槐6.08.0大 豆7.08.1南 瓜6.58.0松 树5.06.0玉 米6.07.5黄 瓜6.08.0栋 树5.06.0 棉 花6.080柑 梅5.06.0泡 桐6.08.0马铃薯4.85.4杏6.08.0油 桐6.08.0向日葵6.08.0苹 果6.08.0榆 树6.08.0甘 蔗6.07.0桃、梨6.08.0掸 树5.06.0花 生5.5

15、6.5核 桃6.08.0冷 杉5.06.0烟 草5.06.0茶5.05.5银 杏6.07.0紫花苜蓿7.08.5板 栗5.06.0云 杉5.06.0第36页，共45页。园林植物适宜的pH范围适应偏碱性pH7-8适应中到微碱性pH6.5-7.5适应中到微酸性的pH6-7适应偏酸性的pH5.5-6.5适应酸性的pH5-6大理花风信子水仙仙客来山月桂紫藤郁金香印度橡皮树安祖花山茶花唐菖蒲贴梗海棠花柏类蓬莱蕉广玉兰番红花金鱼草一品红菊花丝柏类百日草瓜叶菊报春花柑桔西府海棠芍药甘蓝朱顶红樱花铁线莲仙人掌类牵牛花秋海棠大波斯菊桔子紫苑美人蕉藿香蓟吊钟海棠梨第37页，共45页。八、土壤酸碱度的调节(一）酸性

16、土的改良土壤酸度过强（pH过低），不利于作物生长，因此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的办法。使用的石灰材料是生石灰，即刚煅烧出的石灰，CaO： CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + (S) H (S) Ca + 2H2O H第38页，共45页。如果胶体上存在的铝离子，则形成氢氧化铝沉淀： Al Ca （S） Al + 2Ca(OH)2 (S) Ca + 2Al(OH)3 Ca 第39页，共45页。施用石灰的益处1、降低酸度，提高盐基饱和度；2、促进团粒结构的形成；3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制铁、铝、锰的毒性；第40页，共45页。过度施用石

17、灰的负面影响土壤板结，结构变劣；部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要适量。影响石灰施用量的因素有： 土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；阳离子交换量；第41页，共45页。石灰需要量的估算石灰需要量= 土壤体积*容重*CEC*（1-盐基饱和度） 单位：千克/公顷例子：某红壤的pH为5.0, 耕层土壤重为2250000kg/hm2, 土壤含水量为20%, CEC为10cmol/kg, 盐基饱和度为60%, 试计算达到pH=7时, 中和活性酸和潜性酸的石灰需要量(理论值).第42页，共45页。中和活性酸: pH=5时, 每升土壤溶液所含H+为10-5mol, 每公顷土壤水份所含的H+为: 2250000*20%*10-5=4.5mol/hm2 pH=7时,每升土壤溶液所含H+为10-7mol, 每公顷土壤水份所含的H+为: 2250000*20%*10-7=0.045mol/hm2 需要中和的H+的量为: 4.5-0.045=4.455mol 所需CaO为: 4.455*56/2